光纤通信在电力系统继电保护设备的应用

6/16/2022，在我国，220kV及以上的输电线路还是最为主要的电力传输通道。传输容量大、电压等级高是这些通道的主要特点。但是在传输过程中一旦发生事故就会对整个电力系统造成严重的损害，最后影响到整个电力系统的安全和稳定运行，危及人民的生命财产安全。因此，通常的做法是采用继电保护装置来快速切除高压电力线路中发生的各种故障。由于继电保护在整个电力系统中所起的重大作用，所以一般是采用光纤通信来作为继电保护装置保护信号的物理传输通道。这主要是因为把光纤通信技术应用在继电保护中具有信息传输量大、抗干扰性强、传输质量高等方面的主要优点，具体如下：
1.信息传输量大 
对于远距离通信传输而言，运用的主要技术就是光纤通信技术，这得益于光纤通信技术传输频带宽、信息传输量大的主要优点。在电力系统中，普遍使用的载波频率一般较低，远远不能满足日益增长的电力需求，而光纤所使用的载波频率 至少是普通使用的载波频率的一百倍。因此，在继电保护中广泛使用光纤通信技术一方面能够满足日益增长的电力需求对继电保护的更高要求，另一方面还能对继电保护的可靠性和精确性起到一个很高的提升作用。 
2.抗干扰性能强 
为了保证高压设备或者是运输线路在光纤线路中不会产生感应磁场干扰，主要是使用绝缘性能好的石英作为光纤所使用的基本材料。在继电保护中应用光纤能够对不必要的干扰进行很好的避免，这是光通信技术的一大优点。电网运行状况的良好与否对光纤纵联保护通道的影响不大。随着电力用户对于电力系统越来越高的稳定性需求以及不断提高的系统电压等级，光纤通信技术因其诸多优点而得到了广泛的应用，并且在使用之后取得了一系列良好的成效。 
3.传输质量高 
在光纤通信技术中，其不可忽视的优点就是保密性能良好、信号干扰性小、光纤传输质量高，而高压输电系统对继电保护速动性的基本要求正好是需要光通信技术这些特点。光通信传输技术能够保证发行端口与接收端口的信息一致，这样就保障了线路传输的正常、稳定和准确。

光纤通道与继电保护之间的通信方式主要有专用光纤通信方式和复用光纤通信方式两种，每一种通信方式都有其特点和适用情形，在使用过程中应该根据实际情况来进行方式的选择。 

   第一种是专用光纤通信方式。专用通信方式只传输继电保护信息，而不传输其他信息，这主要是因为专用通信方式是专门为继电保护而进行建立的 专用光纤通道。专用通信方式的通信距离一般在 100km 之内，可以满足电力企业的基本要求。这类方式具有传播效率高、方式简单、没有中间环节和设备等特点，可以切实有效的应用与短距离继电保护信息传递。
 
   第二种复用光纤通信方式。复用通信方式主要是由纵联保护中各个光纤进行配合组成。 继电保护装置在允许方式之下会发出允许信号与直跳信号， 接下来经过音频接口信号就会传输到相关的复用设备之中，然后传输到光纤通道之中。接线简单是这种传输方式的一个较大优点， 对于电路系统的维护和运行有着重要的促进作用。复用光纤通信方式在长距离线路保护中应用的比较广泛。 
   由于光纤通道拥有诸多优点在继电保护设备中的应用极为广泛。随着时代的发展与科技的进步，未来我国的继电保护将面向信息化、网络化与智能化发展，而这就对继电保护的工作提出了更高的要求，也对光纤通信的核心部件光模块带来了更高的要求。一方面是巨大的市场潜力，2021年继电设备相关光模块细分市场出货量近30万个。预计每年市场需求还将增长15%。另一方面，对光模块的热控制以及热设计和更严峻的挑战。继电保护设备稳定性、可靠性的要求限制了一些常用的散热设计，比如设备内禁止采用风扇; 较高的防护等级要求则限制了机箱开孔散 热。通常情况下，只能采用自然对流及传导的方式控制设备内部环境温度满足运行要求。因此，在板级热耗不断提高，部分传统散热方法又受标准所限的情况下，要对模块进行有效的散热设计具有较高的难度，需要行之有效的产品热设计方法，并探求新材料新工艺的引入。

   光纤通信技术的合理应用，可以顺利提升继电保护的功能性和安全性，从而顺利满足电力企业的基本需求，完成对相关线路的保护，推动电力系统的安全性与稳定。