試析光纖通信技術在繼電保護中的應用

鞠磊

摘 要：在電力通信系統持續發展以及完善的今天，光纖通信網絡得到逐步完善，在繼電保護中廣泛使用。這些主要是因為光纖通信具有安全性高、受干擾少等優勢。光纖通信在電力繼電保護中的使用主要是理論分析。現在結合實際經驗分析光纖通信在繼電保護中的基本特征，同時提出光纖通信在繼電保護中的使用方式。

關鍵詞：光纖通信；電力系統；繼電保護

中圖分類號：TN913.7 文獻標志碼：A

0 前言

隨著對能源供應提出的要求持續升高，在電力使用中新能源也成為發展的主要方向，為電力系統帶來重要發展機遇。現在高電壓大機組已經成為發展的重要方向，由于輸送線路中電壓高、輸送范圍廣，對國家經濟發展以及人民的生命財產影響重大，因此繼電保護準確切斷故障線路為重要技術。

1 光纖通信內繼電保護使用種類以及特點

在電力繼電保護內使用光纖通信已經成為行業內的主要施工方式，依據工作原理分為光纖封閉式、允許式及光纖電流差動保護等保護方式。

差動性保護主要通過穩定可靠的光纖通道傳輸幅值和電流相位。其中實踐同步性為處理好電流信息以及精確傳送到對側的重要方式。此種保護方式中一般使用主從方式，確保可以實現時鐘同步，也有使用數字接口或數字通道的，主要保證校驗碼精確。允許式縱向保護和光纖封閉式是由允許高頻聯動保護轉變而來的，使用穩定可靠的光纖通道替換高頻通道，通過這種方式提升保護可靠性，同時也有兼容性這些特點，極大地提升保護可靠度。通過這種方式光纖環網也會形成雙重化通道，逐漸提升超高頻電壓中的使用率。

現在經常使用是差動保護光纖，因為光纖自身抗電磁干擾、帶寬高、傳輸中損耗小數量大這些特點，使得其成為發展的主要趨勢。光纖主要是由涂層以及纖芯、包層、套塑這些結構組成，同時可以分為單芯和多芯兩種。在連接繼電保護中一般使用熔纖連接，也有的采用連接器連接，主要是保證接頭干凈，確保光纖通信可靠安全。光纖通道傳輸質量高，一般狀況下，光纖通信傳輸誤碼率低。這些特征使得光纖通道很容易滿足繼電保護透明度要求。保證發端保護設備發送的信息經過傳輸到達收端時兩端信息一致，不會出現減少以及增加內容的問題。光纖通道和各種電纜對比發現，光頻率高，信息量大，不僅可以保證保護裝置大量進行信息交流，同時可以使保護動作正確、可靠。由于光信號自身特征，雷電和系統問題造成的電磁都不容易影響信號傳輸，但是由于光纖自身特征，受外力破壞概率大，因此在架設過程中要防止出現機械損傷。

2 繼電保護原理

2.1 繼電保護中安全自動裝置

電力系統中元件多在系統出現故障或者不穩定時向值班人員發送警報，同時也會向控制斷路器發送跳閘信號，防止問題的持續惡化。終止事件發生的自動設備一般可以稱之為繼電保護裝置。使用保護的電力系統可以稱之為安全自動裝置。繼電保護也是保證元件得到安全運行的重要保證，任何元件都不能在沒有繼電保護的情況下運行。電力系統的自動裝置可以使用快速恢復保證系統完整，防止電力系統的大面積停電。

2.2 繼電保護通道組織方式

電力線路以及通信通道一起發生故障的概率較低，因為繼電保護中的信號十分重要，因此可以在一條線路中使用兩種保護裝置，在傳輸通道中設置兩條獨立通道。此種保護方式也為電力線路高頻保護以及光纖縱聯電流差動的正常運行提供保障，使其不會因為設備故障出現退出運行，提升了設備的可靠性、安全性。

3 光纖通道和保護裝置的配合方式

3.1 專用光纖保護

光纖縱聯保護是由光纖和縱聯之間配合組成。這種方式很多都使用單獨芯線，同時也要使用專用光纖接口。主要特點為使用方便，降低傳輸過程，同時有效避免和裝置之間的連續。缺點是維護人員在設備維護中操作不便，光芯較少，同時在操作中要進行帶路保護和本路光纖切換，但是使用不利，接頭長時間沒有拔出從而出現損傷。

3.2 復用光纖保護

縱聯保護和光纖配合共同構成復用縱聯保護。在允許式中一般都是由直跳信號以及允許信號中的保護裝置發射，然后使用復用設備進入光纖通道。帶路之后電信號進行切換，實施較為方便。光纖在使用中較多。主要缺點是中間過程多，同時通信室切換設備檢查中不方便，出現問題之后會產生各種影響。

3.3 光纖縱聯電流差動保護

電流差動保護中會出現光纖電流差動保護，從而實現保護單元化，也不會受到運行方式的影響，運行效率也得到提升。現在電流差動保護主要發生在主母線中以及變壓器中，由于其具有動作簡單、全相運行等優點受到人們的重視。

在使用所有配合方式中都要重視通信性能的影響因素。有時鐘方式，使用2Mbit/s復用方式時設備是不同的，因此發送和接收數據中的時鐘基準也不同。對于這種問題可以將一端保護裝置設置為主時鐘，另一端為從時鐘，保證時鐘一致性。

4 光纖通信在電力繼電保護中的使用方式

4.1 光纖通信內繼電保護高壓測量

在繼電保護設備內都要使用到TA、TV設備，同時傳輸線路中要進行電流以及電壓的測量，只有這樣才可以使用。在輸電線路測量中光纖設備主要實現TA、TV設備和保護裝置之間的溝通。此種測量方法能夠有效避免外部干擾信號，例如電磁信號對測量產生的影響，從而使得測量的可靠性以及準確性得到保證。在線路測量中光纖交流器也可以替代TA、TV設備。這種方式也能夠避免過飽和問題，快速反應出輸電線路發生故障后電流以及電壓狀況，對計算機的保護更為有利。光纖變流器內的數值也能夠準確直接傳送給計算機，通過這種方式保護D/A以及A/D在轉換中的偏差，節省大量測量時間，同時也會提升計算精度。

4.2 光纖通信中繼電保護的復用

短距離電流縱差保護光纖通道，使用研制信號傳輸復用技術，在此基礎上進行使用。傳輸各相電流和保護信號中，一定要做到各相傳送，每相做好對比、分相跳閘，提升繼電保護運轉性能。在使用中，高中終端保護設備內主要設置ITU G703標準同時設置好數據接口，傳送保護信號時也可以使用PCM方式。現在主要使用SDH傳輸技術，通過這種方式保護設備以及光纖通道，提升光纖設備自愈能力，從而避免光纖因為意外發生中斷通信的問題。同時也可以實現通道雙重保護，提升可靠性，滿足傳輸中的連續性。由于性價比高以及安全性高、可靠等這些優點，一定會在未來的電力系統繼電保護中不斷發展。

4.3 光纖通信在繼電保護通道中的使用，不僅可以提升通道穩定性同時也可以保證準確降低干擾

短距離電流縱聯保護時，可以解決由于感應電壓以及故障電流造成的通信設備損害。研究光纖通信在電力系統繼電保護的使用中，研究重點是短線縱差保護。短距離輸送中的縱差保護能夠避免短距離傳輸中的較大誤動。

5 光纖保護中存在的問題

5.1 施工問題

超高壓線路中心保護便是光纖保護，電力系統安全受到通道的重要影響。但是光纜在傳輸中會使用到端子箱和電纜層等，因此很容易造成施工誤差。在施工前進行保護裝置測試同樣會造成誤差，影響全網穩定。

5.2 光纖保護管理界面劃分

現在通信和保護之間的關系逐漸密切，他們之間的管理界面辨識度也逐漸降低，因此一定要從制度上處理好這個問題，保證光纖運行可靠。通信保護和繼電保護的主要交叉點在機房光纖陪架，其中保護裝置尾纖需要由繼電保護進行維護，這樣就要求保護人員具有專業的光纖維護能力。

結語

通過分析可以發現光纖通信在繼電保護中使用較為廣泛。很多發電廠以及變電站都在使用此種技術，同時運行穩定，可以快速切除故障，從而保證電網運行的穩定可靠，也受到用戶的好評。筆者希望通過對此技術的分析和研究，可以為光纖通信在繼電保護中的正確使用提供參考。

參考文獻

[1]王湛雄.探討光纖通信在電力系統繼電保護中的應用[J].通訊世界，2016（22）：125-126.