摘要：现阶段，我国电力系统应用日益广泛，生产生活对于电力系统运行稳定性要求随之增多，而光纤通信在电力系统继电保护方面的大量应用，能够有效提升继电保护效果，因此有必要加强相关研究。本文首先阐述光纤通道组成、优点及光纤保护类型，然后解析光纤通信在电力系统继电保护中的应用原理，最后提出相关应用要点，以期为提出光纤通信应用质量提供一定参考。
关键词：光纤通信；电力系统；继电保护；光纤通道；光缆
引言：
随着我国电网规模的不断扩大，电力系统逐渐完善，但电网结构也随之越来越复杂。在电力通讯系统中，光纤技术以其独特的优势得到了广泛的使用，光纤技术在电力继电保护中的应用，提高了电力系统的稳定性，提高了电力系统的服务质量，对电力部门具有十分重要的现实意义。
一、光纤通道组成、优点及光纤保护类型
1.1光纤通道组成
目前光纤通道已在继电保护方面获得有效应用，而基于光纤通道形成的保护叫做光纤继电保护，而光纤通道具体包括下列三个组成单元。
首先，光发送器，其实际作用在于将相关电信号转化为光信号，通常该装置基本由发光二极管或激光器，其中发光二极管使用寿命较长，使用时间可超过百万小时，因此该电光转换元件实际可靠性较强。其次，接收器，该装置主要将接收光信号转换为电信号，其主要使用光电二极管。最后，光纤，其作用在于光纤传递光信号，主要利用光在光纤内部的有效传播，材料为空心石英丝或玻璃丝，直径基本保持在100~200μm。
1.2光纤通道优点
首先，光纤通道容量大，这样可有效减少有色金属材料实际使用量，铺设便捷性较高，并且具有良好的抗腐蚀，基本不受潮湿、雷击以及外界电磁干扰，其能够构建无电磁感应且可靠性较高的信息传输通道。但这种通道实际通信距离较短，如果应用在长距离信息传输时，则需配置中继器和相关附加设备。随着相关技术的更新升级，光纤通信容量相应增加，例如微波通道通信容量基本为960路，而光纤通道使用0.85微米短波时，其通信容量为1920路，当采用1.55μm波长，实际通信容量为7680路。
其次，工作稳定可靠，通常使用载波通道受到电力系统操作形成的电磁干扰影响较为明显，实际信号衰耗与天气变化存在明显的关联性，甚至导致信号完全接收不到。当使用微波通道时，其受电磁干扰影响相对较小，如果处于极端天气变化时，信号衰耗明显。假设采用光纤通道时，相关信号基本不受电磁干扰及极端天气变化相关影响，工作稳定、可靠性超过载波及微波通道方式，因此其在电力系统中获得广泛应用。
1.3光纤保护类型
一般来说，光纤保护大体分为光纤电流差动保护、光纤距离保护、光纤方向保护、光纤命令传输等方式，这些方式对于相关传输通道要求也具有明显的差异性。其中光纤距离保护、光纤方向保护及光纤命令传输装置传输信号基本为逻辑命令，因此不要求传输通道具有对称性，可使用各种传输通道。
二、光纤通信在电力系统继电保护中的应用原理
对于继电保护来说，光纤通信之所以可以发挥不可替代的作用，是因为它本身所具有的巨大优势。光纤通信信息传输率高，速度快，信息资料损耗小，传输稳定，受天气、温度、环境等的影响较小，适应电力保护系统的要求和发展，深受电力部门的推崇和信赖。在日常环境条件下，由于温度变化、湿度增加、台风地震暴雨等不可控因素，容易发生电力元件受损的问题，严重影响相关部门的生产活动开展，也给居民的日常生活造成极大不便。因此，为了防止此类故障会带来的困扰，光纤通信应运而生。当电子元件出现故障，光纤会将警报信号通过光缆传到值班部门，或者根据提前设置的步骤，直接跳闸切断电路，保障整个电力系统的平稳运行。光纤通信信息传输主要依靠波分复用技术和频分复用技术，一根光纤可以传输多种信号，每个信号之间波长不同，这种大容量低能耗的传输方式，就是波分复用光纤传输。这种传输方式，能够有效节约能源，降低能耗，能够最大限度地提升信息传输能力，增加传输内容。这类技术适合长距传输，能够有效降低运行维护的成本，提高企业部门的利润，减少相关工作量。将传输信道总带宽不断划分，分出几个子频带，每个子频带之间进行不同的信号传输，这种传输方式，能够确保不同信息同时传送，而不需要考虑不同信号之间是否会有延迟现象，频分复技术和波分复技术二者根据不同的使用目的和使用环境，有序使用，能够极大程度解决信号传输问题，提高信息传输质量，提升光纤传播的使用率。
三、光纤通信在电力系统继电保护中的应用要点
3.1明确光纤通信应用要求
电力系统继电保护性能的正常发挥基于应用时间与应用动作，需严格要求电力系统通信通道的延时传输，采用SDH光纤通信模式可满足480km继电保护信号传输要求、而当信息传输距离超过480km时，为满足信号传输延时要求，应采用提高输出功率或增加中继距离方法加以解决、当前，在科技发展推动卜，光纤性能、光信号接收机等一些配套设备性能得以明显提升，大大延长了电力系统中光纤无中继传输距离。实际应用中以传输最差状态计算相关参数，并考虑一定的冗余，因此，忽略期间延时问题，光纤通信的距离会更长。通过分析不难看出，在电力系统继电保护中使用SDH通信模式可满足继电保护信号延时要求，有效避免传输损伤情况的发生，保证了继电保护信号传输质量。另外，光纤通信明显提高了电力系统维护、运行效率，为电力通信系统的安全运行提供坚实的保障。
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3.2继电保护与光纤通道之间的通信方式
光纤通道与继电保护之间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两种， ，每一种通信方式都有其特点和适用情形， ，在使用过程中应该根据实际情况来进行方式的选择。具体如下。
（1）专用光纤通信方式
专用通信方式只传输继电保护信息，而不传输其他信息，这主要是因为专用通信方式是专门为继电保护而进行建立的专用光纤通道。专用通信方式的通信距离一般在 100km 之内，这主要受到了光及发出和接收距离等各方面因素的影响和制约所致。专用通道方式是光缆的纤芯经过融纤后，由光缆终端箱直接接入到继电保护设备的接口，整个接入过程中没有中间环节和其它设备的介入。因此其主要优点就是传输可靠性高、传输方式简单、便于管理。 所以，专用光纤通信方式是当前用于短距离网线继电保护的重要方式，对于重要线路的保护方面作用重大。
（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。继电保护装置在允许方式之下会发出允许信号与直跳信号，接下来经过音频接口信号就会传输到相关的复用设备之中，然后传输到光纤通道之中。接线简单是这种传输方式的一个较大优点，对于电路系统的维护和运行有着重要的促进作用。但缺点就是因为众多的中间传输环节而给检查和巡视带来了极大的不变。复用光纤通信方式在长距离线路保护中应用的比较广泛。
3.3注重光缆的合理选取
当前电力系统继电保护中应用的光缆包括普通非金属光缆、全介质自承式光缆、架空地线复合光缆，其中架空地线复合光缆在高电压等级、多回线路、同杆双回等中的应用具有较低的综合成本，而且其还可用作继电保护的通道、以220kV电力系统通信系统为例，使用光纤保护和高频保护成本相近，但使用高频保护时还需安装耦合电容器、阻波器、滤波器等设备，相比而言使用架空地线复合光缆较为经济、另外，架空地线复合光缆还具有运行可靠性高，维护成本低等优点。
3.4注重通道双重化考虑
电力系统继电保护中，当在220kV及以上电网中使用光纤进行通信时，依据相关规范要求需做好双重化保护工作，而且纵联保护时也应对线路实施双重化保护、为满足电力系统信号传输双重化要求，高频保护在不同相别上实现耦合，带来不同程度的影响，因此，应充分考虑光缆应用型号决定是否进行通道双重化。
3.5正确处理应用的细节问题
实际运用中光纤信息的传输需经过电缆层、高压线路、转接端子箱、光缆机等，给光纤通信施工质量提出较高要求、因此，为保证光纤通信质量，施工中应重点把握下列内容。首先结合电力系统规模制定明确的光纤通信施工计划，明确不同施工环节的重点与难点，同时做好光纤通信施工各项准备工作，尤其应用的设备应准备充分。其次施工前应组织施工人员做好岗前培训工作，使其明确施工应遵守的规范，严格按照相关技术参数进行施工。最后安装光纤通信设备时应注重工作性能的校验，确保其处于最佳的工作状态。第二，电力系统继电保护与通信间的关系越来越密切，一定程度上模糊了两者的界限，因此，为确保两项工作均得以顺利开展，应从制度上对两者的工作范围加以清晰界定，明确需要独自完成的工作以及需要协作完成的工作内容，尤其对于继电保护技术人员，除掌握继电保护专业知识外，还应对通信技术有所了解，掌握一定的光纤校验维护技能，以灵活处理突发问题.保证电力系统运行的安全与稳定性。第三，因为高压线路保护的主要方式是光纤保护，所以，通道安全性能会对整个电力系统的稳定及安全性能产生很大的影响。不过，光纤传输需要比较复杂的连接环节，因而在具体的施工过程中，对施工的质量要求也相对较高，并且施工工艺比较复杂。大多数施工过程中，由于保护装置在使用前调试不当存在一定的缺陷，导致保护装置出现错误，继而影响到整个网路的稳定性和安全性。
四、光纤通信在继电保护中的应用前景
随着时代的发展与科技的进步，未来我国的继电保护将面向信息化、网络化与智能化发展，而这就对继电保护的相工作提出了更高的要求和更严峻的挑战。一方面要不断完善相关的规范标准，保障继电保护工作规范化和标准化。另一方面，不断提高信号传输质量与速率，将光纤通信技术与传统的电力系统管理相结合，以便于管理人员实时掌握系统运行情况，及时发现故障，并缩短故障排除的时间。另外，随着光纤通信与继电保护的结合，使维护人员的工作强度和工作难度加大，维护人员必须要提高自己的专业知识水平和实践能力，从而提高继电保护的维护与管理工作。同时，针对光纤通信技术在电力系统继电保护运用中存在的问题，均可利用先进理念及科学依据进行解决，这就要求相关工作人员善于从光纤通信技术变化中把握规律，促使继电保护应用的智能化、科学化、高效化、合理化发展。
结语：
当前电力系统继电保护运行过程中，光纤通信技术应用较多，其能够确保相关信息指令可靠、有效传输。但在实际的应用过程中仍存在一些问题需要不断完善和优化，以确保电力系统继电保护的稳定和安全。因此相关工作人员应认真做好相关保护工作，进而有效提升光纤通信的应用质量，为用户提供更好、更优质的服务。
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论文作者:孙燕姣
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/25
标签：光纤论文; 光纤通信论文; 继电保护论文; 电力系统论文; 通道论文; 信号论文; 方式论文; 《电力设备》2018年第4期论文;