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通信接口在電力繼電保護(hù)上的應(yīng)用論文
隨著電網(wǎng)二次技術(shù)的發(fā)展和需要，電力通信專(zhuān)業(yè)和電網(wǎng)保護(hù)、自動(dòng)化等專(zhuān)業(yè)的配合問(wèn)題顯得日益重要和突出，本文從技術(shù)融合的角度上針對(duì)220kV級(jí)以上電壓等級(jí)變電站內(nèi)通信專(zhuān)業(yè)與保護(hù)專(zhuān)業(yè)之間的設(shè)備接口關(guān)系進(jìn)行了深入論述，以此為技術(shù)突破口，探討了通信與保護(hù)之間數(shù)據(jù)傳輸接口的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，從而對(duì)保護(hù)和通信專(zhuān)業(yè)相互之間的技術(shù)融合起到一定的促進(jìn)作用。
隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，發(fā)電、輸電、變電、配電、調(diào)度及用戶等六大環(huán)節(jié)均已離不開(kāi)電力通信網(wǎng)絡(luò)的貫穿。通信技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)家電網(wǎng)公司已經(jīng)提出構(gòu)建信息化、自動(dòng)化、互動(dòng)化的現(xiàn)代化智能電網(wǎng)目標(biāo)。
為了給智能電網(wǎng)的安全生產(chǎn)和運(yùn)行監(jiān)視等提供可靠的技術(shù)支撐，先進(jìn)的通信技術(shù)和控制技術(shù)是必不可少的，而通信與保護(hù)之間接口的穩(wěn)定性、安全性將直接給智能電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)巨大影響，本文結(jié)合了作者在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行的設(shè)備及日常維護(hù)運(yùn)行工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)如何保障通信與保護(hù)之間接口的安全穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行探討分析，希望能對(duì)通信和保護(hù)運(yùn)維人員的技能提高和現(xiàn)場(chǎng)工作有一定的幫助和促進(jìn)作用。
一、通信接口與保護(hù)裝置的應(yīng)用 通信接口在變電站傳送保護(hù)信號(hào)的基本結(jié)構(gòu)形式下圖所示。根據(jù)圖示可以看出：所有的保護(hù)信息的接收與傳送都是一致的，只是中間所采用的基本通信介質(zhì)不同罷了，有的直接采用專(zhuān)用光纖接口作為傳送介質(zhì)，有的則是采用電接口復(fù)用通道作為傳送介質(zhì)。
1.1通信接口與專(zhuān)用光纖保護(hù)裝置的應(yīng)用及分析
1.1.1專(zhuān)用光纖保護(hù)的接口形式：
專(zhuān)用光纖保護(hù)通道使用專(zhuān)用的一對(duì)纖芯，備用兩芯，這種保護(hù)接口形式主要有兩種方式，一種是保護(hù)設(shè)備上直接配置光纖接口，直接與線路光纜相連接，中間沒(méi)有電接口轉(zhuǎn)換設(shè)備;另一種是保護(hù)設(shè)備上的電接口與一臺(tái)專(zhuān)門(mén)傳送保護(hù)信息的接口設(shè)備相連接，然后保護(hù)信號(hào)通過(guò)保護(hù)接口設(shè)備與線路光纜相連接，兩種保護(hù)方式的設(shè)備接口數(shù)據(jù)傳輸速率一般是2M或64K。
1.1.2專(zhuān)用光纖保護(hù)的通道需求：
目前光纖保護(hù)對(duì)通道誤碼的需求為：向量式光纖差動(dòng)速度較慢、動(dòng)作靈敏度低，對(duì)通道要求也低，約為 10-3-10-5;傳輸采樣值的光纖差動(dòng)，速度快、動(dòng)作靈敏度高，對(duì)通道要求也高，約為10-7。當(dāng)前的通信技術(shù)可以保證所提供的通道的誤碼率約為10-9-10-11，因此只要通信設(shè)備正常工作，就可以為保護(hù)提供符合要求的通道。為保證通信的可靠性，必須進(jìn)行光器件特性測(cè)量和通道裕度的估算，要求保證系統(tǒng)衰減余量不少于6db。
1.1.3保護(hù)設(shè)備光發(fā)送功率的測(cè)試：
單模光纖的實(shí)際衰耗值在0.3dB/km左右，接頭衰耗為0.2-0.5dB/點(diǎn)，熔接衰耗為0.3dB/點(diǎn)。一般使用光功率計(jì)、光萬(wàn)用表、光誤碼儀、光衰耗儀等儀器儀表測(cè)量光纖通道。光發(fā)功率=測(cè)量值-接頭衰耗*2，常規(guī)插件波長(zhǎng)為1310nm的發(fā)信功率-16dbm±3dbm。
1.1.4光接收靈敏度測(cè)試：
調(diào)節(jié)光衰耗儀的衰耗值，觸發(fā)保護(hù)裝置告警，再調(diào)整衰耗值，保持結(jié)果中誤碼值穩(wěn)定1小時(shí)以上，測(cè)試光接收靈敏度=發(fā)送功率—光衰耗值，一般64K通道的接收靈敏度均為-45dBm，2M通道的接收靈敏度為-35 dBm， 2M的超長(zhǎng)距離插件接收靈敏度為-40dBm。對(duì)側(cè)光纖發(fā)過(guò)來(lái)的收信功率裕度，應(yīng)大于6dBm以上，最好在10dBm左右，即光發(fā)射功率-光接收靈度-距離(衰耗)-接頭數(shù)(衰耗)-熔接頭個(gè)數(shù)>6dB.
1.2通信接口與復(fù)用通道保護(hù)的應(yīng)用及分析
1.2.1復(fù)用保護(hù)通道的接口形式
復(fù)用保護(hù)通道的連接方式比較復(fù)雜，種類(lèi)多，但不論是那種形式的保護(hù)接口，其保護(hù)接口的傳輸速率都是2M或64K.一般來(lái)說(shuō)，保護(hù)設(shè)備與通信設(shè)備的連接通過(guò)一個(gè)保護(hù)接口設(shè)備MUX來(lái)連接，MUX設(shè)備主要有兩種：一種是2M速率的接口裝置，另一種是64K速率的接口裝置。
這兩種保護(hù)接口設(shè)備與通信設(shè)備的連接主要有兩種方式，一種是通過(guò)通信數(shù)字配線架的數(shù)字配線端口與光傳輸設(shè)備相連接，然后將保護(hù)信號(hào)通過(guò)光傳輸設(shè)備進(jìn)行傳遞。另一種是通過(guò)通信音頻配線架的音頻配線端口與低速的PCM設(shè)備接入設(shè)備相連接，然后再通過(guò)PCM與光傳輸設(shè)備相連接，最后通過(guò)光傳輸設(shè)備再把保護(hù)信號(hào)傳遞到對(duì)方。
1.2.2、復(fù)用保護(hù)通道的通道需求：
由于復(fù)用保護(hù)通道中間環(huán)節(jié)多，時(shí)延較長(zhǎng)，故障概率較高，因此在進(jìn)行保護(hù)聯(lián)調(diào)之前，最好由通信專(zhuān)業(yè)人員先進(jìn)行通道測(cè)試，確保通道切實(shí)可用、通道誤碼率達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后再移交給保護(hù)專(zhuān)業(yè)人員，通信專(zhuān)業(yè)人員應(yīng)檢測(cè)兩端電纜的連接點(diǎn)，如音頻配線架端口上的卡線是否牢固，數(shù)字通信接頭是否有虛焊或連接不牢固等現(xiàn)象，再使用誤碼儀測(cè)試通道，通道測(cè)試時(shí)間應(yīng)保持為一小時(shí)以上，待測(cè)試線路兩側(cè)誤碼均滿足標(biāo)準(zhǔn)后，方可通知保護(hù)專(zhuān)業(yè)人員接入保護(hù)裝置進(jìn)行聯(lián)調(diào)工作。
(1)復(fù)用保護(hù)通道良好的判斷：
保護(hù)裝置在投運(yùn)之前必須確定復(fù)用保護(hù)通道是否良好，而要判定復(fù)用保護(hù)通道良好必須滿足以下兩個(gè)條件：A、保護(hù)裝置面板上“通道異常燈”為熄滅狀態(tài)，裝置沒(méi)有出現(xiàn)“通道異常”告警信號(hào)，TDGJ(通道告警)接點(diǎn)不閉合。B、“保護(hù)狀態(tài)”→“通道狀態(tài)”中有關(guān)通道狀態(tài)統(tǒng)計(jì)的計(jì)數(shù)應(yīng)恒定不變化。
(2)誤碼對(duì)保護(hù)的影響：
電流差動(dòng)保護(hù)信號(hào)在64K通道傳輸時(shí)，1點(diǎn)電流采樣值的傳輸需要1.667毫秒，對(duì)側(cè)電流采樣值傳送到達(dá)本端裝置后，對(duì)應(yīng)的電流采樣值將進(jìn)行差動(dòng)計(jì)算，不同的差動(dòng)元件需要不同的數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度。RCS-900系列差動(dòng)保護(hù)沒(méi)有對(duì)通道誤碼采取糾錯(cuò)措施，單個(gè)誤碼對(duì)不同的差動(dòng)元件污染不同長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)窗。單個(gè)通道誤碼差動(dòng)保護(hù)最少需要退出30ms。
電流差動(dòng)保護(hù)信號(hào)在2M通道傳輸時(shí)，差動(dòng)保護(hù)將會(huì)傳送電流采樣值和三相電流付氏值。RCS-900系列差動(dòng)保護(hù)即使沒(méi)有對(duì)通道誤碼采取糾錯(cuò)措施，單個(gè)誤碼對(duì)三相電流付氏值的影響限制在當(dāng)前采樣點(diǎn)內(nèi)。單個(gè)誤碼，對(duì)采用三相電流付氏值進(jìn)行差動(dòng)計(jì)算的分相電流差動(dòng)元件，只退出0.833ms。二、保護(hù)通道常見(jiàn)故障的判斷、分析與處理：
目前，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置已普遍采用光纖通道傳輸，由此帶來(lái)的“通道異�！备婢收弦差l繁發(fā)生，特別體現(xiàn)在使用復(fù)用通道傳輸時(shí)。結(jié)合日�，F(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)和故障統(tǒng)計(jì)，分析保護(hù)通道告警原因主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
2.1尾纖接頭接觸不良或被污濁
裸露的尾纖頭很容易被空氣中的灰塵附著，造型纖芯衰耗增加，此時(shí)應(yīng)使用專(zhuān)用的光纖清潔工具進(jìn)行清潔。在進(jìn)行光纖連接時(shí)，要注意將連接頭和砝瑯盤(pán)上的缺口對(duì)齊后旋緊，若未完全對(duì)齊，纖芯衰耗可能會(huì)增加5-10 dB。
當(dāng)光纖頭不清潔或連接不可靠時(shí)，設(shè)備即使能收到對(duì)側(cè)數(shù)據(jù)，收信裕度也可能大大降低，一旦系統(tǒng)擾動(dòng)或通信設(shè)備有操作時(shí)，很容易導(dǎo)致通道中斷或誤碼越限，產(chǎn)生保護(hù)裝置通道告警。
2.2通信設(shè)備與保護(hù)接口設(shè)備間的連接問(wèn)題
在使用64K復(fù)用通道保護(hù)時(shí)，保護(hù)接口裝置與通信PCM設(shè)備之間應(yīng)使用四芯帶屏蔽雙絞線連接，不得使用普通的音頻線進(jìn)行連接，四芯帶屏蔽雙絞線的屏蔽層應(yīng)可靠一點(diǎn)接地。若從保護(hù)接口裝置引出的屏蔽雙絞線直接接至PCM設(shè)備，應(yīng)采用鳳凰端子擰接，不建議使用RJ45水晶頭連接(RJ45水晶頭末端接觸性不牢固，容易增加誤碼數(shù))，若需要先通過(guò)配線架轉(zhuǎn)接，需要保證配線架側(cè)卡線牢固，以防松動(dòng)脫落。在使用2M復(fù)用通道保護(hù)時(shí)，應(yīng)注意在2M頭制作時(shí)防止焊點(diǎn)虛汗、漏焊等情況，以及防止芯線與屏蔽線等短路現(xiàn)象的發(fā)生。另外，要特別注意因?yàn)?M接頭與數(shù)配接頭接觸不良而引起的通道故障，此類(lèi)故障在實(shí)際工作中較為常見(jiàn)。
2.3保護(hù)接口裝置不接地，通信電源紋波系數(shù)高
保護(hù)接口裝置在安裝時(shí)其接地不良好或根本沒(méi)有接地，導(dǎo)致平時(shí)能正常工作，而一旦有故障或刀閘操作時(shí)，保護(hù)裝置發(fā)通道告警。通信電源一般采用-48V電源，對(duì)紋波系數(shù)有比較高的要求，一般要求不超出100mv，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)電源紋波比較大時(shí)，保護(hù)接口裝置光電轉(zhuǎn)換過(guò)程會(huì)出現(xiàn)誤碼。
2.4通信設(shè)備故障
保護(hù)信號(hào)傳輸經(jīng)歷的設(shè)備較多，一旦出現(xiàn)異常告警，中間每個(gè)環(huán)節(jié)均有出現(xiàn)問(wèn)題的可能，在由于通信設(shè)備故障引起的通道故障中，最容易出現(xiàn)問(wèn)題的就是PCM設(shè)備(主要是時(shí)鐘設(shè)置)，其次就是傳輸設(shè)備光板問(wèn)題。一般確認(rèn)為通信設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題后，可以將通道自環(huán)后使用誤碼儀測(cè)試，檢測(cè)時(shí)間應(yīng)不小于24小時(shí)。
三、結(jié)束語(yǔ)
隨著通信技術(shù)的發(fā)展，在電力系統(tǒng)中，全網(wǎng)保護(hù)通道的全光纖化已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。在日常工作中，只有了解各種通信接口的基本知識(shí)，掌握各種保護(hù)通道的傳輸模式以及通道故障定位分析和處理方法，才能快速有效地處理故障，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
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