朱尤祥+劉磊+田明光+于秋生

摘 要：隨電網(wǎng)的快速發(fā)展，變電站電力線出線方向逐年增加，山東公司轄內(nèi)500kV及以上變電站出線方向平均數(shù)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(fù)用方式傳輸，每條繼電保護裝置需配套配置1套2M MUX的設(shè)備，這一方面在保護裝置和通信設(shè)備間增加了1個故障風(fēng)險環(huán)節(jié)，同時2M 復(fù)用設(shè)備會大量占用的通信機房空間，影響通信設(shè)備、系統(tǒng)的擴容能力，本文對此進行了研究。

關(guān)鍵詞：SDH系統(tǒng)；2M光接口；繼電保護

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

1 現(xiàn)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(shè)備承載2種形式。其中通過傳輸設(shè)備承載的情況需要通過2M MUX設(shè)備轉(zhuǎn)換為E1信號接入設(shè)備傳輸。隨著站點線路數(shù)量的增加，機房內(nèi)2M MUX設(shè)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(shè)備的設(shè)備，也是1個易引發(fā)故障的風(fēng)險環(huán)節(jié)。

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(shè)備發(fā)生短路故障時，在保護設(shè)備中產(chǎn)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(lián)差動保護和縱聯(lián)差動保護。距離保護也是主系統(tǒng)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(lián)差動保護?？v聯(lián)差動保護是指將線路一側(cè)的電氣信息傳到另一側(cè)去，對兩側(cè)的電氣兩同時對比、聯(lián)合工作，實現(xiàn)了線路2側(cè)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(cè)的電流互感器二次側(cè)按照環(huán)流法連接法，由于被保護線路上發(fā)生短路電流和被保護線路外短路，線路兩側(cè)電流大小和相位是不同的。通過比較線路兩側(cè)電流大小和相位，從而區(qū)分是線路內(nèi)部短路還是線路外部短路。

內(nèi)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(cè)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(cè)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(gòu)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(jù)測量阻抗的不同，保護能區(qū)分出正向內(nèi)部，正向區(qū)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(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，具體包括專用纖芯通信方式和復(fù)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(jiān)視、故障處置時間長等問題，其應(yīng)用在一定程度上受限。而復(fù)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(diào)整靈活、支持遠程監(jiān)視和控制，因此在實際中得到越來越多的應(yīng)用。

2.3 測試平臺設(shè)計和搭建

結(jié)合華為SDH設(shè)備改造，信通公司在500kV濟南變實訓(xùn)基地保護室內(nèi)安裝兩臺OSN 3500設(shè)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(shè)備的傳輸性能進行測試，監(jiān)測2M光接口板的SDH通道對于繼電保護業(yè)務(wù)的時延、抖動等關(guān)鍵參數(shù)的影響。

2.4 主要測試內(nèi)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(shè)備互聯(lián)，并配置MSP保護；

（3）依次將兩臺設(shè)備加電，待設(shè)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(shè)備與繼電保護裝置通過（FC-LC）尾纖互聯(lián)；

（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(fā)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(fā)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(fā)生MSP倒換時，繼電保護動作。

2.5 測試結(jié)果分析

（1）完成濟南變內(nèi)南瑞931M和931AM兩種型號繼電保護業(yè)務(wù)側(cè)開通測試，測試結(jié)果表明可以正常通信，滿足傳輸機電保護業(yè)務(wù)的性能要求。（2）測試四方101繼電保護設(shè)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(shè)備的2M光接口板的類型不一致，通道無法開通。

3 結(jié)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(shè)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(yè)務(wù)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(yīng)用中2M光/電信號轉(zhuǎn)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(shè)備2M光接口互聯(lián)技術(shù)，滿足該標準的光通信設(shè)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(zhuǎn)換器，節(jié)約了投資和降低了故障概率。

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