220kV线路高频和光纤通道保护技术分析

万伟亮　彭芸

摘要：现阶段，220kV及以上电压等级的线路一般都采用微机高频保护，然而高频通道加工设备比较多，在很大程度上增加了故障的发生几率，而光纤通道中间设备较少，提高了保护通道的可靠性。文章首先对高频高呼与光纤保护进行了介绍，接着分别介绍了这两种保护技术在220kV线路中应用的优缺点，供有关人员参考。

关键词：220kV线路；高频保护；光纤通道保护；高频高呼；光纤保护；旁路代供 文献标识码：A

中图分类号：TM771 文章编号：1009-2374（2015）30-0073-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.038

现阶段，220kV及以上电压等级的线路一般都采用微机高频保护，然而高频通道加工设备比较多，在很大程度上增加了故障的发生几率，而光纤通道中间设备较少，提高了保护通道的可靠性。两种保护方式都是利用线路两端在区域内外故障发生时流经电流方向，实现全线跳闸，都属于纵联保护。区别在于两者的通信方式不同，同时也具有不同的传播介质。在我国电力事业快速发展的新时期，加强对高频以及光纤通道保护技术在220kV线路中应用的研究具有十分现实的意义。

1 高频保护与光纤通道保护概述

1.1 高频保护

高频保护方式是现阶段220kV线路主要的保护方式，主要是将输电线路作为通道，比较通道两端的电气量。高频保护工作原理为：对线路两端电流方向以及功率方向进行转化，将转化后的高频信号通过输电线路构成的电流通道，将高频信号从初始端送到对端，从而对两端功率方向以及电流相位进行比较。

1.2 光纤保护

根据保护的原理不同，能够将光纤保护方式分为光纤闭锁式保护、光纤电流差动保护两种。光纤电流差动保护是基于电流差动保护原理演化而来，原理较为简单，不会因为运行方式的不同而受到影响。另外，光纤保护中两侧保护装置之间没有直接的联系，在很大程度上提高了系统运行的可靠性。

2 220kV线路高频通道的优缺点

2.1 高频通道的优点

第一，高频载波以输电线路本身为传输通道，节省了建立通信线路等费用和维修通道的费用，具有良好的投资性、经济性；第二，通常来说，220kV线路中采用高频通道，通道线路附着在高压线路上，具有很强的机械强度以及绝缘水平，同时杆塔的牢固性较强，因此广泛应用于继电保护中；第三，高频载波通道耦合方式是在不同相别上耦合，所以能够满足220kV输电线路双重化保护的要求；第四，高频保护技术已经在我国相关领域得到了广泛的应用，特别是在线路旁路代供中，技术应用相对成熟。

2.2 高频通道的缺点

第一，故障发生率高。高频通道以本身输电线路为载波通道，通道中包含的设备很多，包括高频电缆、滤波器、耦合电容器、阻波器、输电线路，如果在系统运行的过程中，任何一个设备环节出现问题或者任何一个元件出现故障，都可能对高频保护造成影响；第二，对于调谐元件的检查以及对阻波器等设备的维护、检修等工作，都需要将线路停运，在很大程度上降低了线路的运行效率；第三，对高频通道实行实时监测还有很大的难度；第四，高频通道抗干扰性能差。高频通道会受到雨雪天气、绝缘子放电、设备误操作等因素的影响，导致高频通道噪声干扰，严重情况下会导致高频通道无法正常运行。

3 220kV线路光纤通道的优缺点

3.1 光纤通道的优点

第一，传输安全性高。采用光纤保护方式，在传输过程中不会发生辐射、电磁脉冲等问题，也不会产生可探测的能量；第二，能有效地抑制噪音。光纤属于绝缘体材料，光纤传输通道和输电线路之间没有直接的联系，因此能够防止雷电等，同时能够防止电磁干扰，提高了传输的安全性；第三，具有较高的传输效率。光纤通道传输速度快、容量大、无损耗、误码率低等优势，在很大程度上提高了继电保护动作的可靠性与正确性；第四，光纤具有重量轻、体积小等特点，并且成本较低，能够节约成本，提高投资经济效益；第五，采用光纤保护方式，能够在故障发生的第一时间做出保护动作，具有较高的灵敏性，能够适应电力系统非全相、震荡运行，提高了系统运行的可靠性。

3.2 光纤通道的缺点

第一，光纤通道工程施工工艺较为复杂，同时对施工质量具有较高的要求。如果光纤施工过程中活接头有积灰或者是断点熔接质量差等，都会造成光纤衰耗指标的不稳定，从而增加光纤通道的损耗，容易导致光纤保护停止运行或系统发出警告；第二，双重化要求问题。220kV线路保护具有双重化的要求，纵联保护信号也必须具有双重化的要求。然而如果220kV输电线路主线路中采用两套光纤保护，同一根光纤电缆传输的两个通道不能作为双重化通道，给光纤保护的大规模推广造成很大的制约；第三，随着信息化通信技术的发展，通信衔接技术以及通道保护技术得到了长足的发展，同时通信衔接与保护之间的联系也越来越密切，导致通信专业管理界面与继电保护专业管理界面区分困难，另外每一个专业的职能也不够明确。光纤通道施工的标准、技术还没有形成统一的规范，给光纤保护运行的可靠性造成很大影响；第四，光纤保护在220kV线路旁路代路中操作不够方便，同时因为光纤活接头不能随意地进行动作（插拔），所以光纤通道的转换不能通过活接头拔插的方式实现。

4 光纤通道保护在旁路代供中的应用

通过对上述分析可以看出，高频载波通道以及光纤通道保护各有优缺点，而高频载波通道保护在一定程度上会受到通道本身干扰的影响，同时在我国电力系统自动化水平不断提升的背景下，载波通道保护已经不能满足系统发展的需求。光纤通道保护受到通道的干扰较少，同时具有便于维护、损耗较少、容量大的优点，具有更加广泛的应用空间。在我国电网保护要求不断增加、光纤通道保护具有替代载波保护的趋势下，在光纤保护过程中，光纤差动保护作为220kV线路主保护得到广泛运用，线路保护实现双光纤通道配置时，必须解决旁路代供光纤保护时通道切换的问题。

在220kV线路保护通道更换的过程中，需要注意以下两个方面的内容：第一，由于光纤通道保护主要采用自动信号状态检测方式，只有继电保护判断正方向故障时，输出的信号才是允许信号，因此系统正常运行过程中通道交换不需要人为地进行，更不需要对光纤通道信号损耗值进行检测，仅仅需要在定期检测时进行检测即可；第二，投入运行时不需要再按照高频通道模式进行带电后的通道联调。

5 结语

本文对高频通道保护以及光纤通道保护进行简要的分析，同时分析这两种保护方式的优缺点。经过对比发现，两种保护方式各具优劣，总体情况是光纤通道保护方式有替代高频载波通道的趋势，但在一定的时期内，光纤保护还会与高频保护方式共存一段时间，在光纤网络不断完善的情况下，保护技术以及施工工艺会不断提升，光纤保护会占据线路保护的主导地位。相信随着我国科学技术的发展，光纤通道保护技术必将会被不断完善，促进我国电力事业的发展。

参考文献

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作者简介：万伟亮（1977-），男，江西中电电力工程有限责任公司工程师，研究方向：电气继电保护及自动装置检修调试；彭芸（1977-），女，江西中电电力工程有限责任公司工程师，研究方向：电力通信检修调试。

（责任编辑：秦逊玉）endprint