试析光纤通信技术在继电保护中的应用 罗斌

试析光纤通信技术在继电保护中的应用罗斌
摘要：光纤通信技术在电力系统继电保护领域中的应用也越来越广泛，用光纤
通道也成为信息传输的主要通道和手段，具有运行可靠性高、抗电磁干扰能力强、传输容量大等诸多特点。

本文作者分析了光纤通信技术在继电保护中的应用。

关键词：光纤通信技术；继电保护；应用
0、引言
在我国电网规模不断扩大和电网结构日趋复杂的背景下，我国采取了多种有
效措施或技术手段来加强对电力系统的保护，以形成一系列成熟、可靠的电力系
统保护体系。

光纤通信技术由于具备网络安全、容量大、速度快、传输损耗低等
特点，在通信等服务行业中得到了广泛应用，在电力发展领域中，光纤通信技术
的合理提出对构建平稳、高效的电力保护系统具有重要意义，同时对电力资源的
充分利用、电力系统服务水平的提升等也起到积极的促进作用，故电力部门应对
该技术的发展和应用予以高度重视。

1、光纤通信在电力系统继电保护应用原理
光纤通信在电力系统继电保护中的应用主要基于光纤通信良好的信息传输性能，即，电力系统运行中某电力元件发生故障，给电力系统稳定运行造成不良影
响时，可将警告信息及时传输给值班人员，或直接触动断路器跳闸切断电路，保
证电力系统安全运行。

光纤通信信息传输方式应用的主要技术有波分复用技术、
频分复用技术，其中波分复用技术指在一根光纤中传输多个波长不同的信号，使
得光纤通信容量大大提升，光纤通道资源得以充分利用，尤其光信号大容量、长
距离传输，一定程度上降低电力系统继电保护运行成本。

频分复用技术指将传输
信道总带宽划分多个子频带，在子频带中进行信号传输。

频分复用技术中的信号
以并行方式传输，不必考虑各路信号传输中的延时问题，一定程度上扩大了频分
复用技术应用范围。

2、光纤通信技术在继电保护中的应用优势
2.1 抗干扰能力强
光信号的特点之一，就是可以在系统有故障时避免电磁方面出现的干扰，有
很好的防止雷电效果，所以，光纤通道通常使用在继电保护通道当中。

2.2 误码率低
由于传输质量很高，所以误码率低，通常在10%以下。

通道一般所要求的“透
明度”是继电保护常要求的，而这种特点让光纤通道十分好的满足。

就是由发端保护装置来发送信息，然后经过通道传输之后送到收端，使发端的原始发送信息与
收端的保护装置所见的信息完全相同，任何东西都不增不减。

2.3 传输的信息量大
光的频率高，所以频带宽，传输的信息量大。

此特点让线路两端保护装置交
换的信息量增大，因此让继电保护动作的可靠和正确性性大大提高。

电力常用光
缆一般是ADSS和OPGW。

ADSS虽然施工方便，但是存在电腐蚀的问题，挂点选
择困难，防火性能差，OPGW光缆虽然造价较高，可以兼作继电保护通道。

3、光纤通信技术在继电保护中的应用
3.1继电保护与光纤通道之间的通信方式分析
光纤通道与继电保护之间的通信方式主要有专用光纤通信方式和复用光纤通
信方式两种，每一种通信方式都有其特点和适用情形，在使用过程中应该根据实
际情况来进行方式的选择。

具体如下。

（1）专用光纤通信方式专用通信方式只
传输继电保护信息，而不传输其他信息，这主要是因为专用通信方式是专门为继
电保护而进行建立的专用光纤通道。

专用通信方式的通信距离一般在100km之内，这主要受到了光及发出和接收距离等各方面因素的影响和制约所致。

专用通道方
式是光缆的纤芯经过融纤后，由光缆终端箱直接接入到继电保护设备的接口，整
个接入过程中没有中间环节和其它设备的介入。

因此其主要优点就是传输可靠性高、传输方式简单、便于管理。

所以，专用光纤通信方式是当前用于短距离网线
继电保护的重要方式，对于重要线路的保护方面作用重大。

（2）复用光纤通信
方式复用光纤保护主要是由纵联保护中各个光纤进行配合组成。

继电保护装置在
允许方式之下会发出允许信号与直跳信号，接下来经过音频接口信号就会传输到
相关的复用设备之中，然后传输到光纤通道之中。

接线简单是这种传输方式的一
个较大优点，对于电路系统的维护和运行有着重要的促进作用。

但缺点就是因为
众多的中间传输环节而给检查和巡视带来了极大的不变。

复用光纤通信方式在长
距离线路保护中应用的比较广泛。

3.2注重光缆的合理选取
当前，电力系统继电保护中应用的光缆包括普通非金属光缆、全介质自承式
光缆、架空地线复合光缆，其中架空地线复合光缆在高电压等级、多回线路、同
杆双回等中的应用具有较低的综合成本，而且其还可用作继电保护的通道。

以
220kV电力系统通信系统为例，使用光纤保护和高频保护成本相近，但使用高频
保护时还需安装耦合电容器、阻波器、滤波器等设备，相比而言使用架空地线复
合光缆较为经济。

另外，架空地线复合光缆还具有运行可靠性高，维护成本低等
优点。

3.3光纤通信雷射技术的应用
光纤通信雷射技术的发展历史是与增益光纤和光纤放大器的发展同步开始。

经过这十几年来的发展，技术及特性的改良都已经相当成熟。

过去几年光纤雷射
技术的发展主要包括：各种单模连续波光纤雷射及其应用；各种锁模光纤雷射及
其应用；各种高功率光纤雷射及其应用。

就单模连续波光纤雷射而言，最稳定的雷射架构是DFB光纤雷射。

通过合掺Yb的光感性掺铒光纤的使用，短短几公分的光纤雷射在光学激发下很容易就能产
生几个mW或更高的输出功率，输出波长完全由光纤光栅来决定，而且线宽可较
半导体雷射要来的小，雷射输出杂讯也能与DFB半导体雷射来相比较，在一些应
用中具有取代DFB半导体雷射的潜力。

就锁模雷射而言，不管是可输出超短脉冲
的被动锁模光纤雷射或是可有很高脉冲重复率主动锁模光纤雷射都已广泛应用，
这显示锁模光纤雷射的技术可算是相当成熟，实际的应用也与日俱增。

混合（主
动加被动）锁模光纤雷射，可产生脉冲重复率高达几个GHz且脉冲宽度约为
700fs的脉冲序列。

当需要增加光纤放大器或光纤雷射的输出功率到瓦特以上的
等级时，cladding pumping就成为必须要用到的技术。

通过特殊的光纤设计，激
发光被局限在第二层的cladding之内，可以有效地利用多模光纤来将高功率激发
光导入增益光纤之中，从而使总激发光功率可以很高，最后的输出功率当然也跟
着提升。

通过MOPA（Master Oscillator Power Amplifier）架构的使用，也可以达
到很窄的雷射线宽。

4、光纤通信在继电保护中的应用前景
随着时代的发展与科技的进步，未来我国的继电保护将面向信息化、网络化
与智能化发展，而这就对继电保护的相工作提出了更高的要求和更严峻的挑战。

一方面要将相关的标准不断进行完善，以保障继电保护相关工作的开展能够有据
可依；另一方面，在注重信号的传输过程中要不断提升其质量以及速率，即意味
着光纤通信可与电力系统的管理结合起来，可以保障管理相关人员实时掌握电力
系统运用动向，有效缩短故障排除时间。

另外，光纤通信技术在继电保护中的应
用水平提升，增加了相关维护人员的工作强度，这就会使得管理界面划分不够清晰，要求相关专业的人员需具备更高的技术水平和专业知识，以有效的完成对继
电保护的相关维护和管理。

同时，针对光纤通信技术在电力系统继电保护运用中
存在的问题，均可利用先进理念及科学依据进行解决，这就要求相关工作人员善
于从光纤通信技术变化中把握规律，促使继电保护应用的智能化、科学化、高效化、合理化发展。

5、结束语
综上所述，继电保护是电力系统中的重要组成部分，主要负责相关重要设备
的保护和管理任务。

为了保障继电保护通信的有效性和可靠性，光纤通信技术的
合理应用，可以顺利提升继电保护的功能性和安全性，从而顺利满足电力企业的
基本需求，完成对相关线路的保护，推动电力系统的安全性与稳定。

参考文献：
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[2]何颖.潘莉丽.李华峰.GOOSE技术在继电保护中应用的研究[J].电网与清洁能源，2015，31（8）：56~57.。