试论光纤通信在纵联保护上的应用

摘 要：光纤纵联保护采用光纤通信作为纵联保护的通道方式，取代传统的高频载波通道，具有较高的可靠性和安全性。应用光纤纵联保护应充分考虑继电保护和光纤通道的技术特点，综合分析保护和通道出现的问题，快速排除故障，保证电网稳定运行。

关键词：光纤；纵联保护；通道

长期以来，220 KV以上超高压线路保护主要采用以高频方向和高频闭锁距离保护为主的微机型双线路保护，纵联通道采用电力线载波或微波通道。这种保护曾作为高压线路保护的主要模式被大量采用，为维护电力系统的安全稳定运行发挥了巨大的作用。

随着通信技术的发展和光纤技术在电力通信领域的应用，在各地电网建设中大量采用光纤通信，架空地线复合光缆（OPGW）和全介质自承式光缆（ADSS）等电力特种光缆技术得到广泛应用。光纤通信除满足数据通信、图像信息等需求外，还提供继电保护专用纤芯，为线路纵联保护提供复用光纤通道和专用光纤通道。光纤通道具有安全性好和传输质量高的特点，为保护纵联通道的数字信息传输提供了很好的解决方案。

1 光纤纵联保护的特点

光纤通道的纵联保护发展迅速，目前高压输电线路继电保护一般采用以下两种方案：一种是采用1套光纤通电流纵差和1套高频方向（距离）配置方案，分别采用1套光纤通道和1套电力线载波通道；另一种是采用双光纤通道方案，配置1套光纤电流差动和1套光纤方向（距离）保护。电流差动和方向（距离）保护均采用分相比较判据，通道采用分相式通道，与继电保护光纤接口装置配合，构成双套复用光纤纵联保护。

基于光纤通道的纵联保护采用简单的电流差动原理，判据采用被保护线路各侧的电流，测量简单可靠，避免了高频保护由于后备保护的单端数据采样时需采集电压和电流矢量，动作边界难以准确测量的缺点。

光纤纵联保护通道不受电网运行工况的影响，不论线路发生单相或两相接地故障，均不会像电力载波通道那样发生通道阻塞，也不存在电力载波的频率拥挤问题。光纤通道数据的传输速率一般采用复用2 Mb/s实现数据交换，保护通道满足DL/T5062-1996《微波电路传输继电保护信息设计技术规定》要求，整个通道时延不大于5 ms，可以实现线路两侧保护间的电流数据和开关量同步交换。而高频保护是通过线路两侧交换高频信号来确定故障范围，不能进行两侧的电气量数据交换，光纤通道传输的数据量也是载波通道无法比拟的。另外，由于SDH传输设备有完善的监控手段，PCM（脉冲调制）设备的运行状况在通信管理中心统一监控，无需高频收发信机每天例行的通道检查试验，通道的可靠性得到了充分保证。

由于光纤通道为数字通道，传输信号为成帧数字信息，且有CRC数据校验等手段保证传输信息的正确性，使得基于光纤通道的纵联保护比载波通道有更好的可靠性。因而，光纤通道与继电保护相结合的微机纵联保护得到越来越广泛认可。

2 光纤纵联保护采用的通信方式

光纤纵联保护复用电力通信系统，借助通信通道双向传输数据，供两侧保护进行实时计算。一般采用以下三种通信方式：①保护装置以64 Kbps/2Mbps速率按ITU G.703标准复用通信系统同向接口，即复用PCM方式。②直接通过光通信设备SDH的2 M口进行继电保护信号传输。③对于有些输电短线路，通常采用保护专用光纤，保护装置的数据通信以64 Kbps/2 Mbps速率采用专用光纤进行双向传输，即专用光纤方式。这种方式简单可靠，但存在以下问题：传送距离受到限制，如要进行超长距离传送，则需配置专门的光放大器；变电站之间OPGW的建设费用大，主要作为电力通信的主干传输网，利用其中两芯光纤来传送变电站间的低速率的保护信息，低利用率是资源的浪费；一旦2个变电站之间的光纤中断，变电站保护装置之间的通信通道也中断。

为解决上述问题，往往将保护装置之间的通信通道复用在电力通信的传输网络上，由电力通信的SDH传送网络提供保护装置之间的通信通道。

保护装置之间的通信通道复用在通信传输线路上，目前我国的光纤网多使用同步数字传输网（SDH）。SDH传输网具有环网自愈能力，当2个变电站之间的光纤中断时，可自动提供旁路通道保持通信，保证继电保护信号的无阻断、安全可靠传输。由于变电站内通信室和继电保护室通常是分开的，为避免电磁干扰和过电压保护等的干扰，通信室和继电保护室之间均采用光纤连接，采用通信接口机实现电/光转换。采用G.70364 Kb/s接口，而高速的SDH光端机不提供低于2 Mb/s业务接口，因而引入了PCM设备，将64 Kb/s的G.703通道复用到SDH光端机提供的2 Mb/s通道上。

由继电保护信号数字复接接口设备提供保护信号光接口。保护装置直接通过光纤，将保护信号由继电保护室送入通信室的继电保护信号数字复接接口设备。该装置将保护侧传来的光纤编码信号转换成符合ITU G.703的2 Mb/s同向接口规约的信号方式，再通过SDH光端机传送到远端。

3 调试中出现的问题及处理

光纤纵差保护是把本侧的三相电流采样值进行模数转换传送到对侧，对侧在反模数转换后进行同步比较，从而计算出故障区间的电流差值，经逻辑判断后做出跳闸选择，其可靠性依赖于光纤通道，通道的安全性至关重要。在调试中线路保护出现误动或距动的概率极低，故障多出现在连接通道上。

4 结束语

随着光纤通信技术的发展，在纵联保护通道的选用上，全部采用光纤通道已经成为一种趋势。光纤纵联保护已经成为超高压线路的主要保护，故障的分析和处理需要继电保护和光纤通信专业的知识。只有掌握光纤通信和通道故障分析处理方法，才能在线路纵联保护故障的处理中，综合分析保护装置和光纤传输通道出现的问题，快速有效地排除故障，保证电网的安全稳定运行。