淺談光纖通信在電力系統繼電保護中的應用

劉天宇 董曉

摘 要 隨著社會經濟的快速發展，也有越來越多的電力系統開始應用光纖通信。現階段，電力系統的規模逐漸擴大，越來越多的地區被電力資源所覆蓋，而電力部門的服務范圍也日益擴大，對繼電保護的要求也會隨之提高。

關鍵詞 光纖通信；電力系統；繼電保護

引言

對于220kV或以上的電力系統主干傳輸通道的輸電線路來說，他們的電壓等級較高，傳輸容量大，如果發生任何的故障都會帶來嚴重的影響，甚至會威脅到整個系統運行的穩定性，影響到人民群眾的生命財產安全。因此，都會采用繼電保護裝置來避免高壓電力線路發生故障。繼電保護裝置中的保護信號是物理傳輸，通道方式的選擇具有多樣性，其中包括有電力線載波、光纖、微波等。其中光纖通道不會受到超高壓和雷電電磁的干擾、可靠性較強高、傳輸容量大、損害率低等，是目前大多數電力系統首選的傳輸方式[1]。

1 光纖通信在電力系統繼電保護中應用的原理

光纖通信在電力系統繼電保護中的應用優勢在于，其通信良好，信息傳輸性能較強，如果電力系統在運行的過程中，有部分電力元件出現故障，不會對電力系統的正常運行造成太大的影響，并且還能及時地將警告信息發送至值班人員處，或者直接觸動斷路器從而切斷電路，確保電力系統的穩定運行。

光纖通信的信息傳輸方式所采用的技術主要包括有波分復用技術、頻分復用技術，而波分復用技術的原理就是在一根光纖中傳輸多個波長不同的信號，從而增加光纖的通信容量，充分、全面的利用光纖通道資源，特別是對于大容量、長距離傳輸的光信號傳遞，采用光纖通信能夠減少電力系統的繼電保護成本。頻分復用技術的應用原理就是將傳輸信道總帶寬細分為多個子頻帶，在子頻帶中傳輸信號。在頻分復用技術中，信號是以并行的方式進行傳遞，不會出現信號傳輸延時的情況，從而增加了頻分復用技術的應用次數[2]。

2 光纖通信在電力系統繼電保護中的應用方式

2.1 光纖通信應用于繼電保護中的高壓測量

每套繼電保護系統都要具備TA、TV設施，在完成了輸電線路的電壓和電流測量后，才能開始應用。在輸電線路上，光纖通信設備的測量方式就是通過光纖將TA、TV設備和保護裝置聯系起來，利用光纖測量設備進行測量能夠避免外界的電磁干擾對信號造成的影響，確保測量數據的精確性以及設備的安全運行。光纖在輸電線路的測量中還能發揮其他作用，就是通過光纖變流器取代電磁式TA和TV設備。這種測量方式不會出現飽和的情況，即使輸電線路發生了故障，也能準確反映出其電壓的情況以及電流量。采用這種措施有助于計算機的保護，由于這種測量方式能夠直接將光纖變流器所測量的數值及信息傳遞到計算機保護中，避免了A/D和D/A兩種模式間的切換所造成的偏差，從而節約了設備測量所花費的時長，并且提升了測量和計算的準確性。

2.2 光纖通信在繼電保護中的復用

在短距離電流的縱差保護中的光纖通信通道，要結合各項要求來研制出信號傳輸中的復用技術，并合理應用，從而更好地傳輸電流以及其他的保護信號，確保能夠做到分相眺閘、分相對比和分相傳送，增強繼電保護的運轉性能。就目前的情況看來，電力企業最常采用的終端保護設備就是ITUG703標準的同向數據傳輸接口，這種設備能夠通過PCM復用技術式來保護傳輸的信號。其次，這種措施也能利用目前電力系統的光纖設施來發揮自愈作用，防止光纖由于意外而斷開，造成通訊中斷的情況發生，從而增強通道保護的雙重性，保證通道的可靠性和穩定性，滿足數據傳輸對連續性的要求。而這種方式的優勢在于其性價比較高、安全性強、穩定性好等特點，是電力系統中繼電保護的未來發展趨勢[3]。

隨著光纖通信在繼電保護中應用范圍的逐漸擴大，采用次數的逐漸增加，通過光纖通信的繼電保護來傳輸數字、模擬形式的多路電流以及電壓信號，并且還能在長距離的電流輸送線路中，使用分相電流縱差保護的方式，這個方式的優勢相較于其他方式的優勢更為突出。

2.3 光纖通信用作于繼電保護的信號通道

光纖通信中的電纜是電力傳輸的載體，用于長距離的光電輸送。在長距離的光纖通信輸送系統中，要在一定的通道距離間設置一個中繼器，就是傳統的光電——光中繼器。光纖通信在電力系統中主要負責扮演繼電保護的通道，而現在主要負責電流動差縱聯保護中的引導線，還能充當繼電保護系統中的聯絡線。例如，在微波保護中，能夠充當距離長達幾十米甚至幾百米的保護設備以及發射塔的數據傳送線；在高頻保護中，光纖通信可充當繼電保護的控制室和載波機。此外，光纖通信還能作為控制室和變電室中繼電保護訊號的傳輸線使用，例如，在計算機綜合保護系統中，充當計算機間的傳輸線，計算機與測量、自動和終端設施間的輸送線。

在繼電保護的通道中，使用光纖通信不僅能夠保證通道的穩定性和可靠性，還能減少外界造成的不良干擾，增強抗干擾能力。特別是對于短線的電流縱聯保護，能夠很好地解決由于感應電壓和故障電流的過電壓所導致通道和設施被損害的問題。因此，對光纖通信在電力系統繼電保護中的應用分析，主要的分析和探究要點就在于短線的縱差保護。其次，在短距離的輸送上采用光纖縱差保護法，能夠減少由于距離保護在短距離傳輸中造成的誤差以及由于弧光電壓所造成的拒動障礙[4]。

3 結束語

綜上所述，由于光纜的信號傳輸方式損耗率較低，傳輸高效、操作方便，傳輸安全性和穩定性較強。因此在電力系統繼電保護中，很受重視，許多電氣企業都應用光纖通信，得到了許多行內專業人士的認可。為了能夠增強電力系統的監督管理能力，提高電力資源的利用率，就需要電力人員對光纖通信設備進行探究和優化，不斷提高設備的各項性能，推動設備在電力中的應用，提升我國電力系統中信號傳輸和應用管理的水平，為電力系統的傳輸奠定堅實的基礎。

參考文獻

[1] 韓亞男.光纖通信技術在電力系統調度自動化中的應用[J].電子技術與軟件工程，2015，（07）：41.

[2] 孫麗紅，朱哲然.淺析光纖通信在電力系統中的應用[J].通訊世界，2016，（04）：171-172.

[3] 鄭汝波.光纖通信技術在電力系統中的應用[J].科技創新與應用，2013，（02）：117.

[4] 車文華，吳勇，童軍，等.光纖通信在電力系統中的應用和維護[J].冶金動力，2016，（09）：51-54.