摘要：随着光纤通信技术的快速发展，光纤通道作为继电保护通道得到了大量的应用。和其它通信方式相比，光纤通信有以下明显的优点：通信容量大；中继距离长；不受电磁干扰；资源丰富；重量轻；体积小等。光纤信道作为纵联保护的信道方式在220kV及以上电压等级的超高压线路保护中得到了推广使用。光纤差动保护由于其原理简单、性能可靠等优点在超高压线路保护中得到了广泛应用。500kV线路双光纤差动保护配置已列入反措规定要求执行。光纤差动保护的通道调试也成为了实际运行维护中的重点。
关键词：特高压；直流输电线路；差动保护；改进方案
1差动保护的基本原理
光纤分相电流差动保护的原理便是，通过线路光纤通道，完成实时对侧传递采样数据工作，同时也对数据完成接受，进而根据数据来完成对差动电流的计算工作。对于因故障问题所带来的不平衡电流，为可以将其进行避免，就需要借助比率制动特性原理的电流继电器来完成工作的开展。然而，当故障问题越来越多时，对于差动继电器来说，其所具备的动作电流也会逐步提升，同时还会按照比率来有所变化。一般来说，都需要结合电流差动保护的制动特性方程，来做出判定，当判定的结果为区内故障时，那么久应当进行动作跳闸处理，若是判定的结果为区外故障时，那么保护不动作。
以母线流向被保护线路的方向为正方向，令动作电流为ICD=|IM+IN|制动电流为IR=|IM-IN|；当动作电流与制动电流对应的工作点位于比率制动特性曲线动作区，继电器动作跳闸，否则，继电器不动作。线路的故障包括内部短路和外部短路。
RCS931D除了能够稳态相差动继电器，其本身带有变化量相差动继电器以及零序差动继电器。RCS931D设有的变化量相差动继电器自身是不会受到负荷电流的直接影响和阻碍的，其特点是灵敏度很高。如果遇到高过渡电阻接地故障，能够有效利用零序差动继电器自身的高灵敏度，进行保护工作，将零序电流差动进行延时，以此来躲避三相合闸引发的不同因素的影响。
光纤差动保护的基本原理是非常简单的，同时也具有绝对的选择性，在保护定值整定也具有比较大的优势，除此之外，光纤差动保护也具有选项功能，不需要传统的震荡闭锁。在任何时候都能够及时且快速的将故障来源切除，保护其不受外部故障的影响。在传统的电路保护问题上，经常由于复杂的链接需要考虑很多功率导向的问题，也需要注意TA断线等问题，而光纤电流差动则没有这个后顾之忧。同时能够抵抗强力感染，保证数据接收发送的正常。
当然光纤差动保护并不是完美的，其只能反应两侧TA之间的线路，仅仅对于主功能进行保护，而其它附带线路无法顾及，依然需要利用其它后备保护进行不足的补充，比如RCS931D能够保护分相电流差动和零序电流差动，但需要依靠其它配置比如由工频变化量距离组件构成的快速I段保护等。而以REL561为例，其保护主体外依然需要由包含三段式相间，接地距离以及方向零序保护构成的后备保护。
2光纤差动保护的光纤信道组成方式
目前500kV线路双光纤信道有以下三种方式：两路专用光纤芯；一路专用光纤芯加一路复用光纤；两路复用光纤。
2.1两路专用光纤芯
通常只在两厂站间线路距离较短（小于20km）且具有直通的两路不同物理路由的光缆条件下才采用这种信道方式。这种信道方式具有如下特点：（1）通道组织相对简单，与通信专业界面清晰；（2）占用通信资源较多。在较长的线路上由于经济性和技术性的原因不能采用该方式。
2.2一路专用光纤芯加一路复用光纤
一般在两厂站间只有一路直通光纤路由和一路迂回光纤路由的情况下，会考虑采用这种信道方式。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种信道方式有如下特点：（1）保证了继电保护设备使用了两路不同物理路由的光纤信道，信道可靠性强；（2）从继电保护设备厂家提供光设备的性能和使用寿命综合考虑，建议线路长度在60km以下时可使用该方式。
2.3两路复用光纤
在两个厂站之间距离比较长，且具备直通和迂回的光纤路由的情况下，应考虑采用该方式。这种信道方式有如下特点：（1）通道同时采用了光缆和同轴电缆的连接。（2）通道接口较多，中间环节容易出现问题，可靠性降低。（3）保护专业与通信专业间重叠的地方较多，容易出现设计和施工的盲区。
工程应用实例：某站500kVXX线线路长度为102km，如采用专用通道，按光缆0.3dB/km的衰耗计算，则线路衰耗0.3dB/km*102km=30.6dB，一般保护装置的接受灵敏度为-35dB左右。故采用了两路复用光纤通道。
该变电站SDH网络有两个，SDH1在主控楼通信机房，SDH2在继保室。由于500kV继保室离通信机房比较远，而尾纤的传输距离有限制，故通道一在继保室经ODF架转为光缆连接至通信机房的ODF架。
3光纤差动保护的通道传输光功率测试
3.1专用光纤方式
专用光纤方式的光纤信道由于信道单一，实际应用中故障少，问题易解决。调试时用光功率计测试两端的保护装置及保护通信接口装置发光功率和接收功率，并记录测试值。分别用光功率计测量保护装置发信端（TX）尾纤的光功率——保护装置的发光功率和保护装置收信端（RX）尾纤的光功率——保护装置接收到的光功率。测试时应了解保护装置和保护通信接口装置的发光功率是否在厂家的给定围内，同时测试尾纤及接头是否完好。测试时应保证对侧光纤通道的完好性，本侧的接收电平与对侧的发光功率相比较，两者差值=0.3dB*线路长（km）+1-3dB。若测试光功率损耗较大时，应与保护装置的生产厂家确认保护装置的发光功率。差动保护的通道延时可在保护装置上查看。
目前保护采用的为单模光纤（黄色），（安稳从机与主机的连接，采用多模光纤，尾纤颜色为（橙色）。
单模光纤的传输衰耗为0.2-0.8dB/km，计算中，一般取为0.3dB/km，连接器衰耗（FC接口）为0.2-1dB，一般取0.5dB熔接点衰耗为0.2dB.假定一专用通道的保护，线路长度为30km，对侧保护的发光功率为-12dB，则本侧保护实际接收电平该为：（一般通道测试时，可以由上述公式计算下保护的接收电平，然后再与实测接收电平计较，一般都很接近的，相差不大）。
3.2复用信道方式
复用传输通道由于中间环节多，时延长，出现问题的概率比专用纤芯大。在进行光纤保护通道联调前必须先进行通道调试，确定通道的信号传输性能，减少联调中可能出现的问题。测试时注意事项：（1）在测试点1、测试点2进行测试时对侧应保证通道的完好性。（2）应注意保护装置的时钟设置是否正确。复用通道光纤保护装置或光电转换装置的接受电平=复接接口装置发光功率+连接器衰耗（FC接口），连接器衰耗较小，经验值一般小于1dB。若误差较大，原因一般是光纤接口接触不良。
结论
随着我国500kV变电站的增多，光纤差动线路装置自身具有很多的优势，也被越老越多的单位所使用，所以整个变电站的人员需要熟悉相关的操作原理，避免出现装置在使用中出现的问题，同时注意运行安全正常，消除日常保护运行和维护中的隐患，只有如此才能够真正提高供电的安全性以及可靠性。
参考文献
[1]陈冬霞，吴东升.一起500kV线路光纤差动保护误动的分析[J].电力安全技术，2011，13（5）：36-38.
[2]乔卫东，王红青.光纤电流差动保护在上海500kV工程中的应用[J].华东电力，2005，33（2）：34-36.
论文作者:郭家晨
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/5
标签：光纤论文; 信道论文; 差动论文; 通道论文; 线路论文; 功率论文; 电流论文; 《电力设备》2019年第4期论文;