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摘要：电力系统继电保护一定程度上保证了电力系统安全、稳定的运行，尤其随着电力系统不断改革，其规模及复杂程度不断提高，光纤通信凭借其自身优点在继电保护中的应用使得继电保护功能得以明显提升。因此，电力部门应结合辖区内电力系统实际及未来规划，推进光纤通信在继电保护中的应用，不断提高电力系统运管水平，给人们的生产生活提供优质电能。本文介绍了继电保护光纤通信技术应用的基本情况，着重讲述专用光纤通道和复用通道在继电保护领域的应用方式与特点。
关键词：继电保护；专用通道；复用通道；通道故障
1光纤通信在电力系统继电保护应用原理
光纤通信在电力系统继电保护中的应用主要基于光纤通信良好的信息传输性能，即，电力系统运行中某电力元件发生故障，给电力系统稳定运行造成不良影响时，可将警告信息及时传输给值班人员，或直接触动断路器跳闸切断电路，保证电力系统安全运行。
光纤通信信息传输方式应用的主要技术有波分复用技术、频分复用技术，其中波分复用技术指在一根光纤中传输多个波长不同的信号，使得光纤通信容量大大提升，光纤通道资源得以充分利用，尤其光信号大容量、长距离传输，一定程度上降低电力系统继电保护运行成本。频分复用技术指将传输信道总带宽划分多个子频带，在子频带中进行信号传输。频分复用技术中的信号以并行方式传输，不必考虑各路信号传输中的延时问题，一定程度上扩大了频分复用技术应用范围。
2光纤通道与继电保护配合的方式
光纤保护通道按通道类型可以划分为专用光纤通道和复用通道两种。
（1）专用通道方式需为保护敷设专用的独立光纤通道，每两根纤芯构成一个保护通道，在光纤通道中只传输继电保护信息。该方式下，线路两侧的保护装置直接通过光纤连接，中间不经任何复接设备。采用该方式的优点是传输环节少，系统构成简单，缺点是纤芯的利用率低。由于光发收功率和光纤衰耗的限制，连接站点的传输距离不宜过长，一旦出现光纤中断时，保护信号会全部中断，无替代传输路由。一般对于传输距离不大于100km的线路，采用专用光纤方式。
（2）复用通道方式即采用同步数字体系（synchro-nous Digital hierarchy,SDH）光纤通信网络作载体传输保护信号的通信方式。该方式提高了纤芯的利用率，传输距离较远，迂回路由丰富。保护可采用同向64kbit/s速率编码数据链通信技术，在PCM终端内完成转接，或通过2Mbit/s通道方式由通信接口装置例如南瑞公司的MUX－2MC的2Mbit/s端口输出，通过同轴电缆与SDH相连，再经SDH光通信网络进行传输。在复用方式的保护通道中，SDH光纤通信网是其中最复杂的部分。实际应用中的SDH光纤通信网以环网为基本组合，同步传输，且多设计有自愈功能，即当发生通道故障时，保护在SDH通信系统中自动实现主通道与备用迂回通道之间的切换。目前对新上的一部分220KV、500KV继电保护关闭SDH自愈功能，而采取保护直接配置主备双通道固定路由，在该方式下，主备通道切换由继电保护装置自动完成或通过操作压板方式手动完成，通信设备不再负责主备通道的切换。
（3）保护装置与光纤通信装置的连接方式。当采用专用光纤作保护通道时，保护装置具有光纤接口（若没有内置纤光接口则需单独配置外接光纤接口装置），保护与保护之间可通过光纤直接相连。当采用850nm波长的光纤设备与多模光纤配合使用时，具有经济性好，且易于实现的特点。但由于光纤衰耗比较大，传输距离一般不超过100ｋM，所以在短线路上经常采用。
对于PCM复用光纤通信，保护装置光纤接口通过尾纤与光电转换装置相连，再与通信PCM复用设备64bit/s接口依照ITUG703规定信号格式，进行转换连接。由于光信号抗干扰能力强，可以用于变电站内保护室和通信室之间的连接。当采用2Mbit/s端口复用时，经通信接口装置（光电转换）2Mbit/s端口输出，通过同轴电缆与SDH相连。该2Mbit/s复用方式传送容量大、可靠度高，在新上220KV及以上微机保护中应用日益广泛。
目前国网新增500KV保护普遍采用双通道配置，其中A口采用专用光纤用作继电保护主通道，具有较高的通道可靠性；B口采用复用2M光纤通道用作备用通道，具有较强的灵活性。A口与B口通道之间可根据需要采用自动或人工方式进行通道切换，其连接示意如图1。
3光纤通道故障点分析及初步定位
光纤保护使用专用光纤通道时，只包含有保护装置和线路光纤，出现的问题相对较少。在工程设计中，可将线路光纤从变电站的门型构架处与通信用光纤直接分开熔接，保护用光纤不进通信室，而是直接进继保小室，降低通道出现故障率。
对于复用PCM或复用2M通道而言，由于传输中间环节增多，造成时延长，出现问题的概率也大得多。发生的通道故障主要包括：光纤线路中断、保护装置与尾纤连接不良、通信接口装置与尾纤连接不良、保护装置光卡损坏、通信接口装置内部故障、保护PCM装置故障等。而光纤保护通道在调试时或投入运行后出现通道报警故障，大多是由保护装置及其配置的接口设备问题所导致。由于继电保护配置的通道是建立在自愈型SDH光通信网络基础上，或是建立在主备双通道基础，此外目前线路保护、安稳装置都具有检测通道误码、中断的功能，因而能防止装置误动。实践表明光纤通信设备故障和检修可能引起通道中断，但不会造成安全自动装置、继电保护装置误动。
以2M光纤通道为例，若继电保护发通道故障信号，则可用光功率计测量光纤收发信号衰减度，以判断光纤通道自身完好性，其次，可分别在通道两侧SDH装置2M口、光配架、通信接口装置及保护装置处进行自环测试，则可初步判定故障点所在。
4结论
光纤传输信号优、传输速度快被广泛应用在通信网络中，尤其在电力系统中的应用进一步提高了电力系统管理、应用效率，因此，为保证电力系统继电保护作用的充分发挥，注重光纤通信的应用研究具有重要意义。本文通过分析得出以下结论：（1）光纤通信在电力系统中的应用为电力系统各种信息的安全、稳定传输提供了保障，尤其在继电保护中的应用，能及时响应故障情况，及时进行动作，并将故障信息传输给管理平台，避免了故障的进一步加剧。（2）为确保光纤通信在电力系统继电保护中的应用质量及水平得以进一步提高，电力部门应加强光纤通信的应用研究，结合电力系统网实际，实现光纤通信与电力系统继电保护的良好融合。
参考文献
[1]孙丽红，朱哲然.浅析光纤通信在电力系统中的应用[J].通讯世界，2016，04：171~172.
[2]田龙杰,光纤通信技术的特点及其应用[J].电子测试.2013(05).
作者简介
杨文宇(1984.10)，男，山西左云人，山西大学电气工程及其自动化专业学士，单位:中电神头发电有限责任公司。
论文作者:杨文宇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第10期
论文发表时间:2017/8/4
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