（西北民族大学电气工程学院 甘肃兰州 730124）
摘要：为了在电网或者电气设备发生故障，或出现影响电网正常运行的异常情况时能及时切除故障，消除异常情况，保证电网的正常运行，就需要电力系统继电保护与安全自动装置发挥作用。因此本文主要介绍继电保护中的输电线路纵联保护中光纤通信的应用。
关键词：输电线路纵联保护；信息交换；光纤通信
1.输电线路纵联保护
1.1纵联保护的概念
电力系统的稳定运行与国民的生产生活有着密不可分的关系，为保证电力系统的正常运行，就需要加装电力系统继电保护装置，目前在输电线路中运用最多的是纵联保护。研究和实践表明，利用线路两侧的电气量可以快速、可靠地区分本线路内部任意点短路与外部短路，达到有选择、快速地切除全线路任意点短路的目的。为此需要将线路一侧电气量信息传到另一侧去，安装于线路两侧的保护对两侧的电气量同时比较、联合工作，也就是说在线路两侧之间发生纵向的联系，以这种方式构成的保护称之为输电线路的纵联保护[1]。
输电线路纵联保护一般构成如图1所示。图中TV为电压互感器，TA为电流互感器，它们分别获取本端的电压、电流，两端的保护根据不同的保护原理分别从中提取用来比较的电气量特征，通过通信设备将本端电气量特征传送到对端，并接收来自对端的电气量特征，将两端的电气量特征进行比较，如果满足动作条件则本端断路器跳开，并发送信号告知对端；若不符合动作条件则不会动作。
图1输电线路纵联保护结构框图
1.2输电线路纵联保护两侧信息的交换
在电力系统中输电线路的纵联保护需要相应通道和通信设备进行信息交换与传递，目前常用的通信方式有：导引线通信、电力线路载波通信、微波通信、光纤通信，利用以上通信方式构成的保护分为导引线纵联保护、电力线路载波纵联保护、微波纵联保护、光纤纵联保护[2]。
2.光纤通信
光纤通道由于其在性能和经济上的优势，逐渐成为目前在输电线路纵联保护中最常用的通信通道。
2.1光纤通信的组成
在这里以点对点单向光纤通信系统为例，图2是示意图。
图2 单向点对点光纤通信系统
2.1.1光发射机
使用光发射机可以把电信号转变为光信号进行传输。光发射机也称光发送器，包含电调制器和光调制器。一般是由铝石钕榴石激光器或砷镓铝二极管或者砷化镓发光二极管构成。发光二极管的寿命很长，能达到百万小时左右，所以是简单便宜但又可靠的光电转换元件。
2.1.2光纤
光导纤维简称光纤，是一种由玻璃或塑料制成的纤维。主要是由保护和加强光纤机械强度的包层和传输光信号的光芯组成。因其具有抗干扰能力强、节约金属材料、不易受潮、通道容量大、无感应性能等特点，所以被广泛应用于通信方面。
2.1.3中继器
信号经过光纤传输后会有一定程度的衰减，这个时候就需要用中继器对衰减信号进行放大。常用的中继器有全光中继器和光-电-光中继器，可以根据不同的需求选择相应的继电器对信号进行处理。
2.1.4光接收机
通过光纤传过来的是光信号，光接收机对接收到的光信号进行处理，将光信号转变成电信号，通常是由接收光信号的光探测器和处理信号的电解调节器组成。
2.2 继电保护中光纤通信的应用方式
光芯通信在继电保护中的通信方式主要有专用光纤通信方式和复用光纤通信方式。
2.2.1专用光纤通信方式
在继电保护光纤通信中有一种专门负责传输继电保护信息，不传输其他信息的通道，这种传输方式称为专用光纤通信方式。这种通信方式使用的光纤的光芯经过融纤技术的处理，直接连接继电保护设备的接口，没有经过任何其它中间设备，保证了其通信的可靠性。因此这种通信方式具有简单可靠、便于管理等特点。但是这种方式受到光的接发距离和敷设专用光纤费用等因素的限制，其通信距离通常限于100km的范围内，所以目前常用于保护短距离线路。
2.2.2 复用光纤通信方式
复用光纤保护主要是由纵联保护中各个光纤进行配合组成[3]。在允许的情况下，继电保护装置会发出信号通过相应设备接口传输到复用设备中，再通过相关复用设备将这些信号传输到光纤通道中。这种通信方式有一个突出的优点就是接线简单，传输范围比较大。但是其缺点也显而易见，由于有多个中间环节，便增加了工作人员巡查的难度。复用光纤通信方式广泛用于长距离线路的保护。
2.3 光纤通信的优势
光纤通信相对于传统的通信方式，具有以下的特点和优势：
（1）通信容量大
通过研究，理论上一根头发粗细的光纤能传输100亿话路。虽然实际没有这么高的传输量，但是50万话路传输已经实现。而一根光缆包含几十甚至几百根光纤，可想而知光纤通信的通信容量是十分大的。
（2）抗干扰能力强
电力系统的运行中经常会受到外界的电磁干扰，但是光纤采用的是具有良好绝缘性的硅材料，可以有效地防止外界电磁干扰，也会很大程度上减小电力设备或者电力运输过程中产生的感应磁场干扰，保障了通信的稳定与可靠，使传输的信息更准确。
（3）低误码率
由于光线通道的抗干扰能力强，传输质量高，因此使得传输信号的准确度更高，传输信号的误码率更低。并且经过研究和统计分析，光纤通信的误码率小于10%，完全满足继电保护信息传递的需求。
3 结束语
光纤通信已经在电力系统继电保护的纵联保护中得到了广泛的应用，相比于传统通信方式，光纤通信具有的特点弥补了电力系统运行中存在的一些问题。但是光纤通信美中不足的是通信距离较短，在长距离通信中需要加装其他中继设备。光纤通信在继电保护应用中也存在例如施工工艺问题、管理界面划分问题等实际问题，对于这些问题还需要电力工作者不断的努力解决。因此合理应用光纤通信才可以保障电力系统的稳定性与安全性。
参考文献：
[1]张保会，尹项根.电力系统继电保护（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2010：118
[2]陈 昆，沈雅静，张 静.浅谈输电线路的纵联保护[J].电力讯息，2017（03）：207
[3]范磊.继电保护中光纤通信技术应用分析[J].低碳技术，2017（31）：51-52
作者简介：
胡念恩（1996—），男，汉族，四川宜宾人，本科生，就读于西北民族大学，电气工程学院，电气工程及其自动化专业
论文作者:胡念恩
论文发表刊物:《电力设备》2018年第13期
论文发表时间:2018/8/16
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