江苏电网110千伏三端光纤差动保护承载方式研究

江苏电网110千伏三端光纤差动保护承载方式研究

郭政莼

身份证号：320104199001220037 江苏南京 210000

摘要：随着分布式电源与绿色能源的快速发展，江苏电网110kV及以下T接线路配置三端光纤差动保护的需求逐步增加。为保证电网安全稳定运行，本报告对江苏电网110kV T接线路三端光纤差动保护（以下简称三差保护）通道的承载方式进行了讨论与研究。

关键词：T接线路、三差保护、通信通道

0 引言

构建以新能源为主体的新型电力系统，需要新能源、分布式电源和微电网接入，对电力通信通道可靠性、接入灵活性、网络性能指标要求更加严苛。开展110kV三差保护通信承载方式研究，推进110kV三差保护的实用化落地十分必要。

1 江苏110kV T接线路应用现状

在一条输电线上不用断路器支接出另一输电线或有变压器的变电站，这种结构形状与字母“T”相似，因此被称为 T 接线路或分支线路。江苏T接线路一般用于110kV及以下线路，对于现有的 T 接线路来说，运行方式有全接线三端运行方式( 分单端电源和两端电源 2 种情况)，也有受端备用的非全线三端运行方式，也存在 T 接线路一侧长期不投入运行的两端运行方式。

T接线路正常运行时一端为系统电源（电网系统供电端），其它二端为负荷端或地区电源（如风电、光伏、垃圾发电、余热发电、热电联产等电源）。

2 110kV T接线路保护需求

目前江苏地区110kV T接线路以距离保护为主。

当地区电源点接入T接线路系统时， T接线路应配置三差保护。目前全省范围内三差保护业务均由保护专用纤芯承载。

图2-1 T接线路示意图

3 三差保护需求分析

T接线路三差保护每侧配置单台保护装置，每台装置有两个保护通道，采用环形通道连接，与对侧的两个变电站一一对应,按照“本侧”通道1与“对侧1”通道2相连；“对侧1”通道1与“对侧2”通道2相连；“对侧2”通道1与“本侧”通道2相连的方式，如图1所示，采用此方式连接保证通道连接的唯一性。

图3-1差动通道连接方式

每台装置的两个通道可以都采用专用光纤，也可以都采用复用通道，并支持一专用光纤、一复用通道三种通道模式。

三差保护方式，三个通道全部投入情况下，当一个通道异常时，由能接收三侧采样数据的一侧装置进行差动计算，另两侧装置接收该侧的跳闸信息可直接跳闸，因此保护装置仍能保持运行；当两个通道异常时，差动保护闭锁。

4 通信通道组织方式分析及比选

根据各线路实际电网结构和光缆现状，可以有直达专用光纤通道、迂回跳纤光纤通道、保护专网2M光口复用通道、四级网2M复用通道等方式。

4.1 直达专用光纤通道

直达专用光纤通道指三差保护的所有通道均承载在随本线路架设的光缆上。采用直达专用光纤通道时，每台装置两个通道总共使用4根纤芯，至少备用2根纤芯。对于有条件的可采用“一备一”方式。应选用35kV及以上电压等级的光缆承载110kV保护业务。

采用直达专用光纤通道时，应优先使用保护纤芯承载保护业务，当保护纤芯不足时，可采用通信纤芯承载保护，但通信备用纤芯不宜少于4芯。

4.2 迂回跳纤光纤通道

迂回跳纤光纤通道指保护通道无法承载在随本线路架设的光缆上，需要通过其他线路架设的光缆迂回跳通。采用迂回跳纤光纤通道时，应选用35kV及以上电压等级的光缆。光缆优先选用OPGW光缆，次选ADSS光缆，禁止使用普缆（管道、管廊普通光缆除外）。当采用跳纤方式组织通信通道时，跳接点不宜过多，保证通信通道单向时延应不大于10ms。

4.3保护专网2M光口复用通道

采用保护专网2M光口复用通道指在110kV站点配置1台具备TPS保护2M光接口的保护专用传输设备 ，接入地区现有220kV保护专网中，保护装置通过尾缆与保护业务光配单元互联，通过迂回光路开通2M复用保护通道。

当T接线路站点距离保护专网站点距离较远时，也可新增保护专用通信设备，建设专用通道传输保护信息。

4.4四级网2M光口复用通道

在现有四级网传输设备上增加具备TPS保护2M光接口板，保护装置通过尾缆与保护业务光配单元互联，通过迂回光路开通2M复用保护通道 。

当采用四级网承载保护业务时，不可开通复用段保护，保护业务不可开通子网连接保护。

4.5四级网2M电口复用通道

在站端增加保护接口装置，保护装置通过保护接口装置转换为电信号后，通过同轴电缆与数配互联，通过迂回光路开通2M复用保护通道 。

当采用四级网承载保护业务时，不可开通复用段保护，保护业务不可开通子网连接保护。

4.6技术方式比较

表4-1 各通道类型比较表

根据上表分析，直达光纤通道具有可靠性高、故障率低等优势，在光缆满足条件的情况下应作为首选的保护通道。但在光缆不满足的线路上架设光缆投资高、工期长、难度大，部分线路无法改造光缆，需要选用其他方式进行补充。

跳纤光纤通道和直达光纤通道类似，也具有光纤简单可靠、故障率低的优势，但多段跳接不仅影响保护通道的可靠性，跳接后也会极大占用其他光缆的纤芯资源，增加通信网络运维压力。

保护专网2M光口复用通道不仅可以发挥通信网络电路调度灵活方便的优势，而且作为现有线路保护网的延伸，可以为其他线路的保护提供迂回通道，相比直接跳纤的方式，大大节约了纤芯资源。

相比保护专网2M光口复用通道，四级网2M光口复用通道、四级网2M电口复用通道可靠性低，故障点多，施工难度较高，且影响整网通信业务的保护方式，因此不适合承载线路保护业务。

5 江苏三差保护通道解决方案

5.1三差保护的三条通信通道宜配置三条独立的通信路由。

5.2当站点T接入110kV线路时，应随新建线路建设2根光缆。建设光缆时应优先建设OPGW光缆，次选ADSS光缆。每两个站之间应建设独立的直达光缆通道，每条光缆通道的芯数不宜少于48芯。

5.3三个站点之间均具备独立的直达光缆时，应选用直达专用光纤通道承载保护业务；当现有光缆条件不满足要求时，应优先随线路建设光缆，使三个站点之间具备三条独立的专用光纤通道。

5.4三个站点之间不具备三条独立的OPGW光缆通道，且线路经校验不具备光缆架设条件时，宜组织迂回通道承载保护业务，以实现三差保护的三条通信通道的路由独立。

5.5迂回通道可根据现场实际情况，采用跳纤方式组织光纤通道，或保护专网2M复用通道。

当采用跳纤光纤通道时，优先选用OPGW光缆，次选ADSS光缆，禁止使用普缆（管道、管廊普通光缆除外）；中间跳纤点应小于4个。

当采用2M复用通道时，应使用专用的传输设备，接入现有保护专网；当不具备接入保护专网条件时，应选用与本地区保护专网相匹配的设备。

5.6当三差保护的三个站点之间均无光缆，且无法随线路建设光缆时，则该段线路不具备开通三差保护条件，宜使用距离保护，待后期光缆建设完成后，再启动三差保护。

6 结语

直达专用光纤通道、迂回跳纤光纤通道、保护专网2M光口复用通道各有优劣势，实际工程中应结合110kV线路现有通信网络布局，选取合适的设计方案，增加三差保护的安全可靠性。

参考文献

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