光纖通信技術在電力系統中的應用

摘 要：光纖通信技術以其高效可靠的特點廣泛應用在電力行業中，成為電力通信不可替代的技術支持。光纖通信系統在電網繼電保護、監控及調度自動化方面扮演著越來越重要的角色。

關鍵詞：電力系統；自動化；光纖通信系統；高壓電網

1 光纖通信在電力系統繼電保護中的應用

1.1 光纖通道在繼電保護中的應用。光纖通道在電力系統中構成的保護稱為光纖繼電保護。光纖通道由光纖、光發送器和光接收器等構成的。

1.1.1 光發送器。光發送器的作用是將電信號轉變為光信號輸出，用于控制待提供給光調制器的驅動信號的振幅的原件。光發送器包括：光檢測單元，是由檢測所述光調制器的輸出光信號，并且獲得有關的光信號的強度的信息和振幅調節單元組成，其根據所述關于光信號的強度的信息，調節待提供給所述光調制器的驅動信號的振幅。

1.1.2 光接收器。主要是通過光電效應把光信號轉變為電信號的一種設備。在光通信系統中，對于光電探測器的要求：響應快、靈敏度高、噪聲小、可靠性高和成本低。光電在檢測過程中的基本原理是光的吸收。在接收端，接收天線的作用是將空間傳播的光場能收集并匯聚到探測器表面。

1.1.3 光纖。光纖是用來傳遞光信號的，同時也是一種傳輸介質，是通過光的全反射的原理制造的。光纖是一種通過把訊息從一端傳送到另一端的媒介，是一條用玻璃或塑膠纖維制造而成，作為讓訊息流通的傳輸媒介。纖芯的橫截面積很小的雙層同心圓柱體，一般是由石英玻璃制成。它由于易斷裂和質地脆，，因此需要在外加一保護層作為保護。

1.2 光纖應用于繼電保護的高壓測量

繼電保護裝置是通過在TA、TV上測量輸電線路上的電壓、電流。應用光纖繼電保護測量高壓的一種方法通過光纖將TA、TV與保護裝置聯接起來，這種測量方法有效的避免強電磁干擾對測量信號的影響，提高測量精度和設備的可靠性。而另一種方法是用光纖變流器取代電磁式的TA、TV。這種測量既無飽和現象，又可以準確地反映故障情況下的電壓量和電流量。

1.3 光纖作為繼電保護的信號通道是利用光纖作為傳輸媒質，實現光的遠距離傳送。光纖通信系統在長距離傳輸信息時，為增加傳送的距離，每隔一段距離需增設一個中繼器。這就是傳統的光-電-光中繼器。繼電保護的信號通道用光纖作為煤質，目前在以下幾個方面已得到應用：

1.3.1 電流縱差保護中的導引線。原理簡單，就是參照基爾霍夫定律為依據的。電流縱差保護中的導引線具有弱電源，保護自動投入，自適應系統運行方式；天然的選相功能，同桿雙回線跨線故障；不受TV斷線影響，具有很好的方向保護；不受振蕩影響，在任何故障發生時，快速動作；耐受過度電阻能力強；不受功率倒向影響；適用于短線路和適應于串補線路中。

1.3.2 繼電保護裝置。光纖保護裝置的一種原理是，通過光纖通道將閉鎖或開放信號從線路的一端傳輸到另一端，可瞬時切除被保護線路上的任何一點的故障；而另一種是通過光纖通道傳遞光脈沖信號將線路兩端的測量電量進行差動比較。光纖是通過目前高頻閉鎖式、允許式縱聯保護的基礎上演化成閉鎖式、允許式縱聯保護，以穩定性高和可靠性高的光纖通道代替高頻通道，從而使保護動作的可靠性提高，以基爾霍夫電流定律為依據，瞬時切除區內故障。

1.3.3 變電站或控制室內的繼電保護信號傳輸線。例如用在于計算機和微機多機綜合保護中，微機和計算機之間和微機與遠動、測量、自動、終端設備之間的數據傳輸線。把光纖應用在這些繼電保護通道中，不僅使通道的抗干擾能力有效地提高，又能夠提高信號傳輸的準確性。應用在短線電流縱差保護中更為特殊，因為短線電流縱差保護對光纖通道的依賴性強，要求通道不中斷和誤碼率要低。不同的通道具有不同的光纖差動保護，只能和同型號的光纖差動構成整套主保護，用旁路斷路器和帶線路斷路器時不易配合；一個半接線方式，TV飽和，在原理上存在缺陷。解決辦法：引入兩組TV的電流。

1.4 光纖閉鎖式、允許式縱聯保護

目前高頻閉鎖式、允許式縱聯保護的基礎上演化而成的閉鎖式、允許式縱聯保護，以穩定性高和可靠性高的光纖通道代替高頻通道，從而使保護動作的可靠性提高。光纖閉鎖保護的信號在光纖保護通道中能起到很好的監視作用，這比目前高頻閉鎖保護需要值班人員定時交換信號，以鑒定通道正常可靠與否靈敏了許多，同時也使閉鎖式保護的動作可靠性提高了。此外由于光纖閉鎖式、允許式縱聯保護在原理上與目前大量運行的高頻保護類似的，在完成光纖通道的敷設后，只需更換光收發訊機即可接入目前使用的高頻保護上，因此具有改造方便的特點。與光纖電流縱差保護比較，光纖閉鎖式、允許式縱聯保護不受負荷電流的影響，不受線路分布電容電流的影響，不受兩端TA特性是否一致的影響。

2 光纖通信系統在電網監控及調度自動化方面的應用

在電力系統的快速發展前提下，配電網絡也開始形成相當規模的智能電網構架，在電網絡管理自動化水平的不斷提高下，大量應用于電力運行、生產、管理的各種信息，需要迅速、穩定、可靠地進行傳輸，這給了電力系統通信更高 的要求，光纖通信技術是一種經濟、可靠、先進的通信技術，同時其也得到越來越廣泛的應用，電力通信網絡融入這一技術并得到很好的應用，從而構建承載綜合業務的電力系統通信網絡平臺已經開始成為電力系統發展建設的必然選擇。

2.1 光纖傳輸技術在配網自動化系統上的應用

電力系統中的光纖通信是為電力的生產、輸調度和管理等服務的，保證了電力系統安全、可靠地發電供電。光纖通信系統特別是對于高壓電網的運行狀態、調度管理、分層控制等方面，光纖通信更有最為突出的職能。然而面對繼電保護的要求也越來越高的這種情形下，對動作的可信賴性也越來越高。在系統發生故障時，要求必須快速切除，避免發生繼電保護拒動的事故。

2.2 光纖通信系統在高壓電網中的應用

光纖通信在電力系統中的應用是為電力的管理、生產和輸調度等服務的，同時也使電力系統安全得到保證，更好的可靠地發電供電。具體任務表現為：負責將有關層次采集到的相關信息，通過光纖通信系統逐級傳送上報；然后把相應的統計分析結果，以及各層次所轄電網運行情況的監視信息等逐級傳送上報；最后將有關層次電網的請求支援信息及時逐級地傳送上報，同時也將相關的調度命令及時的逐級傳遞下達；在有關的計算機數據信息，逐級傳送上報和下達，從而實現快速、自動化的控制。因為在高壓電網中傳送的信息主要是點對點的方式，所以相應的光纖通信系統也采用點對點的方式。此外，由于所需傳送的信息數量大和內容多，而采用密集波分復用技術是一種最好的方法。

3 結束語

電力部門的首要任務是如何保證電力系統安全和穩定的運行。在全國聯網不斷擴大的電網規模情形下，電網可靠的管理和運行越來越復雜。電力調度數據網絡融入調度自動化系統中，這不僅保障了網絡安全，而且保證了電力系統安全的運行。

參考文獻

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