光纖通信在繼電保護中的應用

曹 兵

（國網新鄉(xiāng)供電公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

0 引 言

隨著國家電力系統(tǒng)投入使用面積的日益增大，繼電保護能力的要求越來越嚴格。目前，我國電力系統(tǒng)逐漸朝向超高電壓、超大機組方面發(fā)展。雖然目前電力系統(tǒng)能夠完成高電壓線路、傳輸大容量電能的任務，但也存在許多風險。一旦發(fā)生安全事故，易導致大面積地區(qū)用電困擾，給居民的生活帶來不便。因此，需要運用電力系統(tǒng)繼電保護裝置快速切斷故障區(qū)域。目前，我國采用的繼電保護裝置的物理渠道主要有電力線載波、光纖等。但是，電力線載波的傳輸通道易受環(huán)境影響，無法保證輸電質量。而光纖物理渠道在遭受環(huán)境干擾的情況下，具有實現耗能低、傳輸容量大等優(yōu)點。因此，電力企業(yè)推崇光纖物理渠道[1]。

1 光纖通信在繼電保護中的運用方式及特點

目前我國投入使用的光纖保護，按照原理大致可分為光纖電流差動保護和光纖閉鎖式、允許式縱聯保護兩種。

1.1 光線電流差動保護

光纖電流差動保護基于克希霍夫基本電流定律，運用光纖傳輸通道傳輸電流。傳輸過程中，技術人員需要注意傳輸時間同步和誤碼校驗兩個問題，否則會影響傳輸電能信息的準確性。目前，電力企業(yè)主要通過主從方式實現時間同步校準，并采用強大的數字接口提高誤碼校驗的精度。

1.2 光纖閉鎖式、允許式縱聯保護

光纖閉鎖式、允許式縱聯保護來源于之前電力系統(tǒng)使用的高頻閉鎖式、允許式縱聯保護。運用抗干擾能力強的光纖通道替換之前常用的高頻通道[2]，不僅能夠滿足高頻需求，還可以提高使用時間，多運用于電力系統(tǒng)高壓領域。

2 光纖通信技術在繼電保護中的應用優(yōu)勢

我國發(fā)展速度越來越快，人們對電能的依賴程度不斷促進電力系統(tǒng)各方面性能的提升。國家高度重視電力系統(tǒng)的繼電保護，因此繼電保護已開始大面積普及光纖通信技術。光纖通信技術促進繼電保護提高了傳輸容量和傳輸質量，加強了抗干擾能力。

2.1 信息傳輸量大

因為現代光纖通信技術具有傳輸頻帶寬、信息傳輸量大等特點，所以電力系統(tǒng)的遠距離傳送中傾向使用光纖通信技術。由于電力系統(tǒng)電力需求量急增，對傳輸方式的載波頻率有了更高的要求。與傳統(tǒng)的傳輸頻率相比，光纖通信技術可將傳輸頻率提高大約100倍，滿足了目前的電力使用需求。此外，在繼電保護可靠性方面，現代光纖通信技術也能提供較大幫助。

2.2 抗干擾性能強

電力運輸過程中易發(fā)生磁場干擾現象，光纖線路的投入使用可杜絕這一問題，因為光纖制作中添加了一種絕緣性能非常優(yōu)越的石英材料。此外，光纖不會對環(huán)境造成污染，符合我國提倡的低碳環(huán)保理念，且光纖質量較輕，運輸、安裝非常方便。對于一些需要電力系統(tǒng)高穩(wěn)定性的單位，如軍事、醫(yī)療等，光纖通信是一個不錯的選擇[3]。傳輸數據信息過程中，光纖的適應能力強，不需要占用太多的人力和物力，同時滿足用戶對高穩(wěn)定性電力系統(tǒng)和高電壓等級的需求。

2.3 傳輸質量高

光纖通信具有非常優(yōu)越的保密性能，傳輸信息過程中不會發(fā)生泄漏。如果光纖通信技術沒有良好的保密性能，很難投入到電力系統(tǒng)繼電保護。因為當電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，繼電保護裝置需要盡快切斷故障區(qū)域。要想達到速動性要求，需要傳輸材料擁有良好的傳輸保密性，保障電力系統(tǒng)發(fā)信端口發(fā)出的信息和接收端口接收的信息沒有明顯偏差，以便于繼電保護做出準確判斷。

3 光纖通信技術在繼電保護中的應用分析

3.1 繼電保護與光纖通道之間的通信方式分析

電力企業(yè)繼電保護與光纖通道之前的通信方式，主要是專用光纖通信方式和復用光纖通信方式。針對不同的電力運輸情況，需選擇適合的通信方式。專用光纖通信方式僅負責傳輸繼電保護信息，無法傳輸其他信息。技術人員選用通信方式時，如果通信距離較短如100 km內，可以選擇專用光纖通信方式。如果距離超出這個范圍，通信過程中易受光等因素的影響，無法保障信息傳輸的準確性[4]。專用光纖通信方式傳輸方式簡單，由融纖直接接入繼電保護設備接口，中間沒有其他設備插入，沒有其他運輸軌跡，工作人員容易維護。因此，短距離繼電保護可優(yōu)先考慮采用專用光纖通信方式。復用光纖保護的構成方式主要通過縱聯保護中的光纖配合。繼電保護首先通過允許、直跳區(qū)分信號，其次利用音頻接口信號到達相關設備并傳輸至光纖通道。這種通信方式的優(yōu)點是接線簡單，缺點是信息在傳輸過程中需經過許多中間環(huán)節(jié)，檢查和巡視設備時比較麻煩。

3.2 光纖通信技術在繼電保護中的常見應用方式

光纖通信技術的許多優(yōu)點非常符合電力系統(tǒng)繼電保護應用的需求。目前，我國要求220 kV以上電力系統(tǒng)的通信路徑需具備高容量、寬頻帶等特性，而光纖信息傳輸與其要求十分相符，同時彌補了傳統(tǒng)高頻差動保護方式的不足[5]。傳統(tǒng)高頻差動保護方式在電力系統(tǒng)中的電網高速擴容和拓撲結構方面不能滿足高效性。為彌補這些缺陷，技術人員增加了波分復用技術，提高了傳輸信道的利用率，節(jié)省了信號長距離傳輸時的運營成本，提升了繼電保護信息傳輸的穩(wěn)定性。

4 光纖通信技術在繼電保護中的常見問題

目前，光纖通信技術在繼電保護中的常見問題主要有施工工藝、光纖保護管理界面劃分以及其他方面的問題。

4.1 光纖通信技術施工工藝問題

電力系統(tǒng)高壓線路中應用光纖保護，其工作穩(wěn)定可能會影響電力系統(tǒng)的安全使用，因此需保證施工的規(guī)范和合理性。設計人員需要投入較多精力，施工人員應具備較高的施工工藝水平。另外，為確保電力系統(tǒng)網絡的穩(wěn)定、安全，施工過程中必須做好充分的保護措施。

4.2 光纖保護管理界面劃分問題

光纖通信技術在繼電保護中加強了通信技術和繼電保護之間的交流。如果繼電保護方面和通信方面的管理區(qū)域劃分不到位，操作人員將無法準確判定故障位置歸屬人。另外，光纖通信和繼電保護結合運用的過程中，不能僅從制度方面考慮。劃分光纖通信和繼電保護管理界面時，需將分界線安裝于通信機房的光纖配線架，工作人員需定期檢查和保養(yǎng)，保證能夠及時校準、維修光纖，避免造成經濟損失。

4.3 其他方面的問題

人們對于光纖技術的運用越來越多，用于數據信息傳輸的可變路徑或自愈環(huán)網的光纖通道受到了越來越多人的認可。但是，應用這類技術時，光纖通道中易發(fā)生與繼電保護和安全自動裝置相關的問題，其中最典型的是光纖通道傳輸數據信息過程中收、發(fā)信息有偏差。這類問題可能是由于進行光纖通道倒換時單纖發(fā)生了中斷，影響了路由的雙向性。當路由雙向性不能正常工作時，繼電保護無法做出正確的保護反應，從而導致繼電器出現誤動操作。

5 結 論

綜上所述，電力系統(tǒng)的繼電保護單元大量投入使用光纖通信技術，可提高繼電保護設備的工作效率和抗干擾性。但是，光纖通信實際使用過程仍會出現不少問題。因此，電力行業(yè)工作人需對其不斷創(chuàng)新和改善，制定完美的解決方案。