基于SDH系統(tǒng)2M光接口的繼電保護(hù)通道研究與應(yīng)用

朱尤祥+劉磊+田明光+于秋生

摘 要：隨電網(wǎng)的快速發(fā)展，變電站電力線出線方向逐年增加，山東公司轄內(nèi)500kV及以上變電站出線方向平均數(shù)量超過4條。而目前山東公司500kV線路繼電保護(hù)主要通過2M復(fù)用方式傳輸，每條繼電保護(hù)裝置需配套配置1套2M MUX的設(shè)備，這一方面在保護(hù)裝置和通信設(shè)備間增加了1個故障風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)，同時(shí)2M 復(fù)用設(shè)備會大量占用的通信機(jī)房空間，影響通信設(shè)備、系統(tǒng)的擴(kuò)容能力，本文對此進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：SDH系統(tǒng)；2M光接口；繼電保護(hù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.179

1 現(xiàn)狀

受繼電保護(hù)特性的要求，目前繼電保護(hù)通道主要采用光纖直接承載和傳輸設(shè)備承載2種形式。其中通過傳輸設(shè)備承載的情況需要通過2M MUX設(shè)備轉(zhuǎn)換為E1信號接入設(shè)備傳輸。隨著站點(diǎn)線路數(shù)量的增加，機(jī)房內(nèi)2M MUX設(shè)備屏位占用了大量的機(jī)房空間，而在繼電保護(hù)裝置和SDH傳輸設(shè)備的設(shè)備，也是1個易引發(fā)故障的風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)。

2 研究過程

2.1 繼電保護(hù)原理

目前線路繼電保護(hù)主要采用差動保護(hù)和距離保護(hù)2種類型。其中差動保護(hù)的原理是被保護(hù)設(shè)備發(fā)生短路故障時(shí)，在保護(hù)設(shè)備中產(chǎn)生的差電流而動作的一種保護(hù)裝置，按其裝置方式的不同可分為：橫聯(lián)差動保護(hù)和縱聯(lián)差動保護(hù)。距離保護(hù)也是主系統(tǒng)的高可靠性、高靈敏度的繼電保護(hù)，又稱為阻抗保護(hù)，這種保護(hù)是按照長線路故障點(diǎn)不同的阻抗值而整定的，具體原理如下：

（1）縱聯(lián)差動保護(hù)。縱聯(lián)差動保護(hù)是指將線路一側(cè)的電氣信息傳到另一側(cè)去，對兩側(cè)的電氣兩同時(shí)對比、聯(lián)合工作，實(shí)現(xiàn)了線路2側(cè)的縱向的保護(hù)。 目前線路主要采用的是光纖線路差動保護(hù)，其原理是利用光纖通道將2側(cè)的電流互感器二次側(cè)按照環(huán)流法連接法，由于被保護(hù)線路上發(fā)生短路電流和被保護(hù)線路外短路，線路兩側(cè)電流大小和相位是不同的。通過比較線路兩側(cè)電流大小和相位，從而區(qū)分是線路內(nèi)部短路還是線路外部短路。

內(nèi)部故障時(shí)，

Ir=IM2+IN2≠0 （1）

此時(shí)將有很大的電流流入差動繼電器，保護(hù)動作，斷開線路兩側(cè)斷路器，切除短路電流。

線路正常情況下，流入差動繼電器的電流為：

Ir=IM2-IN2=（IM-IN）/nTA （2）

理想情況，Ir=0，實(shí)際情況由于兩側(cè)互感器不能完全相同因此允許一定誤差。

（2）距離保護(hù)。利用保護(hù)處測量電壓和測量電流的比值，所構(gòu)成的繼電保護(hù)方式為阻抗保護(hù)：

Um/Im=Zm=Z×Lm （3）

其中Z表示線路單位長度的正序阻抗，Lm表示短路點(diǎn)的距離。該種保護(hù)可以反映短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離，因此成為距離保護(hù)。依據(jù)測量阻抗的不同，保護(hù)能區(qū)分出正向內(nèi)部，正向區(qū)外，反向故障等。

2.2 M光接口原理

光纖通信是電力線路繼電保護(hù)裝置間通信首選的方式，其在500kV、220kV線路上已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，具體包括專用纖芯通信方式和復(fù)用2M通道方式。 專用纖芯通信方式，因占用纖芯資源多、傳輸距離受限、無法遠(yuǎn)程監(jiān)視、故障處置時(shí)間長等問題，其應(yīng)用在一定程度上受限。而復(fù)用2M通信方式，占用資源少、傳輸距離基本不受限、運(yùn)行方式調(diào)整靈活、支持遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，因此在實(shí)際中得到越來越多的應(yīng)用。

2.3 測試平臺設(shè)計(jì)和搭建

結(jié)合華為SDH設(shè)備改造，信通公司在500kV濟(jì)南變實(shí)訓(xùn)基地保護(hù)室內(nèi)安裝兩臺OSN 3500設(shè)備，并各配置1塊2M 光接口板，針對目前常用的縱差、距離等繼電保護(hù)設(shè)備的傳輸性能進(jìn)行測試，監(jiān)測2M光接口板的SDH通道對于繼電保護(hù)業(yè)務(wù)的時(shí)延、抖動等關(guān)鍵參數(shù)的影響。

2.4 主要測試內(nèi)容

（1）用光源、光功率計(jì)對40km、60km尾纖（LC-LC）進(jìn)行測試，保證光纖無斷纖，衰耗大約在0.2dbm/km；

（2）分別用4根100公里尾纖（LC-LC）將兩套設(shè)備互聯(lián)，并配置MSP保護(hù)；

（3）依次將兩臺設(shè)備加電，待設(shè)備啟動完成后，分別用LCT對其進(jìn)行配置，包括MSP，2M交叉連接；

（4）分別將兩臺設(shè)備與繼電保護(hù)裝置通過（FC-LC）尾纖互聯(lián)；

（5）觀察在MSP切換時(shí)對繼電保護(hù)裝置的影響。

改變主用光路與MSP光路的長度，測試在發(fā)生MSP倒換時(shí)對繼電保護(hù)的影響，具體為：

（1）將主用光路不變，分別測試MSP光路為40km、60km、80km、120km、140km、160km、180km和200km情況下，發(fā)生MSP倒換時(shí)，繼電保護(hù)動作；

（2）將MSP光路不變，分別測試主用光路為40km、60km、80km、120km、140km、160km、180km和200km情況下，發(fā)生MSP倒換時(shí)，繼電保護(hù)動作。

2.5 測試結(jié)果分析

（1）完成濟(jì)南變內(nèi)南瑞931M和931AM兩種型號繼電保護(hù)業(yè)務(wù)側(cè)開通測試，測試結(jié)果表明可以正常通信，滿足傳輸機(jī)電保護(hù)業(yè)務(wù)的性能要求。（2）測試四方101繼電保護(hù)設(shè)備的通道開通，因所使用的保護(hù)為光纖直連類保護(hù)，接口與SDH設(shè)備的2M光接口板的類型不一致，通道無法開通。

3 結(jié)語

通過搭建2M光接口測試平臺，測試了主流的繼電保護(hù)裝置的傳輸特性，驗(yàn)證了2M光接口設(shè)備的有效性和可靠性。利用多種實(shí)驗(yàn)條件測試了2M光接口通道對于繼電保護(hù)業(yè)務(wù)性能的影響，對下一步進(jìn)行線路性能測試和推廣具有較大的實(shí)際價(jià)值。減少了實(shí)際應(yīng)用中2M光/電信號轉(zhuǎn)換器占用的較多的機(jī)房屏柜空間通過繼電保護(hù)裝置與通信設(shè)備2M光接口互聯(lián)技術(shù)，滿足該標(biāo)準(zhǔn)的光通信設(shè)備直接輸出2Mbits/s速率的光信號，與繼電保護(hù)裝置直接通信，省去了2M光/電信號轉(zhuǎn)換器，節(jié)約了投資和降低了故障概率。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳建寧，仲惟師.繼電保護(hù)光纖通信接口技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)[J].電力系統(tǒng)通信，2008（04）.

[2]霍林，許新新，趙雷，華熹曦，李惠軍.同步數(shù)字體系中155Mbit/s凈荷的誤碼測試[J].電子質(zhì)量，2006（02）.

[3]趙大平，孫業(yè)成.淺析SDH光纖通信傳輸繼電保護(hù)信號的誤碼特性和時(shí)間延遲[J].電網(wǎng)技術(shù)，2002（10）.endprint