高頻和光纖通道在高電壓線路保護中的應用

郭占春

江蘇徐礦綜合利用發(fā)電有限公司，江蘇徐州 221011

1 高壓線路保護中高頻通道的應用

高頻通道在高壓線路上的應用主要依靠的是電力線路、加工設備、收發(fā)信機構(gòu)等構(gòu)成的一個有線通信通道，利用高頻通道可以構(gòu)成一個線路縱向的聯(lián)動保護即為高頻保護。高頻通道可以利用一項導線和大地構(gòu)成一個通道，也可利用兩相導線構(gòu)成一個相間通道。利用相間通道的高頻電流衰弱較小，但是需要兩套設備進行系統(tǒng)支持所以成本較大，通常不被采用。相地通道在實際的線路保護中同一相端安裝高頻耦合與分離設備，利用線路其中一相與大地連接為通道，其缺陷是在運行中容易受到干擾，但是突出的是經(jīng)濟性，所以在國內(nèi)應用較為廣泛。

高頻通道利用電路、高頻阻波器、耦合電容、結(jié)合濾波器、高頻線纜、保護間隙、接地開關、高頻接收機等組成。以相地通道為例，其三相線路都可以利用傳遞高頻信號。高頻阻波器是電感線圈和電容組構(gòu)成，形成諧振回路，阻隔高頻電流，工頻則可通過，而耦合電容與高頻阻波器作用相反。結(jié)合濾波裝置則是降低高頻信號的衰減，增加收發(fā)信的功率。高頻線纜的是將高頻收發(fā)機和戶外設備連接起來。保護間隙則是防止設備受到高壓的沖擊而損壞。接地開關是為了在檢修中保護人身安全。

2 高壓線路保護中光纖通道的應用

光纖技術的應用就是將通道中傳遞的電信號變?yōu)楣庑盘枺霉饫w完成信號的傳遞。光纖傳輸?shù)膬?yōu)勢就是衰減小，同時光的頻率高可以傳遞更多的信息。其抗干擾的能力強，因為光信號的特征是可以防護雷電、故障等產(chǎn)生的電磁干擾，所以優(yōu)勢明顯。單個光纖可以傳遞多大數(shù)千路的信號，用多根光纖構(gòu)成的光纜其傳遞的信息將更多。光纜敷設都是將光纜設置在高壓電網(wǎng)的地線中，以此構(gòu)成一個電路上的光纖通信網(wǎng)，使其兼具了地線與通信的功能，在國內(nèi)被普遍應用。

光纖與繼電保護的配合有兩種模式，即專用、復用。專用通道是指：線路保護直接由光纖傳遞信息，發(fā)送個占用一條光纖，兩端保護裝置為一對一發(fā)送。專用線路可靠性強，但是利用率低，距離受到限制。復用通道：是保護裝置經(jīng)過轉(zhuǎn)換輸出光信號，利用尾纖連接到光電轉(zhuǎn)換器上，從光信號變?yōu)殡娦盘枺缓罄秒娎|傳遞給復用設備經(jīng)過轉(zhuǎn)換，傳遞到光纖通道。這樣的方式可以提高光纖的利用效率，尤其是在資源相對緊張的情況下。因為在傳遞中選擇了光端設備增加了傳輸?shù)木嚯x。但是也應注意其增加了中間環(huán)節(jié)，在管理上增加了困難，容易出現(xiàn)故障維護量大。

3 雙通道的合理配置與結(jié)合

針對現(xiàn)有的電網(wǎng)配置通常，線路中都配置有兩套快速主保護設備，其中采用的都是利用電力線路載波的高頻保護系統(tǒng)，在線路上高頻保護的配置為高壓性快速保護裝置，配合一個臺高頻專用的收發(fā)信機，主線路的二保護也為高壓型線路快速配套保護裝置配合專用的高頻是發(fā)信機，這就為高壓線路配置了高頻保護通道。而在實際的應用中，因為高頻載波通道有著特有的缺陷，所以在出現(xiàn)惡劣天氣的時候，如覆冰氣候下就會造成雙高頻通道配置的電網(wǎng)線路的主要保護裝置因安全隱患而退出電網(wǎng)運行，這就給電網(wǎng)的運行安全帶來隱患，降低了整個電網(wǎng)的可靠性。所以繼電保護載波通道的適應性導致其安全隱患進而將影響線路上主保護的投運。實際情況證明，兩套高頻通道雖然可以在連接上耦合到不同的線路相上，但是相同原理的兩套保護裝置顯然不利于電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定，所以在實際的應用中可以將高頻和光纖通道進行配合使用，即建立一個“高頻+光纖”的保護裝置通信系統(tǒng)。以滿足線路運行的實際情況。

雖然光纖與高頻技術在應用中都會面對優(yōu)缺點的爭議，但是從實際運行的效果看，載波保護在很大程度上受到通道干擾的問題，所以其應用會體現(xiàn)出明顯的制約性，而隨著自動化水平的不斷提高信息量的增加使其不能完全滿足系統(tǒng)需求。而光纖技術的不斷成熟，光纖通信的可靠性也隨之增加，其可靠性也隨之被認知，突出的抗干擾、容量大、衰減小、維護方便等優(yōu)勢都使其應用范圍也隨之擴大。

隨著電網(wǎng)保護的要求不斷升級，載波通信大有被光纖系統(tǒng)取代的趨勢，有多條線路具有統(tǒng)一型號光差保護的變電站也會隨之增加。隨著光纖技術的不斷發(fā)展，光差動保護最為高壓線路主保護的發(fā)展是十分明顯的，而要實現(xiàn)線路保護的雙光纖通道就必須解決旁路代供光纖保護通道相互切換的難題。針對上面分析的光纖+載波的雙通道配置，可以在現(xiàn)有通道下利用旁路代供實現(xiàn)兩種技術的共存。在現(xiàn)有旁路保護的基礎上增加一套光保護設備，這樣在系統(tǒng)中就有兩套保護，一套縱聯(lián)距離保護，一套光纖差動保護。當代線路是高頻距離保護時，按照原有的方式將代線路收發(fā)信機切換為旁路。如果旁路代線路是光差動保護則通過光纖分配裝置來完成光纖通道的切換，此時光纖通道為旁路。

4 結(jié)論

高頻通道在保護應用中，因為結(jié)構(gòu)復雜且故障率高，影響其安全性和可靠性，但是因為其成本相對較低，在我國的高壓電網(wǎng)中也得到了廣泛的應用。但是隨著電力配送技術的不斷提高，無人值守的變電站和網(wǎng)絡相繼投入應用，高頻保護的弊端使其已經(jīng)不能完全適應高壓電網(wǎng)。取而代之的是雖然成本較好但是傳輸質(zhì)量可靠、抗干擾強、誤碼率低、信息量大的光纖通道，同時光纖通道的原理使之可以不受電網(wǎng)運行的干擾，可以適應多種運行方式。所以從發(fā)展趨勢上看，光纖與高頻通道雖然可以共存與電網(wǎng)中，但是光纖通道的應用將逐步成為高壓電網(wǎng)的主流保護模式。

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