1、光纖保護(hù)在京津唐電網(wǎng)中-應(yīng)用研究            摘要：隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，光纖在繼電保護(hù)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，當(dāng)繼電保護(hù)裝置與光纖通道連接構(gòu)成系統(tǒng)時，存在一些必須考慮的問題。 關(guān)鍵詞：光纖 通道 縱聯(lián)保護(hù)  0 引言當(dāng)前，我國電力工業(yè)發(fā)展很快，區(qū)域型大電網(wǎng)已初見規(guī)模，將來還要實(shí)現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越強(qiáng)，不同地區(qū)之間的聯(lián)系越來越緊密。在這種形勢下，對繼電保護(hù)的要求也越來越高，而且側(cè)重于動作的可信賴性。要求系統(tǒng)發(fā)生故障時，必須快速切除，

2、決不能發(fā)生繼電保護(hù)拒動的事故。這樣全線速動的縱聯(lián)保護(hù)對高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行起到尤為重要的作用，它也是保證電網(wǎng)穩(wěn)定的一道防線。高壓線路縱聯(lián)保護(hù)主要是依賴于通道，使線路兩端的保護(hù)裝置進(jìn)行故障信息的交換，進(jìn)而判別出是本線故障，還是區(qū)外故障。從而使兩端的保護(hù)裝置：在區(qū)外故障時，不動作；在區(qū)內(nèi)故障時，快速動作，切除故障。在華北網(wǎng)運(yùn)行的縱聯(lián)保護(hù)根據(jù)使用信號的方式，主要分為下面幾類：（1）閉鎖式保護(hù)（2）允許式保護(hù)（3）遠(yuǎn)方跳閘保護(hù)（4）電流差動保護(hù)以上保護(hù)的通道類型主要有：專用載波（專用收發(fā)信機(jī)）、復(fù)用載波、復(fù)用微波、專用光纖、復(fù)用光纖等方式。其中，專用載波保護(hù)運(yùn)行情況不是很理想，反映在抗誤動能力較差，在運(yùn)

3、行中多次發(fā)生因收信間斷而造成的保護(hù)誤動事故。復(fù)用載波保護(hù)情況稍好，但也存在抗干擾能力差的問題。在華北電網(wǎng)，縱聯(lián)保護(hù)較早的采用了微波作為傳輸介質(zhì)，尤其是500KV系統(tǒng)保護(hù)。最大的特點(diǎn)是：一次系統(tǒng)的故障與微波通信通道發(fā)生故障兩者之間幾乎沒有相關(guān)性，在系統(tǒng)故障時，這就為繼電保護(hù)提供了良好的通道條件。但微波通道也存在一些問題，如：易發(fā)生衰落，造成通道中斷。中間轉(zhuǎn)接環(huán)節(jié)較多，其間若有一個中繼站有問題，則要停保護(hù)，而且有可能要停數(shù)條線路的保護(hù)。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，在縱聯(lián)保護(hù)通道的使用上，已經(jīng)由原來的單一的載波通道變?yōu)楝F(xiàn)在的載波、微波、光纖等多種通道方式。由于光纖通道所具有的先天優(yōu)勢，使它與繼電保護(hù)的結(jié)合，

4、在電網(wǎng)中會得到越來越廣泛的應(yīng)用。1 光纖通道作為縱聯(lián)保護(hù)通道的優(yōu)勢光纖通道首先在通信技術(shù)中得到廣泛的應(yīng)用，它是基于用光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)的一種通信手段。光纖通道相對于其他傳統(tǒng)通道（如：電纜、微波等）具有如下特點(diǎn)：（1） 傳輸質(zhì)量高，誤碼率低，一般在10-10以下。這種特點(diǎn)使得光纖通道很容易滿足繼電保護(hù)對通道所要求的“透明度”。即發(fā)端保護(hù)裝置發(fā)送的信息，經(jīng)通道傳輸后到達(dá)收端，使收端保護(hù)裝置所看到的信息與發(fā)端原始發(fā)送信息完全一致，沒有增加或減少任何細(xì)節(jié)。（2） 光的頻率高，所以頻帶寬，傳輸?shù)男畔⒘看蟆＿@樣可以使線路兩端保護(hù)裝置盡可能多的交換信息，從而可以大大加強(qiáng)繼電保護(hù)動作的正確性和可靠性。（3）

5、 抗干擾能力強(qiáng)。由于光信號的特點(diǎn)，可以有效的防止雷電、系統(tǒng)故障時產(chǎn)生的電磁方面的干擾，因此，光纖通道最適合應(yīng)用于繼電保護(hù)通道。以上光纖通道的三個特點(diǎn)，是繼電保護(hù)所采用的常規(guī)通道形式所無法比擬的。在通道選擇上應(yīng)為首選。但是由于光纜的特點(diǎn)，抗外力破壞能力較差，當(dāng)采用直埋或空中架設(shè)時，易于受到外力破壞，造成機(jī)械損傷。若采用OPGW，則可以有效的防止類似事件的發(fā)生。2 光纖通道與繼電保護(hù)配合的幾種方式目前，縱聯(lián)保護(hù)采用光纖通道的方式，得到了越來越廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)場運(yùn)行設(shè)備中，主要有以下幾種方式：（1）專用光纖保護(hù)：光纖與縱聯(lián)保護(hù)（如：WXB-11C、LFP-901A）配合構(gòu)成專用光纖縱聯(lián)保護(hù)。采用允許

6、式，在光纖通道上傳輸允許信號和直跳信號。此種方式，需要專用光纖接口（如：FOX-40），使用單獨(dú)的專用光芯。優(yōu)點(diǎn)是：避免了與其他裝置的聯(lián)系（包括通信專業(yè)的設(shè)備），減少了信號的傳輸環(huán)節(jié)，增加了使用的可靠性。缺點(diǎn)是：光芯利用率降低（與復(fù)用比較），保護(hù)人員維護(hù)通道設(shè)備沒有優(yōu)勢。而且，在帶路操作時，需進(jìn)行本路保護(hù)與帶路保護(hù)光芯的切換，操作不便，而且光接頭經(jīng)多次的拔插，易造成損壞。（2）復(fù)用光纖保護(hù)：光纖與縱聯(lián)保護(hù)（如：7SL32、WXH-11、CSL101、WXH-11C保護(hù)）配合構(gòu)成復(fù)用光纖縱聯(lián)保護(hù)。采用允許式，保護(hù)裝置發(fā)出的允許信號和直跳信號需要經(jīng)音頻接口傳送給復(fù)用設(shè)備，然后經(jīng)復(fù)用設(shè)備上光纖通道。

7、優(yōu)點(diǎn)是：接線簡單，利于運(yùn)行維護(hù)。帶路進(jìn)行電信號切換，利于實(shí)施。提高了光芯的利用率。缺點(diǎn)是：中間環(huán)節(jié)增加，而且?guī)非袚Q設(shè)備在通信室，不利于運(yùn)行人員巡視檢查，通信設(shè)備有問題要影響保護(hù)裝置的運(yùn)行。（3）光纖縱聯(lián)電流差動保護(hù)：光纖通道的大容量、較高的抗干擾能力，為縱聯(lián)電流差動的應(yīng)用提供了可能。首先得到應(yīng)用的是模擬式的光纖縱聯(lián)電流差動，當(dāng)前已很少采用。隨著大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，數(shù)字式電流差動廣泛應(yīng)用開來。目前，在華北網(wǎng)運(yùn)行的縱聯(lián)電流差動保護(hù)有：REL-561（ABB）、LFCB-102（GEC）、MCD（三菱）、LFP-943（南瑞）、7SD511（西門子）等保護(hù)裝置。采用的通道方式有復(fù)用光纖方式和專用

8、光纖方式。因?qū)Ｓ茫ɑ驈?fù)用）光纖保護(hù)主要的區(qū)別就是通道形式不一樣，但構(gòu)成縱聯(lián)的原理與常規(guī)保護(hù)沒有區(qū)別，所以，不再進(jìn)一步分析。鑒于光纖縱聯(lián)電流差動保護(hù)原理簡單，應(yīng)用前景廣泛，對通道依賴性強(qiáng)，下面主要對縱聯(lián)電流差動保護(hù)的應(yīng)用進(jìn)行分析、討論。    3 光纖縱聯(lián)電流差動保護(hù)應(yīng)用中應(yīng)注意的幾個問題電流差動原理的保護(hù)是較為簡單的，也是最為有效的保護(hù)方式。通過計(jì)算線路兩側(cè)電流的差值的有無，從而判別區(qū)內(nèi)或區(qū)外故障。區(qū)外故障時：故障電流為穿越性電流，兩側(cè)電流的差值為零。區(qū)內(nèi)故障時：故障電流由線路兩側(cè)向故障點(diǎn)流，兩側(cè)電流差值為兩側(cè)故障電流的和。在實(shí)際應(yīng)用中，220KV以上系

9、統(tǒng)保護(hù)多要求采用分相電流差動保護(hù)方式，它是把本側(cè)的三相電流采樣值傳送到對側(cè)，進(jìn)行同步比較，從而計(jì)算出電流差值，經(jīng)一定邏輯后，做出跳閘與否的選擇。在動作特性上，均采用比例制動原理，只是各家的制動特性不一樣，有兩段式，也有三段式。各廠家在內(nèi)部算法上也各有千秋，在此不做詳細(xì)的分析，本文從運(yùn)行角度對實(shí)際運(yùn)行中存在的一些問題進(jìn)行分析。     2007-05-11        1、保護(hù)之間的連接問題：縱聯(lián)電流差動保護(hù)與通信設(shè)備的連接有自身的特點(diǎn)，與常規(guī)保護(hù)不一樣。常規(guī)保護(hù)傳輸?shù)脑试S信

10、號、直跳信號可以說是傳輸?shù)氖敲睿情_關(guān)量（或0或1）。而縱聯(lián)電流差動保護(hù)傳輸?shù)闹饕菙?shù)字量（也含開關(guān)量），它是把本側(cè)的三相電流采樣值（分相式差動）傳送到對側(cè)，進(jìn)行同步比較，從而計(jì)算出電流差值，經(jīng)一定邏輯后，做出跳閘與否的選擇。針對這個特點(diǎn)，縱聯(lián)電流差動保護(hù)必須采用特殊的連接方式與設(shè)備，才能達(dá)到目的。通常，有以下幾種連接方式：（1）直接相連方式：A：保護(hù)裝置具有光接口，保護(hù)與保護(hù)之間通過光纖直接相連。此種方式可靠性高。當(dāng)采用850nm波長的光纖設(shè)備與多模光纖配合使用時，具有經(jīng)濟(jì)性好，且易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)。但由于光纖衰耗偏大（相對1300nm波長），傳輸距離一般不超過10KM，所以在幾公里的短線路上

11、經(jīng)常采用。B： 在保護(hù)裝置之間，通過雙絞線或同軸電纜，依照G703同向接口協(xié)議，進(jìn)行電接口直接相連的方式。要求保護(hù)具有電接口，但這種方式抗干擾能力差，而且數(shù)字量不宜進(jìn)行長距離的傳輸。所以，一般不使用這種方式。（2）復(fù)用方式：A：保護(hù)裝置電接口通過雙絞線或同軸電纜，與通信PCM設(shè)備64kbps接口直接相連，然后上通道進(jìn)行傳輸。在現(xiàn)場，通常保護(hù)室與通信室較遠(yuǎn)，而且數(shù)字信號直接在電纜中傳輸極易受干擾，所以，這種方式很少采用。B：保護(hù)裝置光接口通過光纖與光電轉(zhuǎn)換設(shè)備相連，然后光電轉(zhuǎn)換設(shè)備與通信PCM復(fù)用設(shè)備64kbps接口依照G703協(xié)議，進(jìn)行連接。由于光信號抗干擾能力強(qiáng)，可以用于變電站內(nèi)保護(hù)室和通信

12、室之間的連接。而且?guī)窌r可以很方便的進(jìn)行電信號的切換。所以，這種方式被廣泛的采用。2：同步問題：在復(fù)用接口與通信設(shè)備連接時，大部分接口均支持G703同向方式（也有些設(shè)備要求提供反向接口）。為了滿足64kbps數(shù)據(jù)通道收發(fā)數(shù)據(jù)同步復(fù)接的要求，必須采用主從時鐘方式。否則，將因時鐘不同步，造成滑碼的出現(xiàn)，保護(hù)裝置反映出的就是CRC校驗(yàn)碼告警。在某些保護(hù)裝置中，對接口沒有做出要求，但時鐘必須設(shè)為主從方式，因?yàn)閮啥吮Ｗo(hù)裝置在計(jì)算差流時，必須保證同步，否則，對差流的計(jì)算就會造成誤差。有一些縱聯(lián)電流差動保護(hù)內(nèi)部，有多種通道連接方式選擇，如：光纖直聯(lián)方式、經(jīng)光電轉(zhuǎn)換進(jìn)64kbps接口等方式。這些方式均需采用跳

13、線進(jìn)行切換，否則，也會造成兩側(cè)保護(hù)計(jì)算差流的不同步。在實(shí)際運(yùn)行中，曾發(fā)生過這種情況：維護(hù)人員更換備用插件時，由于未對跳線進(jìn)行核對，造成保護(hù)裝置CRC校驗(yàn)誤碼增加，有時達(dá)到告警定值。這也是由于數(shù)據(jù)不同步造成的。縱聯(lián)電流差動保護(hù)涉及通道設(shè)備、通信方式較多，現(xiàn)在運(yùn)行中的有專用光纖保護(hù)、復(fù)用光纖保護(hù)、復(fù)用微波保護(hù)，這些保護(hù)與通常的只傳輸命令信號的允許式復(fù)用、專用保護(hù)要求不一樣。它要對通道的方式做出一些要求，比如：要對光纖直聯(lián)還是經(jīng)光電轉(zhuǎn)換連接上光纖或微波、通信主設(shè)備的同步方式、誤碼率等指標(biāo)進(jìn)行規(guī)定。正是由于在通道上的技術(shù)環(huán)節(jié)較多，造成保護(hù)裝置通道告警后（有時是瞬時的），不容易分辨是保護(hù)的問題，還是通信的問題。所以，對現(xiàn)場維護(hù)人員來說，要把繼電保護(hù)工作做好，就要加強(qiáng)保護(hù)專業(yè)與通信專業(yè)之間的溝通。3：CT飽和問題：在差動保護(hù)設(shè)計(jì)中，CT飽和問題是必須考慮的一個問題。對于通常的220KV雙母線系統(tǒng)，在發(fā)生區(qū)外故障時，由于線路兩端CT特性不一致，有可能在保護(hù)裝置內(nèi)部產(chǎn)生差流，由于整定值小于額定電流，有可能造成保護(hù)誤動。這個問題在一般的保護(hù)裝置中靠比例制動原理已經(jīng)得到解決。但是在500KV系統(tǒng)，一次系統(tǒng)多采用一個半接線（如圖），當(dāng)K