吳志宇

（中國南方電網(wǎng)超高壓輸電公司梧州局，廣西 梧州 543002）

作為線路保護(hù)信號傳輸介質(zhì)之一，光纖通道由于其抗電磁干擾強(qiáng)、衰耗低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)[1]，已在超高壓線路保護(hù)中得到了廣泛應(yīng)用。但在實(shí)際應(yīng)用中，保護(hù)光纖通道常因外部或內(nèi)部問題，導(dǎo)致通道故障，影響了超高壓線路主保護(hù)的運(yùn)行可靠性。本文在對超高壓線路保護(hù)光纖通道配置介紹的基礎(chǔ)上，結(jié)合通道故障典型事例, 總結(jié)了相應(yīng)的故障定位方法。

1 線路保護(hù)光纖通道的類型

1.1 專用光纖通道

保護(hù)專用光纖通道，如圖1所示，由兩站保護(hù)裝置（包括保護(hù)的光電轉(zhuǎn)換部分）、ODF光纖配線架，通過對應(yīng)線路OPGW光纜直接相連。專用光纖通道的優(yōu)點(diǎn)是減少了信號傳輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)。但是，專用光纖通道存在著以下幾方面局限：

圖1 專用光纖通道方式

1）受保護(hù)裝置發(fā)信功率大小的局限，只能應(yīng)用于短距離線路。

2）OPGW 電纜需要預(yù)留足夠的備用纖芯，光纜纖芯利用率低。

3）OPGW 出現(xiàn)斷線時(shí)，專用光纖通道中斷時(shí)間長，并且難以切換到復(fù)用通道。

4）無法實(shí)現(xiàn)網(wǎng)管的遠(yuǎn)方監(jiān)控，只能通過保護(hù)裝置監(jiān)視通道狀態(tài)。

因此，專用光纖通道并不能滿足目前超高壓線路在長距離輸電、運(yùn)行可靠性高的要求。對于某些220kV及以下電壓等級的線路，如果滿足距離和備用纖芯要求，可以使用專用光纖通道。

1.2 復(fù)用光纖通道

保護(hù)復(fù)用通道，如圖2所示，由兩側(cè)的保護(hù)裝置、通信接口裝置，經(jīng)過DDF數(shù)字配線架接入SDH光纖通信環(huán)網(wǎng)組成。復(fù)用通道主要有以下優(yōu)點(diǎn)。

圖2 復(fù)用光纖通道方式

1）不占用專用纖芯，節(jié)約通信資源。

2）利用通信中繼技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)信息的長距離傳輸，應(yīng)用于線路長度大于100km[2]。

它的主要缺點(diǎn)如下。

1）通道延時(shí)高于專用纖芯。

2）中間環(huán)節(jié)多，降低了通道的可靠性。

3）涉及通信專業(yè)的中間環(huán)節(jié)多，不利于保護(hù)專業(yè)的通道調(diào)試和維護(hù)。

1.3 保護(hù)與通信2M光口互聯(lián)通道

為了減少光電轉(zhuǎn)換的中間環(huán)節(jié)，保護(hù)裝置與通信設(shè)備 2M光接口在南方電網(wǎng)進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用。這種連接方式是在復(fù)用通道的基礎(chǔ)上取消了通信接口裝置和DDF架，由保護(hù)裝置與SDH設(shè)備通過2Mbit/s光信號進(jìn)行兩站通信，如圖3所示。這種連接方式綜合了專用通道與復(fù)用通道的優(yōu)點(diǎn)，并且通過實(shí)驗(yàn)證明這種光接口直連通信是可行的[3]，但其穩(wěn)定性和可靠性還有待實(shí)際應(yīng)用論證

圖3 保護(hù)與通信2M光接口互連通道

2 保護(hù)光纖通道故障的定位

2.1 保護(hù)通道故障定位的主要原則

超高壓線路保護(hù)通信通道一旦出現(xiàn)故障，保護(hù)和通信人員必須迅速判斷故障的性質(zhì)、位置，并及時(shí)修復(fù)通道業(yè)務(wù)。在通道故障處理中，第一步也是最關(guān)鍵的一步就是對準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。保護(hù)通道故障定位的主要原則如下。

1）先保護(hù)，后通信。先由保護(hù)人員對通道告警信息進(jìn)行判斷分析，再進(jìn)行故障處理，如果排除保護(hù)的問題或者在保護(hù)環(huán)節(jié)難以發(fā)現(xiàn)問題時(shí)，則再與通信專業(yè)人員一同處理。

2）先單站，后兩站。如果兩站均出現(xiàn)通道告警，則兩站各自進(jìn)行本站故障排查，再進(jìn)行兩站聯(lián)調(diào)；如果出現(xiàn)單站有通道告警，則先在通道告警站進(jìn)行故障點(diǎn)排查，再進(jìn)行兩站聯(lián)調(diào)。

3）先外圍，后裝置。在定位故障時(shí)，先排除外圍的可能因素，如接線、接頭、纖芯、電源、接地等問題，再考慮設(shè)備故障。

2.2 保護(hù)通道故障定位方法及流程

通用的通信故障定位方法及流程有：

1）告警分析法。首先通過分析保護(hù)裝置告警信息、通道狀態(tài)、指示燈等信息，判斷故障的類型，從而定位故障范圍或故障點(diǎn)。

2）自環(huán)法。分為光接口自環(huán)和電接口自環(huán)，通過在通道的各點(diǎn)逐個(gè)自環(huán)，結(jié)合告警分析法來定位故障點(diǎn)。

3）測量法。通過測量的方法定位故障點(diǎn)，核實(shí)故障原因，一般用于對外圍部件的排查或故障點(diǎn)的核實(shí)，如設(shè)備工作電壓和接地、設(shè)備光功率、纖芯衰耗、同軸電纜短路等。

4）替換法[4]。通過用正常的部件替換疑似故障部位來定位故障點(diǎn)，疑似故障部位可以是一段線纜、連接頭、接口設(shè)備或保護(hù)插件等，通常用于告警分析法和自環(huán)法難以發(fā)現(xiàn)的故障。

3 保護(hù)光纖通道故障類型及案例分析

運(yùn)行中，繼電保護(hù)對通信通道主要有可靠性方面的要求，反應(yīng)可靠性的數(shù)據(jù)包括對側(cè)識別碼、通道延時(shí)、誤幀、誤碼及異常報(bào)文數(shù)等。另一方面是對通道時(shí)延方面的要求[5]，包括時(shí)延的長度和一致性。而這些要求也是保護(hù)裝置判斷光纖通道告警的依據(jù)。

常見通道故障類型有兩種：一是通道中斷，即收不到對側(cè)數(shù)據(jù)；二是通道異常，即通道沒有中斷，可以收到對側(cè)數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。在實(shí)際處理中發(fā)現(xiàn)，光纖或同軸電纜接口松動、光纖老化以及接口裝置故障是通道故障的常見原因，運(yùn)用上述通道故障定位方法都可以定位故障點(diǎn)并進(jìn)行處理。但也有些案例比較特別，處理起來也比較麻煩。

3.1 案例1

220kV賀道Ⅰ線主二保護(hù)配置為RCS-931+MUX-2MC，為復(fù)用通道。通道故障時(shí)，賀州站保護(hù)無告警，道石站保護(hù)有通道告警。根據(jù)定位原則，道石站首先進(jìn)行排查，沒有發(fā)現(xiàn)問題。當(dāng)賀州站在MUX-2MC的電口和光口分別自環(huán)時(shí)，雖然保護(hù)沒有報(bào)警，但保護(hù)通道狀態(tài)里的數(shù)據(jù)變化是不一樣的。在光口自環(huán)時(shí)，保護(hù)通道狀態(tài)正常；在電口自環(huán)時(shí)，通道狀態(tài)中“誤碼總數(shù)”、“失步次數(shù)”顯著增加。對MUX-2MC接口裝置光口的收發(fā)光進(jìn)行測量，收發(fā)光功率測量結(jié)果也正常。由于在MUX-2MC電口自環(huán)時(shí)，有通道異常的現(xiàn)象，此時(shí)可以運(yùn)用替換法，將最大疑點(diǎn)的MUX-2MC裝置更換。更換后通道恢復(fù)正常。

3.2 案例2

500kV來梧Ⅱ主三保護(hù)及輔A保護(hù)通道一配置如圖4所示，出現(xiàn)這種接線方式是由于通信設(shè)備廠家的配線錯(cuò)誤，兩站的DDF至SDH光端機(jī)間配線均出現(xiàn)交叉，兩站同時(shí)交叉即“負(fù)負(fù)得正”，通信正常，但不規(guī)范。

圖4 SDH設(shè)備更換前的500kV來梧Ⅱ線保護(hù)通道

當(dāng)梧州站單側(cè)對SDH設(shè)備進(jìn)行技改更換后，兩站的通道變成了圖5的連接方式。在圖5連接方式下，梧州站保護(hù)可以收到來賓站保護(hù)信息，但RCS-902保護(hù)中“對側(cè)異常報(bào)文數(shù)”顯著增加，屬于通道異常；來賓站兩套保護(hù)的收信則完成交叉，屬于通道中斷。在這種情況下，兩站人員在自己站內(nèi)都無法進(jìn)行故障定位，當(dāng)兩站聯(lián)調(diào)時(shí)，環(huán)回給對方都是通道中斷。由于梧州站對通道進(jìn)行較大的改動，當(dāng)一端收信正常，另一端收信中斷時(shí)，此時(shí)可以考慮通道出現(xiàn)了交叉。通過對比新舊設(shè)備的接線就可以發(fā)現(xiàn)交叉點(diǎn)，但梧州站不能將接線改回原來圖4的連接方式。根據(jù)接線規(guī)范，來賓站將交叉點(diǎn)恢復(fù)正常接線后通道恢復(fù)正常。

圖5 SDH設(shè)備更換后的500kV來梧Ⅱ線保護(hù)通道

3.3 案例3

500kV梧羅Ⅰ主一保護(hù)通道二配置為 RCS-931+MUX-2MC，為復(fù)用通道。通道故障時(shí)，梧州站RCS-931通道狀態(tài)“對側(cè)異常數(shù)”、“失步次數(shù)”“誤幀總數(shù)”顯著增加，保護(hù)沒有告警，而羅洞站保護(hù)有通道告警，MUX-2MC光告警。羅洞站用備品更換MUX-2MC后通道告警消失。幾天后，羅洞站再次出現(xiàn)通道告警。在兩站聯(lián)調(diào)時(shí)，發(fā)現(xiàn)兩站MUX-2MC的版本不一致，梧州站是08G版，羅洞站是08F版。經(jīng)廠家分析，08F版MUX-2MC裝置與RCS-931裝置的鎖相環(huán)芯片存在個(gè)別的性能差異，保護(hù)和復(fù)用通道裝置的數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)序配合存在裕度不足的現(xiàn)象，導(dǎo)致通道告警。羅洞站用備品更換MUX-2MC后通道恢復(fù)正常。

4 結(jié)論

光纖通道雖然在超高壓線路保護(hù)中得到了廣泛應(yīng)用，但是由于涉及的中間環(huán)節(jié)較多，特別是復(fù)用通道，通道的故障點(diǎn)排查定位比較困難。因此，通道維護(hù)人員必須提高對光纖通信的基本原理, 特別是保護(hù)與通信配合問題的認(rèn)識和理解，并注意總結(jié)和運(yùn)用好通道故障定位的原則、方法和流程，使自己在故障處理時(shí)有一個(gè)清晰的思路，這樣才能快速、正確地排除故障, 恢復(fù)通道的正常，從而保障超高壓線路的運(yùn)行可靠性。

[1] 王志亮.光纖保護(hù)通道故障處理及方法[J].電力系統(tǒng)通信, 2010, 31(215)：70-73.

[2] 張立剛,石卓.光纖縱聯(lián)保護(hù)通道可靠性分析[J].電氣工程應(yīng)用, 2011(3)：18-21.

[3] 楊俊權(quán),王勇,利韶聰,李舒濤.繼電保護(hù)裝置與通信設(shè)備2Mbit/s光接口互聯(lián)技術(shù)[J].南方電網(wǎng)技術(shù),2011,5(4)：65-67.

[4] FonsWeaver780B設(shè)備使用維護(hù)手冊[ Z].烽火通信科技股份有限公司, 2006.

[5] 高鵬, 陳新南, 陸明, 金華鋒.南方電網(wǎng) SDH 光纖通信環(huán)網(wǎng)繼電保護(hù)通道分析[J].南方電網(wǎng)技術(shù),2007,1(2)：43-48.