电力系统继电保护中电力光纤技术的应用

电力系统继电保护中电力光纤技术的应用

【摘 要】电力系统继电保护的通道介质主要是光纤，光纤的作用一般不怕高压，对于雷电电磁的抗干扰能力很强，而且在传输容量和频宽带上都具有很大的优势。电力光纤技术越来越完善，因此越来越广泛的应用于电力系统继电保护领域。本文主要对电力光纤技术的应用进行详细的分析。

【关键词】电力继电保护；光纤技术；应用

引言

随着我国电力联网的速度不断加快，电力系统中输电线路一旦出现故障，就会造成比较恶劣的影响，对整个电力系统带来严重的危害，对电网的稳定性造成很大的干扰。因此，对于一些高压线路，采用纵联保护来快速切除故障线路，以保证电网的安全稳定运行。对于继电保护装置的物理通道，其介质有多种，而作为继电保护传输最优秀的就是光纤，对光纤技术的应用受到了目前电网线路的广泛好评。

1 光纤通信的有关概念

光纤的全称叫做光导纤维，主要是用直径在0.1mm左右的细玻璃丝而成的一种物质。光纤按照不同的光波传输模式可以分为不同的光纤，例如多模光纤以及单模光纤等。对于单模光纤主要是在给定波长中传输一种单一基模，比较适合距离较远且容量很大的通信系统，而对于多模光纤，在传输中可以传输很多模式光波，其特点在于模间的色散非常大，对于传输数字信号受到较多的限制。因此，对于电力通信设备中光纤选用一般都采用单模光纤，而在变电站的一些通信机房等需要用到的光纤装置或者是对于主控室的保护装置中的光纤一般采用的是多模光纤。

目前，在电力光纤所使用较为普遍的光缆有几种，主要有普通的非金属性光缆，架空地线复合光缆以及自承式光缆等。相对于架空地线复合光缆的成本和造价较高，但功能较为强大，具有电路线路中的地线功能以及光纤通信功能的强大优势，在悬挂于高压线路顶端的杆塔上面，可以避免受到外力，且具有较好的安全性和可靠性，由于光缆外有不锈钢管，可以得到较好的保护，避免强电的干扰。所以，在高电压等级中的应用此类光缆，同时在多回线路以及同杆双回等的使用中占综合造价占有一定的比例。鉴于架空地线复合光缆的特点，还可以作为继电保护的介质，从电压等级为220kV的线路来看，对于架空地线复合光缆的造价较为经济实惠，应用光纤保护以及高频保护中，其价格都相差不远，不过在高频的保护中，还要对电网线路的两侧再增设阻波器和耦合电容器等有关设备。而直接使用架空地线复合光缆就比较节省费用，且具有较高的可靠性能和较低的维修费用。目前，由于光缆的综合价格在不断的下降，对于架空地线复合光缆的造价较为经济划算，受到了光纤线路（保护）的广泛应用。

2 电力继电保护的原理和光纤技术

如果电力系统中发电机、变压器、线路等电力元件出现了故障，或者是发生了一些危及电网安全的不稳定事件等情况时，继电保护或安全自动装置就会快速动作切除故障或终止不稳定运行状态。电力继电保护装置主要作用是保证电力元件能够安全可靠的运行，电力元件不能在没有继电保护的装置下运行。电力系统中自动装置一般是应用于以快速地恢复电力系统稳定作为主要目的，并能够有效预防已经发生和未发生的一些电力安全事故和各种不稳定事件，比如，电力系统不稳定，电压崩溃等情况。

不过电力线路以及通信通道两者能够同时发生故障的几率不大，但是继电保护信号非常重要，通常同一条线路中，两套保护设备在传输通道上选择两条物理链路完全独立的通道。光纤通道、电力线高频通道是当前电网最常用的两种通道类型，这样，可以保证任何一套传输设备如果出现故障，都不会造成一条线路中的两套保护都同时退出运行，使得安全性和可靠性得到了大大的加强。

当前，光纤保护已经是普遍使用的一种保护模式。针对一些地区电网高压线的负荷较重线路长等特点，光纤纵联电流差动保护优势更加的明显。光纤纵联差动保护的原理主要是依据克希霍夫的基本电流定律，其应用的原理较为简单，还能较好地把保护实现单元化，并且不会受到运行方式变化的干扰，提高了运行的稳定性和可靠性。在电力系统中，主变压器以及线路、母线等都采用电流差动原理，不仅是由于其具有较高的灵敏度和较可靠的快速动作，而且对于电力系统的震荡具有较强的适应力，还具有非全相运行的特点，这是其他的保护形式所达不到的。

光纤保护特点非常多，由于光纤电流差动保护具有非常强的稳定性传输，使电流在传输过程中的幅值以及相位可以准确无误的传送到对侧。两侧保护装置在在时间上达到同步至关重要，因此运行的纵联差动保护要求失步次数满足要求。

市面上所生产的继电保护装置，对于传输通信的接口有一些差别，不同的接口有不同的形式，一般情况下有几种，主要是光纤接口、64kbit/s接口和E1接口等。光纤接口可直接采用光纤纤芯来传输。不过，采用光纤复用保护的传输所传送的数据较少，而采用64kbit/s速率即可达到基本的要求，所以一般对继电保护设备都采用标准的64kbit/s的接口装置。

3 电力继电保护中电力光纤技术应用中的有关问题

在光纤复用的保护应用中，对施工的工艺要求较高，且在施工时要严格操作，测试中如果有一丝差错，就会造成电网的稳定下降。因此，要注意几个问题，断点的熔接质量要有保证，如果出现断点熔接质量不行，就会使光纤的纤芯受应力影响，使光纤衰耗产生不稳，使光纤不能正常运行。光纤的接头要保证干净清洁，如果积灰严重，就会使通道衰耗严重，保护装置通道就会通道告警。光纤复用的保护装置其接口一般用64kbit/s的通道，对于通道的传送电流幅值以及时间达到同步，对数据的校验码就不能太长，这样就会影响无码校验精度。对此问题要多

加注意。

其次，对于光纤复用电流差别保护一般采用的是64kbit/s的数字通道，但在此通道中所需要传送的电流包括其幅值、相位，因此对同步性要求更高。所以，要求其数据在误码校验的位数不太长，否则，就会影响到误码的校验精度。而目前，有专家和学者在利用电网做一试验，未来可以对此问题有所突破，可以较好地对误码校验的精度提出更好地解决办法，提高传输的可靠性和安全性。

4 结语

电力继电保护中电力光纤技术的应用非常重要，要采用较为合理的光纤复用保护装置，使继电保护设备得到更高的可靠性和安全性。从宏观角度考虑，对于光纤网络的应用，特别是对于光纤复用的保护装置，将成为未来高压线路保护的主流。

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