[科普中国]-光纤保护

简介

随着电网规模的不断扩大,电网的安全稳定运行变得尤为重要,对继电保护的要求也越来越高。光纤保护作为高压线路的主保护在电网中的应用越来越普遍,以贵港供电局为例,目前220kV及以上电压等级的线路共有24条,配置有48套主保护,其中光纤保护共46条,光纤保护配置率达96%。光纤保护通道作为光纤保护传输数据的通道,是光纤保护正常运行的前提。对光纤保护和光纤保护通道的原理进行分析,并对如何更好的调试和维护光纤保护通道进行了探讨,供有关人员参考1。

光纤保护原理光纤保护采用光纤通道作为信号通道来传送线路两端的比较信号(电气量或命令信号),通过对所传输信号的计算或逻辑判断,实现全线速动功能。目前220kV及以上电压等级线路的光纤保护原理分为以下两种。

1 .光纤差动保护原理

光纤差动保护以光纤为通道,传输电流量信息,通过对两侧电流量的计算,实现差动保护功能,实现全线速动。以一条220kV线路为例,当发生区内故障时,线路两侧的故障电流均流向故障点,两侧电流的矢量和成为动作电流。当发生区内故障时,线路内为穿越性的电流,不产生动作电流,只产生制动电流,差动保护不动作(注:以母线流向被保护线路方向为正方向)。

2. 光纤方向/ 距离保护原理

光纤方向/距离保护是以判断方向为基础的纵联保护,通过命令信号的传输,结合两侧信息进行逻辑判断,实现全线速动。纵联方向/距离保护的逻辑判断分两种:闭锁式(没有收到闭锁信号,本侧满足条件就闸)和允许式(本侧满足条件后,还需要接收到对侧的允许信号才能跳闸)。

光纤通道原理光纤通道作为线路两侧保护信息(电流量或命令信号)相互沟通的纽带,一直是光纤保护的薄弱环节。一旦光纤通道中断,相应的主保护将被迫退出运行,直接影响到电网安全。

光纤通道的连接形式分为两种:专用通道和复用通道。专用通道是指线路两侧的装置通过光纤通道直接连接(即保护的尾纤与光缆的保护专用芯直接融接或通过光纤分配屏连接),主要应用于短线路。复用通道是指保护信息按一定的规约,以64kbit/s的速率复接到PCM交换机,和其它信息复用后一起传输,或单独以2Mbit/s的速率复接到SDH的E1口,传送保护数据。

光纤保护通信接口设备作为实现光信号与电信号相互转换的接口设备,主要分为两种:保护通信接口装置(FOX-41A)和光电转换接口装置。

保护通信接口装置FOX-41A用于南瑞RCS902光纤距离或方向保护设备装置,利用光纤通道传输信号,还能与光电转换接口装置与通讯设备实现复接,可用于64kbi t/S或2Mbit/S传输速率。

光电转换接口装置分为两种:一是用于2Mbit/S传输速率的光纤差动保护装置与SDH设备接口复接, 如MUX- 2MC、GXC-2M、GXC-2M+等,二是用于64kbit/S传输速率的光纤差动保护装置与PCM机复接,如MUX-64B、GXC-64等。

光纤通道对调方法光纤通道对调主要包括两部分:一是指对保护装置(光差保护)、光电转换装置(MUX2M)、保护通信接口(FOX41)等装置上的光纤收发信端口的光功率进行测量,以确保保护装置、光电转换装置和保护通信接口装置之间的通信完好及光纤衰耗在正常允许范围之内;二是校验保护装置的保护功能。下面以RCS931型线路保护装置为例介绍光纤通道对调的基本方法。

1. 准备工作: 修改与通道相关的三个控制字。

主机方式:指装置运行在主机还是从机方式,两侧保护装置必须一侧为主机,另一侧为从机。

专用光纤:采用专用光纤时, 置1 , 与PCM复接时置0。

通道自环或设置本侧对侧纵联码一致:通道自环试验时置1,正常运行时置0。

2. 测试光纤通道数据

对于专用光纤的通道接线方式,需分别测量保护装置背板收发信端口的光功率,验证光纤通道的正确性。

（1）检查保护装置发出的光功率电平是否满足要求,若采用专用光纤且线路比较长导致对侧接收光功率不满足接收灵敏度要求时,可以通过跳线增加保护装置的发送功率。

（2）检查保护接收的光功率是否满足要求,一般应在－ 40dbm以上,若不满足应检查光纤是否均连接好,光纤头是否清洁,光纤的衰耗是否与实际线路长度相符(尾纤的衰耗是很小的)对于复用光纤的通道接线方式,除了测试上述两点的光功率外,还需测量光电接口装置的收发信端口的光功率。

（3）在通信机房的通信接口柜测量光电转换接口装置发信端口的光功率电平,与保护装置接收到的光功率电平进行对比,检测两者之间衰耗,衰耗数据根据中间接头的数目不同有所偏差,相差不大。

（4）在通信机房的通信接口柜测量光电转换接口装置收到的光功率电平,与保护装置发出到的光功率电平进行对比,检测两者之间衰耗,衰耗数据根据中间接头的数目不同有所偏差,相差不大。对于复用通道,还应利用误码仪测试复用的通讯通道是否良好。

3 .主保护功能校验

完成上述检查后,恢复正常运行时的定值,同时将通道恢复正常运行时的连接,投入差动压板,保护装置应该通道异常灯不亮,无通道异常信号。通道状态中的各个状态计数器可能偶尔会增加。根据光纤保护装置的原理不同,线路两侧进行差动保护或方向(距离)保护功能的调试。

恢复工作前状况进行通道测试和保护功能校验以后,检修人员按定值单整定装置定值和投退压板,检查保护装置、光电转换接口装置无异常告警信号,将保护装置和光电接口装置恢复到工作开始前的状态。

其他型号的光纤保护通道测试方法与此类似,分别测量保护装置或保护通信接口背板、光电转换接口装置背板的收信和发信电平,进行比较,检查衰耗是否在允许范围内,从而确定光纤通道是否正常;通过线路两侧保护功能调试,验证保护逻辑正确性2。

光纤通道的运行维护光纤保护除了需进行定期的预防性试验外,还需加强日常的巡视,在正常运行的情况下,值班人员应注意以下几点。

(1)经常记录通道状态中的数据,以便前后比较,监视通道的运行状态。

(2)经常观察差动电流是否异常。

(3)经常检查光电转换接口装置上的告警灯是否正常。保护装置及监控系统无“通道异常”告警,装置面板上“通道异常灯”不亮。

总结随着光纤保护的大量使用,光纤保护通道出现的问题也不断增加,建议在光纤保护验收投运之前严格把关,确保保护通道的畅通,保护功能的正确,提高光纤保护在运行过程中的安全性和稳定性3。