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1、浅谈500千伏线路光纤纵联保护应用有关问题Application of Optical Cables in 500kV line Pilot Relay Protection徐向军1，田桂珍2，祁振华3（1.内蒙古超高压供电局 内蒙古 呼和浩特 010080；2.内蒙古工业大学 内蒙古 呼和浩特 010053；3.内蒙古电力科学研究院 内蒙古 呼和浩特 010020）摘 要：光纤通道作为纵联保护的通信通道，具有传输速率高、抗干扰能力强、安全可靠性高、能保持长期不间断地传输信号的特点，在500千伏线路保护中得到了广泛应用。本文简要介绍了光纤纵联保护的原理、光纤通道作为保护通道的特点和继电保护装置
2、与光纤通道的几种连接方式及各自的时钟设置。根据光纤纵联保护在内蒙古500千伏电网的应用，提出了在运行维护工作中应该注意的几个问题，以提高保护的正确动作率，确保电网安全运行。关键词：继电保护；光纤通信；纵联保护；运行维护0 引言目前，500千伏电网已经成为内蒙古电网的主干网，实现向220千伏电网辐射状供电，同时承担着向华北电网输送电力的重要任务，要求继电保护在发生故障时，必须正确动作、快速切除。500千伏线路采用全线速动的纵联保护对高压电网的稳定运行起到了重要的作用。在纵联保护通道的使用上，已实现用光纤通道传输保护信号。光纤通道具有传输速率高、抗干扰能力好、安全可靠性高、能保持长期不间断地传输信
3、号的特点，已成为当前纵联保护信号传输通道的首选方式。1 光纤纵联保护目前，500千伏线路继电保护配置一般采用以下两种方案：一种是采用1套光纤电流纵差和1套光纤方向（距离）方案；另一种是采用双套光纤纵联电流差动（不同厂家）方案。基于光纤通道的纵联电流差动保护采用简单的电流差动原理，判据采用被保护线路各侧的电流，测量简单可靠。高压线路电流差动保护原理的基本动作判据可以表示为： (1)式中 线路各侧电流的相量和；各侧电流函数；制动系数；差动动作整定值。由（1）式可以看出，被保护线路在非故障状态下，均能有效提取内部故障分量。因此，在理论上能适应任何拓扑结构的复杂电力网络。光纤纵差保护采用分相电流差动和
4、零序电流差动，具有选项能力，不受系统振荡影响，在非全相情况下依然可以有选择性地快速动作。由于差动保护带有制动特性，可防止区外故障误动，有效提高了灵敏度和可靠性。光纤方向（距离）保护原理与高频距离（方向）保护原理相同，不同的是由光纤通道代替高频通道传输允许和闭锁式信号。2 光纤通道作为纵联保护通道的特点光纤通道相对于其他通道（载波、微波等）具有以下特点：1）传输质量高，误码率低。光纤差动要求通道的误码率不能大于10-7，而光纤通信所提供的通道的误码率约为10-910-11。这使得光纤通道在通信设备正常工作时，能够完全满足继电保护对通道的要求的。2）光的频率高，频带宽，传输的信息量大。这样可以使线
5、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。光信号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。光纤通道为数字通道，传输信号为成帧数字信息，有CRC数据校验等手段保证传输信息的正确性。因而，光纤通道与继电保护相结合的微机纵联保护得到越来越广泛的认可。3 光纤通道与继电保护配合方式3.1专用光纤专用光纤通道主要采用的是专用光缆或专用纤芯，一般适宜于长度小于50km的线路，500千伏达响I、II、III线（达旗电厂至500千伏响沙湾变电站）全部采用专用光纤方式，连接方式如图1所示。采用专用光纤，保护
6、装置具有光接口，保护与保护之间通过光纤直接相连，其可靠性依赖于站点间直通光缆的性能，当光缆断开时，保护传送信号全部中断，无替代传输路由。专用方式下，需要设置一端保护光收、发接口的光发送模块为主时钟，另一端为从时钟。专用光纤通道的优点是避免与其他装置的联系，减少信号的传输环节，增加了使用的可靠性；缺点是光纤纤芯利用率低。保护装置保护装置光纤图1 采用专用光纤通道连接方式3.2复用光纤复用光纤通道通信方式是指，保护装置通过电信号和保护装置配套的光纤通信接口装置在保护室连接，从保护室通过光纤和通信机房的数字复接接口连接，再上复用设备，经复用设备上光纤通道，其中包括64Kbit/s和2Mbit/s2种
7、方式，长度超过50km的线路一般都采用复用光纤方式，目前以这种连接方式为主。64Kbit/s复用通信方式是保护装置光收、发接口通过复用接口与PCM、SDH及复用通道和对侧保护装置互连，如图2所示。64Kbit/s复用方式下，由SDH设备提供主时钟，要求其他连接到SDH的设备设置为从时钟，所以两端保护装置的光收、发接口的时钟方式要设置为“从时钟”。2Mbit/s复用方式是保护装置的光收、发接口通过2Mbit/s数据复用接口与SDH设备及复用通道和对侧保护装置相连。2Mbit/s复用方式下，复用接口连接SDH设备时，一般把两端保护装置的时钟方式都设置为“从时钟”。 复用光纤通信的优点是提高了光纤的
8、利用率。缺点是中间环节增加，通信设备有问题要影响保护装置的运行。光纤64kb/s2Mb/s保护装置保护装置通信接口PCM设备SDH光端机通信接口PCM设备SDH光端机2Mb/s三sxsss64kb/s光纤图2 采用复用PCM连接方式4 光纤纵联保护应用中应注意的几个问题迄今为止，由内蒙古超高压供电局运行管理的500千伏线路所采用的光纤保护有专用光纤、复用光纤两种连接方式，有光纤纵联电流差动保护L90(GE)、REL561(ABB)、RCS931(南瑞)、CSL103(北京四方)、P544(ALSTON)、P546(ALSTON)等和光纤纵联距离保护7SA522(SIEMENS)等。从近几年内蒙
9、古500千伏电网光纤纵联保护的实际运行情况看，总的来说，运行可靠，正确动作率高，运行维护工作量小，运行情况令人满意，但在运行过程中有以下几个问题需要我们注意：4.1纵联通道选择应注意的问题同一线路的两套纵联保护通道不能有公用部分，防止在设备异常或检修时线路失去速动保护。应当保证两套纵联通道（包括从通信设备到通信电源）都完全独立。同时应当避免变电站不同线路的多套纵联保护都使用同一个路由，否则此通道的设备异常或检修时，会使多条线路只剩一套主保护运行。4.2通道异常时故障点的查找在通道异常时查找故障点的主要方法是逐步排除法。1）如果保护通道故障的同时伴随着同一个通信终端设备上其他话路的故障，或者多套
10、保护通道故障，则可判断为通信设备异常。2）查找保护通道故障时，可以把光电转换器的电气信号输出输入端和通信终端设备断开，将光电转换器的输出端接至输入端，观察本端保护设备的工作状态，如正常，则初步判断为通信设备或对端保护设备的原因。3）也可以将本端通信终端设备的输出端接至输入端，如对端正常，则初步判断为本端保护设备的原因。然后用替代法确定具体故障点，解决问题。4.3理清保护、通信专业之间的管理界面随着光纤通信技术应用于继电保护的迅速发展，内蒙古500千伏电网线路保护复用光纤通道的情况普遍存在，这就需要加强保护专业和通信专业的沟通，理顺两大专业之间的工作界面。对于复用光纤通道的保护，通信与继电保护专
11、业应以PCM音频配线架为工作界面。音频配线架至保护设备的电缆、装置由继电保护专业负责维护，光端机、数字配线架、PCM设备和音频配线架由通信专业负责维护。通信人员在光纤配线架或PCM设备工作时要开工作票，如影响复用保护正常工作，要通知继电保护人员，决定是否退出保护。运行中发现复用保护光纤通信设备故障时，应申请退出相关保护，并有通信人员办理工作票后，方可进行检查及处理。发现保护告警或不正确动作时，通信和保护专业人员应共同检查、分析，不得单独对复用光纤设备进行检查。4.4施工工艺问题光纤复用通道对光缆的施工工艺、施工质量有很高的要求，应杜绝以下两类问题的出现：1）断点的熔接质量不高，往往使断点附近的
12、光纤纤芯受到应力的作用，导致光线的衰耗指标不稳定，影响光纤保护的正常运行。2）光纤活接头积灰造成通道衰耗增加，进而引起保护装置通道告警，造成光纤保护退出运行。5结束语随着光纤通信技术的发展，在纵联保护通道的选用上，全部采用光纤通道已经成为一种趋势。光纤纵联保护已经成为超高压线路的主保护，故障的分析处理需要继电保护和光纤通信专业的知识。只有掌握光纤通信和通道故障分析处理方法，才能在线路纵联保护故障的处理中，综合分析保护装置和光纤传输通道出现的问题，快速有效地排除故障，保证电网的安全稳定运行。参考文献1朱声石.高压电网继电保护原理与技术M.北京：中国电力出版社，1995.2贺家李，葛耀中.超高压输
13、电线路故障分析与继电保护M.北京.科学技术出版社.19873秦红霞，李营，赵玉才，等.基于光纤技术的纵联方向保护信息交换方法.电力系统自动化,2007,31(11):70-73.4张建臣.继电保护装置专用SDH传输通道设计建议,2007,28(176):12-18.5陈建，李乐生，李长兴,等.光纤通道保护的实现及应用中若干问题的探讨,电力设备,2006,7(12):58-62.6陈明.500千伏线路纵联保护数字通道的探讨.继电器，2005，33（20）：36-39.7吴云,雷雨田.光纤保护通道配置,电力系统通信,2003,9:11-14.作者简介：徐向军(1975)，男，毕业于华北电力大学电气工程专业，工程硕士，工程师，主要从事继电保护工作。联系方式： 15047811968（手机）（0477）5182955（办公室）；925422955(系统)邮箱：xuxiangjun_ehv
