光纤技术在电力保护中应用

光纤技术在电力保护中应用

刘铮

（国网河南省电力公司南阳供电公司河南南阳473000）

摘要：改革开放以来，随着社会的进步与发展，使得光纤技术更加成熟，并被广泛的应用到各个领域当中，从而为社会更好的发展做出重要贡献。基于此，本文以光纤技术为主要研究对象，通过对光纤技术简单的介绍，进而从继电保护与电流差动保护两个方面，对光纤技术在电力保护中的应用展开了深入的探讨，并通过国投小三峡公司大峡和小峡两个电站线路保护的应用实例阐述了光纤技术在电力保护中应该用的优势。

关键词：光纤技术；电力保护；应用

引言

电力系统运行安全是保障社会经济建设稳定的重要工作内容，随着电网建设规模的不断扩大，采用原有的数据信息传递方式很难满足信息高效传递以及高信息容量的需求。针对这一问题，相关研究人员应明确从光纤技术在电力保护中应用问题入手进行分析研究，其目的是为相关建设者提供一些理论依据。

1电力光纤技术概述

电力光纤技术是指，应用于电网通信和调度过程的技术，它能够为信息通道提供相应的保护。而电力保护中应用的光纤技术是通信光纤，它是由包层和纤芯两部分内容组成。包层是将光控制在纤芯内，并通过保护纤芯来增加光纤的机械强度；纤芯则是用来传输光信号的介质。光纤技术在电力保护过程中能够起到通道传输介质的作用，它的应用使得电力系统的运行具有耐高压和抗雷电电磁干扰的特点。对于电力保护电场的绝缘效果来说，光纤技术的应用带来了频带比较宽、传输容量比相对较大以及衰耗比较低的特点。基于上述优点，电力光线网络系统的建设力度不断加大，光纤技术也会在电力保护中完善其保护措施。

2光纤技术的发展现状

2.1多模光纤

在光纤技术中，多模光纤是第一代的光纤技术，以多模光纤为基本的材料，使用850NM的LED作为光源。实际上，多模光源的纤芯、孔径较大，能够以最快的速度将将接受的信号耦合至光纤中，并且其熔接、连接的方式都比较简单。但是，随着电力行业的发展，电力通信的范围逐渐变大，多模光纤的所能够承载的信息量、载荷量已经不能满足用户的需求，限制了电力行业的发展。

2.2单模光纤

为了弥补多模光纤的不足，相关研究人员设计出了新型的单模光纤。随着半导体激光器的产生，单模光纤技术得到了全新的发展，并且运用了光纤长波、长距离的传输窗口，将单模的光纤技术应用在电力通信中。单模管线技术主要使用了长度为1310m的单模激光器，可以有效的消除各个模之间的差别。与多模光纤技术相比。单模光纤技术在通信的过程中，其区段的衰减程度较小，消除色散的程度为0。

2.3色散位移光纤

当单模光纤逐渐衰减值1550nm

时，其波长的色散则会出现相对明显的差异，而这样的现象会降低通信的效率与质量。对此，研究人员研发出了色散位移光纤，其光谱的宽度为几纳米，能够将通信的波长降至最小。所以，第三代光纤技术，即色散位移光纤的通信波长为1550m。

3光纤技术在电力保护中应用

3.1电力光纤技术的应用原理

在电力光纤技术应用于继电保护的过程中，光线网络起到了稳定传输性能、提高保护恢复能力的作用。现阶段，电网通信系统中广泛采用的是SDH/SONET同步数字体系。同步数字体系的工作原理是以电时分复用的方式来进行继电保护的，它的应用使得电网通信系统具有固定的时延性能和强大的保护恢复能力。但在具体的应用过程中存在一定的局限性，这就很难满足电力网络系统进行组网的需求。基于此，应把当前系统广泛采用的电复用方式逐渐向光复用方式进行转化，这是因为光复用保护方式能够实现增大光纤传输信息容量的目的。

3.2专用通道光纤保护

光纤纵联保护当中，由光纤与纵联保护连部分构成，并通过允许式的方法，在光纤内传递允许信号与直跳信号。对该方法进行应用时。不需要在整个电力保护系统内，增加新的光纤接口，只需要对专业的光芯进行应用即可。采用该方法对电力系统进行保护，可以使保护系统独立出来，形成单独的模块，不会产生一些不必要的传输流程，进而提升了电力保护的安全性与可靠性。但使用该方法时，也存在一定的缺陷，即光芯的应用效率不高，需要投入较高的成本。同时，存在带路操作时，应根据电力保护的实际情况，及时的对本路保护与带路保护的光芯进行切换，从而为整个电力保护的进行带来了一定难度。此外，电力保护时，接头还需要进行重复的插入与拔出，使接头出现损伤。因此，该保护方式正逐渐被社会所淘汰

3.3复用通道光纤保护

电力保护中对光纤技术应用时，通过光纤与纵联保护之间的的结合，还可以设计出复用光纤纵联保护。该保护方法当中，通过允许式的手段，将保护设备发出的允许信号与直跳信号，通过相应的音频接口，传输至复用装置内，并利用该装置内的光纤通道，对信号进行传递。采用该保护方式时，保护线路较为简单，很容易连接出相应的保护线路，为后期的维护打下良好基础。同时，还会利用带路，针对电力保护的实际情况，自动地对电信号进行切换，从而使光芯具有较高的使用效率。但该方法也存在一些缺陷，即整个电力保护系统内，存在诸多的中间流程，同时，对该系统进行建设时，将带来切换装置放置在通信室，增加了电力保护系统维护与检修的难度。

3.4架空地线复合光缆

该光缆主要由三层构成：最外层为铝线、中间层为钢芯、钢芯层的内部为光导纤维。根据架空地线复合光缆结构的不同，可以将其分为三大类：层绞式、骨架式以及中心束管式。架空地线复合光缆在应用中具有诸多好处，其具有较强的导电性能和机械强度，在使用过程中安全度较高，不会轻易被外力所破坏。现阶段，此种类型的光缆在110KV电路中应用较为广泛，能够实现将电力输电线路与复合光缆的同步建设。该复合光缆在短路电流输出部分使用的是铝合金和纯铝丝的金属保护材料，因此在设计的过程中，应考虑到负荷量进行科学的设计。在具体的设计和应用中，应对复合电缆进行有效的保护，可以采用双层保护套的形式，防止紫外线对线缆产生损坏；在进行地线的更换时，应保障其原有性能不受损坏，使得更换后的电力系统能够实现安全运行。

3.5光纤电流差动保护

所谓的光纤电流差动保护，指的是在电流差动保护中融入了光纤技术，使的该保护形式的效果得到提升。所以，光纤电流差动保护方法当中，主要依据Kirchhoff定律完成的，其公式为：KCL：∑I=0，KVL：∑U=0。通过该定律可以得出，采用光纤电流差动保护时，保护的原理非常简单，并且，在保护系统运行方式发生变化时，不会对电力保护的效果带来干扰。同时，系统两侧的保护设备之间，不存在任何的电联系，从而使整个保护系统具有更强的可靠性。当前阶段中，电力系统中的很多组成部分都开始对该保护方法进行了应用，如输电线路等。

结语

综上所述，在科学技术快速发展的情况下，使得光纤技术被广泛的应用到电力保护当中，通过光纤技术进一步强化电力保护的效果。而在实际当中，利用光纤技术研发出了多种电力保护方法，这些电力保护方法各自具有各自的优势与缺陷，只有针对电力系用运行的实际情况，选择出最佳的电力保护方法，才会确保整个电力系统安全、稳定的运行。

参考文献：

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