基于SDH系統2M光接口的繼電保護通道研究與應用

朱尤祥+劉磊+田明光+于秋生

摘 要：隨電網的快速發展，變電站電力線出線方向逐年增加，山東公司轄內500kV及以上變電站出線方向平均數量超過4條。而目前山東公司500kV線路繼電保護主要通過2M復用方式傳輸，每條繼電保護裝置需配套配置1套2M MUX的設備，這一方面在保護裝置和通信設備間增加了1個故障風險環節，同時2M 復用設備會大量占用的通信機房空間，影響通信設備、系統的擴容能力，本文對此進行了研究。

關鍵詞：SDH系統；2M光接口；繼電保護

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.179

1 現狀

受繼電保護特性的要求，目前繼電保護通道主要采用光纖直接承載和傳輸設備承載2種形式。其中通過傳輸設備承載的情況需要通過2M MUX設備轉換為E1信號接入設備傳輸。隨著站點線路數量的增加，機房內2M MUX設備屏位占用了大量的機房空間，而在繼電保護裝置和SDH傳輸設備的設備，也是1個易引發故障的風險環節。

2 研究過程

2.1 繼電保護原理

目前線路繼電保護主要采用差動保護和距離保護2種類型。其中差動保護的原理是被保護設備發生短路故障時，在保護設備中產生的差電流而動作的一種保護裝置，按其裝置方式的不同可分為：橫聯差動保護和縱聯差動保護。距離保護也是主系統的高可靠性、高靈敏度的繼電保護，又稱為阻抗保護，這種保護是按照長線路故障點不同的阻抗值而整定的，具體原理如下：

（1）縱聯差動保護。縱聯差動保護是指將線路一側的電氣信息傳到另一側去，對兩側的電氣兩同時對比、聯合工作，實現了線路2側的縱向的保護。 目前線路主要采用的是光纖線路差動保護，其原理是利用光纖通道將2側的電流互感器二次側按照環流法連接法，由于被保護線路上發生短路電流和被保護線路外短路，線路兩側電流大小和相位是不同的。通過比較線路兩側電流大小和相位，從而區分是線路內部短路還是線路外部短路。

內部故障時，

Ir=IM2+IN2≠0 （1）

此時將有很大的電流流入差動繼電器，保護動作，斷開線路兩側斷路器，切除短路電流。

線路正常情況下，流入差動繼電器的電流為：

Ir=IM2-IN2=（IM-IN）/nTA （2）

理想情況，Ir=0，實際情況由于兩側互感器不能完全相同因此允許一定誤差。

（2）距離保護。利用保護處測量電壓和測量電流的比值，所構成的繼電保護方式為阻抗保護：

Um/Im=Zm=Z×Lm （3）

其中Z表示線路單位長度的正序阻抗，Lm表示短路點的距離。該種保護可以反映短路點到保護安裝處的距離，因此成為距離保護。依據測量阻抗的不同，保護能區分出正向內部，正向區外，反向故障等。

2.2 M光接口原理

光纖通信是電力線路繼電保護裝置間通信首選的方式，其在500kV、220kV線路上已經得到了廣泛應用，具體包括專用纖芯通信方式和復用2M通道方式。 專用纖芯通信方式，因占用纖芯資源多、傳輸距離受限、無法遠程監視、故障處置時間長等問題，其應用在一定程度上受限。而復用2M通信方式，占用資源少、傳輸距離基本不受限、運行方式調整靈活、支持遠程監視和控制，因此在實際中得到越來越多的應用。

2.3 測試平臺設計和搭建

結合華為SDH設備改造，信通公司在500kV濟南變實訓基地保護室內安裝兩臺OSN 3500設備，并各配置1塊2M 光接口板，針對目前常用的縱差、距離等繼電保護設備的傳輸性能進行測試，監測2M光接口板的SDH通道對于繼電保護業務的時延、抖動等關鍵參數的影響。

2.4 主要測試內容

（1）用光源、光功率計對40km、60km尾纖（LC-LC）進行測試，保證光纖無斷纖，衰耗大約在0.2dbm/km；

（2）分別用4根100公里尾纖（LC-LC）將兩套設備互聯，并配置MSP保護；

（3）依次將兩臺設備加電，待設備啟動完成后，分別用LCT對其進行配置，包括MSP，2M交叉連接；

（4）分別將兩臺設備與繼電保護裝置通過（FC-LC）尾纖互聯；

（5）觀察在MSP切換時對繼電保護裝置的影響。

改變主用光路與MSP光路的長度，測試在發生MSP倒換時對繼電保護的影響，具體為：

（1）將主用光路不變，分別測試MSP光路為40km、60km、80km、120km、140km、160km、180km和200km情況下，發生MSP倒換時，繼電保護動作；

（2）將MSP光路不變，分別測試主用光路為40km、60km、80km、120km、140km、160km、180km和200km情況下，發生MSP倒換時，繼電保護動作。

2.5 測試結果分析

（1）完成濟南變內南瑞931M和931AM兩種型號繼電保護業務側開通測試，測試結果表明可以正常通信，滿足傳輸機電保護業務的性能要求。（2）測試四方101繼電保護設備的通道開通，因所使用的保護為光纖直連類保護，接口與SDH設備的2M光接口板的類型不一致，通道無法開通。

3 結語

通過搭建2M光接口測試平臺，測試了主流的繼電保護裝置的傳輸特性，驗證了2M光接口設備的有效性和可靠性。利用多種實驗條件測試了2M光接口通道對于繼電保護業務性能的影響，對下一步進行線路性能測試和推廣具有較大的實際價值。減少了實際應用中2M光/電信號轉換器占用的較多的機房屏柜空間通過繼電保護裝置與通信設備2M光接口互聯技術，滿足該標準的光通信設備直接輸出2Mbits/s速率的光信號，與繼電保護裝置直接通信，省去了2M光/電信號轉換器，節約了投資和降低了故障概率。

參考文獻：

[1]陳建寧，仲惟師.繼電保護光纖通信接口技術及標準[J].電力系統通信，2008（04）.

[2]霍林，許新新，趙雷，華熹曦，李惠軍.同步數字體系中155Mbit/s凈荷的誤碼測試[J].電子質量，2006（02）.

[3]趙大平，孫業成.淺析SDH光纖通信傳輸繼電保護信號的誤碼特性和時間延遲[J].電網技術，2002（10）.endprint