通信接口在電力繼電保護(hù)上的應(yīng)用

周春豐，邊秋月

（1.國網(wǎng)天津市電力公司信息通信公司，天津 301600；2國網(wǎng)天津靜海供電有限公司，天津 301600）

0 引 言

為了給用戶提供安全穩(wěn)定的電能，需要將通信接口運(yùn)用到繼電保護(hù)中。通信接口是電力運(yùn)行保障的技術(shù)支持。通信接口的穩(wěn)定性及安全性成為電力安全運(yùn)營的可靠保障。通信接口是連接中央處理器及通信設(shè)備的接口，主要形式有光纖接口和電接口，可協(xié)助完成變電站的信號傳輸及送達(dá)[1]。

1 電力繼電保護(hù)的系統(tǒng)概述

繼電保護(hù)電力系統(tǒng)中的電力元件，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，在第一時(shí)間將故障信息傳遞給電力相關(guān)負(fù)責(zé)部門。繼電保護(hù)裝置全程自動化操作，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)發(fā)出跳閘指令，減少電力設(shè)備故障[2]。

1.1 繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用意義

隨著我國電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜。而變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)也經(jīng)歷了從電磁式保護(hù)裝置到晶體管式繼電保護(hù)裝置，再從集成電路繼電保護(hù)裝置到微機(jī)繼電保護(hù)裝置的發(fā)展歷程。在變電站行轉(zhuǎn)過程中，電力系統(tǒng)安全是其核心目標(biāo)。繼電保護(hù)技術(shù)給智能電網(wǎng)的安全生產(chǎn)和運(yùn)行監(jiān)視等提供可靠的技術(shù)支持。通信和保護(hù)之間接口的穩(wěn)定性和安全性直接影響智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定[3]。

1.2 繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢

智能電網(wǎng)也會出現(xiàn)一些故障以及失效的情況，與傳統(tǒng)的變電站信息化測控技術(shù)相比，繼電保護(hù)技術(shù)是一項(xiàng)可以有效改善這些情況的技術(shù)手段，提高了智能電網(wǎng)運(yùn)行過程中的安全性及穩(wěn)定性。繼電保護(hù)技術(shù)的主要作用是電網(wǎng)發(fā)生突發(fā)性故障或是失效時(shí)，自動對故障的設(shè)備進(jìn)行切除并及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，提醒相關(guān)工作人員及時(shí)對故障進(jìn)行處理，盡快使電網(wǎng)恢復(fù)正常運(yùn)行的狀態(tài)。智能電網(wǎng)環(huán)境下的繼電保護(hù)，其存在的主要目的就是維護(hù)智能電網(wǎng)運(yùn)行的安全，保障電力用戶在用電過程中的安全，同時(shí)也降低供電企業(yè)在供電過程中承受經(jīng)濟(jì)損失的可能性。在智能電網(wǎng)建設(shè)的過程中，繼電保護(hù)技術(shù)具有十分重要的地位。

（1）在電力輸送過程中，一旦出現(xiàn)問題，繼電保護(hù)技術(shù)能通過有效控制手段進(jìn)行自動調(diào)控。當(dāng)自動調(diào)節(jié)無法解決時(shí)，再通過檢修工作人員開展調(diào)試工作，極大程度上節(jié)約人力及物力成本。

（2）智能變電站在運(yùn)行使用時(shí)，通過許多線路來完成繼電保護(hù)工作。在多條線路調(diào)試和運(yùn)行過程中，優(yōu)選最佳方式配合繼電保護(hù)工作。同時(shí)，在設(shè)備診斷方面，繼電保護(hù)也較傳統(tǒng)方式更為智能[4]。當(dāng)發(fā)電設(shè)施及其線路出現(xiàn)不同程度的故障時(shí)，繼電保護(hù)在第一時(shí)間將故障信息傳送給相關(guān)管理人員，或直接控制故障線路開啟跳閘命令。

1.3 在線監(jiān)測與故障診斷有效保障電網(wǎng)安全平穩(wěn)運(yùn)行

近年來，我國智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷深化和推廣，也對智能電網(wǎng)重要支撐環(huán)節(jié)的智能變電站的運(yùn)維方式提出了新的挑戰(zhàn)。當(dāng)二次回路出現(xiàn)自動報(bào)警時(shí)，由于無法辨別繼電保護(hù)和其他保護(hù)異常，從而導(dǎo)致故障無法順利排除。開展在線監(jiān)測與故障診斷技術(shù)，對電力運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行全方位監(jiān)控，快速提升智能變電站運(yùn)行維護(hù)人員解決異常問題能力，從而提升智能變電站的運(yùn)維水平[5]。

在進(jìn)行智能電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)時(shí)，加強(qiáng)在線監(jiān)測與故障分析，以提高供電服務(wù)的品質(zhì)，既滿足用戶的基本用電需求，又能為其提供更多的增值性服務(wù)。

2 繼電保護(hù)不穩(wěn)定因素

2.1 硬件及軟件設(shè)備因素

在電力系統(tǒng)建設(shè)運(yùn)用過程中，硬件設(shè)備和軟件設(shè)備直接影響繼電保護(hù)裝置。當(dāng)出現(xiàn)繼電保護(hù)不穩(wěn)定的情況時(shí)，要求檢修人員對接口裝置、通道設(shè)施及控制軟件等多方面逐一排查，從而保障繼電保護(hù)平穩(wěn)運(yùn)行[6]。在電力系統(tǒng)運(yùn)營過程中，發(fā)生繼電保護(hù)故障的原因有許多，其中包括二次回路絕緣故障、產(chǎn)源故障、故障裝置老化等。

硬件設(shè)施是保障電力系統(tǒng)繼電保護(hù)平穩(wěn)運(yùn)行的客觀條件，當(dāng)硬件設(shè)施出現(xiàn)裝置故障問題時(shí)，在第一時(shí)間啟動保護(hù)元件系統(tǒng)，并進(jìn)行有效的隔離保護(hù)。硬件裝置系統(tǒng)分為中央處理器、模擬量模板、數(shù)字模板及電源四部分。

軟件因素是指電力企業(yè)廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)運(yùn)行軟件設(shè)備的故障問題，包括電力系統(tǒng)軟件在研發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)存在的問題和繼電保護(hù)控制系統(tǒng)軟件錯(cuò)誤指令等問題，這些問題都給繼電保護(hù)失誤創(chuàng)造條件。在電力系統(tǒng)維護(hù)時(shí)，需要對軟件系統(tǒng)進(jìn)行全面、精準(zhǔn)的了解，使繼電保護(hù)裝置平穩(wěn)運(yùn)行。

2.2 人員技術(shù)因素

電力行業(yè)砥礪前行的過程中，繼電保護(hù)技術(shù)也在不斷提高。但部分電力企業(yè)忽視對繼電保護(hù)技術(shù)人員的培訓(xùn)，致使有的檢修人員的技能能力無法滿足日益發(fā)展的電力繼電保護(hù)故障的維修工作要求。加之，從事繼電保護(hù)技術(shù)人員的技能觀念陳舊，積極學(xué)習(xí)技能的熱情態(tài)度不足，嚴(yán)重影響電力繼電保護(hù)工作順利開展[7]。因此，需要對從事繼電保護(hù)行業(yè)的技術(shù)人員開展綜合性的技能培訓(xùn)，使其全面處理繼電保護(hù)裝置中出現(xiàn)的各種問題。

3 通信接口在電力繼電保護(hù)的應(yīng)用路徑

3.1 通信接口與光纖接口保護(hù)解析

光纖接口是用來連接光纖線纜的物理接口，其原理是利用了光從光密介質(zhì)進(jìn)入光疏介質(zhì)從而發(fā)生了全反射。

光纖通信接口通道通常保護(hù)一對纖芯。光纖分為單模光纖（傳導(dǎo)長波長的激光）和多模光纖（傳導(dǎo)短波長的激光）兩種。在保護(hù)設(shè)備上配置一個(gè)光纖接口，或者將管線保護(hù)接入電路光纜設(shè)備，單模光纜的連接距離可達(dá)10 km，多模光纜的連接距離要短的多，為300 m 或500 m[8]。

3.2 通信接口與復(fù)用通道保護(hù)解析

復(fù)用通道在通信接口的連接方式較為復(fù)雜，其通信接口的傳輸速率為2 Mb/s或64 kb/s。實(shí)際上，保護(hù)通道與通信接口連接是通過MUX設(shè)備實(shí)現(xiàn)。因?yàn)镸UX設(shè)備主要分為兩種，一種是2 Mb/s速率的接口裝置，另一種是64 kb/s速率的接口裝置。復(fù)用通道連接通信接口在保護(hù)裝置使用前確認(rèn)保護(hù)裝置的異常信號燈處于熄滅狀態(tài)[9]。

通信專業(yè)技術(shù)人員檢測兩端通信線的連接位置，當(dāng)出現(xiàn)連接不牢、數(shù)字通信接頭焊點(diǎn)虛、音頻配線架上的卡線不牢固等問題時(shí)，用誤碼儀測試連接通道，測試通常保持在1～1.5 h。兩次測試結(jié)果相對穩(wěn)定及符合標(biāo)準(zhǔn)后，通知檢修維護(hù)專業(yè)人員將通信線接入保護(hù)裝置[10-11]。

4 結(jié) 論

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)向著全網(wǎng)保護(hù)趨勢上發(fā)展。電力企業(yè)需要認(rèn)識到繼電保護(hù)技術(shù)的重要性，在實(shí)踐工作中對繼電保護(hù)研究成果進(jìn)行檢測，確保智能電網(wǎng)運(yùn)行需要，并提升其安全性能[12]。