光纤式保护

光纤式保护（共8篇）

光纤式保护 篇1

恩施土家族苗族自治州位于中国湖北省西南部。辖两市6县, 有500k V变电站一座, 220k V变电站10座, 110k V变电站21座, 主保护大多为高频纵联保护和近年新增的光纤纵联保护双重配置, 在实际工作中我们发现, 高频纵联保护不正确动作率远高于光纤纵联保护, 我们从故障录波器的波形图来看, 图形时常有间断畸变的现象, 其原因都是由于高频传输通道情况复杂, 受天气、环境、导线、放电间隙等因素影响, 产生较多高频谐波、衰耗变化剧烈, 从而干扰高频信号的稳定传输而造成, 要改变这种状况, 只有寻求稳定的通信路由, 而电力专用光通信将提供绝佳的通信通道, 电力光纤通道为继电保护提供的通道介质, 频带宽、衰耗低, 而且全程是光信号传输, 光电隔离, 不怕电信号干扰, 彻底解决了电场对高频信号传输的影响。在电力体制改革的今天, 电力光通信获得了长足的发展, 光纤保护将为继电保护提供稳定的通信通道, 为电力安全生产打下坚实的物质基础, 应用前景广泛。

我州属于少数民族地区, 电力发展相对迟缓一些, 过去电力通信主要以电力载波通道为主, 所以电力系统继电保护中线路主保护一直是以高频闭锁式允许式纵联保护为主, 2000年借助农网改造契机, 电力通信也得到了飞速发展, 特别是光传输的广泛运用, 使当地电力通信有了质的飞跃, 为继电保护提供稳定可靠的光纤通道已成可能, 于是光纤闭锁式允许式纵联保护逐步运用, 保护动作的可靠性得到极大的加强。同时对目前使用的高频保护进行改造也比较方便, 在光纤通道建立以后, 只需要更换保护中的信号接口即可接入。目前我州电力光通信技术发展很快, 利用光传输网络来传输语音、图像及数据等已成为电力生产和管理的主要方式, 在这种情形下, 用光纤通道代替高频通道, 大力发展光纤纵联保护, 必将大大提高线路保护正确动作率、对电网的安全稳定运行有十分重要的意义。纵联保护原理是将被保护线路各变电站端的线路保护装置利用某种通信通道纵向联接起来, 保证随时沟通, 当线路故障时, 变电站每端的线路保护装置将各侧测量的电气量分别传送到各端, 每端保护装置对各个方向的的电气量进行鉴别比较, 迅速确定故障发生范围并立即反应是否动作。可以看出, 在这个过程中, 通信通道的优劣起着决定性的作用。我们来比较比较一下纵联保护在利用不同通道传输信号时的优缺点, 纵联保护大致可分为以下几类:1) 电力线载波纵联保护 (电力载波通道) ;2) 微波纵联保护 (微波通道) ;3) 引导线纵联保护 (引导线通道) ;4) 光纤纵联保护 (光纤通道) 。

1电力载波通道

保护中应用最广, 通道由高压输电线及其加工和连接设备组成, 有“相———地”制、或“相———相”制接线方法, 高压线机械强度大, 安全可靠, 但线路故障时 (如断线、绝缘损坏、外物触碰等) , 通道都可能引起传输信号衰减剧烈变化造成传输不稳定甚至信号中断, 在我们山区恶劣的气候环境 (如冰雪) 也可能造成传输的不稳定或中断, 所以要考虑各种情况下高频信号是否能有效传输的问题极多, 难以预见, 保证纵联保护保护的正确动作难度很大。

2微波通道

属于无线空气介质传播, 与电力高压线路没有直接联系。微波通信频带比较宽, 抗干扰比较强, 适合数字保护。是比较理想的通信系统, 但气候及地理位置影响较大, 而且高方向性, 应兼顾考虑。同时还要考虑串扰、脉冲噪声、互调噪声、热噪声对衰减的影响问题, 保护专用不经济。

3引导线通道

这个很直接, 用敷设好的电缆直接连接即可, 线路越长, 投资越大, (一般不超过10公里) , 而且导线太长, 安全性就越低。雷电、地电位升高以及人为、对保护装置和人身影响极大, 也会造成保护不正确动作。运用较少。

4光纤通道

这是现在最优质的通信通道, 容量大、衰减小、体积小、抗干扰能力强, 有自承担式光缆ADSS、和地线复合光缆OPGW以及相线复合光缆OPPC等, 而且电力光缆一般架设在电力铁搭上, 稳定牢固, 不易遭破坏。光纤可用两种方式连接保护, 一是保护线路较短时, 直接通过光缆连接保护设备, 全光信号传输, 保护线路距离较长时, 与通信通道复用, 信号传输稳定, 经济性也不错。比较以上四种通道, 很显然光纤通道最为先进, 目前恩施电网纵联保护通道采用了光纤保护、高频保护、载波复用保护等, 近几年由于光网络的不断建设, 光纤保护大量运用, 统计近几年保护正确动作率可以明显看出, 呈逐年不断上升的趋势, 令人振奋, 同时, 光纤闭锁保护特有的鉴频信号可以对光纤保护通道起到不间断的监视作用, 解决了高频通道需要定时交换信号来观察通道正常与否、保证通道可靠、灵敏的繁琐工作步骤, 减轻了运行人员的维护量, 可靠虑进一步提升。从近年来纵联保护发展来看, 原理上或软件程序上已经没有太多非常明显的变化了, 主要是在制造工艺, 硬件集成化、微机化和元器件的质量稳定方面在不断提高, 从而不断减少杜绝保护装置误动、拒动情况, 而光纤通道的大量使用, 则使继电保护可靠性、准确性大为改善, 可以说是质的的变化。

光纤电流差动保护是从电流差动保护的基础上演化而来的, 原理也是基于基本电流定律, 其优点是实现单元化, 原理简单, 而且运行方式变化对其没有影响, 保护装置之间没有电联系, 可靠性增强。而稳定的光纤传输通道保证了电流的幅值和相位能正确的传送到对端。在时间同步和误码校验问题上均采用主从方式, 以2Mbit/s数字接口的光纤电流差动保护方式完美地解决了通道资源紧张、时钟的同步、误码校验精度问题。现今运行的光纤闭锁式允许式纵联保护是从高频闭锁式允许式纵联保护发展而来的, 主要区别就是以高质量的光纤通道代替电力线高频通道, 大大提高保护动作的可靠性, 而且不受负荷电流、线路分布电容、两端TA特性一致等影响。在使用光纤通道时通信和继保人员必须密切配合保证光纤可靠性、冗余度及通道传输时间、路由收发、往返延时一致等。

恩施电力光传输网络建设是以调控中心及500k V、220k V变电站为主要节点, 形成环网, 其他110k V变电站以及县市公司和各发电厂分组就近接入, 在有条件情况下力争形成光纤环网或双通道。最终实现任何两个变电站之间都有不同路由连接, 通道能够自动切换, 在全州范围内基本实现了光纤通道双重化。综上所述, 光纤通道与其他通道比较具有很大优势:不但传输质量高, 误码率低;频带宽, 而且传输信息量大;抗干扰能力强, 是继电保护通信通道的最佳选择。近年由于恩施电网体制的改变, 公司加大了光纤网络的建设, 光传输网络将会不断完善, 以光纤为传输通道的光纤纵联保护必将成为主流, 为电力安全生产发挥巨大作用。

摘要：在电力体制改革的今天, 电力光通信获得了长足的发展, 光纤保护将为继电保护提供稳定的通信通道, 为电力安全生产打下坚实的物质基础, 应用前景广泛。纵联保护原理是将被保护线路各变电站端的线路保护装置利用某种通信通道纵向联接起来, 保证随时沟通, 当线路故障时, 变电站每端的线路保护装置将各侧测量的电气量分别传送到各端, 每端保护装置对各个方向的的电气量进行鉴别比较, 迅速确定故障发生范围并立即反应是否动作。

关键词：光纤,纵联保护,应用

光纤式保护 篇2

4.1选择最合适的光纤通信材料

在工程施工过程中，我们首先要保证的是经济效益，要确保工程施工成本最低，还要满足工程施工要求，即整个工程施工经济效益最优化。而在电力系统光纤通信的强电保护施工中，在设计时就要优先选择金属材料的光纤通信材料，这样能加强对强电的保护，但是如果是电力系统中必须要采用直埋式光缆施工时，为了保证缆材料能够准确有效的寻找和辨别方向，就需要采用非金属材料，这是由于非金属材料在强电运行的过程中能减少干扰，以便光缆通信工程能正常运行。

4.2有铜线光缆通信工程

通过前文的分析来看，光纤通信线路对强电影响的考虑关键就在于电缆内有无铜线，而对于有铜线的光缆工程来说，光缆通信传输就会难以发挥它的回路作用，因此在施工过程中，为了能减少强电运行的影响，施工时尽最大可能增大与强电线路的隔距，减少与其接近的长度，具体长度的距离可以根据具体的计算公式计算出长度。其次，还可以采取在铜线上安装放电器，并在铜线远供回路中接入防护滤波器的措施降低影响。最后可以通过调整远供段的组成的方法，有效缩短强电影响的积累段的长度[6]。

4.3无铜线光缆通信工程

在进行无铜光缆通信系统防护过程中，为了能在最大可能性下减少受到强电的干扰，应该做到以下几点：一、在灌篮材料中添加一定的金属构件，通常操作是将光缆的金属加强心、护套或者铠装，在接头处不将相邻的光缆作电气连通，以缩短强电影响的积累段长度，或者在绝缘保护处理的绝缘层和进行光缆材料加固的加强构件处添加，这样能有效降低感应的纵电动势。二、在接近电流电气铁道的地段进行光缆施工或者检修时侯，需要将光缆中的金属构件作临时接地处理，这样能确保人身安全，避免发生意外。三、在接近发电厂、变电站的地网时，施工时尤其要注意不将光缆的金属构件接地，避免将高电位引上光缆，发生危险。

5结论

在电力系统中，为了保证光纤通信系统能稳定的运行，必须减少强电对其的影响，加强对强电的保护，在设计强电防护系统时选择最适合的光纤材料，并能根据不同类型的材料做出不同的防护措施，确保在强电运行的过程中，所产生的电压都在正常范围内，从而确保光纤通信系统正常运行，这样才能保证电力系统能够稳定运行，人们的正常生活才不会受到影响[7]。

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光纤式保护 篇3

在智能变电站(以下简称智能站)建设过程中,由于现有运行中常规变电站(以下简称常规站)的存在,不得不考虑智能站与常规站之间的保护配合问题,线路光纤差动保护就是一个典型的例子。常规站中采用电磁式互感器,将一次侧电流变换为标准的小电流,保护装置接收二次侧的模拟量进行保护程序运算;而智能站一次侧利用电子式互感器采集数字量,数据经合并处理后,通过光纤传递给智能保护装置。如果常规侧与智能侧采样值不能较好地同步,相当于两侧采样时刻不一致,势必产生角差,正常运行时也有差流产生,这样就会对线路光纤差动保护造成不利影响,甚至引起保护误动。

本文着重对智能站与常规站协调运行中的非对称式光纤差动保护的采样同步性测试进行研究。

1 非对称式光纤差动保护

所谓非对称式光纤差动保护即一侧由智能保护装置、另一侧由常规保护装置所构成的光纤电流差动保护。如常熟南智能变电站,线路保护一次侧采样环节采用纯光学电子式电流互感器,而对侧春申变电站采用常规保护装置,采样环节为常规的电磁式电流互感器,这样就构成了典型的非对称式光纤差动保护。

1.1 非对称式光纤差动保护的配置

根据《智能变电站继电保护技术规范》,220 kV及以上线路按双重化配置保护装置,每套保护包含完整的主、后备保护功能。常熟南智能变电站第1套保护采用南瑞继保的PCS-931型超高压线路电流差动保护装置,第2套保护采用四方的CSC-103B型数字式超高压线路保护装置。智能保护的采样环节采用纯光学电子式电流互感器,采样数字量经合并单元(MU)处理后,通过光纤发送至保护装置。本文采用PCS-931型智能保护装置和RCS-931型常规保护装置构成非对称式光纤差动保护,如图1所示。

1.2光纤差动保护同步的3个层次[1]

智能侧和常规侧采样数据的同步是保证非对称式光纤差动保护正常运行和可靠动作的关键。只有两侧采样数据同步才能进行差动保护计算。智能站的采样数据同步可以分为3个层次。

1)智能站中电子式电流互感器和电子式电压互感器的同步。

在进行智能站设计时,电子式电流互感器和电子式电压互感器之间的同步可采用2种方法。一种方法是由间隔MU发出采样同步信号到本间隔电子式电流互感器,电子式电压互感器。电子式互感器远端模块的采样脉冲由MU提供,各间隔MU依据自身的晶振发出的采样脉冲独立采样。对于同一间隔MU,采样脉冲源只有1个,电流采样与电压采样一般是同步的。而对于不同间隔MU,由于采用脉冲源不同,故电子式互感器的采样电流与采样电压不一定同步。但是,若全站的数据采集同步信号来源于同一时钟源,则不同间隔MU之间的采样电流和电压数据也是同步的。另一种方法是利用固定延时的插值同步法。

2)智能站中保护装置和间隔MU之间的同步。

间隔MU在对本间隔电流、电压数据进行同步后,将向本侧保护装置发送数据,MU发送频率和保护装置采样频率可能一致,也可能不一致,即使两者一致,保护装置与MU也不一定同步,那么保护装置可能接收不到数据,从而两侧保护装置的电气量不同步,差动保护无法进行。由于间隔MU的数据发送频率不变,因而需要通过调整保护装置定时中断频率,对MU发送的数据进行重采样插值,以实现MU和保护装置之间的同步。保护装置接收到间隔MU发送来的数据,已经由IEC 61850-9-2数据报文中的Delay字段决定,因此在电子式互感器现场测试时必须要将延时的实际值和理论进行比对,以保证两侧采样值的同步。

3)智能侧保护装置与常规侧保护装置之间的同步。

智能保护装置与常规保护装置之间的同步是非对称式光纤差动保护的关键。线路差动保护两侧都是常规站时,所采用的电磁式互感器特性基本一致,且保护装置滤波回路相同,此时每次定时中断时采集一次数据,并将当前数据发往对侧进行保护计算。非对称式光纤差动保护中,智能侧保护不存在滤波回路,且数据采样在MU中,而数据处理在保护装置中,因此会存在通道延时;而对侧常规保护装置数据采样和处理都在保护装置中,不存在通道延时,但存在滤波回路[2]。智能站保护与常规站保护之间采用乒乓算法进行同步。智能保护一般固定为参考端,定时中断的周期不受对侧常规保护采样周期的影响,常规保护的采样间隔实时跟踪智能保护的定时中断周期。

2 非对称式光纤差动保护同步方案

常规站中线路两端光纤差动保护配置完全相同,只要固定一端为参考端,另一端根据参考端的系统时钟进行采样时刻的调整就可同步[3],同步过程不再赘述。

非对称式光纤差动保护中,智能保护与常规保护的区别在于:智能保护的采样时刻与数据发送时刻不是同一时刻,数据采样环节在MU中,从交流采样时刻开始要经过采集器延时t1(包括交流采样RC滤波时间、采集器数据处理时间和采集器传输时间)和MU延时t2(包括CPU处理时间和传输时间)才能到达保护装置,经保护CPU处理后将采样数据发往对侧;而对侧常规保护数据采样和处理都在保护装置CPU中进行,其中的延时主要为交流采样RC滤波时间[4]。因此,智能侧在经过MU与保护装置的同步、与常规侧构成光纤差动保护时,仍可采用乒乓原理,不同的是这种情况下将智能侧保护固定为参考端,对常规侧保护数据发送时刻(采样时刻)进行调整。两侧数据发送时刻的同步过程如图2所示。

图2中,P为保护装置;TM为智能侧保护装置从接收报文到发出报文的时间;TN为传统侧保护装置从接收报文到发出报文的时间。智能侧MU将采样数据发送至本侧保护装置要经过t2的延时。与对侧保护装置的数据发送时刻进行同步时,以智能侧保护装置为参考端,通过乒乓算法计算出通道传输延时td=(TN-TM)/2,以及采样时间偏差Δt。常规侧保护根据Δt确定调整次数,经过数次微调,直到Δt=0,两侧装置的数据发送时刻同步[5]。

智能站侧数据采样时刻经过MU延时t2(可由厂家提供)到达数据发送时刻,而常规侧保护采样时刻就是数据发送时刻,因此,智能站侧和常规站侧采样时间差为t2,将常规保护的采样时间相应延迟t2,即可实现两侧采样的同步,如图3所示。

3 同步性测试

为了能够与对侧春申变中常规保护装置进行较好的电流采样同步配合,常熟南智能变电站的保护装置已经进行了通道延时补偿。因此,本文重点研究采样同步性测试方法,并对测试结果进行分析。

3.1 测试系统组成

根据实际需要,本文搭建了非对称式光纤差动保护的采样同步性测试系统,如图4所示。升流器需要用升压控制台给其供电,图中略去升压控制台,将升流器和升压控制台合称升流控制器。

图4中,智能保护装置采用PCS-931,常规保护装置采用RCS-931;升流控制器采用HLG-30型标准电流互感器,其一次侧P1最大可输出3 000 A电流,二次侧分7个不同电流变比等级,S1到S7挡依次为600/1,750/1,1 000/1,1 500/1,2 000/1,2 500/1,3 000/1。本文选用S1挡,用电缆导线直接连接至RCS-931,并用幅值相位表监视二次侧电流,以免一次电流过大,对人身和设备构成危害。

为了升流时一次输出电流不致太大而二次电流又不致太小,测试前将P1端连接的导线穿过光敏感元件绕5匝,这样,光敏感元件感应到的等效一次电流相当于5倍于P1端输出电流,S1端的等效变比为3 000/1。将两侧保护装置的相关参数整定如表1所示。

3.2 测试方法

测试系统搭建完成后,首先用升流控制器进行升流,用幅值相位表监视二次电流从0逐渐升至1.0 A左右,记录本侧保护PCS-931装置中本侧电流幅值、对侧电流幅值、两侧差流以及电流角差。采样同步性测试系统原理图如图5所示。

4 结果与分析

4.1 测试结果记录

按照上述过程,记录本侧电流幅值、对侧电流幅值、两侧差流以及电流角差,如表2所示。

表2中记录等效一次电流从150 A至2 500 A时的二次电流以及差流、角差,可得出:升流过程中出现差流且最大差流不大于0.04 A;角差在[176°,181°]之间,随着电流的增大而减小。图6为二次电流及差流随一次电流变化折线图。

4.2 差流来源分析

按照差动保护原理,当一次侧通过穿越性电流时,正常运行或区外故障时,两端保护应得到大小相等、方向相反的二次电流,两侧不会出现差流。由表2可得,当等效一次电流由150 A升至2 500 A时,两侧保护出现差流且最大差流为0.04 A。而测试时通以穿越性电流,在通道延时经插值补偿后,两侧电流采样值是不应该出现明显差流的。因此,此时看到的差流是由以下几方面造成的误差。

1)电流互感器变比。

根据两侧变比情况,本文换算出的智能侧电流互感器变比为5/6≈0.833 3,限于PCS-931装置此项只能输入两位小数,故将PCS-931装置的电流互感器变比整定为0.83。此处会带来误差,而且为主要误差来源。

2)电流互感器前端处理模块误差。

纯光学电子式电流互感器采用光学原理,测量精度和稳定性易受温度变化的影响。而且,对侧常规保护系统为电磁式互感器,不会与本侧产生同方向误差偏移,但由于此次测试为实验室内进行,条件较运行工况理想,故不是主要误差源。

3)插值算法带来的误差。

采样点经过插值法同步以后,可以认为插值后的采样序列与本侧采样序列相位上已经完全同步(不计数值计算误差),但幅值上线性插值点与真实瞬时值之间必然存在误差,文献[6]表明,插值点与真实瞬时值之间必然存在误差,分析表明,插值后的每个采样点的误差不大于0.9%,满足保护要求。

摘要：针对本侧为电子式互感器、对侧为常规互感器的非对称式光纤差动保护,概述光纤差动保护的配置以及采样值同步问题,介绍目前智能变电站中非对称式光纤差动保护的同步方案。结合500kV常熟南智能变电站集成测试项目,针对220kV线路非对称式光纤差动保护同步性搭建了测试系统,提出了两侧电流采样同步性测试方法,并分析了差流产生原因。测试结果表明,非对称式光纤差动保护两侧采样环节,经通道延时补偿后能较好地进行同步性配合,满足工程运行要求。

关键词：智能变电站,光纤差动保护,电流互感器,同步性测试

参考文献

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[2]张兆云,刘宏君.数字化变电站光纤差动保护同步新方法[J].电力系统自动化,2010,34(22):91-92.ZHANG Zhaoyun,LIU Hongjun.A new synchronizationmethod of optical fiber line differential protection for digitalsubstation[J].Automation of Electric Power Systems,2010,34(22):91-92.

[3]高厚磊,江世芳,贺家李.数字电流差动保护中几种采样同步方法[J].电力系统自动化,1996,20(9):46-49,53.GAO Houlei,JIANG Shifang,HE Jiali.Samplingsynchronization methods in digital current differential protection[J].Automation of Electric Power Systems,1996,20(9):46-49,53.

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[5]刘宏君,孙一民,李延新.数字化变电站光纤纵差保护性能分析[J].电力系统自动化,2008,32(17):72-74.LIU Hongjun,SUN Yimin,LI Yanxin.Performance analysisand research on line differential protection in digitized substation[J].Automation of Electric Power Systems,2008,32(17):72-74.

光纤式保护 篇4

当前的继电保护中已经广泛的采用光纤通道, 采取这种方式的继电保护的组成部分包括:光纤、光接收器以及光发送器, 被称为光纤继电保护。

1.1 光发送器

光发送器往往由铝石钕榴石激光器或者是砷镓铝发光二极管组成, 它能够让电信号通过光发送器时转化为光信号, 然后才能进行输出。作为一种比较常见的电光转换元件, 发光二极管具有技术成熟, 使用寿命长德特点, 因而其使用十分的广泛。

1.2 光接收器

主要由光电二极管构成的光接收器具有十分重要的作用, 光信号通过它转变成为电信号, 然后才能够进行输出。

1.3 光纤

光纤是通过光的传播来进行相应信号的传输。光纤一般由空心的石英丝构成, 其直径很细, 其作为光传输的介质具有其他信号传递方式所不具有的高容量, 与传统的金属导线相比, 光纤的主要材料为石英, 能够节省大量的金属材料, 具有很强的耐腐蚀性, 防潮效果好, 抗干扰性较其他介质的要强很多, 其铺设也十分的简单, 因此作为信号传递的通道具有很强的可靠性。但是它也有一些缺点, 那就是通信距离不够理想, 在进行长距离通信中, 往往需要一些辅助设备, 如中继器等。

随着电网系统对于整个国民经济的重要作用, 电网通信的容量也随着不断的增加。一般的微波通信容量远远的不能满足要求, 而光纤通道的通信容量在用0.85um短波时, 高达微波通信容量的两倍之多, 当采用长波通信时, 其通信容量的优势将会进一步的显现出来。

1.4 工作可靠

电力系统操作会产生较大的电磁干扰, 而雷电对于载波通道的影响也不容忽视, 由于各种恶劣的天气, 往往造成通信信号的衰减, 很多时候甚至导致通信的中断。虽然电磁干扰对于微波的影响比较小, 但是微波通道在复杂的天气环境下容易出现信号衰减。天气环境对于光纤通道的影响微乎其微, 而光纤不受电磁干扰的影响。从上面可以看出, 与载波和微波通道相比, 光纤具有十分明显的优势, 其可靠性非常理想, 这对于维护电力系统的安全可靠运行具有十分重要的意义。

光纤保护包括光纤电流差动保护、光纤距离保护、光纤方向保护、光纤命令传输等装置, 传输通道随着光纤保护的不同类型而不断的转变。一般来说逻辑命令信号的传输通道对通道对称性的要求不是特别的高, 或是根本就没有要求, 如光纤距离、方向保护等, 在所有的光纤自愈环网以及传输通道之中都可以进行正常的工作。电流相量的实部和虚部以及瞬时值都是靠光纤电流差动保护来进行相应的传输, 在两端的采样要实现同步, 从而保证两端电流的相量和和相量差是在同一时间之内的, 从而保证动作电流和制动电流计算结果的准确。

综上所述, 利用自愈环或其他通道切换装置对光纤电流差动保护装置进行传输的时候, 应该确保无论是切换之前还是切换之后的收发路由的一致性, 且收发理由的切换要保证同步进行, 它们之间时间的延迟应该低于50ms。一般通道警报会在切换的时候出现。

2 光纤应用于继电保护的高压测量

任何一套继电保护装置都要用TA、TV测量输电线路上的电流、电压。应用光纤测量的一种简单方法是用光纤将TA、TV与保护装置联接起来, 这种测没方法能够避免强电磁干扰对测量信号的影响, 提高测量精度和设备的安全性。另一种方法时应用光纤变流器取代电磁式的TA、TV。这种测量无饱和现象, 可以准确地反映故障情况下的电流、电压量。应用于计算机保护更为有利, 可以把经光纤变流器测量后的数字量直接输入计算机保护, 而不用进行A/D和D/A变换, 将会大大提高动作时间和计算精度。

3 光纤作为继电保护的信号通道

在信号的远距离传输中, 如果利用光纤作为信号传递的介质, 那么在整条传输线路中每到一定的间隔必须设置一个中继器, 也就是常说的光-电-光中继器。继电保护中光纤作为信号传送的通道, 在很多方面都被广泛的采用, 主要表现在以下几个方面:

1) 电流纵差保护中的导引线;

2) 继电保护装置的联络线

高频保护中对控制室以及载波机的保护往往用到光纤作为联络线。除此之外, 光纤还作为微波保护中发射塔和保护装置之间的联络线;

3) 变电站或控制室内的继电保护信号传输线

光纤在对计算机多机进行保护的时候, 连接微机之间以及各种测量或者其他终端设备, 从而保证这些数据之间的数据传输。

在继电保护通道中以光纤作为传输介质具有十分明显的优势, 可以最大限度的避免外部环境对于通道的干扰, 从而保证信号传输的通畅、精确。特别是应用于短线电流纵差保护, 对由于感应电压或故障电流大而引起的过电压造成对通道和设备的危害是一个最有效的解决方法。因此, 研究光纤通信在继电保护中的应用, 国内外的研究方向首先是针对短线纵差保护。另外, 在短线上应用光纤纵差保护避免了距离保护由于距离短存在的超范围误动和弧光电阻造成的拒动问题。

4 光纤通信系统的复用在继电保护中的应用

对于短线电流纵差保护中的光纤通道, 应该研究和应用信号各路传输的复用技术, 传输各相电流及其他保护信号, 做到分相传输、分相比较、分相眺闸, 使继电保护性能得到提高。随着光纤在电力通信中的推广运用, 使继电保护应用光纤以数字或模拟形式传输多路电流、电压信号, 并在较长输电线路上采用分相电流纵差保护成为可能, 而电流差动保护原理的优越性能更非其他原理所能比拟。

5 结论

综上所述, 光纤通信与其他介质为基础的通信相比具有十分明显的优点, 第一, 对来自外部环境的各种干扰几乎可以无视。

参考文献

[1]吴清, 高俊芳.现代质量控制[M].上海:世界图书出版公司, 1996.

[2]王文奎.基于稳定生产状态下的机电产品检验抽样方法[J].上海:机械设计与研究, 2001 (2) :73-75.

[3]王文奎.相同生产条件下机电产品检验的抽样方法与实施程序.机械设计与研究, 2002 (9) :71-73.

(上接第26页)

第二, 具有很大的容量。以上两个优势使得光纤在继电保护中的应用具有更高的可靠性和安全性, 从而对保证整个电力系统的安全稳定的运行具有十分重要的意义。

参考文献

光纤式保护 篇5

光纤通道现在已在继电保护中应用。由光纤通道构成的保护称为光纤继电保护。它由光发送器,光纤和光接收器等部分构成。

1.1 光发送器。

光发送器的作用是将电信号转变为光信号输出,一般由砷化镓或砷镓铝发光二极管或铝石钕榴石激光器构成。发光二极管的寿命可达百万小时,它是一种简单而又很可靠的电光转换元件。

1.2 光接收器。光接收器的作用是将接收的光信号转换为电信号输出,通常采用光电二极管构成。

1.3 光纤。

光纤用来传递光信号,光在光纤中传播。它是一种很细的空心石英丝或玻璃丝,直径仅为100-200um。光在光纤中传播。光纤通道容量大,可以节约大量有色金属材料,敷设方便,抗腐蚀不受潮,不怕雷击,不受外界电磁干扰,可以构成无电磁感应和很可靠的通道。但不足的是,通信距离不够长,用于长距离时,需要用中继器及其附加设备。

随着电力系统保护、控制、远动技术的发展,需要愈来愈大的通信容量。微波通道的通信容量一般只有960路,而用光缆构成的光纤通道当用0.85um短波长时通信容量可达1920路,当用1.55um长波长时通信容量可达7680路。

1.4 工作可靠。

载波通道受雷电和电力系统操作产生的电磁干扰很大,信号衰耗受天气变化的影响很大,有时甚至不能工作。微波通道受电磁干扰较小,但在恶劣天气条件下信号衰落很大。光纤通道不受电磁干扰,基本上不受天气变化的影响,因此工作可靠性远高于载波和微波通道。这对于电力系统特别重要。

光纤保护包括光纤电流差动保护、光纤距离保护、光纤方向保护、光纤命令传输等装置,它们对传输通道的要求是不同的。光纤距离保护、光纤方向保护和光纤命令传输装置由于传输的是逻辑命令信号,对传输通道的对称性没有要求。可以工作在任何传输通道,也完全可以工作在任何形式的光纤自愈环网中。

光纤电流差动保护传输的是电流的瞬时值以及电流相量的实部和虚部,在求动作电流和制动电流时应该是同一时间的两端电流的相量和和相量差,因此要求两端同步采样。

总之,当光纤电流差动保护装置经自愈环或其他通道切换装置传输时,必须保证保护装置的收、发路由在切换前、后都要保持一致;且切换时收、发路由必需同时切换,切换时间应<50ms,切换时保护装置可能会发通道告警信号。

2 光纤应用于继电保护的高压测量

任何一套继电保护装置都要用TA、TV测量输电线路上的电流、电压。应用光纤测量的一种简单方法是用光纤将TA、TV与保护装置联接起来,这种测没方法能够避免强电磁干扰对测量信号的影响,提高测量精度和设备的安全性。另一种方法时应用光纤变流器取代电磁式的TA、TV。这种测量无饱和现象,可以准确地反映故障情况下的电流、电压量。应用于计算机保护更为有利,可以把经光纤变流器测量后的数字量直接输入计算机保护,而不用进行A/D和D/A变换,将会大大提高动作时间和计算精度。

3 光纤作为继电保护的信号通道

利用光纤作为传输媒质,实现光的远距离传送。在长距离的光纤通信系统中,每隔一段距离需增设一个中继器。这就是传统的光-电-光中继器。

光纤作为继电保护的信号通道,目前在以下几个方面已得到应用:

3.1 电流纵差保护中的导引线。

3.2 继电保护装置的联络线;

如高频保护中,继电保护载波机与控制室:微波保护中,保护装置与发射塔之间几十至几百米距离的联络线。

3.3 变电站或控制室内的继电保护信号传输线。

如计算机多机综合保护中,微机之间,以及微机与测量、自动、远动、终端设备之间的数据传输线。

将光纤应用于这些继电保护通道中,不仅有效地提高通道的抗干扰能力,并能够使信号传输更加准确。特别是应用于短线电流纵差保护,对由于感应电压或故障电流大而引起的过电压造成对通道和设备的危害是一个最有效的解决方法。因此,研究光纤通信在继电保护中的应用,国内外的研究方向首先是针对短线纵差保护。另外,在短线上应用光纤纵差保护避免了距离保护由于距离短存在的超范围误动和弧光电阻造成的拒动问题。

4 光纤通信系统的复用在继电保护中的应用

对于短线电流纵差保护中的光纤通道,应该研究和应用信号各路传输的复用技术,传输各相电流及其他保护信号,做到分相传输、分相比较、分相眺闸,使继电保护性能得到提高。

随着光纤在电力通信中的推广运用,使继电保护应用光纤以数字或模拟形式传输多路电流、电压信号,并在较长输电线路上采用分相电流纵差保护成为可能,而电流差动保护原理的优越性能更非其他原理所能比拟。

5 总结

光纤通信有两大优点:一是抗干扰性能强:二是传输容量大。将第一个优点应用于继电保护,可以提高装置的安全、可靠性;发挥它的第二个优点,对发展新的保护方式,新的保护原理将起到促进作用。

参考文献

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[2]李强,代志勇,刘永智.光纤放大器在无线光通信的应用[J].现代电子技术,2009(15).

[3]张国雄.继电保护技术分析[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2009(10).

光纤保护信号传输分析 篇6

随着光纤通信和继保技术的发展,继保信号通过光纤传输在电力系统中得到了广泛应用,而保护信号的准确、可靠传输关系到电网的安全稳定运行。

1 光纤接口

光纤保护信号主要采用专用光纤接口、64kbit/s复用通道接口、2Mbit/s复用通道接口3种传输方式。

1.1 专用光纤接口

保护专用光纤接口方式是以光脉冲方式实现信号传递,为64kbit/s速率编码、高速同步通信方式。在这种接口模式下,保护装置输出信号通过光纤接至ODF(光纤配线架),再通过ODF将保护光纤跳线接至指定的OPGW光纤,具体接口通道示意图如图1所示。

优点:简单、中间接口环节少、可靠、抗干扰强。

缺点:不能长距离传输,一般用于50km以内的线路;不能充分利用光纤的频带资源;一旦受外力破坏,保护通道全部中断。

1.2 64kbit/s复用通道接口

在64kbit/s复用通道接口方式下,保护装置输出信号通过光纤传输至通信机房。在通信机房,保护信号先经过数字接口设备的光电转换,然后把64kbit/s保护电信号经PCM(脉冲编码调制)装置变换为2Mbit/s的电信号并通过同轴电缆送至SDH网元,变为2Mbit/s的光信号通过SDH通信网传输。其接口通道示意图如图2所示。

优点:可充分利用光纤的频带资源;能利用SDH通信网的自愈能力,提高可靠性。

缺点:增加了PCM设备,接口复杂,增加了传输时延;保护信号与其它数据业务复接后在同一个基群传输,其它业务的不正确操作会影响保护信号的正确传输,因此实际电网中,多让一路保护信息独享一个基群传输(不和其它数据业务通过PCM设备复接),以提高保护信息传输的可靠性。

1.3 2Mbit/s复用通道接口

2 Mbit/s复用通道接口方式中,保护装置输出信号通过光纤传输至通信机房。在通信机房,保护信号经过数字接口设备的光电转换,变为2Mbit/s的电信号通过同轴电缆送至SDH网元,变为2Mbit/s的光信号通过SDH通信网传输。其接口通道示意图如图3所示。

优点:相比64kbit/s接口,不需PCM设备,接口环节变少,可靠;能利用SDH通信网的自愈能力,提高可靠性。

缺点:相比专用光纤,接口环节多。

2 通道配置

上述光纤保护通道各有优缺点,在实际应用中,应根据线路情况采用不同的通道配置方式,以提高保护信号传输可靠性。

目前,220kV及以上线路保护均采用双重化配置,并且在光纤通道的配置上,不同的保护采用独立的通信设备和路由,不将所有的信号放在一条光缆上传输。OPGW光缆可靠性高,1根光缆内的不同纤芯可认为是不同路由,因此可用1根OPGW光缆传输所有信号;但对于具备SDH环网条件的,应考虑利用SDH环网配置不同的光纤迂回通道,从而进一步提高线路主保护的可靠性。

对于线路主保护,一般采用如下几种配置方式:

(1)光纤专用通道+光纤专用通道(两路采用不同的路由)。

(2)SDH光纤复用通道+光纤专用通道。

(3)SDH光纤复用通道+SDH光纤复用通道(两路采用不同的路由)。

500kV主保护线路较220kV长,一般较少采用专用光纤通道,而主要采用SDH光纤复用通道+SDH光纤复用通道(两路采用不同的路由)的配置模式,但是2条复用通道传输环节的节点应是物理隔离,以保证任何节点故障时,2条复用通道的保护不会同时退出运行。由于500kV线路主保护对通道的高要求,因此一些新建线路对每套主保护配置了双通道,这样即使某通道故障,也可以自动切换至备用通道,提高了可靠性,保障了安全运行。

3 时钟设置

继保信号在光纤中的传输要求准确、迅速、不失真,因此对通信环节的误码率等技术指标有很高的要求。在实际应用中,除了光纤传输各环节的硬件原因会引起误码外,整个传输环节中时钟的设置不当也会使传输过程产生滑码,造成保护的周期性误码,影响保护及电网安全运行。

两侧保护装置分别有自己的内部时钟,在信号传输过程中的某一节点,若数据写入时钟Ta与读出时钟Tb不一致,就会造成某些数据的丢失或重复读取,出现滑码或丢包。可见,节点两侧若为不同的时钟源,就会出现滑码,而出现滑码的频率取决于此节点两侧写入时钟Ta与读出时钟Tb的频率差。要避免在数据传输节点出现滑码,就必须使一侧时钟完全符合另一侧时钟,通常采取一侧时钟从接收的另一侧数据流中提取,即主-从时钟方式。在实际信号传输中,两侧装置均可采用自己的内部时钟,即主-主时钟方式。根据CCITT G703协议,允许出现一定的时钟偏差,其产生的滑码不会影响保护正常运行。

在实际应用中,由于光纤保护信号经过不同的通道接口进行数据传输,因此其同步传输时钟工作方式也不尽相同。

(1)专用光纤通道方式下,保护通道中途没有任何数据存取节点,数据存取节点仅存在于两侧的保护装置,也没有其它时钟源,因此其时钟设置既可采用主-主时钟方式,也可采用主一从时钟方式。但是在主-从时钟模式下,一侧的时钟完全从接收的数据流中提取,提取的好坏影响写入时钟,因此在实际应用中,一般采用主-主时钟方式,即两侧保护装置的“专用光纤(内部时钟)”控制字设置为1。

(2)64kbit/s复用通道模式下,PCM时钟为主时钟,其它子业务采用PCM时钟,因此两侧保护装置采用从-从时钟模式,即两侧保护装置的“专用光纤(内部时钟)”控制字设置为0。

(3)2Mbit/s复用通道模式下,SDH网络根据各节点的精准时钟来进行数据的透明传输。一般情况下,SDH设备中通道的“重定时”功能关闭,故类似于专用通道,两侧保护装置采用内部时钟,即主-主时钟方式,两侧保护装置的“专用光纤(内部时钟)”控制字设置为1。

4 通道故障

光纤保护是线路主保护,通道故障将导致保护闭锁,甚至误动或拒动。通道故障时,通常由调度发令将相应的保护改信号状态,通知检修或通信人员进行处理。若1条500kV线路2套保护同时通道故障,则意味着该线路失去主保护,调度会要求运行人员在现场确认2套通道同时故障后,使线路陪停,这严重影响了电网的安全运行和设备的可靠性。因此,一旦出现通道故障,迅速、准确地判断故障对于电网运行和故障消除至关重要。

例1:某变电所设备正常运行时,监控系统多条线路同时报“通道告警”。根据光字信号,运行人员发现,这几条线路保护通道方式不同(有专用光纤通道,也有复用通道)且不经过共同的通信设备。分析认为不可能为某一设备的故障,应为通信电源故障。检查通信机房和电源室,发现一路通信电源故障而另一路未能进行自动切换是该路电源上的线路通道失电告警原因。经人工恢复,快速消除了故障,通道恢复正常。

例2:某500kV线路2套主保护均配置64kbit/s复用通道。通道故障,后台光字显示“RD51通道故障、L90装置故障”,“RD52通道故障、L90装置故障”。根据网调规程,500kV线路2套主保护同时故障,原则上要求线路陪停。由于该线路2套保护均有备用通道,因此运行人员必须准确判断是主通道故障还是备用通道故障,否则会导致线路停役。检查保护装置,发现2套保护“RD51通道故障”,“RD52通道故障”;通信机房该线路光纤接口屏显示“FORM第1套保护通道1”装置TD灯灭,“FORM第2套保护通道1”装置TD灯灭,通信机房PCM屏ALM灯亮。综合分析,认为主通道故障而备用通道能正常运行,无需线路陪停。

出现通道故障信号后,运行人员应有一个初步判断:

(1)同时出现不相关联的几个通道故障,应先检查通信电源。

(2)保护通道故障时,同一个通信终端设备上的其它通道也出故障,可先判断为通信设备故障。

(3)单一通道的通信故障,可先根据保护装置的丢包情况,通信设备的指示灯状况,大致判断是保护装置还是通信环节引起的通道故障。

参考文献

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[5]李瑞生,马益平,王伟.光纤电流差动保护通信时钟设置[J].电力系统通信,2006(2):8-10

光纤式保护 篇7

电力系统一次设备的暂态电压电流测量,是电力系统调试试验的常规测试项目。一般情况下,暂态过程中电压和电流的变化速率要远大于稳态状态。在暂态的极端条件下,电压电流的高频频率可达到100 MHz(特快速暂态过电压VFTO)。因此要求测试设备具备测量响应快,测量准确度高,测量频带宽,抗干扰性强,现场安装使用方便等特点。在超高压和特高压电网中,暂态电压测量一般是通过电容式套管末屏进行,电流测量是通过一次设备电流互感器进行。这种常规测试方法的优点是利用了一次设备,接线比较简单,工作量小。但它的缺点也很明显:1)测量点受一次设备位置限制。目前除变压器和电抗器套管有电容式套管外,GIS、断路器、SF6电流互感器、隔离开关均没有电容式套管,电压测量点较少,不易满足测量需要;2)测量频带受一次设备的限制。电容式套管末屏频率响应在1 MHz以内,普通电流互感器在1 kHz以内;3)常规测量二次信号传输采用屏蔽电缆,测量抗干扰性能低,并对频率较高的信号衰减较大。

经过理论研究和试验验证,研制出了光纤式电压电流组合测量系统(简称光纤系统),具有测量性能优良、测量技术指标高、抗干扰性能强和使用方便等优点,可用于电力系统各种暂态过程的电压电流测量。

1 系统原理

系统原理见图1。整套测量系统分为3部分:前端机(电压、电流传感器,模数采集变换,电源,光电变换及通讯模块,光电开关);终端机(光电变换及通讯模块,电磁波同步触发器,光电遥控开关,计算机系统)和防雨光缆。前端机放置在被测带电体上,与被测带电体等电位。终端机放置在地面。前端机与终端机采用防雨光缆连接,测量控制均在终端机上进行。

基本原理:被测电压电流信号分别由电压传感器和电流传感器接收并转换,转换后的信号送至高速模数采集变换器,将模拟电压电流信号转换为数字信号,数字信号经光电变换及通讯模块通过光缆传送到地面,光信号经地面的光电变换及通讯模块转成电信号,电信号送至计算机进行处理、显示、存储。

2 系统研制

2.1 电压传感器

电压传感器是决定测量电压性能参数的关键元件,在综合调研目前国内多种电压测量设备的原理的基础上,开发设计出一种倒置式电容分压器,其基本原理见图2。

图2中A、B为1对金属极板,极板A与高压导体等电位,极板B放置在极板A表面附近。在高压导体附近放置1对AB金属极板后,A、B极板形成电容C2,B极板与地面形成电容C1,C1与C2组成1个电容分压器,其中电容量C2>>C1测量电容C2的电压,通过计算即可得到高压导体的对地电压[1]。

2.2 电流传感器

电流传感器是决定测量电流性能参数的关键部件,选用罗氏线圈作电流传感器。罗氏线圈测量电流原理图见图3。

罗氏线圈测量电流的原理是利用被测电流产生的磁场在线圈内感应的电压来测量电流,其一次侧为单根载流导体,二次侧为罗氏线圈[2,3],如图3。罗氏线圈的输出电压为:

式中:M为测量线圈与置于其中载流导体之间的互感。

2.3 电磁波同步触发器

电磁波同步触发器是用于模数采集器外部触发的装置。为弥补传统采集器内部触发性能不足的问题,设计研发电磁波同步触发器[4]。基本原理见图4。

3 性能试验

3.1 电压测量频率特性试验

测量频率特性是外接1个电容器[5,6,7],此电容器与光纤电压测量系统的电容探头(图2中的C2)组成1个电容式分压器,测量原理图见图5,测量数据见表1。

图中:U1为输入电压;U2为光纤电压测量系统测量电压;C1为外接电容器;C2为电容探头电容器。

在输入电压频率从50 Hz到1 MHz变化范围内,其变比相对误差为1.9%。

3.2 电压测量暂态特性

图6为电压测量暂态特性现场试验图。暂态特性测量原理见图7。

测量前K处于断开测量状态,电源通过电阻器对C1、C2充电,测量时闭合K,使U1产生1个下降陡波,用示波器记录U1波形,用光纤电压测量系统记录U2波形。暂态波形见图8。

从图8可以看出,U2虽然与U1波形上基本保持一致,但它的波形下降时间小于2ns。由于下降陡波是用简易方法产生的波形,其下降时间只能达到2 ns以内,从记录的U2波形观看,U2波形没有出现陡度降低现象,所以其系统暂态特性要优于2 ns。

3.3 工频电压波形试验

将前端机安放在绝缘支架上,给前端机外壳施加工频电压,测量系统工频电压现场试验见图9;测量的波形见图10。

3.4 雷电冲击电压和操作冲击电压波形试验

安装及加压方式同工频电压波形试验,雷电冲击电压波形试验施加1.2/50μs标准雷电冲击电压,图1 1是由光纤系统测量的波形;操作冲击电压波形试验施加200/1 000μs标准操作冲击电压,图12是由光纤系统测量的波形。

330 kV正极性雷电冲击波形

3.5 操作电压冲击波线性度试验

测量系统的测量线性特性是一项比较重要的特性[8,9,10],测量仪器的线性度越高,其测量结果的误差就越小。为此,在试验室用分压器方式和光纤系统同时对操作冲击波进行了对比试验,测量数据见表2。

根据表2的测量数据分析得出,在电压288 kV～507 kV范围内,线性误差为2.4%。

3.6 工频电流测试

对罗氏电流传感器进行了工频电流测试,测试结果见表3。

电流测量线性误差≤0.4%,符合产品±1%的技术要求。

3.7 电流测量抗干扰性能试验

电流测量抗干扰性能试验是在220 kV GIS隔离开关分合小电容试验过程中进行,试验现场见图13。试验方法是采用高压导线穿过和旁路2种方式,由电流测量数据判断测量系统的抗干扰性能。测量系统现场试验见图13,测量系统抗干扰试验原理见图14。

图14中C的电容量为120 pF,K为GIS中的隔离开关。电源电压为80 kV,隔离开关合闸,导线穿过及旁路罗氏线圈的波形分别见图15、16。

图15合闸脉冲峰值电流约为300 A(理论峰值最大为1 000 A),暂态频率为10 MHz。

4 测量系统的校准

光纤系统测量的准确度是其测量的基础,为此委托西安高压电器研究院对测量系统准确度进行了校验。校验结果为:在施加290～1 100 V标准雷电冲击电压时,测量误差≤1.6%;在施加8/20μs、2.7～11.14 kA冲击电流时,测量误差≤2.1%;在施加工频电流1 000～8 000 A时,测量误差≤1.3%;光纤系统综合测量误差≤3%,精度满足GB/T-16927.2,中对测量系统的要求。

5 结论

(1)光纤系统的电压测量采用宽频带电压和电流传感器、一体化结构设计及数字光纤技术,实现了电力暂态过程电压电流同时测量记录。

(2)光纤系统现场测试结果表明,光纤系统满足设计要求:电压测量范围为5 kV及以上,电压测量带宽50 Hz～250 MHz,电压测量响应时间≤2 ns,电流测量范围为0～12 kA,电流测量带宽0.4 Hz～10 MHz。测试系统稳定、抗干扰性强、测量波形数据准确,系统安装使用方便。

(3)经权威机构西安高压电器研究院校准,光纤系统测量波形数据准确度达到设计要求,测量综合误差≤3%,满足现场测量需要。

参考文献

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[9]黄建华,王佳.光学电流互感器的关键技术[J].电力自动化设备,2009,29(12):94-97.

光纤保护通道故障处理探讨 篇8

关键词：光纤保护,告警,复用通道,专用光纤,故障处理

21 世纪以来, 中国电力系统规模进一步扩大, 电网装机容量持续增长, 我国发电设备容量2000 年达到了3 亿k W, 到2014 年, 全国全口径发电设备容量13.6亿k W, 增加达3.5 倍, 水电、火电、核电、太阳能发电、风电同网发电, 交直流并网运行, 电网结构大幅扩大, 长距离、高电压输送电能的500k V及以上超高压交流、±500k V及以上直流输电线路对继电保护可靠性要求不断提高;而现有传输介质中光纤具有中继距离长、通信容量大、损耗小等优点, 符合现有继电保护通道稳定性及可靠性高的要求, 已广泛应用于我局110k V及以上电压等级的线路保护中, 以我单位为例, 线路保护光纤通道的光纤化率达到99.40%, 因此光纤保护通道的运行、维护对我局电网系统的稳定运行有着非常重要的意义。

1 光纤保护通道类型

1.1 2M光接口复用方式

该方式不需要配置接口转换装置, 直接将保护装置2M光信号接入站内SDH/MSTP设备2M光接口, 接入光通信系统。通信通道方式见下图。

1.2 光信号转2M电接口复用方式

该方式保护通信接口转换装置将保护光信号转换成2048kbit/s数字信号, 通过站内SDH/MSTP设备接入光通信系统。通信通道方式见下图。

1.3 电信号转2M电接口复用方式

该方式采用控制电缆接入, 保护专业提供的保护接口设备转换为2048kbit/s信号, 通过站内SDH/MSTP设备接入光通信系统

1.4 专用光纤保护通信通道

保护设备采用光纤芯跳纤直接接入光缆网络, 通信通道方式见图1。

2 我局光纤保护通道故障处理实例

1) 保护专业对220k V南兴线 (盘南电厂至兴义变线路) 光差保护通道设备进行升级, 线路两端设备升级工作结束, 不带光纤通道自环, 保护装置运行正常;保护装置通道一采用光纤直连方式, 通道二采用光信号转2M电接口复用方式, 保护装置光纤保护通道投入后发现, 通道二运行正常, 通道一出现误码告警;通道一光缆长度为59.6km, 经通信人员现场测试, 通道一使用纤芯衰耗正常, 盘南电厂端光纤保护通道投入, 兴义变侧光功率计收光-37d Bm, 兴义变侧光功率计收本端保护装置发光功率, 收光-17d Bm, 经现场核实保护装置说明书, 发现保护装置收光灵敏度为-36d Bm, 据此保护装置告警原因为收光功率大于设备灵敏度, 故而产生误码告警, 将保护将保护装置发光功率调整为-8d Bm, 投入光纤通道后, 通道一告警消除。

2) 值班人员向调度汇报, 金州变500k V金换已线主二保护通道二告警 (通道二采用光信号转2M电接口复用方式) , 通信专业网管检查未发现传输设备告警, 40 分钟后当运维人员到达现场, 通道告警消失;一周后告警再次发生, 现象与上次一致, 当运维人员到达现场后, 通道告警再次消失, 维护人员初步判断故障点位于DDF配线架至2M复用装置之间, 为防止告警再次发生, 维护人员申请退出通道二, 对故障进行排查, 通过在DDF架对线路侧及设备侧进行环回测试30min, 未发现告警, 经过进一步检查发现, DDF架至2M复用装置之间的线缆2M头虚焊, 虚焊的2M头为复用装置的收光线缆, 发光线缆2M头正常, 通过对虚焊2M头重做后, 通道恢复正常运行。

3) 值班人员向调度汇报, 220k V义围II回主二保护通道二告警 (通道二采用光信号转2M电接口复用方式) , 通过在DDF架对两端保护装置进行自环, 保护装置运行正常, 排除了保护装置和2M复用装置的故障。通过试验检查发现, 220k V义围II回主二保护通道二两端不带光纤通道自环, 保护装置的通道告警消失, 带上通道保护装置重新告警。这样初步判断是通信通道故障, 通信运维人员通过对通道进行逐段环回及2M误码测试, 发现220k V围山湖变侧的SDH设备上的光板存在故障, 更换220k V围山湖变侧光接口板后, 通道二告警消失, 保护恢复正常运行。

3 光纤保护通道故障分析判断

3.1 保护通道故障分析处理原则

1) 保护通道发生现故障, 应遵循“先抢通, 后抢修”的原则, 快速恢复业务。

2) 通道故障处理原则先一级后二、三级业务电路。

3.2 故障判断步骤

1) 光纤直连方式

采用逐段检查及环回的方式, 本端及对端核实保护装置的光收发功率、过载光功率、接收灵敏度, 在自环过程中确保光功率不过载, 通过两端ODF配线架自环回正常后排除保护装置、配线架至装置之间的线缆故障;通过OTDR、光源、光功率计测试光缆通道是否正常。

2) 2M电接口复用方式

通过DDF架对站端进行自环, 检查DDF架至保护装置之间的2M线缆、连接光缆、2M复用装置是否正常;一端DDF环回, 一端挂2M误码仪进行测试, 检测测试通道是否正常, 如有某个环节发现有告警, 即可进一步定位到故障点。

4 结论

光纤通道由于自身的优点已经广泛地应用于我局电力线路继电保护中, 作为电网安全稳定的第一道放线, 其重要性不言而喻, 因此全面提高运行维护人员对光纤通信的运维水平, 才能快速、正确地排除故障恢复通道的正常运行, 为我局电网系统安全稳定提供坚强通信保障。

参考文献