摘要：光纤作为继电保护的通道介质具有不怕超高压与雷电电磁干扰、对电场绝缘、频带宽和衰耗低等优点，随着电力光纤网络的逐步完善，光纤保护也将在继电保护领域中得到更为广泛的应用。现着重阐述光纤的工作原理及其在继电保护技术中的应用。
关键词：电力光纤；通道；继电保护；应用
1电力光纤的特点及优势
1.1电力光纤的特点
继电保护所用光纤为通信光纤，是由纤芯和包层两部分组成的。纤芯区域完成光信号的传输；包层则是将光封闭在纤芯内，并保护纤芯，增加光纤的机械强度。
1.2电力光纤通道的分类
光纤通道作为线路两侧保护信息（电流量或命令信号）相互沟通的纽带，一直是光纤保护的薄弱环节。一旦光纤通道中断，相应的主保护将被迫退出运行，直接影响到电网安全。光纤保护按其通道模式分类有专用光纤和复用光纤通道两种方式。
专用光纤保护：一根光纤只用来传输一个方向的保护信息，不与其它任何信息复用。一对光纤可用来传输（双向）一条线路两侧的保护信息。此种方式，需要专用光纤接口，使用单独的专用光芯优点是：避免了与其他装置的联系，减少了信号的传输环节，增加了使用的可靠性。缺点是：光芯利用率降低（与复用比较），保护人员维护通道设备没有优势。而且，在带路操作时，需进行本路保护与带路保护光芯的切换，操作不便，而且光接头经多次的拔插，品造成损坏。
复用光纤保护：保护信息按G.703同向接口形式，以64Kbit/s的速率复接到PCM交换机，和其它信息复用后一起传输。此种方式优点是提高了光芯的利用率。缺点是：中间环节增加，而且带路切换设备在通信室，不利于运行人员巡视检查，通信设备有问题时会影响保护装置的运行。
1.3光纤通道的优势
光纤通道相对于其他传统通道（如：电缆、微波等）具有如下特点：
1）传输质量高，误码率低，一般在以下。这种特点使得光纤通道很容易满足继电保护对通道所要求的“透明度”。即发端保护装置发送的信息，经通道传输后到达收端，使收端保护装置所看到的信息与发端原始发送信息完全一致，没有增加或减少任何细节。
2）光的频率高，所以频带宽，传输的信息量大。这样可以使线路两端保护装置尽可能多的交换信息，从而可以大大加强继电保护动作的正确性和可靠性。
3）抗干扰能力强。由于光信号的特点，可以有效的防止雷电、系统故障时产生的电磁方面的干扰，因此，光纤通道最适合应用于继电保护通道。
以上光纤通道的三个特点，是继电保护所采用的常规通道形式所无法比拟的。在通道选择上应为首选。他是山于光缆的特点，抗外力破坏能力较差，当采用直埋或空中架设时，场于受到外力破坏，造成机械损伤。若采用OPGW，则可以有效的防止类似事件的发生。
2继电保护中电力光纤技术应用及工作原理
2.1 继电保护中电力光纤技术的工作原理
（1）电力光纤技术的应用原理
在电力光纤技术应用于继电保护的过程中，光线网络起到了稳定传输性能、提高保护恢复能力的作用。现阶段，电网通信系统中广泛采用的是 SDH/SONET 同步数字体系。同步数字体系的工作原理是以电时分复用的方式来进行继电保护的，它的应用使得电网通信系统具有固定的时延性能和强大的保护恢复能力。但在具体的应用过程中存在一定的局限性，这就很难满足电力网络系统进行组网的需求。基于此，应把当前系统广泛采用的电复用方式逐渐向光复用方式进行转化，这是因为光复用保护方式能够实现增大光纤传输信息容量的目的。光复用方式也可以称为有光时分复用，其中主要有两种保护方式，分别是频分复用技术和波分复用技术。
（2）波分复用技术
对于波分复用技术（WDM）在继电保护中的应用，已经进入到商用的大规模使用阶段。其具体的工作原理与电时分复用技术的扩容潜力低下情况不同，WDM技术是通过一根光纤来传送多个波长的方式来进行数据信息传输。此过程中，WDM技术使发送的多个波长有效绕过了光源信号，这就起到了增加电力光纤的传输容量，从而解决了当前商用信息爆炸的波长传输需求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，WDM 技术还将电力光纤的带宽资源利用了起来，这就使光信号的传输容量实现了几百倍的提升。而光信号以大容量的方式进行长途运输，在一定程度上节约了光纤设备和再生器的使用，有效地降低了电网继电保护的运行成本。
2.2继电保护中电力光纤技术应用
（1）电力光纤网络
光纤网络的传输性能、稳定性及其自适应的保护恢复能力对光纤继电保护工作的可靠性起到关键作用。目前，在电力网络通信领域中广泛使用的是以电时分复用为基本工作原理的 SDH/SONET 同步数字体系，它具有强大的保护恢复能力和固定的时延性能。但由于采用电时分复用来提高传输容量的方法有一定的局限性，使其在电力网络这种呈现高速扩容及复杂拓扑结构的网络中渐渐难以满足组网的要求，因此从目前的电复用方式转向光复用方式将是电力光纤网络的必然发展方向。光复用方式有光时分复用、波分复用（WDM）和频分复用等方式，其中波分复用技术已逐渐进入大规模商用阶段。由于采用电时分复用系统的扩容潜力已尽，而光纤的 200mm 可用带宽资源仅仅利用了不到 1%，如果同时在一根光纤上传送多个发送波长适当错开的光源信号，则可以大大增加光纤的信息传输容量，这就是 WDM 的基本思路。采用 WDM 系统的主要好处是充分利用光纤的巨大带宽资源，使传输容量可以迅速扩大几倍甚至上百倍，在大容量长途运输时可以节约大量光纤和再生器，大大降低传输成本。WDM 技术在电力光纤网络上具有相当大的发展潜力，可以节省电力光纤网长距离传输的成本，提高电力光纤网络传输的可靠性。因此，随着 WDM 技术的逐渐成熟和演化，WDM 技术将在电力保护光纤网络上得到广泛的使用。
（2）电力网络用光缆
目前电力光纤网络使用的光缆主要有三种：普通非金属光缆、自承式（ADSS）光缆和架空地线复合（OPGW）光缆。OPGW 光缆虽然造价较高，但在高电压等级及同杆双回和多回线路使用时占线路综合造价比例较低，并可以兼作继电保护通道。以 1 条 220kV 线路为例，采用光纤保护与采用高频保护的价格相当，但高频保护在线路两侧还需要增设阻波器、耦合电容器和结合滤波器等设备，OPGW 光缆则显得更为经济，而且还具有可靠性高、维护费用低的优点。随着光缆综合价格的下降，OPGW光缆在电力光纤网络中将得到广泛的应用。
2.3继电保护中电力光纤技术应用中存在的问题
（1）施工工艺问题
光纤保护是超高压线路的主保护，通道的安全可靠对电力系统的安全、稳定运行起到重要的作用。由于光缆传输需要经过转接端子箱、光缆机、电缆层和高压线路等连接环节，并且光纤的施工工艺复杂、施工质量要求高，因此如果在保护装置投入运行前的施工、测试中存在误差，则会导致保护装置的误动作，进而影响全网的安全稳定运行。
（2）通道双重化问题
光纤保护用于220 kV及以上电网时，按照220 kV及以上线路主保护双重化原则的要求，纵联保护的信号通道也要求双重化，高频保护由于是在不同的相别上耦合，因此能满足双通道的要求，如果使用2套光纤保护作为线路的主保护，通道双重化的问题则一直限制着光纤保护的大规模推广应用。
（3）光纤保护管理界面的划分问题
随着保护与通信衔接的日益紧密，继电保护专业与通信专业管理界面日益难以区分，如不从制度上解决这一问题，将直接影响到光纤保护的可靠运行。对于独立纤芯的
保护，通信专业与继电保护专业管理的分界点在通信机房的光纤配线架上。配线架以上包括保护装置的那段尾纤，属于继电保护专业维护，这就要求继电保护专业人员具备
一定的光纤校验维护技能。尽管目前光纤保护在长距离和超高压输电线路上的应
用还存在一定的局限性，但是从长远看，随着光纤网络的逐步完善、光纤保护必将占据线路保护的主导地位。
3 结束语
综上所述，尽管目前光纤保护在长距离和超高压输电线路上的应用还有一定的局限性，在施工和管理应用上仍存在不足，但是从长远看，随着光纤网络的逐步完善、施工工艺和保护产品技术的不断提高，光纤保护将占据继电保护中的主导地位。
参考文献：
[1] 曾志强.继电保护中光纤通信技术应用[J].通讯世界.2014.19：8-9.
[2] 李忠任.马超.李景良.浅谈光纤在电力系统继电保护工作中的应用前景[J].电子制作.2013.23：242.
论文作者:李瑞荣,李海荣,李莎莎,李五民
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/5
标签：光纤论文; 复用论文; 继电保护论文; 电力论文; 通道论文; 技术论文; 光缆论文; 《电力设备》2018年第21期论文;