繼電保護(hù)光纖通道的分析與保護(hù)探討

黃遠(yuǎn)東

廣東電網(wǎng)惠州龍門(mén)供電局，廣東惠州 516800

繼電保護(hù)光纖通道的分析與保護(hù)探討

黃遠(yuǎn)東

廣東電網(wǎng)惠州龍門(mén)供電局，廣東惠州 516800

本文以光纖通道為切入點(diǎn)，對(duì)繼電保護(hù)的高壓測(cè)量進(jìn)行了介紹，對(duì)在繼電保護(hù)中應(yīng)用光纖作為信號(hào)傳輸?shù)耐ǖ肋M(jìn)行了探討。

.繼電保護(hù)；光纖；保護(hù)

1 光纖通道與接口

當(dāng)前的繼電保護(hù)中已經(jīng)廣泛的采用光纖通道，采取這種方式的繼電保護(hù)的組成部分包括：光纖、光接收器以及光發(fā)送器，被稱(chēng)為光纖繼電保護(hù)。

1.1 光發(fā)送器

光發(fā)送器往往由鋁石釹榴石激光器或者是砷鎵鋁發(fā)光二極管組成，它能夠讓電信號(hào)通過(guò)光發(fā)送器時(shí)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，然后才能進(jìn)行輸出。作為一種比較常見(jiàn)的電光轉(zhuǎn)換元件，發(fā)光二極管具有技術(shù)成熟，使用壽命長(zhǎng)德特點(diǎn)，因而其使用十分的廣泛。

1.2 光接收器

主要由光電二極管構(gòu)成的光接收器具有十分重要的作用，光信號(hào)通過(guò)它轉(zhuǎn)變成為電信號(hào)，然后才能夠進(jìn)行輸出。

1.3 光纖

光纖是通過(guò)光的傳播來(lái)進(jìn)行相應(yīng)信號(hào)的傳輸。光纖一般由空心的石英絲構(gòu)成，其直徑很細(xì)，其作為光傳輸?shù)慕橘|(zhì)具有其他信號(hào)傳遞方式所不具有的高容量，與傳統(tǒng)的金屬導(dǎo)線相比，光纖的主要材料為石英，能夠節(jié)省大量的金屬材料，具有很強(qiáng)的耐腐蝕性，防潮效果好，抗干擾性較其他介質(zhì)的要強(qiáng)很多，其鋪設(shè)也十分的簡(jiǎn)單，因此作為信號(hào)傳遞的通道具有很強(qiáng)的可靠性。但是它也有一些缺點(diǎn)，那就是通信距離不夠理想，在進(jìn)行長(zhǎng)距離通信中，往往需要一些輔助設(shè)備，如中繼器等。

隨著電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)于整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要作用，電網(wǎng)通信的容量也隨著不斷的增加。一般的微波通信容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)的不能滿(mǎn)足要求，而光纖通道的通信容量在用0.85um短波時(shí)，高達(dá)微波通信容量的兩倍之多，當(dāng)采用長(zhǎng)波通信時(shí)，其通信容量的優(yōu)勢(shì)將會(huì)進(jìn)一步的顯現(xiàn)出來(lái)。

1.4 工作可靠

電力系統(tǒng)操作會(huì)產(chǎn)生較大的電磁干擾，而雷電對(duì)于載波通道的影響也不容忽視，由于各種惡劣的天氣，往往造成通信信號(hào)的衰減，很多時(shí)候甚至導(dǎo)致通信的中斷。雖然電磁干擾對(duì)于微波的影響比較小，但是微波通道在復(fù)雜的天氣環(huán)境下容易出現(xiàn)信號(hào)衰減。天氣環(huán)境對(duì)于光纖通道的影響微乎其微，而光纖不受電磁干擾的影響。從上面可以看出，與載波和微波通道相比，光纖具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，其可靠性非常理想，這對(duì)于維護(hù)電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行具有十分重要的意義。

光纖保護(hù)包括光纖電流差動(dòng)保護(hù)、光纖距離保護(hù)、光纖方向保護(hù)、光纖命令傳輸?shù)妊b置，傳輸通道隨著光纖保護(hù)的不同類(lèi)型而不斷的轉(zhuǎn)變。一般來(lái)說(shuō)邏輯命令信號(hào)的傳輸通道對(duì)通道對(duì)稱(chēng)性的要求不是特別的高，或是根本就沒(méi)有要求，如光纖距離、方向保護(hù)等，在所有的光纖自愈環(huán)網(wǎng)以及傳輸通道之中都可以進(jìn)行正常的工作。電流相量的實(shí)部和虛部以及瞬時(shí)值都是靠光纖電流差動(dòng)保護(hù)來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的傳輸，在兩端的采樣要實(shí)現(xiàn)同步，從而保證兩端電流的相量和和相量差是在同一時(shí)間之內(nèi)的，從而保證動(dòng)作電流和制動(dòng)電流計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確。

綜上所述，利用自愈環(huán)或其他通道切換裝置對(duì)光纖電流差動(dòng)保護(hù)裝置進(jìn)行傳輸?shù)臅r(shí)候，應(yīng)該確保無(wú)論是切換之前還是切換之后的收發(fā)路由的一致性，且收發(fā)理由的切換要保證同步進(jìn)行，它們之間時(shí)間的延遲應(yīng)該低于50ms。一般通道警報(bào)會(huì)在切換的時(shí)候出現(xiàn)。

2 光纖應(yīng)用于繼電保護(hù)的高壓測(cè)量

任何一套繼電保護(hù)裝置都要用TA、TV測(cè)量輸電線路上的電流、電壓。應(yīng)用光纖測(cè)量的一種簡(jiǎn)單方法是用光纖將TA、TV與保護(hù)裝置聯(lián)接起來(lái)，這種測(cè)沒(méi)方法能夠避免強(qiáng)電磁干擾對(duì)測(cè)量信號(hào)的影響，提高測(cè)量精度和設(shè)備的安全性。另一種方法時(shí)應(yīng)用光纖變流器取代電磁式的TA、TV。這種測(cè)量無(wú)飽和現(xiàn)象，可以準(zhǔn)確地反映故障情況下的電流、電壓量。應(yīng)用于計(jì)算機(jī)保護(hù)更為有利，可以把經(jīng)光纖變流器測(cè)量后的數(shù)字量直接輸入計(jì)算機(jī)保護(hù)，而不用進(jìn)行A/D和D/A變換，將會(huì)大大提高動(dòng)作時(shí)間和計(jì)算精度。

3 光纖作為繼電保護(hù)的信號(hào)通道

在信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸中，如果利用光纖作為信號(hào)傳遞的介質(zhì)，那么在整條傳輸線路中每到一定的間隔必須設(shè)置一個(gè)中繼器，也就是常說(shuō)的光-電-光中繼器。繼電保護(hù)中光纖作為信號(hào)傳送的通道，在很多方面都被廣泛的采用，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1）電流縱差保護(hù)中的導(dǎo)引線；

2）繼電保護(hù)裝置的聯(lián)絡(luò)線

高頻保護(hù)中對(duì)控制室以及載波機(jī)的保護(hù)往往用到光纖作為聯(lián)絡(luò)線。除此之外，光纖還作為微波保護(hù)中發(fā)射塔和保護(hù)裝置之間的聯(lián)絡(luò)線；

3）變電站或控制室內(nèi)的繼電保護(hù)信號(hào)傳輸線

光纖在對(duì)計(jì)算機(jī)多機(jī)進(jìn)行保護(hù)的時(shí)候，連接微機(jī)之間以及各種測(cè)量或者其他終端設(shè)備，從而保證這些數(shù)據(jù)之間的數(shù)據(jù)傳輸。

在繼電保護(hù)通道中以光纖作為傳輸介質(zhì)具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，可以最大限度的避免外部環(huán)境對(duì)于通道的干擾，從而保證信號(hào)傳輸?shù)耐〞?、精確。特別是應(yīng)用于短線電流縱差保護(hù)，對(duì)由于感應(yīng)電壓或故障電流大而引起的過(guò)電壓造成對(duì)通道和設(shè)備的危害是一個(gè)最有效的解決方法。因此，研究光纖通信在繼電保護(hù)中的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外的研究方向首先是針對(duì)短線縱差保護(hù)。另外，在短線上應(yīng)用光纖縱差保護(hù)避免了距離保護(hù)由于距離短存在的超范圍誤動(dòng)和弧光電阻造成的拒動(dòng)問(wèn)題。

4 光纖通信系統(tǒng)的復(fù)用在繼電保護(hù)中的應(yīng)用

對(duì)于短線電流縱差保護(hù)中的光纖通道，應(yīng)該研究和應(yīng)用信號(hào)各路傳輸?shù)膹?fù)用技術(shù)，傳輸各相電流及其他保護(hù)信號(hào)，做到分相傳輸、分相比較、分相眺閘，使繼電保護(hù)性能得到提高。隨著光纖在電力通信中的推廣運(yùn)用，使繼電保護(hù)應(yīng)用光纖以數(shù)字或模擬形式傳輸多路電流、電壓信號(hào)，并在較長(zhǎng)輸電線路上采用分相電流縱差保護(hù)成為可能，而電流差動(dòng)保護(hù)原理的優(yōu)越性能更非其他原理所能比擬。

5 結(jié)論

綜上所述，光纖通信與其他介質(zhì)為基礎(chǔ)的通信相比具有十分明顯的優(yōu)點(diǎn)，第一，對(duì)來(lái)自外部環(huán)境的各種干擾幾乎可以無(wú)視。第二，具有很大的容量。以上兩個(gè)優(yōu)勢(shì)使得光纖在繼電保護(hù)中的應(yīng)用具有更高的可靠性和安全性，從而對(duì)保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定的運(yùn)行具有十分重要的意義。

[1]徐馳.繼電保護(hù)設(shè)備管理信息系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2004(12)..

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