線路光纖差動保護(hù)帶通道聯(lián)調(diào)及運(yùn)行維護(hù)研究

摘 要：光纖通信在繼電保護(hù)中廣泛應(yīng)用，并取得了較多實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，但在實(shí)際運(yùn)行中繼電保護(hù)裝置與光纖通道連接構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)仍然存在缺陷。文章介紹了光纖差動保護(hù)帶通道聯(lián)調(diào)試驗(yàn)，探討影響通道正常通信的因素以及常見的通道故障及處理方法。

關(guān)鍵詞：光纖差動保護(hù)；通道；聯(lián)調(diào)

目前我公司線路保護(hù)已大批使用光纖差動保護(hù)，但光纖差動保護(hù)調(diào)試無明確的規(guī)程及方法，常出現(xiàn)因通道異常而被迫停用保護(hù)的情況。現(xiàn)場由于設(shè)備限制，常采用保護(hù)自發(fā)自收來檢驗(yàn)光纖通道，雖排除了保護(hù)裝置本身的問題，但不能查清通道異常原因。完善光纖差動保護(hù)帶通道聯(lián)調(diào)調(diào)試規(guī)程，可有效規(guī)范保護(hù)操作行為、及時(shí)地查清異常原因并處理。

1 差動保護(hù)通道的相關(guān)介紹

電流差動保護(hù)即通過對比分析線路兩側(cè)電流向量，來快速判斷線路故障及故障位置（如圖1）。

差動保護(hù)試驗(yàn)須時(shí)刻對所測線路兩側(cè)的電流進(jìn)行采樣、比較與計(jì)算，但輸電線路都很長，難以同時(shí)從線路兩側(cè)通過CT采集電流作比較，須通過數(shù)據(jù)通道把線路對側(cè)的電流數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號發(fā)送至本側(cè)，再經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器解調(diào)還原為電流來比較。采用光信號來傳遞保護(hù)兩側(cè)的電流信號，主要有速度快、抗干擾的優(yōu)點(diǎn)。

光纖縱聯(lián)差動保護(hù)采用光纖通道來傳播數(shù)據(jù)，方式主要是以下兩種：

光纖差動保護(hù)的通道由保護(hù)裝置、光電轉(zhuǎn)換裝置、PCM通信裝置、OPGW復(fù)用光纜以及裝置間連接用光纜、數(shù)據(jù)線構(gòu)成（如圖2）。本側(cè)保護(hù)裝置把采集到的電壓電流信號加工成數(shù)字信號，按照規(guī)約編成幀信息，帶上時(shí)標(biāo)和幀標(biāo)志發(fā)送，光電轉(zhuǎn)換器的調(diào)制成電信號，PCM裝置將收到的電信號加權(quán)為2G的信號源，經(jīng)OPGW復(fù)用光纜傳輸?shù)綄?cè)的PCM，再經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換器的解調(diào)，把電信號轉(zhuǎn)化為光信號送到對側(cè)保護(hù)裝置；反之亦然。這樣，兩側(cè)的保護(hù)分別把帶上時(shí)標(biāo)和幀標(biāo)志的幀信息經(jīng)調(diào)制/解調(diào)后，進(jìn)行計(jì)算、比較、分析，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換。

當(dāng)前常用的專用（或復(fù)用）光纖保護(hù)構(gòu)成縱聯(lián)的原理與常規(guī)保護(hù)無區(qū)別，因而不再敘述分析。

2 光纖保護(hù)通道聯(lián)調(diào)試驗(yàn)

通道聯(lián)調(diào)前須先完成保護(hù)裝置本身自環(huán)試驗(yàn)，以保證保護(hù)裝置采樣精度、出口邏輯、保護(hù)功能的正確性。試驗(yàn)時(shí)用FC接頭單膜尾纖將保護(hù)的發(fā)信與收信短接，保護(hù)裝置的定值按自環(huán)整定。兩側(cè)保護(hù)通道對調(diào)，將兩側(cè)保護(hù)接入通道，假設(shè)M側(cè)CT變比為1500/1，N側(cè)CT變比為1200/5（如圖1）。

“專用光纖”控制字接PCM復(fù)用通道時(shí)置0，專用時(shí)置1（文章只介紹PCM復(fù)用通道）。“主機(jī)方式”一側(cè)置1，另一側(cè)置0；M側(cè)“TA變比系數(shù)”為1，N側(cè)為1200/1500=0.8。

（1）精度試驗(yàn)：在M側(cè)加入1A電流，N側(cè)顯示（1/0.8）*5=6.25A；在N側(cè)加入1A電流，M側(cè)顯示（1/5）*0.8*1=0.16A。以上試驗(yàn)須分相進(jìn)行，包括零相。（2）跳閘試驗(yàn)：本試驗(yàn)只針對線路縱聯(lián)差動保護(hù)，試驗(yàn)時(shí)將距離、零序保護(hù)等壓板斷開。a.N側(cè)斷路器斷開，M側(cè)斷路器合閘，如M側(cè)模擬單相故障，則M側(cè)差動保護(hù)動作跳開本側(cè)斷路器。（此試驗(yàn)是模擬合單側(cè)開關(guān)給線路充電時(shí)的故障，保證保護(hù)可靠動作。）b.兩側(cè)斷路器均合閘，兩側(cè)分別進(jìn)行試驗(yàn)：N側(cè)加入34V（相電壓）三相電壓，如M側(cè)模擬單相故障，則差動保護(hù)瞬時(shí)動作跳開斷路器，然后單相重合。（此試驗(yàn)是模擬弱饋線路負(fù)荷側(cè)在故障時(shí)，由低電壓輔助元件啟動差動元件，同時(shí)允許電源側(cè)差動保護(hù)動作出口。）c.兩側(cè)斷路器均合閘，兩側(cè)分別進(jìn)行試驗(yàn)：如M側(cè)模擬單相故障（故障相電壓應(yīng)至少降低3V），N側(cè)模擬運(yùn)行狀態(tài)，則M側(cè)差動保護(hù)動作（動作時(shí)間應(yīng)大于100ms）跳開M側(cè)斷路器并聯(lián)跳N側(cè)斷路器。（此試驗(yàn)是模擬線路高阻接地故障，差動保護(hù)可靠動作出口。）d.兩側(cè)斷路器均合閘，兩側(cè)分別進(jìn)行試驗(yàn)：M側(cè)模擬相間故障的同時(shí)N側(cè)三相電壓正常，則差動保護(hù)不動作。（N側(cè)沒有啟動元件，即使有差流保護(hù)也不會動作，不能向M側(cè)發(fā)允許差動出口信號）兩側(cè)斷路器均合閘，N側(cè)加入34V（相電壓）三相電壓，如M側(cè)模擬相間故障，則兩側(cè)差動保護(hù)同時(shí)動作跳開兩側(cè)的斷路器。（N側(cè)低電壓作為輔助啟動元件）。e.遠(yuǎn)跳：兩側(cè)投入遠(yuǎn)跳壓板，M側(cè)TJR動作發(fā)遠(yuǎn)跳信號，N側(cè)收到遠(yuǎn)跳信號，經(jīng)或者不經(jīng)N側(cè)啟動元件控制（可整定控制字投退），出口跳閘。（此項(xiàng)試驗(yàn)出口不經(jīng)跳閘出口壓板控制。）上述試驗(yàn)必須兩側(cè)配合，兩側(cè)輪流進(jìn)行。

3 光纖保護(hù)通道常見故障及維護(hù)措施

光纖保護(hù)通道常見故障：（1）光纖頭對接不準(zhǔn)或光纖頭因插拔

頻繁而粘上灰塵；（2）光電轉(zhuǎn)換裝置規(guī)約轉(zhuǎn)換的跳線整錯(cuò)；（3）保護(hù)通信的地址或時(shí)鐘整定出錯(cuò)；（4）“專用光纖”、“通道自環(huán)試驗(yàn)”、“主機(jī)方式”等保護(hù)定值中控制字整定出錯(cuò)。

維護(hù)措施：（1）光纖頭對接不準(zhǔn)的問題，在維護(hù)和處理時(shí)先將光纖頭拔下用酒精輕輕擦拭再插上，通常會恢復(fù)正常。光纖頭和光口的連接過程中應(yīng)提高其同心度，縮小光纖頭和光口的間距，減少接續(xù)衰耗；尾纖和長光纜熔接時(shí)，對接的兩頭要采用同型號的光纖；調(diào)試時(shí)盡量減少光纖頭插拔次數(shù)，以免損壞光纖頭。（2）保護(hù)通信要求保護(hù)裝置兩側(cè)數(shù)據(jù)采集的時(shí)鐘同步，復(fù)接網(wǎng)絡(luò)方式的數(shù)據(jù)通信由省調(diào)提供統(tǒng)一的時(shí)鐘同步信號，保護(hù)裝置的信號收、發(fā)都要使用這個(gè)時(shí)鐘信號，所以保護(hù)裝置要整定為外部時(shí)鐘。保護(hù)裝置通過整定控制字“專用光纖（內(nèi)部時(shí)鐘）”來決定通信時(shí)鐘方式，對于復(fù)用通道（包括64kbit/s速率和2048kbit/s速率）要將“專用光纖”控制字置“0”。（3）自環(huán)試驗(yàn)完成后即按照定值通知單修改控制字：“通道自環(huán)試驗(yàn)”控制字必須置“0”，“主機(jī)方式”必須一側(cè)置“1”，另一側(cè)置“0”。置“1”的一側(cè)作為參考端，置“0”的一側(cè)作為同步端。以同步方式交換兩側(cè)信息，參考端采樣間隔固定，并在每一采樣間隔中固定向?qū)?cè)發(fā)送一幀信息。同步端隨時(shí)調(diào)整采樣間隔，如果滿足同步條件，就向?qū)?cè)傳輸三相電流采樣值；否則，啟動同步過程，直到滿足同步條件為止。（4）在保護(hù)通道調(diào)試光纖接好后發(fā)現(xiàn)通道中斷時(shí)，如果保護(hù)整定和跳線都沒問題，則采用層層自環(huán)的方法查看故障點(diǎn)。在通道聯(lián)調(diào)過程中，要注意監(jiān)視通道延時(shí)、通道傳輸數(shù)據(jù)丟包率等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，滿足通道的傳輸要求，保證通道的正常運(yùn)行。

另外，光纖通道的現(xiàn)場維護(hù)也很重要，應(yīng)保證光纖接口處連接可靠，存放、安裝和通道試驗(yàn)時(shí)都必須保證尾纖完好。

4 結(jié)束語

目前光纖電流差動保護(hù)為220kV及以上線路保護(hù)提供保護(hù)配置方案，光纖網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用也為繼電保護(hù)采用高性能的通道提供了硬件基礎(chǔ)，但未來如何更高效、更經(jīng)濟(jì)、更穩(wěn)定地為繼電保護(hù)提供更好的服務(wù)，還需要電力系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)、運(yùn)行、維護(hù)、通信、保護(hù)及其他專業(yè)之間的溝通與協(xié)調(diào)。

作者簡介：陳娟（1976，04-），女，大專學(xué)歷，技師，現(xiàn)從事變電站二次檢修及繼電保護(hù)工作。