高頻和光纖通道在高電壓線路保護(hù)中的應(yīng)用

郭占春

江蘇徐礦綜合利用發(fā)電有限公司，江蘇徐州 221011

1 高壓線路保護(hù)中高頻通道的應(yīng)用

高頻通道在高壓線路上的應(yīng)用主要依靠的是電力線路、加工設(shè)備、收發(fā)信機(jī)構(gòu)等構(gòu)成的一個(gè)有線通信通道，利用高頻通道可以構(gòu)成一個(gè)線路縱向的聯(lián)動(dòng)保護(hù)即為高頻保護(hù)。高頻通道可以利用一項(xiàng)導(dǎo)線和大地構(gòu)成一個(gè)通道，也可利用兩相導(dǎo)線構(gòu)成一個(gè)相間通道。利用相間通道的高頻電流衰弱較小，但是需要兩套設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)支持所以成本較大，通常不被采用。相地通道在實(shí)際的線路保護(hù)中同一相端安裝高頻耦合與分離設(shè)備，利用線路其中一相與大地連接為通道，其缺陷是在運(yùn)行中容易受到干擾，但是突出的是經(jīng)濟(jì)性，所以在國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛。

高頻通道利用電路、高頻阻波器、耦合電容、結(jié)合濾波器、高頻線纜、保護(hù)間隙、接地開關(guān)、高頻接收機(jī)等組成。以相地通道為例，其三相線路都可以利用傳遞高頻信號(hào)。高頻阻波器是電感線圈和電容組構(gòu)成，形成諧振回路，阻隔高頻電流，工頻則可通過(guò)，而耦合電容與高頻阻波器作用相反。結(jié)合濾波裝置則是降低高頻信號(hào)的衰減，增加收發(fā)信的功率。高頻線纜的是將高頻收發(fā)機(jī)和戶外設(shè)備連接起來(lái)。保護(hù)間隙則是防止設(shè)備受到高壓的沖擊而損壞。接地開關(guān)是為了在檢修中保護(hù)人身安全。

2 高壓線路保護(hù)中光纖通道的應(yīng)用

光纖技術(shù)的應(yīng)用就是將通道中傳遞的電信號(hào)變?yōu)楣庑盘?hào)，利用光纖完成信號(hào)的傳遞。光纖傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)就是衰減小，同時(shí)光的頻率高可以傳遞更多的信息。其抗干擾的能力強(qiáng)，因?yàn)楣庑盘?hào)的特征是可以防護(hù)雷電、故障等產(chǎn)生的電磁干擾，所以優(yōu)勢(shì)明顯。單個(gè)光纖可以傳遞多大數(shù)千路的信號(hào)，用多根光纖構(gòu)成的光纜其傳遞的信息將更多。光纜敷設(shè)都是將光纜設(shè)置在高壓電網(wǎng)的地線中，以此構(gòu)成一個(gè)電路上的光纖通信網(wǎng)，使其兼具了地線與通信的功能，在國(guó)內(nèi)被普遍應(yīng)用。

光纖與繼電保護(hù)的配合有兩種模式，即專用、復(fù)用。專用通道是指：線路保護(hù)直接由光纖傳遞信息，發(fā)送個(gè)占用一條光纖，兩端保護(hù)裝置為一對(duì)一發(fā)送。專用線路可靠性強(qiáng)，但是利用率低，距離受到限制。復(fù)用通道：是保護(hù)裝置經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換輸出光信號(hào)，利用尾纖連接到光電轉(zhuǎn)換器上，從光信號(hào)變?yōu)殡娦盘?hào)，然后利用電纜傳遞給復(fù)用設(shè)備經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換，傳遞到光纖通道。這樣的方式可以提高光纖的利用效率，尤其是在資源相對(duì)緊張的情況下。因?yàn)樵趥鬟f中選擇了光端設(shè)備增加了傳輸?shù)木嚯x。但是也應(yīng)注意其增加了中間環(huán)節(jié)，在管理上增加了困難，容易出現(xiàn)故障維護(hù)量大。

3 雙通道的合理配置與結(jié)合

針對(duì)現(xiàn)有的電網(wǎng)配置通常，線路中都配置有兩套快速主保護(hù)設(shè)備，其中采用的都是利用電力線路載波的高頻保護(hù)系統(tǒng)，在線路上高頻保護(hù)的配置為高壓性快速保護(hù)裝置，配合一個(gè)臺(tái)高頻專用的收發(fā)信機(jī)，主線路的二保護(hù)也為高壓型線路快速配套保護(hù)裝置配合專用的高頻是發(fā)信機(jī)，這就為高壓線路配置了高頻保護(hù)通道。而在實(shí)際的應(yīng)用中，因?yàn)楦哳l載波通道有著特有的缺陷，所以在出現(xiàn)惡劣天氣的時(shí)候，如覆冰氣候下就會(huì)造成雙高頻通道配置的電網(wǎng)線路的主要保護(hù)裝置因安全隱患而退出電網(wǎng)運(yùn)行，這就給電網(wǎng)的運(yùn)行安全帶來(lái)隱患，降低了整個(gè)電網(wǎng)的可靠性。所以繼電保護(hù)載波通道的適應(yīng)性導(dǎo)致其安全隱患進(jìn)而將影響線路上主保護(hù)的投運(yùn)。實(shí)際情況證明，兩套高頻通道雖然可以在連接上耦合到不同的線路相上，但是相同原理的兩套保護(hù)裝置顯然不利于電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定，所以在實(shí)際的應(yīng)用中可以將高頻和光纖通道進(jìn)行配合使用，即建立一個(gè)“高頻+光纖”的保護(hù)裝置通信系統(tǒng)。以滿足線路運(yùn)行的實(shí)際情況。

雖然光纖與高頻技術(shù)在應(yīng)用中都會(huì)面對(duì)優(yōu)缺點(diǎn)的爭(zhēng)議，但是從實(shí)際運(yùn)行的效果看，載波保護(hù)在很大程度上受到通道干擾的問(wèn)題，所以其應(yīng)用會(huì)體現(xiàn)出明顯的制約性，而隨著自動(dòng)化水平的不斷提高信息量的增加使其不能完全滿足系統(tǒng)需求。而光纖技術(shù)的不斷成熟，光纖通信的可靠性也隨之增加，其可靠性也隨之被認(rèn)知，突出的抗干擾、容量大、衰減小、維護(hù)方便等優(yōu)勢(shì)都使其應(yīng)用范圍也隨之?dāng)U大。

隨著電網(wǎng)保護(hù)的要求不斷升級(jí)，載波通信大有被光纖系統(tǒng)取代的趨勢(shì)，有多條線路具有統(tǒng)一型號(hào)光差保護(hù)的變電站也會(huì)隨之增加。隨著光纖技術(shù)的不斷發(fā)展，光差動(dòng)保護(hù)最為高壓線路主保護(hù)的發(fā)展是十分明顯的，而要實(shí)現(xiàn)線路保護(hù)的雙光纖通道就必須解決旁路代供光纖保護(hù)通道相互切換的難題。針對(duì)上面分析的光纖+載波的雙通道配置，可以在現(xiàn)有通道下利用旁路代供實(shí)現(xiàn)兩種技術(shù)的共存。在現(xiàn)有旁路保護(hù)的基礎(chǔ)上增加一套光保護(hù)設(shè)備，這樣在系統(tǒng)中就有兩套保護(hù)，一套縱聯(lián)距離保護(hù)，一套光纖差動(dòng)保護(hù)。當(dāng)代線路是高頻距離保護(hù)時(shí)，按照原有的方式將代線路收發(fā)信機(jī)切換為旁路。如果旁路代線路是光差動(dòng)保護(hù)則通過(guò)光纖分配裝置來(lái)完成光纖通道的切換，此時(shí)光纖通道為旁路。

4 結(jié)論

高頻通道在保護(hù)應(yīng)用中，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜且故障率高，影響其安全性和可靠性，但是因?yàn)槠涑杀鞠鄬?duì)較低，在我國(guó)的高壓電網(wǎng)中也得到了廣泛的應(yīng)用。但是隨著電力配送技術(shù)的不斷提高，無(wú)人值守的變電站和網(wǎng)絡(luò)相繼投入應(yīng)用，高頻保護(hù)的弊端使其已經(jīng)不能完全適應(yīng)高壓電網(wǎng)。取而代之的是雖然成本較好但是傳輸質(zhì)量可靠、抗干擾強(qiáng)、誤碼率低、信息量大的光纖通道，同時(shí)光纖通道的原理使之可以不受電網(wǎng)運(yùn)行的干擾，可以適應(yīng)多種運(yùn)行方式。所以從發(fā)展趨勢(shì)上看，光纖與高頻通道雖然可以共存與電網(wǎng)中，但是光纖通道的應(yīng)用將逐步成為高壓電網(wǎng)的主流保護(hù)模式。

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