继电保护光纤通道的分析探析

继电保护光纤通道的分析探析

胡笳范凯迪成茜楦刘梦婷

（国网山西省电力公司运城供电公司山西运城044000）

摘要：随着光纤通信技术的发展，光纤作为信号传输通道能较好的满足电力系统继电保护对通道的要求。光纤传输通道具有不受超高压、雷电和电磁干扰等影响、对电场的绝缘较好、系统传输容量大、频带较宽、衰耗较低和资源丰富等优点，随着现代通信技术和继电保护技术的快速发展，光纤保护方式已经广泛地应用在继电保护领域中，成为了继电保护方式中首选的保护方式，提高了保护的可靠性，较好的保证了电力系统的稳定可靠地运行。

关键词：继电保护；光纤通道

继电保护是研究电力系统故障和危机安全运行的异常工况，探究其对策反事故自动化措施。在继电保护的过程中，当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间内和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出危险信号，由工作人员消除异常状况，从而减轻或避免设备的损坏和相邻地区供电的影响。现阶段的光纤通道则由专门的光纤保护，专用的光纤纵联保护是允许光纤通道传输信息。采用专用的单独光芯避免与其它通信的联系，减少信号的传输量，从而满足了继电保护在技术上的可靠性。而光纤通信与纵联保护结合配合成了复用光纤纵联保护。复用光纤纵联保护与客户两端的接线是非常简单而且快捷的，一般有利于运行维修与保护，方便进行电信号的转换，利于实施光纤通道在继电保护上的优势，提高光芯的利用效率，为节省开支，提高经济效益而做出贡献。

1继电保护中光纤应用特点

继电保护中所使用的光纤通常为通信用光纤，它主要由纤芯、包层、涂覆层和套塑四部分组成。纤芯在中心，用于传送光的信号；包层使光信号能在纤芯中以全反射方式传输；涂覆层及套塑构成的保护套能承受较大的冲击，用以加强光纤的机械强度，起保护光纤的作用。

根据光纤中光信号传输基模的多少，光纤可分为单模光纤和多模光纤两类。单模光纤中只传输一个基模，模间色散很少甚至没有，传输带宽很宽，是高速长距离光纤通信系统的理想传输媒质，在继电保护中主要用于光纤差动保护装置中。多模光纤中能传输多个基模，但有较大模间色散，限制传输数字信号的频率，同时传输带宽较窄，是近距离光纤通信的传输理想媒质。

2光纤通道的优势

光纤通道在继电保护中得到广泛的应用，主要是因为其具有较大的先天优势；光纤通道与其他传统通道对比，具有以下优点：

（1）信号传输质量较高，误码率较低。

（2）光的频率较高，所以频带较宽，传输的信息量大；对发展新的保护方式、新的保护原理起到促进作用。

（3）抗干扰能力强；此优点应用于继电保护，可以提高装置的安全、可靠性，减少因装置误动、拒动而发生的事故。

但由于光缆本身的特点，其抵抗外力破坏的能力较差，当采用直埋方式或空中架设时，很容易受到外力破坏，造成机械损伤。但采用OPGW方式，可有效防止破坏事件的发生，保证光纤通道的完整。

3继电保护光纤保护分类

3.1按交换信息分类

（1）光纤电流差动保护

光纤电流差动保护是从电流差动保护的基础上发展而来的，主要是基于基本的电流定律的保护原理，原理虽较简单，但稳定性较强，且因两侧上的保护装置之间无电联系，能较好的实现保护的单元化，提高了保护系统运行的可靠性。

（2）光纤允许式、闭锁式纵联保护

1）光纤允许式纵联保护

光纤允许式纵联保护主要从目前允许式纵联保护的基础上演化而来的，用可靠稳定的光纤通道替代高频通道有效地提高保护动作的可靠性。根据保护使用的不同元件来判断故障方向，又可将光纤允许式纵联保护分为光纤允许式方向纵联保护和光纤允许式距离纵联保护两种。光纤允许式纵联保护的工作模式为当其中一侧的故障判别元件判断为正方向时，可以向对侧发送允许信号；本侧保护故障的判别元件只有在判断为正方向并且接收到对侧发送来的允许标识后，才允许跳闹；但当任一侧的故障判别元件判断为反方向时，本侧不跳闹，并且不向对侧发送允许信号。

2）光纤闭锁式纵联保护

光纤闭锁式纵联保护方式主要是从目前高频闭锁式保护的基础上演化而来的，使保护动作的可靠性有较大提高，同时光纤闭锁保护的鉴频信号能较好的监测光纤保护通道，较目前高频闭锁保护的可靠性和灵敏性有很大提高，保证闭锁式保护动作质量。与光纤允许式纵联保护类似，光纤闭锁式纵联保护也可分为光纤闭锁式方向纵联保护和光纤闭锁式距离纵联保护两类。光纤闭锁式纵联保护的工作模式为当其中一侧的故障判别元件判断为反方向时，本侧将不跳闹，且同时向对侧发闭锁信号，对侧保护在收到闭锁信号后，即使判为正方向，也不跳闹；而当任一侧故障判别元件判断为正方向时，不向对侧发闭锁信号，本侧只有在收不到对侧的闭锁信号时才允许跳闸。

3.2按通道占有方式分类

（1）专用光纤通道

专用光纤通道方式采用两端的保护装置直接通过光纤连接，不经过任何复接设备的通信方式。该保护通道误码率低，在现场光缆纤芯资源丰富的条件下得到了较广泛应用。但这种通道一旦断缆，将影响继电保护信号的传输，同时对纤芯资源的需求量大，而继电保护的信息量较小，直接采用独立的纤芯，使纤芯资源浪费，无法满足保护通道长远发展的要求。

（2）复用光纤通道

复用光纤通道采用的保护装置通过电信号和专用光纤通信接口装置在保护室连接，从保护室通过光纤和通信室的数字复接接口装置相连接，再上复用设备，经复用设备上光纤通道。该保护通道把保护信号与其他信号一起传输，充分利用了纤芯资源，组网灵活，能够满足电网结构的变化和扩张，具有发展的持续性。但通道的中间设备增多，通信时延长，运行的可靠性降低，保护的动作性能得不到保障。

4光纤保护对传输通道的要求

4.1光纤电流差动保护对传输通道的要求

输电线路纵联保护采用光纤通道后由于通信容量很大所以往往做成分组式的电流差动保护。输电线路分相电流差动保护本身有天然的保护功能，哪一项纵联差动保护动作那一相就是事故相。这一点在同杆并架上发生跨线事故时能准确切除故障相上显示出突出的优点。输电线路两端的电流信号通过编码成码流形势然后转换成光的信号经光纤传送到对端。传送的电流信号可以是该端采样以后的瞬时值，该瞬时值包含了幅值和相位的信息，当然也可以传送电流向量的实部和虚部。保护装置收到对端传送来的光信号先转化为电信号再与本端的电流信号构成差动保护。因此，光纤电流差动保护相比一般的允许式或闭锁式纵联保护，对通道具有较强的依赖性。当光纤通道在中断一段时间后再连通，光纤差动保护要求将两侧的电流量进行同步。通常需经过多次同步对时如“兵兵”式过程，保护才可正常投入运行。所以，在运行光纤电流差动保护时，需要收、发路由在切换前后保持一致。同时建议，光纤电流差动保护不易采用光纤通道自愈环。因为，光纤电流差动保护的传输通道大多为固定路由通道，不具有自愈功能，不进行自动的通道切换。

4.2光纤允许式、闭锁式纵联保护对传输通道的要求

光纤允许式、闭锁式纵联保护可分为允许式纵联距离、允许式纵联方向、闭锁式纵联距离和闭锁式纵联方向保护四种。通过光纤传送的不是反应该端的电流信号，而是反应该端阻抗继电器、方向继电器动作行为的逻辑信号，这样可以构成光纤纵联距离保护、光纤纵联方向保护。采用光纤纵联距离保护、光纤纵联方向保护时由于釆用光纤通道中传送的是反映故障方向判别的状态量信息即逻辑信号，通道延时及通道收、发路由是否一致对此几乎没有影响，且此保护不传输模拟量，通道误码也不会受到严重影响，不仅可工作在任何传输通道，同时也能工作在任何形式的光纤自愈环网中，因此对光纤通道的要求比较低。

5结束语

本文主要阐述了光纤保护的分类，分析光纤电流差动保护和光纤允许式、闭锁式纵联保护以及继电保护对信息传输通道的具体要求。

参考文献：

[1]梁小刚.光纤允许式纵联保护的应用研究[D].保定：华北电力大学，2007

[2]李建强.光纤电流差动保护的特点[J].科技资讯，2010，6（16）：136-137