林榕
（中国能源建设集团陕西省电力设计院有限公司陕西省西安市710054）
摘要：随着电力光纤环网电路的逐步建设，光纤作为传输介质在陕西电力通信电路中得到了广泛的应用，结合陕西电网光纤通信网络的现状，论述了线路保护通道的建设及配置原则，并结合实例重点对略阳电厂送出工程中330kV线路保护，利用光纤通信网络传输保护信号采用的方式进行了阐述，同时对保护通道中时钟同步的方式及时延进行了说明。
关键词：光纤；继电保护；传输时延
0引言
按照继电保护规程，220kV及以上电压等级的输电线路需配置双重主保护，因此，如何合理配置继电保护传输通道及合理利用资源，成为电力通信网发展建设和运行维护过程中的重要课题。
1线路保护通道的建设原则
线路保护通道的建设原则有以下几个方面。
（1）光纤通道由于不受电磁干扰、传输频带宽、容量大、可靠性高等特点，应作为线路主保护的首选，新建线路应同期架设OPGW光缆，改扩建线路应同期建设OPGW光缆，或根据实际情况建设ADSS光缆。
（2）对于双回线路（包括同杆并架和非同杆并架），若线路长度小于30km，且线路两端的站点之间没有满足线路保护应用要求的迂回可自愈环光纤通道，应争取每回线路均架设OPGW光缆。
（3）对于线路上建设有1根OPGW光缆的情况，应有限考虑光纤保护通道实现迂回自愈通道的可能性，作为保护通道独立性、安全性的重要依据。
2线路保护通道的配置原则
线路保护通道的建设原则有以下几个方面。
（1）同一条线路的两套主保护的主用通道应采用相互独立的高可靠性通道，要求通过不同的传输设备、不同的路径传输。
（2）优先采用光纤通道，若线路长度适用保护占用专用纤芯方式，则优先考虑专用纤芯传输方式。
（3）尽量采用满足线路保护应用要求的迂回通道；当本线路及迂回通道均有光纤通道，且迂回通道满足要求，线路长度适用保护占用专用纤芯方式，两套主保护均采用光纤保护通道，可均占用纤芯传输；当本线路及迂回通道均有光纤通道，线路长度较长时，两套主保护均采用光纤保护通道，可采用复用通道传输，优先采用2Mbit/s通道传输，其次则采用64kbit/s通道传输。
（4）对于只有一个光纤通道的线路，一套主保护优先采用光纤通道传输保护信号，另一套采用专用（或复用）载波通道传输保护信号。
（5）对于不具备光纤通道的线路，两套主保护采用独立的专用载波通道。
（6）传输通道应尽量选择路径短、节点少的传输通道，传输时延（小于5ms）要满足继电保护信号对传输通道的要求。
总之，考虑到保护复用64kbit/s接口降低了通道的独立性，增加可能引起各种通道干扰的可能性，同时专用纤芯方式无法实现迂回通道的自动切换等，保护直接采用2Mbit/s及双通道接口技术方案的应用。
3光纤保护的基本方式和通道配置方案
3.1光纤保护的基本方式
目前，国内大部分地区已经广泛使用光纤保护，对已投入运行的光纤保护，按原理划分主要有光纤电流差动保护和光纤闭锁式、允许式纵联保护。
（1）光纤电流差动保护
光纤电流差动保护：利用光纤通道相互传输被保护线路各侧电流矢量，各侧保护根据本侧和对侧电流数据分别计算出保护线路的电流差值，并根据电流差值判别区内外的保护。
电流差动保护的基本原理也是基于克希霍夫基本电流定律，能够使保护实现单元化，不受运行方式变化的影响，而且由于两侧的保护装置没有电联系，进而提高运行的可靠性。目前，电流差动保护大量使用在电力系统的主变压器、线路和母线上，其灵敏度高、动作简单、可靠快速、能适应电力系统振荡、非全相运行等优点，是其它保护形式所无法比拟的。
光纤电流差动保护面临的主要技术问题是同步和误码校验。现行的光纤纵联差动保护都采用主从方式，以保证时钟的同步；由于目前光纤均采用64kbit/s数字通道，保护通道既要传输电流幅值，又要传输时间同步信号，64kbit/s数字通道资源紧张，要求误码校验位不能过长，影响误码校验精度。
（2）光纤闭锁式、允许式纵联保护
线路纵联保护是利用电力线载波、微波或光纤等通信通道互相传输两侧保护信息的快速动作保护。
光纤闭锁式、允许式纵联保护是在高频闭锁式、允许式纵联保护的基础上演化而来，以稳定可靠的光纤通道代替高频通道，从而提高保护动作的可靠性。由于光纤闭锁式、允许式纵联保护在原理上与目前大量运行的高频保护类似，在完成光纤通道的敷设后，只需更换光收发讯机即可接入目前使用的高频保护上，因此具有改造方便的特点。
与光纤电流纵差保护比较，光纤闭锁式、允许式纵联保护不受负荷电流的影响，不受线路分布电流的影响不受两端TA特性是否一致的影响。
陕西地区电力线路的主保护传输通道配置了双设备、双路由，并以专用纤芯或64kbit/s数字接口、2Mbit/s数字接口两层光纤通信网络，大幅度地提高了线路保护动作的可靠性。
4光纤保护通道的时钟同步与传输时延
4.1时钟同步
为了满足64kbit/s数据通道收发数据同步复接的要求，两端保护装置必须同步。否则，将因时钟不同步，造成滑码，对差流的计算就会造成误差。因此，必须保证同步。存在同步时钟提取问题。若通道是采用专用纤芯方式，线路两侧保护装置的时钟采用内时钟方式，即两侧的保护装置发送时钟工作在“主-主”方式。数据发送采用本机的内部时钟，接受时钟从接受数据流中提取。
4.2传输时延
时延是数字信号传输的群时延，即数字信号以群速通过一个数字连接所经历的时间，又称包络时延。
对继电保护信号，特别是快速动作保护装置对主保护信号的传输时延要求应不小大于5ms。如果电路传输时延超过一定限度，将造成保护装置误动，严重影响电路安全。目前，在整个传输通道中，可能产生时延的环节很多，主要有以下两个方面：传输系统产生的时延和网络节点和其他数字设备产生的时延。
5略阳电厂送出工程中330kV线路保护通道配置具体实例
5.1工程概况
略阳电厂本期建设一回330kV线路接入待建的330kV勉县变，由于330kV勉县变的建设滞后于略阳电厂送出工程，因此，本线路本期先接入330kV汉中变。
5.2主干通信电路
随新建330kV略勉汉线路和330kV勉县变110kV送出工程的建设，将同期建设330kV略阳电厂-330kV勉县变-330kV汉中变的OPGW光纤通信电路、330kV勉县变-110kV红河变的OPGW光纤通信电路。该光纤电路在330kV汉中变通过330kV汉中变－陕西省调、西北网调的光纤通信电路转接，沟通略阳电厂、330kV勉县变至陕西省调、西北网调的通信，作为略阳电厂、330kV勉县变至西北网调、陕西省调电路的主干通信电路；也可在330kV汉中变经西安-陕南微波通信电路，沟通略阳电厂、3330kV勉县变至西北网调、陕西省调的通信，作为略阳电厂、3330kV勉县变至西北网调、陕西省调电路的备用通信电路。
5.3保护通道安排
5.3.1略阳电厂至汉中变保护通道安排
勉县变建成前，略阳电厂至汉中变330kV线路一套线路主保护采用本线路上新建的OPGW光纤通道，采用与SDH-622Mbit/s设备复用，使用2M通道传输；另一套线路主保护也采用本线路上新建的OPGW光纤通道，采用与SDH-155Mbit/s设备复用，使用2M通道传输；采用迂回的110kV光纤通道，作为主保护的备用通道，均使用2M通道传输；两套远方跳闸保护不单独占用2M接口，与线路主保护合用2M通道传输。
两套主保护备用通道路由如下：目前，略阳电厂至330kV汉中变之间110kV系统已经建成一条光纤通信电路，分别在略阳电厂、凤凰变、略阳局、勉县局、高潮变、220kV勉县变、定军变、小寨变、红河变、汉中变建站。均采用SDH-155Mbit/s光传输设备。除略阳局-勉县局段光缆芯数为2芯外（租用），其余段光缆芯数均为12芯。
5.3.2330kV勉县变-330kV汉中变保护通道安排
由于勉县变投运时间晚于略阳电厂至汉中变线路，为避免保护设备及通道的搬迁，因此，保护通道具体安排如下：
勉县变建成前，略阳电厂至汉中变330kV线路一套线路主保护采用本线路上新建的OPGW光纤通道，另一套线路主保护采用迂回的光纤通道，两套远方跳闸保护不单独占用2M接口，与线路保护合用通道。
勉县变建成后，略阳电厂至勉县变330kV线路一套线路主保护采用光纤差动保护，一套线路主保护采用高频距离保护。光纤差动保护复用光纤通道2M接口，高频距离保护采用载波通道。一套远方跳闸保护与线路主保护合用通道，不单独占用2M接口，另一套远方跳闸保护复用光纤通道2M接口；略阳电厂至勉县变330kV线路一套线路主保护采用光纤差动保护，一套线路主保护采用高频距离保护。光纤差动保护复用光纤通道2M接口，高频距离保护采用载波通道。
5.4保护通道时延校验
5.4.1330kV略阳电厂－汉中变线路迂回110kV光纤电路时延校核目前，汉中地区西部光纤环网电路，光传输设备均采用华为技术有限公司生产的产品。本工程时延校验均已华为公司提供的数据进行的。
根据华为技术有限公司提供的光网络设备传输时延测试结果汇总，光纤通道在经过每个光设备时产生的时延小于100微秒；经过每个交叉连接点时产生的时延为小于28微秒（见附件）。
略阳电厂－汉中变迂回光纤通道，共经过2个光传输设备和10个交叉连接点，每级光传输设备的时延按100微秒计、每个交叉连接点的时延按30微秒计，共计时延500微秒。
超高压线路保护装置技术指标时延要求为：单向传输时延应小于15毫秒。校核结果110kV迂回光纤通道在技术上可以满足330kV光纤保护对通道时延的要求。
6结束语
根据继电保护信号对传输通道的要求，充分利用现有的通信资源，采用最安全、可靠、传输时间短的光纤通道来传出保护信号。无论采用上述那种方式配置保护通道，在传输通道出线故障时，都会给电网的安全、稳定、经济运行带来问题。因此，提高传输通道的自愈能力是解决问题的最好办法。
目前，陕西电网已经逐步形成主干光纤通信网，光纤保护在陕西电网中逐步投入使用。就全网而言，还有一些薄弱环节。今后在规划建设光纤通信网时，应该同时考虑保护通道的问题。