繼電保護中電力光纖技術應用及工作原理解析

摘 要：基于繼電保護中電力光纖技術的應用問題，文章通過對電力光纖技術應用要求、光纜的電網保護以及解決傳輸通道雙重化的問題進行了闡述。并結合實際情況，分析了有光時分復用電力光線技術的工作原理。

關鍵詞：繼電保護；電力光線技術；電網通信；有光時分復用

電力系統運行安全是保障社會經濟建設穩定的重要工作內容，隨著電網建設規模的不斷擴大，采用原有的數據信息傳遞方式很難滿足信息高效傳遞以及高信息容量的需求。針對這一問題，相關研究人員應從明確電力光纖技術應用要求、光纜的電網繼電保護以及解決傳輸通道雙重化問題入手進行分析研究，其目的是為相關建設者提供一些理論依據。

1 繼電保護中電力光纖技術概述

電力光纖技術是指，應用于電網通信和調度過程的技術，它能夠為信息通道提供相應的保護。而繼電保護中應用的電力光纖技術是通信光纖，它是由包層和纖芯兩部分內容組成。包層是將光控制在纖芯內，并通過保護纖芯來增加光纖的機械強度；纖芯則是用來傳輸光信號的介質。電力光纖在繼電保護過程中能夠起到通道傳輸介質的作用，它的應用使得電力系統的運行具有耐高壓和抗雷電電磁干擾的特點。對于繼電保護電場的絕緣效果來說，電力光纖技術的應用帶來了頻帶比較寬、傳輸容量比相對較大以及衰耗比較低的特點?；谏鲜鰞烖c，電力光線網絡系統的建設力度不斷加大，光纖技術也會在繼電保護中完善其保護措施。

2 繼電保護中電力光纖技術的應用

2.1 電力光纖技術應用要求

電網繼電保護的安全運行是依靠繼電保護的應用動作和應用時間來保證的。因而，必須要對電網通信通道的延時傳輸進行嚴格。相關研究結果表明，基于SDH光纖通信系統能夠實現在480km的距離范圍內滿足電網繼電保護的傳輸延時需求[1]。當電網實際的傳輸需求大于480km時，電力光纖技術通過增大中繼的距離或者提高輸出光功率的方法來滿足光信息傳輸的延時要求。目前，隨著電力光纖技術的快速發展，光信號的接收機、光源以及光纖的使用性能都得到了不同程度的提升。具體來說，光信號接收機的接收機的靈敏度更高、光源的輸出功率更大以及光纖的無中繼傳輸距離更長，部分光纖的無中繼傳輸距離甚至可以達到上百公里。這一要求的滿足是電力光纖技術改善了光信號的放大器以及色散補償器的原因。在具體計算時，各個數據參數是以傳輸最差狀態來進行計算的，這就意味著結果是存在一定余量的。如果再去掉一些傳輸過程中不必要延時環節，那么電力光纖技術允許延時的時間距離還可以延長。由此可以看出，SDH的光纖通信系統完全可以滿足電力系統傳輸繼電保護信號的延時要求和避免傳輸損傷問題的發生。在這種情況下，電網的繼電保護實現了信號的有效傳輸。電力光纖技術還能夠提高電網信息設計、運行以及系統維護的工作效率，保證了電力通信系統傳送的安全性。

2.2 光纜的電網保護

現階段，繼電保護中電力光纖網絡的使用光纜有三種：分別是架空地線復合（OPGW）光纜、自承式（ADSS）光纜以及普通非金屬光纜。其中雖然架空地線復合光纜OPGW的使用成本較高，但它在同桿雙回和多回線路以及高電壓等級的使用過程育線路的綜合造價相比成本較低。與此同時，架空地線復合光纜還可以兼作繼電保護的通道。例如，220kV的電網通信線路，其采用的高頻保護和光纖保護的成本價格相當。但當高頻保護在線路兩側的運行過程中，還需要增設結合濾波器、阻波器以及耦合電容器等設備，這就意味著OPGW光纜的使用將更為經濟實用。此外，架空地線復合光纜的應用還具有較高的運行可靠性，且設備維修費用低廉的特點。

2.3 傳輸通道的雙重化問題

在繼電保護中，當電力光纖技術應用于220kV電網以及220kV以上的電網信號傳輸時，要按照規定進行雙重化的主保護。除此之外，縱聯保護也要實現線路的雙重化保護。對于220kV電網以及220kV以上電網信號傳輸的高頻保護會在不同的相別上進行耦合，所以就能夠滿足傳輸通道的雙重化要求。在實際傳輸過程中，如果采用兩套光纖保護進行電網信號線路的主保護，那么傳輸通道的雙重化問題就會對光纖保護的普及造成影響。因而，要在同一光纜的不同纖芯上實現通道雙重化要根據光纜的使用型號來進行確定。對于光纜型號的選擇，相關研究表明，按照使用可靠性原則ADSS光纜而后普通不能實現不同纖芯的雙重化[2]。基于此，只能通過光纜的雙重化傳輸標準來達到通道雙重化的目的。

2.4 應用施工工藝

電力光纖技術在繼電保護中的對象是，超高壓線路的傳輸通道運行安全，這是保證電力系統穩定運行的關鍵。電力光線技術的光纜在傳輸數據信息式，需要經過光纜機、轉接端子箱、高壓線路以及電纜層等環節，這就給光纖的施工質量和施工工藝操作提出了新的要求。基于此，施工人員應在繼電保護裝置在投入使用前減小其測試誤差。否則，就會導致電力系統繼電保護裝置的錯誤動作，從而對電力網絡的安全運行產生影響。

3 繼電保護中電力光纖技術的工作原理

3.1 電力光纖技術的應用原理

在電力光纖技術應用于繼電保護的過程中，光線網絡起到了穩定傳輸性能、提高保護恢復能力的作用?，F階段，電網通信系統中廣泛采用的是SDH/SONET同步數字體系。同步數字體系的工作原理是以電時分復用的方式來進行繼電保護的，它的應用使得電網通信系統具有固定的時延性能和強大的保護恢復能力。但在具體的應用過程中存在一定的局限性，這就很難滿足電力網絡系統進行組網的需求?；诖?，應把當前系統廣泛采用的電復用方式逐漸向光復用方式進行轉化，這是因為光復用保護方式能夠實現增大光纖傳輸信息容量的目的。光復用方式也可以稱為有光時分復用，其中主要有兩種保護方式，分別是頻分復用技術和波分復用技術。

3.2 波分復用技術

對于波分復用技術（WDM）在繼電保護中的應用，已經進入到商用的大規模使用階段。其具體的工作原理與電時分復用技術的擴容潛力低下情況不同，WDM技術是通過一根光纖來傳送多個波長的方式來進行數據信息傳輸[3]。此過程中，WDM技術使發送的多個波長有效繞過了光源信號，這就起到了增加電力光纖的傳輸容量，從而解決了當前商用信息爆炸的波長傳輸需求。此外，WDM技術還將電力光纖的帶寬資源利用了起來，這就使光信號的傳輸容量實現了幾百倍的提升。而光信號以大容量的方式進行長途運輸，在一定程度上節約了光纖設備和再生器的使用，有效地降低了電網繼電保護的運行成本。

4 結束語

綜上所述，電力系統的繼電保護是為電力系統提供安全、可靠以及高效的運行方式的技術，將電力光纖應用于其中，能夠實現其經濟運行的同時，還保證了電網通信的運行可靠性。具體來說，在繼電保護中電力光線技術的應用將電復用技術逐漸轉化為了光復用技術。該技術完成了電力設備的運行過程監測、數據信息采集以及傳輸方式控制等任務，同時還實現了電網傳輸通道中接收數據信息的快速完整傳遞。在此應用過程中，如果出現了故障，繼電保護就可以快速做出反應動作，從而避免電力系統癱瘓事故的出現。

參考文獻

[1]石慧文.電力繼電保護與光纖技術[J].內蒙古石油化工，2011，5：104-106.

[2]曾志強.繼電保護中光纖通信技術應用[J].通訊世界，2014，19：8-9.

[3]李忠任，馬超，李景良.淺談光纖在電力系統繼電保護工作中的應用前景[J].電子制作，2013，23：242.