光纖保護通道的設計與探討

王 蓓

（寧夏先科電力設計咨詢有限公司，寧夏 銀川750001）

0 引言

近年來寧夏330kV、220kV 電網不斷擴大， 隨高科技技術的應用及寧夏光纖通信網的發展建設，繼電保護信息的傳輸與傳輸媒介發生了質的改變。過去繼電保護信息主要由傳統的電力線載波模擬信號實現，現在則由光纖電路傳輸數字信號實現，極大地提高了保護信息的傳輸速率與實效，增強了保護信息傳輸的安全可靠性，保證了電網的安全穩定運行。

目前，利用光纖通信電路傳輸繼電保護信息已成為首選的設計方案，并且得到各方的認可及很好的實施。 但光纖保護電路隨電網的逐步建設也在不斷的增長，光纖保護電路的網絡結構越來越大，如何對光纖保護電路進行規范性的、標準化的、合理的組織，更好的確保光纖保護電路安全可靠的運行，是保護通道設計人員的首要任務。 本文結合已形成的寧夏電網光纖通信網絡結構，對光纖保護電路的進行綜合分析，提出有效的設計原則、設計目標、設計方法，為寧夏電網光纖保護通道提供完整的、準確的、可延續的基礎性設計資料，為今后光纖保護通道提供設計依據。

1 概述

1.1 寧夏電網現況與發展前景

目前寧夏主干電網最高電壓等級為750kV， 基礎電網電壓等級為330kV、220kV。 截止2011 年底，寧夏電網750kV 線路共10 條，總長662.438km， 寧夏境內長556.976km；330kV 線路共60 條， 總長2483.648km， 寧 夏 境 內 長2155.075km，220kV 線 路92 條， 總 長1931.733km，寧夏境內長1909.436km。隨著中國經濟的持續高速增長和國家電網發展規劃， 寧夏將成為國家電網750kV 超高壓主干網的重要組成部分，發展前景十分良好，但電網的安全可靠運行是需要各類繼電保護、自動化信息的正確動作與快速反應作保證的，而保證的基礎就是各類信息傳輸通道的實現方式與傳輸質量。

1.2 寧夏電網系統通信現況與發展方向

繼電保護是電網安全可靠運行的重要保障，而繼電保護信息傳輸可靠性的基礎是依賴于電力系統通信方式來實現，因此，這里就必須將電力系統通信現況簡述如下：

電力線載波通信系統，為寧夏電力系統的安全穩定運行發揮了應有的作用， 但隨著電網的不斷擴大及信息容量與傳輸速率的提高，電力線載波越來越多的暴露出其頻帶窄、容量小、速率低、資源利用率低等無法解決的問題。

目前， 寧夏330kV、220kV 電網電力系統通信電路中98%的電力線載波通信電路已退出運行，僅有2%為遠動信息傳輸專用通道服務。光纖通信完全替代了傳統的電力線載波通信。寧夏電網光纖通信網絡結構由330kV 、220kV 電網OPGW、ADSS 光纜線路與各變電站光通信傳輸設備構成，其間涵蓋了石嘴山、銀川、寧東、吳忠、中衛、固原六大區域光纖通信網，并形成了與國家干線、西北網光纖通信電路連接的寧夏電力調度中心管轄使用的電力干線光纖通信專網電路和各供電局地調管轄使用的地區級光纖通信電路。

寧夏所有的330kV 、220kV 變均建設為干線專網光纖通信站，均配有SDH 數字同步光傳輸系統設備， 傳輸設備標準等級為STM-64和STM-16 ，傳輸容量為10Gbit/s 和2.5Gbit/s，大部分光傳輸設備按1＋0 配置，重要節點光傳輸設備按1+1 配置。

寧夏電力系統光纖通信專網將隨330kV、220kV 電網的不斷擴大進行建設與完善，光纖通信傳輸方式將是調度通信、保護、調度自動化等信息量的傳輸的首選方案，并逐步開展視頻等通信業務，更好的、充分的利用光通信資源。

1.3 繼電保護通道現狀

1.3.1 繼電保護通道形式

寧夏330kV、220kV 電網繼電保護信息傳輸通道有三種形式，即電力線載波雙高頻保護通道、電力線載波高頻+光纖保護通道、雙光纖保護通道。

1.3.2 高頻保護通道現狀

寧夏電力線載波高頻保護電路，截止2011 年底，在330kV 電網中占10%，在220kV 電網中占25%。 隨著光纖通信電路的不斷建設，光纖保護電路將逐步替代電力線載波高頻保護電路。

1.3.3 光纖保護通道現狀

目前，光纖通信以其傳輸容量大、速率高、傳輸距離長、質量可靠等優點，成為電力網的通信與保護、調度自動化等信息的主要傳輸方式。 截止2011 年底，寧夏330kV 電網中光纖保護電路占90%、220kV電網中占75%。 由此可以看出330kV、220kV 電網中光纖保護電路使用的比率較高，今后在電網中占主導地位的將是光纖電路傳輸方式。

1.3.4 保護通道的可靠程度存在隱患

根據運行方面的要求，相關部門在技改項目任意改變保護信息傳輸方式，使得有些光纖保護電路設置不合理，降低了光纖保護信息傳輸的可靠性，給運行維護帶來了安全方面的隱患。

1.3.5 光纖資源浪費

由于光纖保護通道涉及到兩個專業, 保護設備由繼電保護專業設計運行維護管理，而保護信息傳輸通道則由通信專業設計運行維護管理,且歸屬權限也不同。 因此,出現光纜纖芯任意使用,不能合理配用與管理,造成光纖資源的浪費。 光纜纖芯雖屬于公共資源,但必須有具體的權屬管理機構，各機構之間相互配合協作是保證光纖資源合理使用的根本。

1.4 光纖保護通道設計遇到的問題

光纖保護通道在設計之初，完全用文字敘述來說明保護信息傳輸方式及光纖保護通道的數量與保護形式，那么電網中到底有多少光纖保護通道， 且保護通道專用電路與復用電路占電網中的比例是多少，保護通道占用光纜線路的纖芯是多少，占用的是哪一條光纜，針對工程及各電壓等級內的保護總數量，設計方都不能做出準確的回答。

光纖保護通道是伴隨著新技術的應用而開發的，隨著電網的不斷擴大，光纖保護通道數量也在增加，沒有一個光纖保護通道系統的設計，將為通道管理、安全運行帶來極大的隱患。 對設計部門來說，沒有相關資料來確定如何應用圖示來清晰、明了的展示光纖保護通道的應用方式、通道的路徑、通道的數量，與鄰近省間保護電路的連接等情況；對于運行部門來說，沒有一份可循的、依據性的、可掌握全電網中光纖保護通道狀況的詳細資料，為后續工作帶來極大的不便。

1.2 光纖保護傳輸方式與通道設計

本文根據寧夏電網建設情況與光纖通信電路現狀，對今后寧夏電網330kV、220kV 繼電保護通道設計提出以下幾種常用保護信息傳輸方式。

1.2.1 光纖保護復用＋高頻專用保護傳輸方式

330kV/220kV 線路保護傳輸通道采用一路光纖復用（2M）傳輸電路+一路電力線載波高頻保護專用電路實現，330kV 線路遠方跳閘保護采用一路光纖復用（2M）傳輸電路+一路電力線載波高頻保護專用電路實現。

1.5.2 光纖專用＋光纖復用保護傳輸方式

330kV/220kV 線路保護傳輸通道采用一路光纖專用傳輸電路+光纖復用（2M）傳輸電路實現，330kV 線路遠方跳閘保護兩路均采用光纖復用（2M）傳輸電路實現。

1.5.3 雙光纖專用+雙光纖復用保護傳輸方式

330kV/220kV 線路保護傳輸通道兩路均采用光纖專用傳輸電路實現，330kV 線路遠方跳閘保護兩路均采用光纖復用（2M）傳輸電路實現。

1.5.4 雙光纖復用（2M）+雙光纖復用（2M）保護傳輸方式

330kV/220kV 線路保護傳輸通道兩路均采用光纖復用（2M）傳輸電路實現，330kV 線路遠方跳閘保護兩路均采用光纖復用（2M）傳輸電路實現。

1.5.5 雙光纖專用+直跳方式

330kV/220kV 線路保護傳輸通道兩路均采用光纖專用傳輸電路實現，330kV 線路遠方跳閘保護利用線路保護傳輸通道直跳回路實現。

1.5.6 雙光纖復用+直跳方式

330kV/220kV 線路保護傳輸通道兩路均采用光纖復用（2M）傳輸電路實現，330kV 線路遠方跳閘保護利用線路保護傳輸通道直跳回路實現。

1.5.7 光纖專用＋光纖復用+直跳方式

330kV/220kV 線路保護傳輸通道采用一路光纖專用傳輸電路+光纖復用（2M）傳輸電路實現，330kV 線路遠方跳閘保護利用線路保護傳輸通道直跳回路實現。

上述七種保護信息通道方式為寧夏電網330kV、220kV 線路保護傳輸通道提供了靈活的、實用的設計選擇。

2 結束語

本文歸納的光纖保護傳輸通道的幾種設計方法，在各項工程設計中很好的應用， 并已完成對寧夏330kV、220kV 電網光纖保護通道的歸納統計，形成了完整的330kV、220kV 電網光纖保護通道設計資料，可為寧夏電力設計人員、運行管理人員提供有效的、可靠的保護通道應用基礎數據，確保寧夏電網每一條光纖保護傳輸電路的安全、可靠、穩定運行。