本文摘要：本篇光纖應(yīng)用技術(shù)論文研究光纖電流差動保護(hù)，《 光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù) 》(雙月刊)創(chuàng)刊于1967年，由中國電子科技集團(tuán)公司第二十三研究所主辦。本刊為全國創(chuàng)辦最早的光纖與電纜專業(yè)期刊之一。在該領(lǐng)域享有很高的聲譽(yù)，主要報道有關(guān)光纖、光纜、光無源器件、
本篇光纖應(yīng)用技術(shù)論文研究光纖電流差動保護(hù)，《光纖與電纜及其應(yīng)用技術(shù)》(雙月刊)創(chuàng)刊于1967年，由中國電子科技集團(tuán)公司第二十三研究所主辦。本刊為全國創(chuàng)辦最早的光纖與電纜專業(yè)期刊之一。在該領(lǐng)域享有很高的聲譽(yù)，主要報道有關(guān)光纖、光纜、光無源器件、光通信系統(tǒng)、通信電纜、射頻電纜、特種成纜和微波傳輸成及其連接器等研究和應(yīng)用方面的論文和技術(shù)動態(tài)綜述，榮獲信息產(chǎn)業(yè)部電子優(yōu)秀科技期刊、中文核心期刊(1992)。
【摘 要】光纖電流差動保護(hù)是在電流差動保護(hù)的基礎(chǔ)上演化而來的，基本保護(hù)原理也是基于克希霍夫基本電流定律，它能夠理想地使保護(hù)實現(xiàn)單元化，原理簡單，不受運行方式變化的影響，而且由于兩側(cè)的保護(hù)裝置沒有電聯(lián)系，提高了運行的可靠性。
【關(guān)鍵詞】光纖通道;差動保護(hù)
目前電流差動保護(hù)在電力系統(tǒng)的主變壓器、線路和母線上大量使用，其靈敏度高、動作簡單可靠快速、能適應(yīng)電力系統(tǒng)震蕩、非全相運行等優(yōu)點是其他保護(hù)形式所無法比擬的。光纖電流差動保護(hù)在繼承了電流差動保護(hù)這些優(yōu)點的同時，以其可靠穩(wěn)定的光纖傳輸通道保證了傳送電流的幅值和相位正確可靠地傳送到對側(cè)。
一、光纖通道特點
光纖通道相對于其他傳統(tǒng)通道(如：電纜、微波等)具有如下特點：(1)傳輸質(zhì)量高，誤碼率低，一般在10-10以下。這種特點使得光纖通道很容易滿足繼電保護(hù)對通道所要求的“透明度”。即發(fā)端保護(hù)裝置發(fā)送的信息，經(jīng)通道傳輸后到達(dá)收端，使收端保護(hù)裝置所看到的信息與發(fā)端原始發(fā)送信息完全一致，沒有增加或減少任何細(xì)節(jié)。(2)光的頻率高，所以頻帶寬，傳輸?shù)男畔⒘看�。這樣可以使線路兩端保護(hù)裝置盡可能多的交換信息，從而可以大大加強(qiáng)繼電保護(hù)動作的正確性和可靠性。(3)抗干擾能力強(qiáng)。由于光信號的特點，可以有效的防止雷電、系統(tǒng)故障時產(chǎn)生的電磁方面的干擾，因此，光纖通道最適合應(yīng)用于繼電保護(hù)通道。以上光纖通道的三個特點，是繼電保護(hù)所采用的常規(guī)通道形式所無法比擬的。在通道選擇上應(yīng)為首選。但是由于光纜的特點，抗外力破壞能力較差，當(dāng)采用直埋或空中架設(shè)時，易受到外力破壞，造成機(jī)械損傷。若采用OPGW，則可以有效的防止類似事件的發(fā)生。
二、光纖通道與接口
光纖通道構(gòu)成的保護(hù)稱為光纖繼電保護(hù)。它由光發(fā)送器，光纖和光接收器等部分構(gòu)成。如圖1所示：
(1)光發(fā)送器。光發(fā)送器的作用是將電信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘栞敵�，一般由砷化鎵或砷鎵鋁發(fā)光二極管或鋁石釹榴石激光器構(gòu)成。發(fā)光二極管的壽命可達(dá)百萬小時，它是一種簡單而又很可靠的電光轉(zhuǎn)換元件。(2)光接收器。光接收器的作用是將接收的光信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出，通常采用光電二極管構(gòu)成。(3)光纖。光纖為光導(dǎo)纖維的簡稱，由直徑大約0.1mm的很細(xì)的空心石英絲或玻璃絲構(gòu)成。繼電保護(hù)所用光纖為通信光纖，是由纖芯和包層兩部分組成的：纖芯區(qū)域完成光信號的傳輸，包層則是將光封閉在纖芯內(nèi)，并保護(hù)纖芯，增加光纖的機(jī)械強(qiáng)度，以節(jié)約大量有色金屬材料，敷設(shè)方便，抗腐蝕不受潮，不怕雷擊，不受外界電磁干擾，可以構(gòu)成無電磁感應(yīng)和可靠的通道，光纖通道容量大。如圖2所示。
(4)工作可靠。載波通道受雷電和電力系統(tǒng)操作產(chǎn)生的電磁干擾很大，信號衰耗受天氣變化的影響很大，有時甚至不能工作。微波通道受電磁干擾較小，但在惡劣天氣條件下信號衰落很大。光纖通道不受電磁干擾，基本上不受天氣變化的影響，因此工作可靠性遠(yuǎn)高于載波和微波通道。這對于電力系統(tǒng)特別重要。(5)繼電保護(hù)用光纖對衰耗值要求較高，不同波長的光信號衰耗值不同，單模光纖的傳輸衰耗值最小，波長1.31μm處是光纖的一個低損耗窗口，所以繼電保護(hù)用光纖均使用單模光纖，使用1.3μm的波長段。
三、光纖繼電保護(hù)的收發(fā)轉(zhuǎn)換
(1)光纖繼電保護(hù)裝置發(fā)送數(shù)據(jù)時，保護(hù)插件把差動CPU插件傳來的數(shù)據(jù)幀變?yōu)橥酱袛?shù)據(jù)，并經(jīng)碼型調(diào)制后送至光發(fā)模塊，由光收發(fā)模塊將串行數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)化為光信號，通過光纖向通道傳送。接收數(shù)據(jù)時，由光收發(fā)模塊將光信號轉(zhuǎn)化為電信號，并將解碼后的數(shù)據(jù)送至差動CPU。(2)線路差動保護(hù)采用光纖為兩側(cè)數(shù)據(jù)交換的通道，裝置提供專用光纖通道和復(fù)用PCM通道兩種通道方式選擇。當(dāng)被保護(hù)線路長度小于100KM時可使用專用光纖通道方式，否則使用復(fù)用 PCM通道方式，可通過裝置控制來選擇。
采用專用光纖通道方式下時，裝置間數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbps。采用復(fù)用PCM光纖通道方式下時，裝置間數(shù)據(jù)傳輸速率為64kbps/2Mbps。(3)通信時鐘相關(guān)說明見表1：
復(fù)用64kbpsPCM同向接口時，兩側(cè)設(shè)備的時鐘必須按照上表的要求整定，否則會產(chǎn)生定期的滑碼。(4)電流差動保護(hù)的采樣同步。在復(fù)用接口與通信設(shè)備連接時，大部分接口均支持G703同向方式(也有些設(shè)備要求提供反向接口)。為了滿足64kbps數(shù)據(jù)通道收發(fā)數(shù)據(jù)同步復(fù)接的要求，必須采用主從時鐘方式。否則，將因時鐘不同步，造成滑碼的出現(xiàn)，保護(hù)裝置反映出的就是CRC校驗碼告警。在某些保護(hù)裝置中，對接口沒有做出要求，但時鐘必須設(shè)為主從方式，因為兩端保護(hù)裝置在計算差流時，必須保證同步，否則，對差流的計算就會造成誤差。
四、電流差動保護(hù)的試驗
(1)裝置自環(huán)試驗，將裝置通道環(huán)回試驗控制字值入“1”，將裝置光纖接口的RX和TX用尾纖對接，有的裝置還要整定本側(cè)裝置編碼與對側(cè)裝置編碼相同。即可單裝置自環(huán)，模擬ABC三相區(qū)內(nèi)故障。(2)光纖保護(hù)通道聯(lián)調(diào)試驗。光纖保護(hù)在現(xiàn)場調(diào)試中，光纖通道的測試也是一項細(xì)致工作，只有保證光纖通道正常，才能確保系統(tǒng)試驗的進(jìn)行�，F(xiàn)場由于受到設(shè)備的限制，常用的通道試驗方法是采用保護(hù)自發(fā)自收來檢驗光纖通道。具體分以下幾步：一是從保護(hù)的光端機(jī)引出的尾纖上經(jīng)光連接器自發(fā)自收，檢驗保護(hù)自身收發(fā)是否正常。二是將保護(hù)尾纖經(jīng)光連接器與線路光纖連接，在線路的對端，光纖經(jīng)光連接器自環(huán)，檢驗通道是否正常。對端也可以采用類似步驟測試光纖通道。三是測試光纖通道還可以采用專用測試設(shè)備，但這些設(shè)備很昂貴，一般情況下現(xiàn)場不具備條件。所以，上述方法是現(xiàn)場測試光纖通道的經(jīng)濟(jì)實用的方法。
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