浅析光纤电流差动保护通道联调及通道故障处理 赵晓蕾
基于光纤通信的电流差动保护装置
系统是 数字 式传 输 的保 护装置 ，在 我 国２ ２ ０ ｋ Ｖ及 以上 输 电
线路 的主保护 及后备保 护 中发 挥 了很重 要 的作 用 。
３ ． １ 光纤 电流差 动保 护 装 置 的组成 。光纤 电路 差动 保 护 的装 置是 由分 相 电流 差动 和零 序 电流 差动 为主 体 的快 速 主保 护 ，这一 保护 装置是 通过 三段 式距离 保护 、四段式零 序 电流 保 护 构 成 的全 套 后 备保 护装 置 ，同 时还 拥 有 综合 重 合 闸功 能 ，不仅 如此 ，该保 护装 置还 具备 断路器 分相 操作箱 及 能够
了十分 广泛地 应用 。 随着 技术 的不 断发展 ，通 过不 断进行 技
的采样信号经过编码形成光纤信号然后传递给对侧 的保护装
置 ，当保 护装置 收到信 号之 后 ，可 以转 换为 电信号 ，各 侧保
护利 用本地 和对 侧 电流数据 按相进 行差 流计 算 。根 据 电流差
动 保 护 的特 点 来 对故 障进 行 判 断 ，判 断 故 障是 否 是 区 内故 障 ，这 时保护装 置会 自动跳 闸 ，如果 是 区外 问题 ，那 么保 护 装置 不需要 任何动作 。 光纤 电流差 动保 护石在 电流差 动保 护 的机 场上逐 渐地 发 展 而形成 的 ，在使 用过程 中，发挥保 护作 用 的原理是 根据 基
术 改进 ，到 目前 ，光纤保 护 的性能 及稳 定性极 大提 高 ，保证
了电 网运 行 的可靠 性 。 参考文 献
ｆ １ １ 丁琰， 郑 玉平， 唐国庆， 吴通 华． 自适应短数据 窗抗 电流互感器饱和
聃
本的电流定律 ，能够迅速促进单元化，同时不受运行方式的
一起110kV线路光纤差动保护通道故障分析及处理
一起110kV线路光纤差动保护通道故障分析及处理摘要：光纤电流差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来的，基本保护原理也是基于克希霍夫基本电流定律，它能够理想地使保护实现单元化，原理简单，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，提高了运行的可靠性。
目前电流差动保护在电力系统的主变压器、线路和母线上大量使用，其灵敏度高、动作简单可靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等优点是其他保护形式所无法比拟的。
光纤电流差动保护在继承了电流差动保护的这些优点的同时，以其可靠稳定的光纤传输通道保证了传送电流的幅值和相位正确可靠地传送到对侧。
本文主要通过分析一起110kV光纤差动保护通道故障案例，以此帮助变电运行人员与保护专业人员快速处理光纤差动保护通道故障。
关键字：光纤差动保护；通信中断；自环；丢帧。
一、光纤差动保护通信及保护原理光纤电流差动保护借助于线路光纤通道，实时地向对侧传递采样数据，同时接收对侧的采样数据，各侧保护利用本地和对侧电流数据按相进行差动电流计算。
根据电流差动保护的制动特性方程进行判别，判为区内故障时动作跳闸，判为区外故障时保护不动作。
通信通道可采用64kbps或2Mbps接口，本次事件两侧变电站采用保护装置为北京四方继保自动化股份有限公司生产型号为CSC-163A数字式线路保护装置，其数字电流差动保护系统构成见图1,保护装置与通信系统连接方式见图2。
图1 数字电流差动保护系统示意图图2 保护装置与通信系统连接方式示意图上图中以M、N为两端均装设 CSC-163 保护装置，保护与通信终端设备间采用光缆连接。
保护侧光端机装在保护装置的背后。
通信终端设备侧需配套北京四方继保自动化股份有限公司光接口盒 CSC-186BV (AN)。
二、光纤差动保护的启动元件1)相电流差突变量启动元件；2) 零序电流（3I0）突变量启动元件；3) 零序辅助启动元件；4) 若馈启动元件；5) 远方召唤启动元件。
光纤差动保护工作中的问题探析
光纤差动保护工作中的问题探析摘要:文章分析了光纤电流差动保护中存在的一些问题，并结合实际案例提出了解决方案，对解决好光纤通道的干扰问题起到了关键的作用。
关键词:继电保护光纤通道光纤电流差动保护解决方案Abstract: the article analyzed the optical fiber current differential protection problems, and and actual case put forward the solutions,To solve the problem of fibre channel interference to play a key role.Keywords: relay protection fibre channel optical fiber current differential protection solutions1前言光纤电流差动保护原理简单,不受系统振荡、线路串补电容、平行互感、系统非全相运行、单侧电源运行方式等影响,其优势正逐步取代传统的保护。
差动保护本身具有选相能力、保护动作速度快等优点,因而最适合作为主保护[1]。
但随着应用范围的不断扩大,运行中的光纤电流差动保护由于通道的原因暴露出许多问题,经常因通道异常而退出运行,给系统的安全稳定运行带来隐患。
在云南电网最近几年的新建、扩建、改造工程中,逐步采用并形成了光纤纵联保护的组合配置模式[2]。
以下针对云南电网内发生的纵联保护未动作事件,分析光纤通道异常及光纤差动保护拒动的原因,并提出可行有效的改进方案,使电网中继电保护更准确和迅速,从而实现电网安全、稳定、可靠、有效地运行。
2光纤电流差动保护存在的问题光纤电流差动保护采用基于基本电流定律的保护原理,继承了电流差动保护的优点,采用可靠稳定的光纤传输通道,确保了传送电流的幅值和相位能正确可靠地传送到对侧。
光纤通道在光纤电流差动保护中起重要作用,保护通道的异常影响着光纤电流差动保护,因此须对通信通道中的各个环节包括光端机、通道衰耗、复用接口盒、时钟设置以及现场的复用设备等进行详细检查,防止由于通信通道导致保护不能正常工作。
线路光纤差动保护带通道联调及运行维护研究
线路光纤差动保护带通道联调及运行维护研究作者：陈娟来源：《科技创新与应用》2016年第27期摘要：光纤通信在继电保护中广泛应用，并取得了较多实践经验，但在实际运行中继电保护装置与光纤通道连接构成系统时仍然存在缺陷。
文章介绍了光纤差动保护带通道联调试验，探讨影响通道正常通信的因素以及常见的通道故障及处理方法。
关键词：光纤差动保护；通道；联调目前我公司线路保护已大批使用光纤差动保护，但光纤差动保护调试无明确的规程及方法，常出现因通道异常而被迫停用保护的情况。
现场由于设备限制，常采用保护自发自收来检验光纤通道，虽排除了保护装置本身的问题，但不能查清通道异常原因。
完善光纤差动保护带通道联调调试规程，可有效规范保护操作行为、及时地查清异常原因并处理。
1 差动保护通道的相关介绍电流差动保护即通过对比分析线路两侧电流向量，来快速判断线路故障及故障位置（如图1）。
差动保护试验须时刻对所测线路两侧的电流进行采样、比较与计算，但输电线路都很长，难以同时从线路两侧通过CT采集电流作比较，须通过数据通道把线路对侧的电流数据转变为数字信号发送至本侧，再经过光电转换器解调还原为电流来比较。
采用光信号来传递保护两侧的电流信号，主要有速度快、抗干扰的优点。
光纤纵联差动保护采用光纤通道来传播数据，方式主要是以下两种：光纤差动保护的通道由保护装置、光电转换装置、PCM通信装置、OPGW复用光缆以及装置间连接用光缆、数据线构成（如图2）。
本侧保护装置把采集到的电压电流信号加工成数字信号，按照规约编成帧信息，带上时标和帧标志发送，光电转换器的调制成电信号，PCM 装置将收到的电信号加权为2G的信号源，经OPGW复用光缆传输到对侧的PCM，再经过光电转换器的解调，把电信号转化为光信号送到对侧保护装置；反之亦然。
这样，两侧的保护分别把带上时标和帧标志的帧信息经调制/解调后，进行计算、比较、分析，实现数据的实时交换。
当前常用的专用（或复用）光纤保护构成纵联的原理与常规保护无区别，因而不再叙述分析。
关于光纤保护通道的应用及故障分析
关于光纤保护通道的应用及故障分析一、背景光纤作为继电保护传输信号的通道介质，具有不怕超高压、电磁干扰、对电场绝缘以及频带宽（传输容量大）和衰耗低（传输距离远）等优点，随着光纤通信技术的迅速发展和电力系统光纤主干网的建成，以光纤通道为载体的纵联保护以其抗干扰能力强、冗余性好、整定简单、灵敏度高等优点而被广泛应用于电力系统中。
光纤保护是电力系统安全稳定运行的重要保障，光纤通道的安全稳定运行对电力系统的安全可靠运行具有重要意义。
二、光纤通道分类与要求（一）线路保护光纤通道类型保护装置采用光纤作为传输介质时，通常采用数字通信方式，数字信号可以是光信号也可以是电信号。
按照光纤通道不同的传输方式，将光纤通道分为专用光纤通道和复用光纤通道两种。
专用光纤通道方式是指线路两侧的光纤保护装置通过光纤直接相连，即保护的尾纤与光缆的保护专用芯直接融接或通过光缆终端盒（或光纤配线架）连接，一般适合用于长度小于50 km的电力线路中。
在专用光纤通信中，传输的继电保护信号为光信号，传输的过程相对直接，如下图所示。
优点：（1）专用光纤通信具有环节少、延时小等优点；（2）专用光纤通道所涉及的设备较少，出现的问题相对较少，故障点定位也比较容易;缺点：（1）传输信号受到保护装置本身发信功率大小的影响，一般应用于传输距离较短的电力线路；（2）每条线路保护就占用了两根纤芯，纤芯利用率较低；（3）在发生光缆断裂引起通道中断时，无备用路由可以切换，通道中断时间长；（4）通道状态无法实现由网管进行远方监控，只能通过保护装置监视。
复用光纤通道是指通过通信接口装置或通信PCM，在一对光纤芯上复接多路信号的方式，将光信号转化为电信号传输，如下图所示。
优点：（1）复用通道方式中保护信号与其他信号一起传输，充分利用纤芯资源，组网灵活，节约通信资源；（2）复用光纤通信由于是通过PDH/SDH设备进行，在主通道光缆异常时可以自动无损切换到备用通道运行，光纤通信的可靠性较高；（3）复用通道方式利用通信中继技术可以实现保护信息的长距离传输，应用于线路长度大于 100km。
光纤纵联电流差动保护通道异常处理
光纤纵联电流差动保护通道异常处理摘要：光纤纵联电流差动保护既利用了分相电流差动的良好判据，又克服了传统导引线方式的种种缺陷，具有其他保护无以比拟的优势，因此，近年来国内外各大公司均加强在该领域的研究开发，各自相继推出了此类保护产品。
关键词：光纤纵联；通道；异常1 光纤备用的几种方式由于光纤差动保护的动作行为完全依赖于光纤通道，通道的安全性十分重要，应考虑通道的双重化，对于普通光缆，一般要求敷设两根光缆，且两根光缆最好不要置于一根管道中。
对于OPWG光缆，安全性较高，可只配备一根光缆。
考虑到经济性，在敷设的光缆中增加备用纤芯是通道冗余的一种常用方法，为线路保护敷设专用光纤通道时，选择光缆时除保证主用通道所需的纤芯外，还应考虑备用通道的纤芯数。
当纵联电流差动保护装置采用复用光纤通道方式进行通信时，也应考虑备用通道的问题。
当复用通道为光纤通道时，可利用光缆中预留给继电保护的芯线或备用芯线，构建专用光纤通道作为复用通道方式的备用。
当复用通道或复用设备故障时，可切换至专用光纤通道方式工作。
实际上，当光纤专用通道和复用通道同时具备时，由于复用通道要求设备多，故障几率大，而专用通道简单、中间环节少、可靠性较高，可作为主用通道，当专用通道故障时，自动切换到复用通道。
这样，既保持了专用通道的可靠性，又利用了复用通道SDH自愈环的优越性。
2备用光纤通道的切换方法2.1 手动切换方案在工程实际中，现场敷设的光缆需经光缆终端箱，通过溶纤工序和尾纤熔接在一起，然后由尾纤直接或经光缆终端箱上的法兰盘和光纤跳线接至保护装置的光纤接口。
施工时，往往是熔纤后主用通道的尾纤和备用通道的尾纤捆放在一起，需用哪个通道则将哪个通道的尾纤接至保护装置。
这样做，不但尾纤容易折断，通道易混淆，而且操作也十分不便。
针对此种情况，我们对光缆终端箱进行了设计改进，不但考虑了备用通道的切换，还考虑了开关旁代时通道切换的需要。
下面给出一种改进的光缆终端箱的方案，这些方案可满足开关旁代切换的要求。
光纤电流差动保护通道告警问题研究
光纤电流差动保护通道告警问题研究摘要：随着科学技术的不断创新，光纤通信技术的飞速发展，我国的光纤通信已在许多领域得到应用。
其中，基于光纤通信骨干网的电力通信网络得到了迅速的发展和普及。
与电力线和微波通道相比，光纤通道具有误码率低、带宽大、传输质量高、容量大、抗电磁干扰等优点。
光纤电流差动保护灵敏度高、操作简单、可靠、动作迅速。
广泛应用于电力系统的主变压器、线路、母线等。
关键词：光纤电流差动保护；通道告警问题引言近年来，随着光纤技术、通信技术、继电保护技术的迅速发展和光纤等通信设备的成本下降，电力通信网络的发展和普及为分相电流差动保护的大规模应用提供了充足的通道资源。
光纤分相电流差动保护具有灵敏度高、动作速度快、安全可靠，不受系统振荡影响等优点，已广泛应用在电力系统主要设备的主保护中，光纤保护必然是未来发展的趋势。
1影响光差保护性能的因素1.1线路电容电流的影响架空电流线路中，导线之间以及导线与大地之间以空气为介质形成一个电容，这个电容会在线路中产生电容电流，它将构成保护的动作电流，所以在实际运用过程中必须考虑电容电流的影响，否则可能造成保护误动。
在电压等级高，输电线路长的情况下，实际多采用的是分裂导线，这将进一步导致线路电容电流增大，那么对光纤电流差动保护的影响就越大。
简单说就是电容电流会从线路的内部流出，构成动作电流，较大的数值电容电流可能造成光纤差动保护误动。
对此，为消除电容电流对差动保护的影响，一般采用提高启动电流定值、加短延时、进行电容电流补偿的措施。
1.2CT饱和的影响正常运行时系统发生短路故障电流急剧突变，而且故障电流中包含大的直流分量和丰富的各次谐波分量，这种暂态过程在故障初期最为严重。
若电流互感器没有比较好的暂态特性，就会导致无法准确的传变信号，当这种情况严重时就会发生电流互感器饱和，使得CT传变特性变差，会造成保护装置的拒动或误动。
为了克服CT饱和的影响，针对不同的电压等级系统要采用具有不同暂态特性的电流互感器，目前暂态电流互感器有四个等级:TPS、TPX、TPY、TPZ。
光纤电流差动保护通道告警问题研究
0引言随着我国电网规模的不断扩大，电网复杂程度也大大增加。
光纤电流差动保护以其绝对的选择性、更高的灵敏度和天然的选相能力等优点，已经被广泛地应用到220kV 及以上输电线路的主保护之中。
然而，在光纤电流差动保护实际运行中，常因光纤损耗过大、光纤损坏、保护接口装置故障等问题，导致通道告警问题频繁出现。
由于保护与通讯分属两个专业，因此如果通道告警问题分析不清，会对保护装置及电网的稳定运行造成安全隐患。
1电力光缆概述电力光缆是电力系统中一种兼顾电力传输和信息通信的特种光缆，常用的电力光缆有3种[1]。
a ）全介质自承式光缆ADSS （all dielectricself-supporting optical fiber cable ）。
光缆使用全介质材料，利用现有高压输电杆塔，与电力线路同杆架设，具有造价低、施工方便等优点，但容易受高压电腐蚀，实际应用中一般建议悬挂点运行电位不超过25kV 。
b ）光纤复合架空相线OPPC （optical fibercomposition phase conductor ），将光纤单元复合在相线中，具有相线和通信双重功能。
由于OPPC 长期承载电力传送，因此，设计时需要考虑运行温度对光纤性能和寿命的影响，同时高压运行环境对光电绝缘也有特殊要求。
c ）架空地线复合光缆OPGW （optical fibercomposite overhead ground wire ），将光缆复合在中空的架空地线内部，这种结构形式具有很高的机械强度和可靠性同时兼具地线和通信双重功能。
OPGW 在新建线路中应用具有较高的性价比。
电力光缆内的光纤单元一般有2种：支持多种传播路径或横向模式的多模光纤MMF （multimode optical fiber ）和仅支持横向模式单模光纤SMF （single mode fiber ）。
多模光纤的纤芯直径通常是50μm 或62.5μm ，典型的传输速度是100M/s ，传输距离可达2km ，1G/s 可达1000m 、光纤电流差动保护通道告警问题研究徐聪1,张鹏程2,林思海1（1.国网上海市电力公司检修公司，上海200120；2.国网北京市电力公司通州供电公司，北京101100）摘要:阐述了电力光缆的基本参数、光纤电流差动保护的工作原理和光纤通道的构成方式。
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浅析光纤电流差动保护通道联调及通道故障处理赵晓蕾
发表时间：2019-12-02T09:44:35.833Z 来源：《电力设备》2019年第15期作者：赵晓蕾[导读] 摘要：本文简单介绍了光纤差动保护通道联调试验，影响通道正常通信的因素以及通道故障处理方法。
(国网山西省电力公司运城供电公司山西运城 044000) 摘要：本文简单介绍了光纤差动保护通道联调试验，影响通道正常通信的因素以及通道故障处理方法。
关键词：光纤；差动保护；通道；联调引言
随着经济的发展和科技水平的提高，人们对电力的需求也有了很大的提高。
为了向客户提供优质、经济和稳定的电力能源，就需要电力系统本身更加高效安全稳定。
当电力系统发生故障时可能产生上万安培的故障电流，这对故障点附近的居民人身安全和系统本身的安全稳定运行，造成重大的影响。
随着光纤通信技术在继电保护中应用越来越广泛。
在实际运行中存在一些必须考虑的问题。
例如通道联调试验，通道异常处理等， 1 现状
公司线路光纤差动保护曾出现因通道异常而被迫停用保护的现象。
由于现场设备的限制，常用的自发自收来检验光纤通道的保护试验方法，只能排除保护装置问题，不能从根本上查清通道异常原因。
因此，有必要完善光纤差动保护带通道联调调试流程，以规范保护人员的作业行为，及时查清通道异常原因并处理。
2 差动保护通道介绍
电流差动保护可以准确、可靠、快速的切除故障线路。
通过采用比较线路两侧电流向量的方法，判断线路是否发生故障。
由于差动保护需要每时每刻对线路两侧的电流进行采样、比较并计算，而线路通常都有几十公里长，直接从线路两侧CT采集电流是不可能的，这就要借助数据通道把线路对侧的电流数据传递到本侧来。
光纤差动保护的通道由保护装置、光电转换装置、PCM通信装置、OPGW复用光缆以及装置间连接用光缆、数据线构成。
采用光信号可以用来传递保护两侧的电流信号，光信号通过光纤传播，不易受外界的干扰。
3 光纤保护通道联调试验
在通道联调之前，必须先完成保护装置自环试验，以保证装置的采样精度、出口逻辑、保护功能的正确性。
首先用FC接头单膜尾纤将保护的发与收短接，将保护装置定值按自环整定。
定值中“投纵联差动保护”、“专用光纤”以及“通道自环试验”均置一，然后复位装置让保护自环运行，自环试验完成后再进行通道联调才有意义。
“专用光纤”控制字按实际整定，要求：（1）精度试验：（2）跳闸试验：
①M侧断路器在合闸位置，N侧断路器在断开位置，M侧模拟单相故障，则M侧差动保护动作跳开本侧断路器。
②两侧断路器在合闸位置，两侧分别进行如下试验：N侧加入34V（相电压）的三相电压，M侧模拟单相故障，则差动保护瞬时动作跳开断路器，然后单相重合。
③两侧断路器在合闸位置，两侧分别进行如下试验：M侧模拟单相故障（故障相电压应至少降低3V），N侧模拟运行状态，则M侧差动保护动作（动作时间应大于100ms）跳开M侧断路器并联跳N侧断路器。
④两侧断路器在合闸位置，两侧分别进行如下试验：M侧模拟相间故障的同时N侧三相电压正常，则差动保护不动作；两侧断路器在合闸位置，N侧加入34V（相电压）的三相电压，M侧模拟相间故障，则两侧差动保护同时动作跳开两侧的断路器。
⑤远跳：两侧投入远跳压板，M侧TJR动作发远跳信号，N侧收到远跳信号，经或者不经N侧启动元件控制。
上述试验必须两侧配合，两侧轮流进行。
4 常见的通道故障
在继电保护调试过程中出现通道故障的原因有以下几种：
①光纤头对接不准或拔插太频繁粘上灰尘；
②光电转换装置规约转换的跳线整错；
③保护通信的地址或时钟整定出错；
④“专用光纤”、“通道自环试验”、“主机方式”等保护定值中控制字整定出错。
故障中光纤头对接不准的问题最多也最难发现。
出现“通道异常”告警时，检修人员一般采用层层自环的方法寻找异常原因，低效耗时，有时通道莫名其妙地恢复正常。
工作中发现，在进行层层自环时免不了拔插光纤头，这就将对接不准的光纤头重新插好，所以出现了通道自己恢复正常的假像。
在维护和处理通道异常时，如将光纤头拔下用酒精轻轻擦拭再插上，大多数情况下通道就会恢复正常。
光纤头和光口的连接过程中，如果同心度不好，接续衰耗将很大，甚至造成不通的现象；如果光纤头和光口的间距太远，由于光的折射作用，接续衰耗也很大；尾纤和长光缆熔接时，对接的两头要采用同型号的光纤，否则将由于芯径失配增加接续衰耗。
调试过程中光纤接好通信畅通后，要尽量减少光纤头的插拔次数，以免损坏光纤头。
故障中保护通信要求保护装置两侧数据采集的时钟同步，复接网络方式的数据通信由省调提供统一的时钟同步信号，保护装置的信号收、发都要使用这个时钟信号，所以保护装置要整定为外部时钟。
保护装置通过整定控制字“专用光纤（内部时钟）”来决定通信时钟方式，对于复用通道（包括64kbit/s速率和2048kbit/s速率），要将“专用光纤”控制字置“0”，这也就是我们经常说的使用外时钟方式。
在保护通道调试时出现光纤接好后发现通道中断现象，如果保护整定和跳线都没问题，一般采用层层自环的方法查看故障点。
在通道联调过程中，要注意监视通道延时、通道传输数据丢包率等关键数据，确保满足通道的传输要求，使通道的正常运行。
另外，光纤通道的现场维护也是很重要的工作。
①保证光纤接口处连接可靠；②尾纤不能折，防止损坏玻璃纤维；③现场注意防鼠，以防老鼠咬坏尾纤；④要把多余的尾纤正确盘好，并固定好，防止开关屏门时挤坏尾纤；⑤安装和通道试验时注意保护尾纤。
5 结束语
现阶段，光纤电流差动保护已成为220KV及以上线路的主要保护配置方案。
当前，光纤网络的形成，为继电保护采用高性能的通道提供了硬件基础。
掌握光纤电流差动保护的构成与原理，是继电保护调试人员必须掌握的一项技能。
但要使光纤电流差动保护为继电保护更好的服务，就需要工程设计、运行、维护、通信、保护各专业之间做好协调和沟通。
总之，光纤通道在今后的继电保护应用会越来越广泛，同时意味着还会有更多地新问题等待我们去解决。
参考文献：
[1]国家电力调度通信中心.电力系统继电保护实用技术问答[Z].2版.2002，2.
[2]RCS931A数字式输电线路电流差动保护装置使用说明书[Z].南京南瑞继保自动化有限公司，2008.。