浅谈电力光纤通道复用保护
摘要：电力通信网经过多年来的安全管理，安全生产局面平稳，安全生产指标稳步提高，但随着电网规模迅速扩展，技术复杂性相应增加，客观上需要建立与现代电力工业及其通信系统相适应的现代化管理体系。

1 光纤知识简介
光纤为光导纤维的简称，由直径大约为0.1mm 的细玻璃丝构成。

光纤作为继电保护的通道介质，具有不怕超高压与雷电电磁干扰、对电场绝缘、频带宽和衰耗低等优点。

继电保护所用光纤为通信光纤，是由纤芯和包层两部分组成的：纤芯区域完成光信号的传输，包层则是将光封闭在纤芯内，并保护纤芯，增加光纤的机械强度，如图1所示。

光在纤芯中形成全反射，n1（纤芯折射率）＞n2（包层折射率）。

按光在光纤中的传输模式，光纤可分为单模光纤和多模光纤。

单模光纤（single mode fiber）的中心玻璃芯很细，其纤芯直径一般为：4~10μm，只能传一种模式的光。

多模光纤（multi mode fiber）在一定工作波长下，可传多种模式的光。

多模光纤的中心玻璃芯较粗，其纤芯直径一般为：50~70μm，但其模间色散较大，限制了传输数字信号的频率。

随着距离的增加，其限制效果更加明显。

传输衰耗和色散是光纤的两大特性。

继电保护用光纤对衰耗值要求较高，不同波长的光信号衰耗值不同。

色散是指输入脉冲在传输过程中的展宽，产生码间干扰，增加误码率，限制通信容量及传输距离。

色散包括模式色散、材料色散、波导色散。

模式色散存在于多模光纤中；材料色散由于光纤材料本身的折射率随频率而变化；波导色散是由于光纤的制作工艺（几何结构、形状）的不完善而产生。

综合传输衰耗和色散，可知单模光纤1310nm 波段是最佳传输窗口，所以现在继电保护用光纤均使用单模光纤1310nm 波段。

2 电力网络用光纤
目前电力光纤网络使用的光缆主要有 3 种: 普通非金属光缆、自承式光缆（ADSS）和架空地线复合光缆（OPGW）。

架空地线复合光缆虽然造价较高，但在高电压等级及同杆双回和多回线路使用时，占线路综合造价比例较低，并可以兼作继电保护通道。

架空地线复合光缆在电力光纤网络中越来越广泛的应用。

3 光纤保护通道的几种方式
3.1 线路保护专用光纤通道
俗称为裸纤保护，是指占用光缆中的一对纤芯，无需经过光纤通信设备的保护传输方式。

其特点是共享光缆资源，为确保保护的稳定性和可靠性，两站间的距离一般在30km 以内，湖南省目前裸纤保护最长距离为60km，这对保护设
备提出较高要求。

通道组织如图2。

3.2 线路保护复用2M 通道
俗称为2M 保护，是指占用由光纤通信传输设备（SDH，光端机）提供的一对2M 通道的保护传输方式，其特点是共享光纤通信设备资源，对光纤通道的依赖性强，要求通道不中断、误码率低。

通道组织如图3。

3.3 线路保护复用64k 通道
俗称为PCM 保护，是指占用由光纤通信接入设备提供的一个64k 通道的保护传输方式，其特点是共享光纤通信接入设备资源，对PCM 接入设备的依赖性强，要求设备运行稳定、不中断。

在同一变电站内，为便于维护，保护用PCM 一般与通信用PCM 同规格型号，依据使用的要求不同，具体配置不同，但要作醒目标识（红色标识，注明复用保护），以便于区别。

4 通道双重化问题
（1）光纤保护通道与高频保护通道配合使用。

一般一种保护通道采用2M 通道或光纤通道，另一种保护通道采用高频通道。

目前此种通道方式，在某些光纤通信电路不很完善的地区，新建变电站仍有使用。

（2）光纤保护通道。

一般一种保护通道采用2M 通道，另一种保护通道采用专用光纤通道；或两种保护通道均采用2M 通道。

目前随着光纤通信电路的完善，此种通道方式已被越来越广泛的使用。

同一光缆的不同纤芯能否构成通道的双重化需要根据光缆的型式来确定。

对于普通光缆和ADSS 光缆，由于其可靠性较差，同一光缆内的光芯不同不能视为通道双重化，只能通过光缆的双重化达到通道双重化的要求。

对于OPGW 光缆，由于其具有较高的可靠性，在目前光纤网络未能形成环网的现状下，同一光缆纤芯的不同可视为通道双重化；当形成了光纤网络环网后，OPGW 光缆也应实现两条路由的双重化，能在一条光缆损坏后通过另
一个路由正常运行。

5 光纤保护应用中存在的问题
（1）光纤熔接质量不高，导致光纤的衰耗指标不稳定，光纤活接头或光纤尾纤连接器积灰造成通道衰耗增加影响光纤保护的正常运行,进而引起保护装置通道告警，造成光纤保护退出运行。

需满足衰耗元素:
1. 光纤衰耗: 0.3dB/km(单模)
2. 接头衰耗1dB/点
3. 熔接衰耗0.3dB/点
连接衰减包括熔接衰减接头衰减，熔接衰减与熔接手段和人员的素质有关，一般热熔为0.01~0.3dB/点；冷熔0.1~0.3dB/点；接头衰减与接头的质量有很大关系，一般为1dB/点。

系统衰减余量一般不少于6dB。

（2）在工程设计中，对于具备光纤通信网络的厂站端，应优先采用光纤传输方式作为保护信息的通道，高频载波通道则是可选择的另一种保护信号传输主通道或备用通道。

对于线路的两个站端之间架设有光缆，应至少为每回线路保护提供4芯光纤芯作为保护专用通道；线路的两个站端具备光纤通信网络，应至少为每条线路保护提供两个复用通道接口（64k或2M）；对于光纤通道和载波通道混合使用的方式，要求线路开通B相高频载波通道。

解口线路同时Π接随架空线路光缆时，应在解口点以两条独立的光缆形式连接，而不应以一条光缆在解口点熔接。

（3）在使用中，光纤电流差动保护装置应设置光接口，使用专用光纤芯时，则保护装置光接口直接与专用光纤芯相连，采用复用接口时，保护装置的光接口通过光电信号调制设备与通信终端相连；光纤纵联方向、纵联距离零序保护则应通过保护信号复用接口装置，将保护开关量命令转换成光信号，使用专用光纤芯时，纵联保护通过保护信号复用接口装置直接与专用光纤芯相连，采用复用接口时，纵联保护通过保护信号复用接口装置转换成光信号，再通过光电信号调制设备与通信终端相连。

可能使用的高频收发信机应和纵联距离零序保护及保护信号复用接口装置同一组屏，以方便二次回路的切换。

保护采用光纤复用接口时，应设置光电信号调制设备，不同线路保护用的光电信号调制设备可共同组屏，但电源和接口必须清晰，并相互独立。

光电信号调制设备屏应放置通信机房，并尽可能接近光端机，与光端机的DDF数字配线架（2Mb/s接口）或VDF音频配线架（64kb/s同相接口）相连。

光电信号调制设备电源可与通信设备用电源保持一致。

（4) 保护应用光纤通道的要求
4.1保护采用专用光纤通道方式时，保护可选用单模光纤类型传输。

4.1.2保护采用光纤复用通道方式时，可采用2Mb/s通道或64kb/s同相通道，视通道资源情况优先选用2Mb/s通道。

4.1.3保护复用光纤通道误码率应小于1.0E-06
4.1.4保护复用光纤通道传输网络的中间接点数不宜超过6个，中间传输距离不宜超过2000KM，传输总时间（包括接口调制解调时间）应小于10ms
所以，光纤通道具有传输容量大，抗电磁干扰能力强，运行可靠性高等特点，有着常规通信方式无可比拟的优良性能，系统保护应积极采用光纤传输方式作为保护通道。