高海拔超高壓輸電線路光纖差動保護的應用

王昌榮+崔建飛+王磊+沈柏

摘 要：通過比較光纖通道與高頻通道之間的優缺點，闡明了光纖通道在高海拔地區超高壓輸電線路差動保護得到廣泛應用，并逐步占據繼電保護通道主導位置的原因。

關鍵詞：光纖通道；高頻通道；繼電保護

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）10-0149-01

1 光纖通道作為繼電保護通道的優勢

1.1 高頻通道的缺點

高頻通道多采用的是架空線——大地耦合方式，包括阻波器、耦合電容器、結合濾波器等諸多元件，任一環節出問題都會影響高頻保護正常運行。同時，高頻通道信號衰耗隨海拔升高緩慢增大，尤其在高海拔地區由于自然氣候條件惡劣，寒冷期較長，容易導致被冰雪覆蓋、晝夜溫差大、風沙大，從而使通道衰耗再次增大。并且在線路正常運行時，高頻通道無高頻電流，高頻通道上的設備有問題不容易發現，因此變電站值班員每天需要檢查高頻通道，這些因素都嚴重威脅電網的安全、穩定運行。

1.2 光纖通道的優點

（1）光纖通道抗干擾能力強。光信號幾乎不受如：海拔高度、溫度、冰雪、風沙等外界自然環境影響，并可以有效的防止雷電、系統故障時產生的電磁方面的干擾；（2）光的頻率高，頻帶寬，傳輸信息量大。這樣，信息就在線路兩端保護裝置間進行更多的交換，從而加強繼電保護動作的正確性和可靠性；（3）傳輸質量高，誤碼率低。繼電保護對通道的要求極高，要求具備“透明度”，而光纖通道的這種優點則剛好能夠滿足繼電保護對通道的要求。“透明度”即是指，由始發端保護裝置發送到接收端保護裝置的信息，經輸送通道傳輸后，信息保持完全一致，而沒有增減任何細節。

1.3 采用光纖通道差動保護可以解決的問題

（1）保護與電壓量無關，解決了與電壓有關的相關問題，在TV斷線時能正確反映故障；（2）系統震蕩不誤動，震蕩中故障能靈敏地、有選擇性地動作；（3）選擇性好、靈敏度高；（4）有天然選相能力；（5）可用于同桿架設線路，解決了跨線故障選相問題；（6）可用于串補線路；（7）解決了高阻接地問題：高阻接地零序電壓很低，解決了靈敏度、選相問題；

以上列舉的光纖通道的優勢，相對于繼電保護常規高頻通道比較，后者是無法突破的，在繼電保護通道的類型選擇上，尤其在高海拔地區繼電保護通道選擇上，光纖通道應是首選。

2 光纖通道、繼電保護配合方式

2.1 專用光纖保護

光纖與縱聯保護配合從而構成了專用光纖縱聯保護。利用允許式，直接在光纖通道上輸送允許信號和直跳信號。這樣的輸送方式，需要用到專用光纖接口并且使用單獨的專用光芯。其優點就是避免它與其他裝置包括通信專業的設備之間的聯系，減少了兩類信號的輸送環節，增加了光纖通道使用的可靠性。同時，它也存在一些缺點，就是與復用光纖相比較，光芯的利用率顯著降低，繼電保護人員在維護通道設備時，沒有明顯優勢。甚至，在進行帶路操作時，需要進行本路保護與帶路保護之間光芯的切換，操作起來非常不便，并且，光接頭經過多次的拔插，容易造成損壞。

2.2 復用光纖保護

光纖與縱聯保護配合從而構成了復用光纖縱聯保護。利用允許式，通過保護裝置發出的允許信號和直跳信號，經音頻接口傳送到復用設備，再經復用設備傳送，上光纖通道。其優點就是接線過程簡單，方便運行維護。保證了長距離輸送信號的數據可靠性。可以帶路進行光信號-電信號間的轉換，有利于工程的實施。而且提高了光芯的利用率。它也有缺點，即操作中間環節增加，并且帶路切換設備一般在通信室，操作不便，不利于運行人員巡視檢查，通信設備有問題時則會影響保護裝置的運行。

3 光纖保護的基本方式及其特點

3.1 光纖電流差動保護

目前，光纖電流差動保護已經大量使用在電力系統的主變壓器、線路和母線上，其具備的靈敏度高、能適應電力系統震蕩、非全相運行、動作簡單可靠快速等特點，是其他類型的保護形式所沒有的。光纖電流差動保護，其具有可靠穩定的光纖傳輸通道，從而保證了其輸送電流的相位、幅值能正確可靠的輸送到對側設備。目前光纖電流差動保護面對的主要問題就是如何確保時間同步及誤碼校驗精度問題。現在光纖基本上采用64千比特每秒的數字通道，而電流差動保護通道中要同時傳送電流的幅值和時間同步信號，致使通道資源緊張，而對數據的誤碼校驗位又要求不能過長，因此影響了誤碼校驗的精度。現在市場上有廠家推出了2兆比特每秒的數字接口的光纖電流差動保護，對解決誤碼校驗精度問題有積極影響。

3.2 光纖允許式及閉鎖式縱聯保護

與光纖電流縱差保護相比，光纖允許式及閉鎖式縱聯保護不受負荷電流、線路分布電容電流及兩端TA特性是否一致的影響。如光纖網絡能有效解決雙重化的問題，光纖允許式及閉鎖式縱聯保護就將逐步代替高頻保護，在超高壓輸電線路中得到廣泛應用。

參考文獻

[1]李瑞生.光纖電流差動保護與通道試驗技術[M].中國電力出版社，2006.

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