浅谈光纤通道技术在变电站的应用

沈卫刚++王清++吴疆

摘 要：光纤技术的日益成熟，DSP技术及通讯技术的迅猛发展，以及继电保护要求的提高，使光纤通道得到广泛的应用。本文主要阐述了光纤通道的结构配置及使用情况，同时也剖析了光纤通道的缺点，表明了光纤通道在继电保护发展的必然性。

关键词：光纤；通道；应用

中图分类号：TP336 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）14-0157-01

以往变电站的信息传输主要靠二次电缆的模拟量结合网络线的数字量，实现功能灵敏度高，动作速度快，相对功耗略小，发展前景广阔。但是，随着光纤技术的发展，已经逐渐将光纤通道技术应用于变电站网络结构中。近年来，光纤技术、DSP技术、通信技术的迅速发展为光纤通道的应用提供了机遇。随着通信技术的发展，在纵联保护通道的使用上，采用光纤作为通道，同时在数字化变电站推广中，光纤通道已起到主导作用。

1 光纤通道的结构

1.1 光纤保护通道

高压线路纵联保护主要是依赖于通道，使线路两端的保护装置进行故障信息的交换，进而判别出是本线故障，还是区外故障。两侧数据的交换采用数字通信，在每个单位时间里传递的信息量是由两者之间通道的通信速率决定的。在这种通道下，线路两侧的保护装置上都具有同步通信功能的插件和光电转换器件，在装置上实现了通信功能和光电转换。当被保护线路长度不长时，两侧光纤保护装置可以通过专用光纤直接连接，当被保护线路长度较长时，为了补偿光功率损耗，两侧光纤保护装置需要把光信号传入继电保护信号数字复接接口装置再转换为信号通过通讯设备传输至对侧[1]。

1.2 数字化变电站光纤通道

数字化变电站是智能电网的重要基础环节。一次设备数字化，二次设备网络化是其特征，整个变电站的装置全部基于标准化和模块化，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，也就是说，用以太网的总线代替二次连接的导线，通过标准IEC61850通信协议，从而实现变电站信息采集、传输、处理、输出过程的全部数字化。智能化变电站与传统变电站相比，主要需对过程层和间隔层设备进行升级，将一次系统的模拟量和开关量就地数字化，用光纤代替原来的电缆连接，实现过程层设备与间隔层设备之间的通信。

2 光纤通道技术的实际应用

2.1 光纤保护通道应用

鉴于光纤纵联电流差动保护原理简单，应用前景广泛，对通道依赖性强 。苏州供电公司某变电站，线路两侧保护装置设有分相电流差动和零序电流差动继电器全线速跳功能。利用双端数据进行测距。通道自动监测，通信误码率在线显示，通道故障自动闭锁差动保护。高压线路分相电流差动保护投运前的现场试验，一直是困扰技术人员的一个问题，由于线路两端距离的限制，现场试验不能象实验室那样方便。因此在试验前，首先需要将保护控制字设成自环方式，接着将连接至对侧的光纤拔下，最后用一根实验用的短光纤将保护发送端和接收端短接，使保护构成自循环，保护装置通道异常灯应不亮，无通道异常信号。在进行零漂检查后进行精度检验，保护装置三相分别加入1A电流，在保护装置菜单中查看保护采样值，本侧电流为1A，对侧电流也是1A，保护装置采样正确，投入差动压板，直接进入纵差保护检验[2]。

光纤保护在现场调试中，由于受到设备的限制，常用的通道试验方法是采用保护自发自收来检验光纤通道。保护在自循环方式下检验保护自身收发是否正常，保护装置采用光功率机，在波长为1310nm档位测得保护装置的发光功率为-15.4dbm，在允许范围内。然后用光功率计检查由对侧来的光纤收信功率，校验收信裕度。对侧也可以采用相同方法測试，应保证收信功率裕度在6dB以上。假如合格，那么这两套保护可以正常使用。在线路正常负荷情况下，核对双方电流值及时间，完全吻合，通道也没有异常告警，说明通道正常并且也没有同步问题，两侧保护装置投入运行。

2.2 数字化变电站的光纤通道应用

以交换式以太网和光缆组成网络通信系统替代了常规的二次连接电缆和回路，配合GOOSE光纤星型网络，实现了全数字通讯，取消了信号硬接线。

3 光纤通道技术实际应用中存在的问题

光纤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。但在实际应用中还存在着一些问题，这也将影响光纤技术的发展。光电信号的传输需要经过保护装置、光端机、光纤等通道，之间还要经过许多接口环节，因此将存在一定的衰耗。因此，在光纤保护第一次投运前，一定要进行严格的测试；平时也要定期测试，观察发/收功率是否有异常变化。光纤电缆一般要求不大于40km，否侧损耗会过大，引起保护异常。对于数字化变电站，对于信息采集的时延问题，显得格外重要，他将直接影响保护的动作准确性。

4 结语

随着通信技术的发展，继电保护可以选择的通道类型越来越多。当前，光纤网络的形成，就为继电保护采用高性能的通道提供了硬件基础。随着电力系统的高速发展和光纤技术的进步和发展，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。其发展由数字时代跨入信息化时代，发展到一个新的水平，光纤保护技术将在这个发展趋势中首当其冲，发挥更大的优势，这对继电保护工作者提出了更高的要求。

参考文献

[1]毛锦庆.电力系统实用技术问答[M].北京：中国电力出版社，2000.

[2]张国珠.光纤电流纵差保护有关问题的探讨[J].北京：中国电力出版社，2006.