220kV线路纵联保护中的光纤的运用

220kV线路纵联保护中的光纤的运用

摘要:电力系统区域(梯级电站)环网通讯的发展趋势,使光纤网环得到大面积应用。为促进我们对光纤网环相关知识的掌握,例举220kv 线路纵联保护的光纤通讯方式,由简入深的阐述相关的光纤网络运用知识。

关键词:光纤环网专用通道复用通道

1 光纤的基本知识

光纤网络在电站及电网中运用普遍,因此需要对光纤基本知识的掌握,才可能理解光纤网络中数据的传输,处理好光纤网络的有关故障,保障光纤网络设备的正常运行。以下我重点阐述三个区别。

(1)光纤与光缆区别:多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆,包覆后的缆线即被称为光缆。光缆分为:光纤、缓冲层及披覆。光纤和同轴电缆相似,没有网状屏蔽层,中心是光传播的玻璃芯,纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体,它质地脆,易断裂。

(2)多模光纤与单模光纤区别:①多模光纤的纤芯大(15μm～50μm),入射光进入纤芯的角度多,向前传播的路径也多,允许上百个模式传输,色散大,与光器件的耦合相对容易。单模光纤的纤芯小(8μm～10μm),光的入射角度小,只有单一的传播路径,仅允许一个基准模式传

输,色散小,与光器件的耦合相对困难。②多模光纤的带宽为50～500MHz/km,单模光纤的带宽为2000MHz/km,所以单模光纤传输速率远高于多模光纤。③光纤中光波长一般为850nm,1310nm和1550nm 等。850nm波长区为多模光纤通信方式;1310nm波长区有多模和单模两种;1550nm波长区为单模光纤通信方式。

(3)光纤收发器多模与单模区别:①单模模块一般采用LD或光谱线较窄的LED作为光源,耦合部件尺寸与单模光纤配合,使用单模光纤传输时能传输较远距离。②多模模块一般采用价格较低的LED作为光源,耦合部件尺寸与多模光纤配合。

2 线路保护的光纤通道方式

2.1 专用光纤通道方式

(1)专用光纤的通道结构,图1。

(2)专用光纤通道特点:光纤与纵联保护(如:WXB-11C、LFP-901A 等)配合构成专用光纤纵联保护。此种方式,需要专用光纤接口(如:FOX-40),使用单独的专用光芯。优点是:避免了与其他装置的联系(包括通信专业的设备),减少了信号的传输环节,增加了使用的可靠性。缺点是:光芯利用率降低(与复用比较),保护人员维护通道设备没有优势。

(3)专用光纤通道常出现的问题及解决方法。

光纤保护使用专用光纤通道时,由于通道单一,出现的问题相对较少,解决起来也较为方便,可能出现2种情况:①光纤熔接问题,即光纤断或熔接点衰减变大。可用光功率计进行线路两侧的收、发光功率检测,并记录测试值,有条件的用光时域反射仪进行测试来判断故障点,然后排除故障。②保护装置故障。可在光纤接线盒处对两侧进行自环测试,测试时间要求比装置出现通道报警间隔时间长,若自环时两侧保护装置工作正常,而恢复通道正常状态时,保护装置又出现原来报警状态。

2.2 复用光纤通道方式

(1)复用光纤的通道结构,图2。

(2)复用光纤通道特点:光纤与纵联保护(如:WXH-11、CSL101、WXH-11C保护等)配合构成复用光纤纵联保护。采用允许式,保护装置信号经2M口传送给复用设备,然后经复用设备上光纤通讯通道。优点是:接线简单,利于运行维护。带路进行电信号切换,利于实施。提高了光芯的利用率。缺点是:中间环节增加,通信设备有问题要影响保护装置的运行。

(3)复用光纤通道常出现问题及解决方法:对于复用PCM通道来讲,传输中间环节多,时延长,出现问题的概率也大得多。由于在光纤保护通道联调之前,通信人员大多已进行通道测试,确保光纤通道的可靠

性后才进行保护联调。因此在光纤保护通道调试或投入运行后出现通道故障,多数保护设备厂家及保护工作人员对通信通道及设备了解不够,常把故障点错误定位在通信光纤电路上,从而延长了通道恢复时间,使光纤保护不能及时投入。

3 线路光纤保护注意事项

(1)施工工艺方面。光纤保护是超高压线路的主保护,通道的安全可靠对电力系统的安全、稳定运行起到重要的作用。由于光缆传输需要经过转接端子箱、光缆机、电缆层和高压线路等连接环节,并且光纤的施工工艺复杂、施工质量要求高,因此如果在保护装置投入运行前的施工、测试中存在误差,则会导致保护装置的误动作,进而影响全网的安全稳定运行。

(2)通道双重化方面。光纤保护用于220kV及以上电网时,按照220kV及以上线路主保护双重化原则的要求,纵联保护的信号通道也要求双重化,高频保护由于是在不同的相别上耦合,因此能满足双通道的要求,如果使用2套光纤保护作为线路的主保护,通道双重化的问题则一直限制着光纤保护的大规模推广应用。

(3)光纤保护管理界面的划分。随着保护与通信衔接的日益紧密,继电保护专业与通信专业管理界面日益难以区分,如不从制度上解决这一问题,将直接影响到光纤保护的可靠运行。对于独立纤芯的保护,

通信专业与继电保护专业管理的分界点在通信机房的光纤配线架上。

4 结语

尽管目前光纤保护在长距离输电线路上的应用还有一定的局限性,但是从长远看,随着光纤网络的逐步完善、施工工艺和保护产品技术的不断提高,光纤保护将占据线路保护的主导地位。并随着区域光纤网络建立和完善,摒弃其它通道方式,采用光纤专用与复用结合的通道方式,显然是切实可行的。