朱海

（國(guó)網(wǎng)江西省電力公司撫州供電分公司）

1 前言

高頻縱聯(lián)閉鎖距離和方向保護(hù)伴隨著微機(jī)保護(hù)的快速發(fā)展，成為了主要的保護(hù)措施，這兩者組成的雙重化保護(hù)成為了配置高壓電線路保護(hù)的主要方式，并對(duì)電力系統(tǒng)中安全穩(wěn)定運(yùn)行的維護(hù)起到了重要作用，其中保護(hù)通道一般屬于高頻載波通道。在電力系統(tǒng)中光纖技術(shù)的使用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，也受到了越來(lái)越多的關(guān)注，促進(jìn)了傳輸繼電保護(hù)信息通道的轉(zhuǎn)變，即由高頻載波通道轉(zhuǎn)變成了光纖通道。

目前，社會(huì)的發(fā)展越來(lái)越受到了電力資源的制約，用戶(hù)對(duì)用電質(zhì)量和需求的增加促進(jìn)了電網(wǎng)的發(fā)展，從而電力系統(tǒng)的覆蓋范圍越來(lái)越廣且復(fù)雜度越變?cè)酱?，由此電力系統(tǒng)需要越來(lái)越高的安全穩(wěn)定運(yùn)行要求。高壓電線路電流差動(dòng)保護(hù)與高頻閉鎖保護(hù)相比具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如較廣的適應(yīng)范圍、較高的可靠性和簡(jiǎn)單的原理等，使得高壓電線路電流差動(dòng)保護(hù)成為主流的線路保護(hù)發(fā)展方向，其中高頻閉鎖保護(hù)是以高頻通道為基礎(chǔ)的。光纖通道在電力系統(tǒng)的高壓電線路保護(hù)中的使用越來(lái)越多，但是光纖通道在工程應(yīng)用中出現(xiàn)了一些亟需解決的問(wèn)題，這些問(wèn)題影響了電力系統(tǒng)中設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 光纖分類(lèi)及光纖通道的特點(diǎn)

在電力系統(tǒng)中，光纖通道與常用的高頻通道相比，是以光纖來(lái)作為傳輸介質(zhì)，它具有不受電網(wǎng)運(yùn)行方式、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸容量大、具有絕緣性和傳輸損耗低等優(yōu)點(diǎn)。在繼電保護(hù)應(yīng)用中，光纖通道為推廣電流差動(dòng)保護(hù)在技術(shù)方面提供了強(qiáng)大的支持；在工程應(yīng)用中，光纖通道的故障率較低，為繼電保護(hù)和設(shè)備的日常運(yùn)行及維護(hù)提供了較高的可靠性，在此與高頻通道相比具有很大的優(yōu)勢(shì)。由此可知，在高壓電線路的保護(hù)通道中光纖通道的應(yīng)用已成為主流。

光導(dǎo)纖維通常縮寫(xiě)為光纖，它是直徑為0.1mm的玻璃細(xì)絲。光纖由包層和纖芯共同組成，在電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)中得到了廣泛的應(yīng)用。光信號(hào)在纖芯中進(jìn)行傳輸，包層是為了保護(hù)纖芯，主要起到了電纜外層的功能，增強(qiáng)了光纜的機(jī)械強(qiáng)度。

根據(jù)不同的原材料，可以將光纖分為復(fù)合材料光纖、石英光纖、全塑料光纖和多成分玻璃光纖等；根據(jù)不同的傳輸模式，可以將光纖分為多模光纖和單模光纖；根據(jù)不同的工作波長(zhǎng)，可以將光纖分為波長(zhǎng)1.31μm和1.55μm的長(zhǎng)波長(zhǎng)光纖、波長(zhǎng)0.85μm的短波長(zhǎng)光纖和超長(zhǎng)光纖。如表1所示，對(duì)多模光纖和單模光纖進(jìn)行了對(duì)比。

表1 多模光纖與單模光纖對(duì)比

3 光纖通道中的問(wèn)題和原因

高壓電線路保護(hù)中常用的三種通道方式為：高頻通道、光纖復(fù)用通道和光纖專(zhuān)用通道。當(dāng)全網(wǎng)電壓為220kV或高于220kV時(shí)，將光纖通道使用在電網(wǎng)的輸電線路保護(hù)中，并對(duì)此進(jìn)行分析如下：

（1）在高壓電線路保護(hù)中全部采用的都是光纖通道方式，其中采用了十四條無(wú)迂回路由的輸電線路。在Ⅲ級(jí)通信網(wǎng)中，將單臺(tái)光傳輸設(shè)備配置給骨干光纖通信網(wǎng)的各個(gè)站點(diǎn)，且將子網(wǎng)保護(hù)環(huán)方式和復(fù)用段保護(hù)環(huán)用于網(wǎng)絡(luò)中。

①如圖1中所示，架設(shè)在單根地線光纜上的是4條220kV的輸電線路，專(zhuān)用光纖保護(hù)通道中斷發(fā)生在光纜中斷的時(shí)候，兩纖自愈環(huán)保護(hù)方式在通信傳輸環(huán)網(wǎng)運(yùn)行中使用，可以對(duì)路由自動(dòng)生成進(jìn)行保護(hù)，光纜中斷時(shí)需要對(duì)保護(hù)復(fù)用通道進(jìn)行倒換，此時(shí)的時(shí)延影響了對(duì)通道的安全保護(hù)，所以采用雙套保護(hù)來(lái)預(yù)防光纜中斷帶來(lái)的影響。

圖1 兩纖自愈環(huán)保護(hù)方式

②如圖2中所示，架設(shè)在單根地線光纜上的是7條220kV的輸電線路，通信接入到主干網(wǎng)上采用的是支線鏈路，復(fù)用通道和專(zhuān)用通道被采用給所有的高壓輸電線路，由于光纜是同一根，所以即使使用的是不同的纖芯，當(dāng)光纜在發(fā)生終端的情況下，同一條高壓輸電線路上所具有的全部保護(hù)通道也都會(huì)被中斷，從而使得輸電線路終止運(yùn)行。

圖2 支線鏈路保護(hù)方式

（2）如圖3中所示，在高壓輸電線路保護(hù)中，采用的全部都是光纖復(fù)用通道方式，將套光傳輸設(shè)備使用在通信傳輸網(wǎng)絡(luò)的大部分站點(diǎn)上，采用的運(yùn)行方式是子網(wǎng)環(huán)保護(hù)方式。環(huán)網(wǎng)內(nèi)線路相同的保護(hù)通道的運(yùn)行方式采用的是雙向分流方式，這樣在線路光纜中斷時(shí)可以避免相同線路保護(hù)通道的中斷情況，由于各個(gè)站點(diǎn)上的通信傳輸設(shè)備只有一套，所以當(dāng)傳輸設(shè)備發(fā)生故障的時(shí)候會(huì)中斷與其相關(guān)的所有光纖復(fù)用保護(hù)通道，即造成線路停止運(yùn)行。

圖3 雙向分流保護(hù)方式

（3）單個(gè)變電站之間的出線間隔較多，這樣會(huì)導(dǎo)致有六個(gè)站點(diǎn)上的單套光通信傳輸設(shè)備承載了數(shù)量為6條以上的保護(hù)光纖復(fù)用通道，其中部分高壓電線路保護(hù)中沒(méi)有其他可用的方式通道，這樣加劇了設(shè)備運(yùn)行的壓力。

如圖4中所示，當(dāng)單套設(shè)備發(fā)生故障的時(shí)候，會(huì)使得與本站點(diǎn)相關(guān)的線路和復(fù)用通道一起停止運(yùn)行且中斷；當(dāng)發(fā)生故障的設(shè)備需要較長(zhǎng)時(shí)間來(lái)進(jìn)行恢復(fù)的時(shí)候，會(huì)使得本站點(diǎn)上的多條高壓電線路保護(hù)通道在同種方式下運(yùn)行。

圖4 超承載站點(diǎn)保護(hù)方式

4 建議及措施

（1）對(duì)骨干通信網(wǎng)進(jìn)行更新和改進(jìn)，對(duì)早期電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的一些單一功能設(shè)備進(jìn)行更換，有效預(yù)防傳輸環(huán)路在倒換時(shí)對(duì)保護(hù)通道形成的影響。

（2）核查并合理分配整個(gè)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中高壓電線路的光纖保護(hù)電路，對(duì)相應(yīng)的資源庫(kù)進(jìn)行建立，相同線路中的不同光纖保護(hù)通道運(yùn)行時(shí)不能在相同的光纜中，可以對(duì)其進(jìn)行分配，使得其中一個(gè)通道采用直達(dá)光纜路由，而另一個(gè)通道采用光傳輸迂回路由，這樣可以使得電路路由安全合理運(yùn)行。

（3）通過(guò)建立獨(dú)立的雙環(huán)網(wǎng)來(lái)避免單點(diǎn)設(shè)備和單條光纜在發(fā)生故障時(shí)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響。

（4）將無(wú)直達(dá)光纜線路或單條光纜線路設(shè)置在雙回及多回線路上，增加架設(shè)新的光纜類(lèi)型，按照站點(diǎn)規(guī)劃來(lái)合理選擇建設(shè)光纜類(lèi)型，以此滿(mǎn)足不同業(yè)務(wù)需求和不同級(jí)別電路需求。

（5）路保護(hù)通道使用光纖通道時(shí)必須采用獨(dú)立的雙路由，否則在線路保護(hù)通道中必須采用高頻通道，這樣是為了避免單光纜和通信單點(diǎn)設(shè)備發(fā)生故障造成的一次線路停止運(yùn)行。

（6）對(duì)核心站點(diǎn)合理增加雙套光傳輸設(shè)備，用來(lái)在光纖保護(hù)通道中對(duì)承載進(jìn)行合理的分配，這樣是為了當(dāng)單套節(jié)點(diǎn)設(shè)備在發(fā)生故障時(shí)，避免對(duì)多套線路保護(hù)業(yè)務(wù)造成影響。

5 光纖通道的應(yīng)用

光纖技術(shù)的主要應(yīng)用是將電信號(hào)變?yōu)楣庑盘?hào)在通道中對(duì)信號(hào)進(jìn)行傳遞。光纖傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)有：頻率高、衰減小、信息傳遞多和抗干擾的能力強(qiáng)等等，所以光信號(hào)具有明顯的防電磁干擾的優(yōu)勢(shì)。在高壓電網(wǎng)的地線上設(shè)置光纜可以構(gòu)成光纖通信網(wǎng)，這樣則具備了通信和地線兩種和功能。

光纖直接在線路保護(hù)中傳遞信息的通道是專(zhuān)用通道，其中兩端保護(hù)裝置采用的是一對(duì)一的發(fā)送，這種線路具有很高的可靠性，但是限制了距離和利用率。將保護(hù)裝置連接到光電轉(zhuǎn)換器上而實(shí)現(xiàn)光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)變，然后電信號(hào)通過(guò)電纜傳輸給復(fù)用設(shè)備，這樣的通道是復(fù)用通道，這種通道可以在資源緊張的情況下有效提高光纖的利用率，這是由于在信號(hào)傳遞過(guò)程中的傳輸距離增加了，但是造成管理困難和大量的維護(hù)工作。

6 結(jié)束語(yǔ)

快速發(fā)展的光通信技術(shù)促進(jìn)了電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，不僅需要及時(shí)引進(jìn)先進(jìn)的站點(diǎn)設(shè)備來(lái)提高電網(wǎng)的傳輸容量，還應(yīng)根據(jù)我們目前的實(shí)際情況，增強(qiáng)光纖保護(hù)通道的可靠性和安全性，并對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)采取解決措施，為我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

[1]鄭曉瓊，戚矛，王鵬輝，等.GXC-64/2M裝置在500kV線路保護(hù)光纖復(fù)用通道異常處理中的應(yīng)用[J].電工技術(shù)，2015（8）：1～3.

[2]郭占春.高頻和光纖通道在高電壓線路保護(hù)中的應(yīng)用[J].科技傳播，2013：215，219.

[3]康曉東.輸電線路中光纖保護(hù)通道現(xiàn)狀分析[J].光通信技術(shù)，2011（2）：37～38.