500 kV線路保護光纖通道故障及處理技術研究

李 丹

（鄭州裕中能源有限責任公司，河南鄭州 450000）

隨著電力系統不斷發展進步，500 kV 線路保護光纖通道運行質量受到了更多的關注，須結合實際運行需求調控具體環節，基于保護標準完善運行模式，從而發揮異?，F象快速處理機制的優勢，縮短故障處理時間，從而維護其運行綜合效益。

1 500 kV線路保護光纖通道概述

1.1 光纖通道特點

光纖通道的主要應用目標是借助光導纖維為傳輸介質，提供良好的通信支持，光纖保護則需要依據光纖通道對傳輸過程中的傳輸線路予以兩端信號的繼電保護控制，將光纖通道和繼電保護過程相結合，能更好地建立完整的運行體系，維持電纜結構、載波及微波等通道運行的穩定性，進一步提高線路統籌控制水平。

（1）光頻率較高且頻帶較寬，使得傳輸的信息量較大，電力線載波載頻控制在3 000 kHz 以上，光纖載頻在2.2×107MHz 以上，輸送容量較大，能更好優化繼電保護裝置信息及原始信息管理的規范性水平。

（2）光纖傳輸過程中傳輸損耗較小，一定程度上降低了誤碼率，能滿足繼電保護通道的運行需求，保護裝置發送信息在經過通道傳輸至接收方時，接收端保護裝置獲取的信息能維持基本一致性。

（3）光纖通道若出現通道中斷等問題，且能維持通信精度的合理性，利用手動調節復用光路的方式即可有效利用其他光纜完成通道信號的傳輸處理，保護動作依舊能落實到位。

（4）此外，光纖通道也存在運行不足的問題，主要表現為光纜抗外力破壞能力較差，光纖復用通道異?，F象較多等情況，因光纖復用通道包括多條保護信號，一旦光纖或通信設備出現異常，就會造成保護終端等告警信息，使得實時性運行控制效果受限，甚至會對后續的綜合運行質量產生影響，增加了項目的運行維護成本。

1.2 光纖通道基本類型

目前，較為常見的500 kV 線路保護光纖通道主要分為專用光纖通道和復用光纖通道，結合實際運行需求選取適當的通道運行模式，可滿足常態化管理需求，更好地構建可控化運行模式。

（1）專用光纖通道主要由光纖通道和兩側保護裝置組成，在光纖的尾纖，須將裝置的接口和通信接口光纖予以連接，有效搭建完整的運行信息交互通道，從而確保相關內容有效傳輸。

（2）復用光纖通道，是借助2 M 通道或PCM 通信設備，有效建立相應的信息傳輸控制管理模式，從而在原有研究基礎上，配合數字復接應用技術模式，更好地維系通信方式的多元化處理，將信息安全傳輸作為目標，打造數字化復用控制模式。復用光纖通道能在不設置光纜的過程中完成通信環節的搭建和應用。

以某地區500 kV 線路保護光纖通道設置項目為例，其中，A 線路保護裝置設置對應的光纖通信接口；B 線路裝置沒有光纖通信接口，須與FOX-41A 光纖通信接口裝置配合完成光信號傳輸。具體的通道類型如下。

（1）專用光纖通道，以A 專用通道為例，保護信號主要借助保護光纖通信接口裝置完成具體工作，更好地在光纖通道上實現傳輸處理，無需配合相關通信設備，能在減少運行環節的同時優化維護的質量水平。與此同時，專用光纖通信方式還能以B 專用通道為基礎，將保護裝置輸出的保護電信號在繼電保護室內利用光電轉換的方式，配合專用光纖完成對保護屏的光電轉換處理。

（2）復用光纖通道。以A 復用通道為例，采用64 k 復用光纖通道（圖1），保護裝置完成電信號的實時性處理和輸出控制，借助光電轉換環節后，利用光纖傳輸到通信機房，此時，通信機房內須配置MUX-2MC 完成光電轉換處理過程，有效借助DDF 數字配線架完成2 M 信號的復接處理，使用SDH 復用光纖傳輸的方式直接將信號傳輸到對側SDH 單元。

圖1 64 k信號復用光纖通道配置結構示意

綜上所述，專用光纖通道在實際運行過程中的信息傳輸環節相對減少，整體系統的結構簡單且穩定性較好，但是，匹配的光芯效率較低，成本隨之增加。而對應的復用光纖通道中間環節增多，使得保護信號在經過數次處理后降低了運行的可靠性，但相應的復用信號并不占據光纖芯數，不會依賴直通光纜結構，能更好地提高保護信號的容量控制水平，減少綜合成本。須依據500 kV 線路運行和設置的具體需求選取適配的安裝控制處理機制，從而保證項目綜合效益滿足規范。

2 500 kV線路保護光纖通道故障和處理

為更好地提高500 kV 線路保護光纖通道運行情況，須依據實際問題落實規范化的光纖通道故障分析和處理方案，及時甄別告警信息內容，建立更加可控的管控機制，減少異常故障問題對線路運行效率產生的影響，實現統一化管理目標。下面以復用光纖通道故障為研究對象，展開相關常見故障問題的分析。

2.1 瞬時復歸報警

在500 kV 線路保護光纖通道運行過程中，出現線路保護通道運行異常，瞬時復歸后，第一套復用保護裝置報警、第2套復用保護裝置未發生告警，且告警平均間隔為1～3 h。

相關設施維保利用64 k 誤碼儀進行了在線監測，對PCM 通道予以120 h 的觀測分析，并沒有發現誤碼問題，基本排除通信通道存在的問題。技術部門對雙上線保護通道的各環節予以檢查，發現64 k 光電轉換器出口信號線電纜芯存在接觸不良的問題，使得光電轉換器設備和機殼、地網無法有效連接，對其進行一系列整改措施，判定為光電轉換器出口信號線故障，著重控制倒閘操作，并優化具體應用流程，有效控制了故障問題。

2.2 線纜模塊安裝故障

在實際運行過程中出現通道故障報警，持續2 min 后自動復位，且告警過程中并無倒閘操作，對應的SDH 網管和站內PCM 網管均未發現設備歷史告警信息。操作人員對線路進行了檢查，著重分析機柜到相應信號傳輸方向數據信號線弧度情況，發現距離柜門較近的位置并沒有緩沖距離，信號線纜利用水晶接頭插入的方式連接，插拔試驗時沒有明顯響應過程，證明信號線出現牢固不足的問題，更換對應模塊后恢復，屬于線纜模塊安裝故障。技術部門對線纜進行了集中處理，有效更換并加固了連接。

2.3 主保護專用或復用通道異常

該故障類型較為常見，且處理過程也較為簡單，一般是借助后臺控制機和保護裝置信息確認異常信息的方式予以監督管理，若是專用通道異常運行，則退出通道差動壓板即可，若是復用通道運行異常，則退出復用差動壓板，并行主保護退出，留存相匹配通道完成信號傳輸即可。與此同時，站內利用不同節點的自環處理完成檢驗分析，更好地維持站內通道運行傳輸的穩定性和安全性，在確認線纜和對策保護裝置穩定的基礎上提高整體系統控制水平。

2.4 主屏FOX-41光纖通信接口裝置通道異常

在500 kV 線路保護光纖通道布置的過程中，會設置對應輔助保護模式，借助主屏的FOX-41實現光纖通信接口裝置的通信處理，若運行過程中出現異常，會對電壓輔助保護專用通信通道的運行情況產生影響，難以維持信號穩定傳輸。此時，要向電站調度申請退出輔助保護專用通道接收和發信壓板運行系統，避免出現保護誤動的問題，并配合自環處理分析機制判定相應異常故障位置，對其展開針對性的處理，維持線路傳輸的穩定性和安全性。

2.5 AIS告警

系統運行過程中出現雙線保護PCM 設備存在RMT 告警問題，聯系相關部門進行查看后發現，保護PCM 存在AIS 告警問題，且SDH 設備并無對應的告警信息。技術部門對告警現象進行了集中分析，判定故障原因可能是PCM 的信號發送端和SDH 的2 M 接收端間出現了通信異常。如圖2所示。

圖2 系統通信異常結構示意

檢修人員對電纜收發順序進行核實，進一步檢查PCM 和SDH 設備電纜發芯后認定存在問題，更換2 M 電纜后，維持了500 kV 線路保護光纖通道運行的穩定性。

此外，在500 kV 線路保護光纖通道故障處理工作中，對保護通道的管理，要秉持“優先檢查接收端、隨后檢查發送端”原則，一旦接收異常，縱聯碼不一致出現了告警問題，此時發送端一般不會出現異常告警。這種處理機制表現為通信裝置發信異常，本側不告警對側告警，調度專業控制人員須進一步對保護和通信裝置予以集中校準驗收，更好地維持整體系統控制管理的科學性，避免運行出現安全問題。

3 500 kV線路保護光纖通道測試整改建議

結合500 kV 線路保護光纖通道故障問題的分析和處理過程，為更好地維系運行穩定性，在整改基礎上建立相匹配的測試流程，進一步確保后續運行合理可控，盡量減少異?，F象對線路安全造成的影響，打造可控化管理模式。

3.1 測試過程

基于500 kV 線路保護光纖通道故障處理要求，建立更加完整的測試分析控制平臺，以便能針對測試獲取的結果開展更加合理的應用管控模式，提高階段性作業質量水平，減少異常問題造成的不良影響。

（1）對直流電源紋波進行測定分析，依據保護接口設置的電源端子測試紋波情況分析峰值等參數，并對電源接口設備的運行參數進行測試分析，獲取結果后判定直流電源波紋系數是否存在異常，若是無明顯區別，則證明通道中斷的直接因素并不是電源紋波。

（2）對通信機房內通信設備和載波設備進行測試分析，消除高頻電纜從室外引入干擾分量的可能性，著重對保護電路和通信接地連接過程予以分析，了解是否對通信過程造成影響。

（3）對通道故障較為頻繁的線路進行集中測試，測試過程利用SDH 系統2 M 通道告警信息監控的方式，判定保護通道是否存在通道異常告警，從而評估告警情況和SDH 傳輸設備運行是否存在關聯性。若是線路測試端口和業務使用端口同時出現AIS 告警信息，則判定線路保護通道異常告警和保護PCM 設備可能存在關聯性，若因外界干擾、非屏蔽RJ45配線架等因素造成的故障問題，須配合進一步測試方案全面分析可能存在的問題。

3.2 整改過程

在完成基礎測試分析環節后，要結合處理機制和故障排查環節進一步推動線路統一整改方案，確保相關處理機制的穩定性和合理性，最大程度上提高線路統一化管理的質量水平，提高階段性作業效果，全面提升線路綜合運行效率。

（1）對PCM 設備進行線路升級處理，集中將連接線纜更換為屏蔽電纜，保證后續運行的科學性和可靠性，更好地搭配處理方案，利用帶屏蔽且良好接地的設置方式替換模塊處理機制。

（2）保證64 k 光電轉換器和保護PCM 外殼均處于良好接地狀態。連接網絡線更換為雙層屏蔽并兩端接地處理機制，維持統籌管理的效果，減少運行不當造成的影響。

（3）網絡模塊借助嵌入式支架的運行機制，從根本上避免線纜松動等問題對運行產生的制約作用。

（4）在500 kV 線路保護光纖通道故障整改工作中，對統一規范化管理環節予以重視，設計模式依照設計準則逐步落實，保護通道配置和典型回路設計都要更加規范，并確保光纜、尾纖等都能依從規范保護標準逐步完善，依照安全穩定運行需求整合作業內容。

（5）要從管理層面提高階段性管理質量，維保人員要及時對線路運行情況予以分析，更好地建構500 kV 線路保護光纖通道故障實時性評估模式，及時處理告警信息內容并分析告警原因，更好地打造階段性控制機制，并維持安全措施的合理性和應急處理的規范性，提高綜合控制水平。

4 結束語

500 kV 線路保護光纖通道運行安全質量控制非常關鍵，須針對運行情況開展規范化分析工作，著重評估常見故障問題并落實相應的處理方案，展開一系列測試評估環節，更好地提高設施運行質量，減少故障造成的經濟損失和安全隱患，為500 kV 線路保護光纖通道可持續健康發展奠定堅實基礎。