双重化光纤保护在高压线路运用中的问题分析
摘要在220kV线路成套保护中，同一条线路配置两套相同的光纤电流纵联差动保护在实际生产中得到了大量的运用，而大量运用双重化光纤保护的前提是光纤通道运行良好并且两套保护之间没有相应的关联性。本文从交直流回路、光纤通道双重化、通道设备的抗干扰、通信时钟等几个方面分析双重化光纤保护在高压线路运用中出现的问题，并提出相应的整改措施。
【关键词】双重化 光纤保护 纵联保护 差动保护
本文将对光纤电流差动保护原理和线路保护用的光纤通信方式进行简单分析，并探讨两套光纤电流差动保护在同一高压输电线路运用中的问题以及相应的整改措施。
1 光纤电流差动保护原理
光纤电流差动保护是基于基尔霍夫电流定律由电流差动保护演化而来，线路两侧采样数据借助于高压线路光纤通道实时地相互数据交换。由保护装置取得的本地数据和对侧采得的数据，两侧保护装置按分相进行差动电流的计算并做出相应的判别结果。判为区内故障时，线路两侧的保护CT二次绕组电流向量差不为零，此向量差值若满足电流差动保护的动作条件，保护装置启动并快速切除故障相。若判为区外故障时，线路两侧电流相位同相，线路两侧的保护CT二次绕组电流向量差为零，小于差动保护动作定值，保护应可靠不动作。
2 线路保护的光纤通信方式
2.1 专用光纤通道方式
全介质自承式光缆与架空地线复合光缆均可为线路纵联差动保护通道提供专用纤芯。纵联保护装置与专用光纤通道相互配合，便可组成专用光纤纵联差动保护系统，其连接方式如图1所示。专用光纤保护通道的优点是减少了与其他通信装置的联系，同时降低了信号传输的环节，可靠性大大提高。缺点是24芯光纤中备用纤芯较多，造成资源浪费。
2.2 复用光纤通道方式
光纤及其他通信设备与纵联差动保护装置相配合便可组成复用光纤差动保护，其中传输速率为2Mbit/s的复用通道连接方式如图2所示。保护信号通过2M口的同轴电缆发送给复用设备，然后经过光纤通讯网发送到线路对侧。其优点是接线简单，便于运行维护，同时提高光芯利用率；缺点是中间环节增加，任一通讯装置出现故障将影响整条线路的保护信号。
3 双重化光纤保护存在的问题及整改措施
（1）交直流回路方面。按照双重化的设计原则，两套保护的各环节不应存在相应的联系，但是在实际的保护配置中，从直流母线的选取以及交流电压、电流的输入回路，再到保护装置中各开关量的输入、输出回路，纵联差动保护的通道中均存在相互联系的节点，这些节点都将影响到保护的独立性。
双重化配置的两套主保护若均采用光纤通道，则传输两套保护信号的通信设备（光缆、光端机、SDH接口等）及其直流电源应相互独立。在山东地区的古营Ⅰ线为该地区首条使用两套光纤纵联差动保护的线路，采用两套独立的通信设备及直流电源。该条线路保护装置采用南瑞继保的PCS-931GM（M）系列超高压线路成套保护装置，两套保护装置由电流互感器不同绕组供电；其中线路A套保护采用专用光纤通信方式，线路B套保护采用复用2M通信方式。
（2）光纤通道双重化问题。对于220kV及以上电压的线路保护，双重化光纤保护要求两套纵联保护分别有单独的传输通道，但在实际的保护配置中却存在一些问题。对于全介质自承式光缆，其可靠性相对较差，同一光缆内部不同纤芯不能视为双重化通道。对光纤复合架空地线（OPGW）光缆，因其安全系数相对较高，一般较难出现通讯中断，因此在目前未组网的情况下可视为双重化通道。若在光纤网络组网的情况下，OPGW光缆必须重新架设，保证2条路由的双重化，以便确保一条光缆损坏后，可通过另一个路由正常运行。
对于复用通道来说，许多220kV及以上变电站一般只配备一套光传输设备，因此光纤保护的双重化配置就要求设置两套复用通道设备，主要是设置两套SDH或PDH光端机及PCM设备。
（3）通道设备的抗干扰问题。光纤接口一般与保护装置同屏安装在控制室，两者之间的接点通过尾纤连接。而控制室与通讯机房之间的连接主要是通过光纤传输，这部分基本上不存在干扰问题。受干扰的主要是通讯机房内的设备。变电站内倒闸操作所产生的电弧、雷击或设备放电等，都通过电磁场辐射的方式干扰通讯设备。解决方法是采用良好的接地及对设备屏蔽的方法来抑制干扰。
（4）通信时钟问题。线路两侧保护装置间的数据交换是电流差动保护的关键，因此，必须确保线路两侧保护装置内的时钟同步，这样采集到的数据具有可比性、有效性。两侧装置中识别码大的一侧作为参考端，识别码小的另一侧作为同步端。彼此之间按照同步方式相互交换信息，参考端固定采样间隔并固定向对侧发送一帧信息。同步端根据接收到的信息随时调整采样间隔，以便保证线路两端时钟同步。
4 结论
光纤通信技术的发展及其在继电保护领域中的广泛应用，220kV及以上电压等级线路保护使得光纤电流差动保护的比重逐年增高。我们应更加积极正确地去面对双重化保护配置中出现的各种问题，及时提出相应的整改对策，以期实现光纤保护在高压线路运用的真正双重化。
参考文献
[1]庞海燕,郭超腾.光纤电流差动保护及其相关问题研究[J].机电信息,2012, 3:33-35.
[2]李冠群.光纤波阿虎通道联调相关问题分析[J].能源与节能,2011,11:71-72.
作者单位
国网山东省电力公司淄博供电公司山东省淄博市255000
