高海拔超高压输电线路光纤差动保护的应用

王昌荣+崔建飞+王磊+沈柏

摘 要：通过比较光纤通道与高频通道之间的优缺点，阐明了光纤通道在高海拔地区超高压输电线路差动保护得到广泛应用，并逐步占据继电保护通道主导位置的原因。

关键词：光纤通道；高频通道；继电保护

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）10-0149-01

1 光纤通道作为继电保护通道的优势

1.1 高频通道的缺点

高频通道多采用的是架空线——大地耦合方式，包括阻波器、耦合电容器、结合滤波器等诸多元件，任一环节出问题都会影响高频保护正常运行。同时，高频通道信号衰耗随海拔升高缓慢增大，尤其在高海拔地区由于自然气候条件恶劣，寒冷期较长，容易导致被冰雪覆盖、昼夜温差大、风沙大，从而使通道衰耗再次增大。并且在线路正常运行时，高频通道无高频电流，高频通道上的设备有问题不容易发现，因此变电站值班员每天需要检查高频通道，这些因素都严重威胁电网的安全、稳定运行。

1.2 光纤通道的优点

（1）光纤通道抗干扰能力强。光信号几乎不受如：海拔高度、温度、冰雪、风沙等外界自然环境影响，并可以有效的防止雷电、系统故障时产生的电磁方面的干扰；（2）光的频率高，频带宽，传输信息量大。这样，信息就在线路两端保护装置间进行更多的交换，从而加强继电保护动作的正确性和可靠性；（3）传输质量高，误码率低。继电保护对通道的要求极高，要求具备“透明度”，而光纤通道的这种优点则刚好能够满足继电保护对通道的要求。“透明度”即是指，由始发端保护装置发送到接收端保护装置的信息，经输送通道传输后，信息保持完全一致，而没有增减任何细节。

1.3 采用光纤通道差动保护可以解决的问题

（1）保护与电压量无关，解决了与电压有关的相关问题，在TV断线时能正确反映故障；（2）系统震荡不误动，震荡中故障能灵敏地、有选择性地动作；（3）选择性好、灵敏度高；（4）有天然选相能力；（5）可用于同杆架设线路，解决了跨线故障选相问题；（6）可用于串补线路；（7）解决了高阻接地问题：高阻接地零序电压很低，解决了灵敏度、选相问题；

以上列举的光纤通道的优势，相对于继电保护常规高频通道比较，后者是无法突破的，在继电保护通道的类型选择上，尤其在高海拔地区继电保护通道选择上，光纤通道应是首选。

2 光纤通道、继电保护配合方式

2.1 專用光纤保护

光纤与纵联保护配合从而构成了专用光纤纵联保护。利用允许式，直接在光纤通道上输送允许信号和直跳信号。这样的输送方式，需要用到专用光纤接口并且使用单独的专用光芯。其优点就是避免它与其他装置包括通信专业的设备之间的联系，减少了两类信号的输送环节，增加了光纤通道使用的可靠性。同时，它也存在一些缺点，就是与复用光纤相比较，光芯的利用率显著降低，继电保护人员在维护通道设备时，没有明显优势。甚至，在进行带路操作时，需要进行本路保护与带路保护之间光芯的切换，操作起来非常不便，并且，光接头经过多次的拔插，容易造成损坏。

2.2 复用光纤保护

光纤与纵联保护配合从而构成了复用光纤纵联保护。利用允许式，通过保护装置发出的允许信号和直跳信号，经音频接口传送到复用设备，再经复用设备传送，上光纤通道。其优点就是接线过程简单，方便运行维护。保证了长距离输送信号的数据可靠性。可以带路进行光信号-电信号间的转换，有利于工程的实施。而且提高了光芯的利用率。它也有缺点，即操作中间环节增加，并且带路切换设备一般在通信室，操作不便，不利于运行人员巡视检查，通信设备有问题时则会影响保护装置的运行。

3 光纤保护的基本方式及其特点

3.1 光纤电流差动保护

目前，光纤电流差动保护已经大量使用在电力系统的主变压器、线路和母线上，其具备的灵敏度高、能适应电力系统震荡、非全相运行、动作简单可靠快速等特点，是其他类型的保护形式所没有的。光纤电流差动保护，其具有可靠稳定的光纤传输通道，从而保证了其输送电流的相位、幅值能正确可靠的输送到对侧设备。目前光纤电流差动保护面对的主要问题就是如何确保时间同步及误码校验精度问题。现在光纤基本上采用64千比特每秒的数字通道，而电流差动保护通道中要同时传送电流的幅值和时间同步信号，致使通道资源紧张，而对数据的误码校验位又要求不能过长，因此影响了误码校验的精度。现在市场上有厂家推出了2兆比特每秒的数字接口的光纤电流差动保护，对解决误码校验精度问题有积极影响。

3.2 光纤允许式及闭锁式纵联保护

与光纤电流纵差保护相比，光纤允许式及闭锁式纵联保护不受负荷电流、线路分布电容电流及两端TA特性是否一致的影响。如光纤网络能有效解决双重化的问题，光纤允许式及闭锁式纵联保护就将逐步代替高频保护，在超高压输电线路中得到广泛应用。

参考文献

[1]李瑞生.光纤电流差动保护与通道试验技术[M].中国电力出版社，2006.

[2]谈佩珊.浅析光纤保护在电网中的应用[J].大众科技，2010.

[3]尹万昌.高压输电线路保护探讨[J].城市建设理论研究，2013.