试析光纤通信技术在继电保护中的应用

鞠磊

摘 要：在电力通信系统持续发展以及完善的今天，光纤通信网络得到逐步完善，在继电保护中广泛使用。这些主要是因为光纤通信具有安全性高、受干扰少等优势。光纤通信在电力继电保护中的使用主要是理论分析。现在结合实际经验分析光纤通信在继电保护中的基本特征，同时提出光纤通信在继电保护中的使用方式。

关键词：光纤通信；电力系统；继电保护

中图分类号：TN913.7 文献标志码：A

0 前言

随着对能源供应提出的要求持续升高，在电力使用中新能源也成为发展的主要方向，为电力系统带来重要发展机遇。现在高电压大机组已经成为发展的重要方向，由于输送线路中电压高、输送范围广，对国家经济发展以及人民的生命财产影响重大，因此继电保护准确切断故障线路为重要技术。

1 光纤通信内继电保护使用种类以及特点

在电力继电保护内使用光纤通信已经成为行业内的主要施工方式，依据工作原理分为光纤封闭式、允许式及光纤电流差动保护等保护方式。

差动性保护主要通过稳定可靠的光纤通道传输幅值和电流相位。其中实践同步性为处理好电流信息以及精确传送到对侧的重要方式。此种保护方式中一般使用主从方式，确保可以实现时钟同步，也有使用数字接口或数字通道的，主要保证校验码精确。允许式纵向保护和光纤封闭式是由允许高频联动保护转变而来的，使用稳定可靠的光纤通道替换高频通道，通过这种方式提升保护可靠性，同时也有兼容性这些特点，极大地提升保护可靠度。通过这种方式光纤环网也会形成双重化通道，逐渐提升超高频电压中的使用率。

现在经常使用是差动保护光纤，因为光纤自身抗电磁干扰、带宽高、传输中损耗小数量大这些特点，使得其成为发展的主要趋势。光纤主要是由涂层以及纤芯、包层、套塑这些结构组成，同时可以分为单芯和多芯两种。在连接继电保护中一般使用熔纤连接，也有的采用连接器连接，主要是保证接头干净，确保光纤通信可靠安全。光纤通道传输质量高，一般状况下，光纤通信传输误码率低。这些特征使得光纤通道很容易满足继电保护透明度要求。保证发端保护设备发送的信息经过传输到达收端时两端信息一致，不会出现减少以及增加内容的问题。光纤通道和各种电缆对比发现，光频率高，信息量大，不仅可以保证保护装置大量进行信息交流，同时可以使保护动作正确、可靠。由于光信号自身特征，雷电和系统问题造成的电磁都不容易影响信号传输，但是由于光纤自身特征，受外力破坏概率大，因此在架设过程中要防止出现机械损伤。

2 继电保护原理

2.1 继电保护中安全自动装置

电力系統中元件多在系统出现故障或者不稳定时向值班人员发送警报，同时也会向控制断路器发送跳闸信号，防止问题的持续恶化。终止事件发生的自动设备一般可以称之为继电保护装置。使用保护的电力系统可以称之为安全自动装置。继电保护也是保证元件得到安全运行的重要保证，任何元件都不能在没有继电保护的情况下运行。电力系统的自动装置可以使用快速恢复保证系统完整，防止电力系统的大面积停电。

2.2 继电保护通道组织方式

电力线路以及通信通道一起发生故障的概率较低，因为继电保护中的信号十分重要，因此可以在一条线路中使用两种保护装置，在传输通道中设置两条独立通道。此种保护方式也为电力线路高频保护以及光纤纵联电流差动的正常运行提供保障，使其不会因为设备故障出现退出运行，提升了设备的可靠性、安全性。

3 光纤通道和保护装置的配合方式

3.1 专用光纤保护

光纤纵联保护是由光纤和纵联之间配合组成。这种方式很多都使用单独芯线，同时也要使用专用光纤接口。主要特点为使用方便，降低传输过程，同时有效避免和装置之间的连续。缺点是维护人员在设备维护中操作不便，光芯较少，同时在操作中要进行带路保护和本路光纤切换，但是使用不利，接头长时间没有拔出从而出现损伤。

3.2 复用光纤保护

纵联保护和光纤配合共同构成复用纵联保护。在允许式中一般都是由直跳信号以及允许信号中的保护装置发射，然后使用复用设备进入光纤通道。带路之后电信号进行切换，实施较为方便。光纤在使用中较多。主要缺点是中间过程多，同时通信室切换设备检查中不方便，出现问题之后会产生各种影响。

3.3 光纤纵联电流差动保护

电流差动保护中会出现光纤电流差动保护，从而实现保护单元化，也不会受到运行方式的影响，运行效率也得到提升。现在电流差动保护主要发生在主母线中以及变压器中，由于其具有动作简单、全相运行等优点受到人们的重视。

在使用所有配合方式中都要重视通信性能的影响因素。有时钟方式，使用2Mbit/s复用方式时设备是不同的，因此发送和接收数据中的时钟基准也不同。对于这种问题可以将一端保护装置设置为主时钟，另一端为从时钟，保证时钟一致性。

4 光纤通信在电力继电保护中的使用方式

4.1 光纤通信内继电保护高压测量

在继电保护设备内都要使用到TA、TV设备，同时传输线路中要进行电流以及电压的测量，只有这样才可以使用。在输电线路测量中光纤设备主要实现TA、TV设备和保护装置之间的沟通。此种测量方法能够有效避免外部干扰信号，例如电磁信号对测量产生的影响，从而使得测量的可靠性以及准确性得到保证。在线路测量中光纤交流器也可以替代TA、TV设备。这种方式也能够避免过饱和问题，快速反应出输电线路发生故障后电流以及电压状况，对计算机的保护更为有利。光纤变流器内的数值也能够准确直接传送给计算机，通过这种方式保护D/A以及A/D在转换中的偏差，节省大量测量时间，同时也会提升计算精度。

4.2 光纤通信中继电保护的复用

短距离电流纵差保护光纤通道，使用研制信号传输复用技术，在此基础上进行使用。传输各相电流和保护信号中，一定要做到各相传送，每相做好对比、分相跳闸，提升继电保护运转性能。在使用中，高中终端保护设备内主要设置ITU G703标准同时设置好数据接口，传送保护信号时也可以使用PCM方式。现在主要使用SDH传输技术，通过这种方式保护设备以及光纤通道，提升光纤设备自愈能力，从而避免光纤因为意外发生中断通信的问题。同时也可以实现通道双重保护，提升可靠性，满足传输中的连续性。由于性价比高以及安全性高、可靠等这些优点，一定会在未来的电力系统继电保护中不断发展。

4.3 光纤通信在继电保护通道中的使用，不仅可以提升通道稳定性同时也可以保证准确降低干扰

短距离电流纵联保护时，可以解决由于感应电压以及故障电流造成的通信设备损害。研究光纤通信在电力系统继电保护的使用中，研究重点是短线纵差保护。短距离输送中的纵差保护能够避免短距离传输中的较大误动。

5 光纤保护中存在的问题

5.1 施工问题

超高压线路中心保护便是光纤保护，电力系统安全受到通道的重要影响。但是光缆在传输中会使用到端子箱和电缆层等，因此很容易造成施工误差。在施工前进行保护装置测试同样会造成误差，影响全网稳定。

5.2 光纤保护管理界面划分

现在通信和保护之间的关系逐渐密切，他们之间的管理界面辨识度也逐渐降低，因此一定要从制度上处理好这个问题，保证光纤运行可靠。通信保护和继电保护的主要交叉点在机房光纤陪架，其中保护装置尾纤需要由继电保护进行维护，这样就要求保护人员具有专业的光纤维护能力。

结语

通过分析可以发现光纤通信在继电保护中使用较为广泛。很多发电厂以及变电站都在使用此种技术，同时运行稳定，可以快速切除故障，从而保证电网运行的稳定可靠，也受到用户的好评。笔者希望通过对此技术的分析和研究，可以为光纤通信在继电保护中的正确使用提供参考。

参考文献

[1]王湛雄.探讨光纤通信在电力系统继电保护中的应用[J].通讯世界，2016（22）：125-126.