試析光纖通信技術(shù)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用

鞠磊

摘 要：在電力通信系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展以及完善的今天，光纖通信網(wǎng)絡(luò)得到逐步完善，在繼電保護(hù)中廣泛使用。這些主要是因?yàn)楣饫w通信具有安全性高、受干擾少等優(yōu)勢(shì)。光纖通信在電力繼電保護(hù)中的使用主要是理論分析。現(xiàn)在結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)分析光纖通信在繼電保護(hù)中的基本特征，同時(shí)提出光纖通信在繼電保護(hù)中的使用方式。

關(guān)鍵詞：光纖通信；電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)

中圖分類號(hào)：TN913.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

隨著對(duì)能源供應(yīng)提出的要求持續(xù)升高，在電力使用中新能源也成為發(fā)展的主要方向，為電力系統(tǒng)帶來重要發(fā)展機(jī)遇?，F(xiàn)在高電壓大機(jī)組已經(jīng)成為發(fā)展的重要方向，由于輸送線路中電壓高、輸送范圍廣，對(duì)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人民的生命財(cái)產(chǎn)影響重大，因此繼電保護(hù)準(zhǔn)確切斷故障線路為重要技術(shù)。

1 光纖通信內(nèi)繼電保護(hù)使用種類以及特點(diǎn)

在電力繼電保護(hù)內(nèi)使用光纖通信已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)的主要施工方式，依據(jù)工作原理分為光纖封閉式、允許式及光纖電流差動(dòng)保護(hù)等保護(hù)方式。

差動(dòng)性保護(hù)主要通過穩(wěn)定可靠的光纖通道傳輸幅值和電流相位。其中實(shí)踐同步性為處理好電流信息以及精確傳送到對(duì)側(cè)的重要方式。此種保護(hù)方式中一般使用主從方式，確?？梢詫?shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步，也有使用數(shù)字接口或數(shù)字通道的，主要保證校驗(yàn)碼精確。允許式縱向保護(hù)和光纖封閉式是由允許高頻聯(lián)動(dòng)保護(hù)轉(zhuǎn)變而來的，使用穩(wěn)定可靠的光纖通道替換高頻通道，通過這種方式提升保護(hù)可靠性，同時(shí)也有兼容性這些特點(diǎn)，極大地提升保護(hù)可靠度。通過這種方式光纖環(huán)網(wǎng)也會(huì)形成雙重化通道，逐漸提升超高頻電壓中的使用率。

現(xiàn)在經(jīng)常使用是差動(dòng)保護(hù)光纖，因?yàn)楣饫w自身抗電磁干擾、帶寬高、傳輸中損耗小數(shù)量大這些特點(diǎn)，使得其成為發(fā)展的主要趨勢(shì)。光纖主要是由涂層以及纖芯、包層、套塑這些結(jié)構(gòu)組成，同時(shí)可以分為單芯和多芯兩種。在連接繼電保護(hù)中一般使用熔纖連接，也有的采用連接器連接，主要是保證接頭干凈，確保光纖通信可靠安全。光纖通道傳輸質(zhì)量高，一般狀況下，光纖通信傳輸誤碼率低。這些特征使得光纖通道很容易滿足繼電保護(hù)透明度要求。保證發(fā)端保護(hù)設(shè)備發(fā)送的信息經(jīng)過傳輸?shù)竭_(dá)收端時(shí)兩端信息一致，不會(huì)出現(xiàn)減少以及增加內(nèi)容的問題。光纖通道和各種電纜對(duì)比發(fā)現(xiàn)，光頻率高，信息量大，不僅可以保證保護(hù)裝置大量進(jìn)行信息交流，同時(shí)可以使保護(hù)動(dòng)作正確、可靠。由于光信號(hào)自身特征，雷電和系統(tǒng)問題造成的電磁都不容易影響信號(hào)傳輸，但是由于光纖自身特征，受外力破壞概率大，因此在架設(shè)過程中要防止出現(xiàn)機(jī)械損傷。

2 繼電保護(hù)原理

2.1 繼電保護(hù)中安全自動(dòng)裝置

電力系統(tǒng)中元件多在系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者不穩(wěn)定時(shí)向值班人員發(fā)送警報(bào)，同時(shí)也會(huì)向控制斷路器發(fā)送跳閘信號(hào)，防止問題的持續(xù)惡化。終止事件發(fā)生的自動(dòng)設(shè)備一般可以稱之為繼電保護(hù)裝置。使用保護(hù)的電力系統(tǒng)可以稱之為安全自動(dòng)裝置。繼電保護(hù)也是保證元件得到安全運(yùn)行的重要保證，任何元件都不能在沒有繼電保護(hù)的情況下運(yùn)行。電力系統(tǒng)的自動(dòng)裝置可以使用快速恢復(fù)保證系統(tǒng)完整，防止電力系統(tǒng)的大面積停電。

2.2 繼電保護(hù)通道組織方式

電力線路以及通信通道一起發(fā)生故障的概率較低，因?yàn)槔^電保護(hù)中的信號(hào)十分重要，因此可以在一條線路中使用兩種保護(hù)裝置，在傳輸通道中設(shè)置兩條獨(dú)立通道。此種保護(hù)方式也為電力線路高頻保護(hù)以及光纖縱聯(lián)電流差動(dòng)的正常運(yùn)行提供保障，使其不會(huì)因?yàn)樵O(shè)備故障出現(xiàn)退出運(yùn)行，提升了設(shè)備的可靠性、安全性。

3 光纖通道和保護(hù)裝置的配合方式

3.1 專用光纖保護(hù)

光纖縱聯(lián)保護(hù)是由光纖和縱聯(lián)之間配合組成。這種方式很多都使用單獨(dú)芯線，同時(shí)也要使用專用光纖接口。主要特點(diǎn)為使用方便，降低傳輸過程，同時(shí)有效避免和裝置之間的連續(xù)。缺點(diǎn)是維護(hù)人員在設(shè)備維護(hù)中操作不便，光芯較少，同時(shí)在操作中要進(jìn)行帶路保護(hù)和本路光纖切換，但是使用不利，接頭長時(shí)間沒有拔出從而出現(xiàn)損傷。

3.2 復(fù)用光纖保護(hù)

縱聯(lián)保護(hù)和光纖配合共同構(gòu)成復(fù)用縱聯(lián)保護(hù)。在允許式中一般都是由直跳信號(hào)以及允許信號(hào)中的保護(hù)裝置發(fā)射，然后使用復(fù)用設(shè)備進(jìn)入光纖通道。帶路之后電信號(hào)進(jìn)行切換，實(shí)施較為方便。光纖在使用中較多。主要缺點(diǎn)是中間過程多，同時(shí)通信室切換設(shè)備檢查中不方便，出現(xiàn)問題之后會(huì)產(chǎn)生各種影響。

3.3 光纖縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)

電流差動(dòng)保護(hù)中會(huì)出現(xiàn)光纖電流差動(dòng)保護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)單元化，也不會(huì)受到運(yùn)行方式的影響，運(yùn)行效率也得到提升?，F(xiàn)在電流差動(dòng)保護(hù)主要發(fā)生在主母線中以及變壓器中，由于其具有動(dòng)作簡單、全相運(yùn)行等優(yōu)點(diǎn)受到人們的重視。

在使用所有配合方式中都要重視通信性能的影響因素。有時(shí)鐘方式，使用2Mbit/s復(fù)用方式時(shí)設(shè)備是不同的，因此發(fā)送和接收數(shù)據(jù)中的時(shí)鐘基準(zhǔn)也不同。對(duì)于這種問題可以將一端保護(hù)裝置設(shè)置為主時(shí)鐘，另一端為從時(shí)鐘，保證時(shí)鐘一致性。

4 光纖通信在電力繼電保護(hù)中的使用方式

4.1 光纖通信內(nèi)繼電保護(hù)高壓測(cè)量

在繼電保護(hù)設(shè)備內(nèi)都要使用到TA、TV設(shè)備，同時(shí)傳輸線路中要進(jìn)行電流以及電壓的測(cè)量，只有這樣才可以使用。在輸電線路測(cè)量中光纖設(shè)備主要實(shí)現(xiàn)TA、TV設(shè)備和保護(hù)裝置之間的溝通。此種測(cè)量方法能夠有效避免外部干擾信號(hào)，例如電磁信號(hào)對(duì)測(cè)量產(chǎn)生的影響，從而使得測(cè)量的可靠性以及準(zhǔn)確性得到保證。在線路測(cè)量中光纖交流器也可以替代TA、TV設(shè)備。這種方式也能夠避免過飽和問題，快速反應(yīng)出輸電線路發(fā)生故障后電流以及電壓狀況，對(duì)計(jì)算機(jī)的保護(hù)更為有利。光纖變流器內(nèi)的數(shù)值也能夠準(zhǔn)確直接傳送給計(jì)算機(jī)，通過這種方式保護(hù)D/A以及A/D在轉(zhuǎn)換中的偏差，節(jié)省大量測(cè)量時(shí)間，同時(shí)也會(huì)提升計(jì)算精度。

4.2 光纖通信中繼電保護(hù)的復(fù)用

短距離電流縱差保護(hù)光纖通道，使用研制信號(hào)傳輸復(fù)用技術(shù)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行使用。傳輸各相電流和保護(hù)信號(hào)中，一定要做到各相傳送，每相做好對(duì)比、分相跳閘，提升繼電保護(hù)運(yùn)轉(zhuǎn)性能。在使用中，高中終端保護(hù)設(shè)備內(nèi)主要設(shè)置ITU G703標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)設(shè)置好數(shù)據(jù)接口，傳送保護(hù)信號(hào)時(shí)也可以使用PCM方式。現(xiàn)在主要使用SDH傳輸技術(shù)，通過這種方式保護(hù)設(shè)備以及光纖通道，提升光纖設(shè)備自愈能力，從而避免光纖因?yàn)橐馔獍l(fā)生中斷通信的問題。同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)通道雙重保護(hù)，提升可靠性，滿足傳輸中的連續(xù)性。由于性價(jià)比高以及安全性高、可靠等這些優(yōu)點(diǎn)，一定會(huì)在未來的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中不斷發(fā)展。

4.3 光纖通信在繼電保護(hù)通道中的使用，不僅可以提升通道穩(wěn)定性同時(shí)也可以保證準(zhǔn)確降低干擾

短距離電流縱聯(lián)保護(hù)時(shí)，可以解決由于感應(yīng)電壓以及故障電流造成的通信設(shè)備損害。研究光纖通信在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的使用中，研究重點(diǎn)是短線縱差保護(hù)。短距離輸送中的縱差保護(hù)能夠避免短距離傳輸中的較大誤動(dòng)。

5 光纖保護(hù)中存在的問題

5.1 施工問題

超高壓線路中心保護(hù)便是光纖保護(hù)，電力系統(tǒng)安全受到通道的重要影響。但是光纜在傳輸中會(huì)使用到端子箱和電纜層等，因此很容易造成施工誤差。在施工前進(jìn)行保護(hù)裝置測(cè)試同樣會(huì)造成誤差，影響全網(wǎng)穩(wěn)定。

5.2 光纖保護(hù)管理界面劃分

現(xiàn)在通信和保護(hù)之間的關(guān)系逐漸密切，他們之間的管理界面辨識(shí)度也逐漸降低，因此一定要從制度上處理好這個(gè)問題，保證光纖運(yùn)行可靠。通信保護(hù)和繼電保護(hù)的主要交叉點(diǎn)在機(jī)房光纖陪架，其中保護(hù)裝置尾纖需要由繼電保護(hù)進(jìn)行維護(hù)，這樣就要求保護(hù)人員具有專業(yè)的光纖維護(hù)能力。

結(jié)語

通過分析可以發(fā)現(xiàn)光纖通信在繼電保護(hù)中使用較為廣泛。很多發(fā)電廠以及變電站都在使用此種技術(shù)，同時(shí)運(yùn)行穩(wěn)定，可以快速切除故障，從而保證電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠，也受到用戶的好評(píng)。筆者希望通過對(duì)此技術(shù)的分析和研究，可以為光纖通信在繼電保護(hù)中的正確使用提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]王湛雄.探討光纖通信在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的應(yīng)用[J].通訊世界，2016（22）：125-126.