电力系统保护课件

1、继电保护通道的基本知识（仅供参考）PLCETLPLCETL电力线载波继电保护音频或数字信号导引线等等Port 1Port 2Port 3Port 4Port 6Port 5Port 1Port 2Port 3Port 4Port 6Port 5光纤保护接口设备保护接口设备继电保护传输通道音频或数字信号微波电力系统通信的主要方式:光纤通信超大容量、设备运行可靠，但通道较易受损，无中继距离有限。微波通信大容量，设备运行可靠，但基建及维护成本极高，易受地形及信号衰落影响。无线高频通信大容量、灵活方便，但易受地形及干扰影响。电力线载波通信(PLC)电力线载波通信的特点优点用电力线作传输介质，坚固可靠。

2、所需投资较少，长距离电路上有明显的优势。信道的走向与远方保护的通道完全一致。在电力系统中传输各种信息的技术已经非常成熟，并被证实是非常成功和有效的。缺点是一种窄带设备，传输容量很小。使用的频谱受到限制。下限受耦合效率的限制，上限受无线电广播频率的限制。对电力线上的各种噪声干扰比较敏感。为提高传输信号的信噪比，必须提高发信机的发信功率。线路阻波器线路阻波器PLC电路的组成A站高压输电线电能的传输B站数据、话音和保护信号的传输电力线载波机电力线载波机耦合电容器/CVT耦合电容器/CVT结合滤波器结合滤波器结合滤波器 MCD80光纤通信光纤通信基本知识光纤保护光端机光纤通信基本知识光纤传输系统的基本

3、组成光纤通信：以光导纤维（光纤）为传输媒质，以光波为载波，实现信息传输。光纤传输系统的基本组成。光纤线路光源光调制器光检测器基带处理基带处理基带电信号基带电信号调制电信号解调电信号已调光信号光发射机光接收机光纤通信基本知识光纤的传光原理 构成光纤的材料是石英纤维（SiO2）;光纤由内芯和包层组成，芯的折射率略大于包层，利用光在内芯的折射或在芯与包层界面上的全反射实现光的传播。n1n2n1SIFGIF 图 2.2三种基本类型的光纤(a) 突变型多模光纤； (b) 渐变型多模光纤； （c） 单模光纤 光纤通信基本知识光纤传输特性传输损耗，由材料吸收和杂质散射等因素引起。有三个低损耗窗口：（1）0.

4、85m附近，损耗24dB/km;（2）1.31 m附近，损耗约0.5dB/km;（3）1.55 m附近，损耗约0.2dB/km。色散（Dispersion）：一般包括材料色散、模式色散、波导色散等，引起接收的信号脉冲展宽，从而限制了信息传输速率。中继器间距受损耗限制和色散限制。色散限制用距离带宽积（Mbpskm）表示。三类光纤中SMF最高，GIF次之，SIF最低。光纤通信基本知识实用光纤标准G.651：GIF型光纤，适用于中小容量和中短距离；G.652：常规单模光纤，第一代SMF，在波长1.31 m处色散为零，传输距离只受损耗限制，适用于大容量传输；G.653：色散移位光纤，第二代SMF，在波

5、长1.55 m色散为零，损耗小，适用于大容量长距离传输G.654： 1.55 m损耗最小的SMF， 1.31 m处色散为零；G.655：非零色散光纤，是新一代的SMF，适用于波分复用系统，提供更大的传输容量。光纤通信基本知识光发射机光源：发光二极管（LED）：自发辐射，输出光功率小，谱宽，稳定，长寿命（107），价低，适用于小容量、短距离传输系统。激光二极管（LD）：受激辐射，输出光功率大，谱窄，波长稳定，长寿命（105至106），价高，适用于大容量、长距离传输系统。光调制器：目前采用强度调制（由于光源频谱不纯，尚未实现相干光通信）；分内调制和外调制，对于数字调制，用光脉冲的有无代表数字信息（

6、0和1）。光纤通信基本知识光接收机光检测器的功能：光信号的解调（O/E）光检测器的类型：PIN光电二极管、雪崩光电二极管（APD）光接收机的灵敏度取决于噪声特性（包括光检测器的噪声和电放大器的噪声）和误码率指标APD是有增益的光电二极管适用于灵敏度要求较高的场合，但需采用复杂的温度补偿电路，故成本高；在灵敏度要求不高的场合，宜采用PIN管。光接收机中还有电的放大器、自动增益控制电路、均衡再生电路等。光纤通信基本知识光纤通信发展阶段1966年高琨指出了用光纤进行信息传输的可能性和技术途径；第一阶段（19661976年），从基础研究到商业应用的开发时期，实现了短波长（0.85 m ）低速率（45或

7、34Mb/s）多模光纤通信系统，无中继距离约10km；第二阶段（19761986年），大发展时期，光纤从多模发展到单模，工作波长从短波长发展到长波长（1.31和1.55 m ）,实现了1.31m、传输速率140565Mb/s的单模光纤传输系统（PDH） ，其无中继距离为50100km；第三阶段（1986年），全面深入开展新技术研究，实现了1.55 m单模光纤通信系统（SDH） ，速率达2.510Gb/s,无中继距离为100150km；1996年后，研发波分复用光纤通信系统，每波长传输速率10或40G及光波网络。光纤通信基本知识光纤通信特点与应用传输容量很大：2.5G10G/波长；每光纤采用波分

8、复用技术，可容纳几十至上百个波长；每根光缆可含几十至上百根光纤。传输质量很高，误码率很低（小于109）。中继距离很长（50150km）。抗电磁干扰性能好。泄漏小，保密性能好。应用广泛：大容量骨干网、计算机局域网与广域网、光纤接入网、有线电视网等。 光缆种类 目前电力光纤网络使用的光缆主要有三种：普通非金属光缆、自承式(ADSS)光缆和架空地线复合(OPGW)光缆。可以发现，OPGW（Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire）兼具地线与通信光缆双重功能，被安装在电力架空线杆塔顶部）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

9、造价比例较低，并可以兼作继电保护通道。以1条220 kV线路为例，采用光纤保护与采用高频保护的价格相当，但高频保护在线路两侧还需要增设阻波器、耦合电容器和结合滤波器等设备，OPGW光缆则显得更为经济，而且还具有可靠性高、维护费用低的优点。随着光缆综合价格的下降，OPGW光缆在电力光纤网络中将得到广泛的应用分复用原理。光缆可以接起来，利用光缆熔接机，可以将2根光缆接成1根光缆。一般光缆厂出厂的长度是2公里，对于10公里的线路，就要用5根光缆，熔接4个接头。光缆可以用杆架设，也可以直接埋在土 里，还可以穿在管道里。2、保护专用光纤芯是保护设备直接与光纤相连，通过OPGW光纤进行传输。由于保护设备光

10、传输距离的限制，这种方式一般仅适用于传输短线路的线路保护信号。通道双重化问题通道双重化问题光纤保护用于220 kV及以上电网时，按照220 kV及以上线路主保护双重化原则的要求，纵联保护的信号通道也要求双重化，高频保护由于是在不同的相别上耦合，因此能满足双通道的要求，如果使用2套光纤保护作为线路的主保护，通道双重化的问题则一直限制着光纤保护的大规模推广应用。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

11、光纤网络未能形成环网的现状下，同一光缆纤芯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。随着波分复用技术的逐步应用和光纤容量的大幅增加，光纤保护将来还要实现在同一根光缆里的多重化、在传输波长上的多重化，以及在传输路由上的多重化，从而最大限度地提高光纤保护运行的可靠性。光纤保护在旁路代路上的问题 线路光纤保护在旁路代路时不方便操作，由于光纤活接头不能随便拔插，每次拔插都需要重新作衰耗测试，而且经常性拔插也容易造成活接头的损坏，因此不宜使用拔插活接头的办法实现光纤通道的切换。对于光纤闭锁式、允许式纵联保护可以采用切换二

12、次回路的方式，就是对于线路保护的收信、发信接点切换到旁路保护屏上，但对于光纤差动电流保护则无法代路，原因主要是当旁路开关与线路开关并列运行时，光纤通道传送的电流仍是线路电流，但线路实际电流被分流，容易引起保护的误动。 光端机，就是将多个E1信号变成光信号的设备。 光端机也叫光传输设备。光端机根据 传输E1口数量的多少，价格也不同。一般最小的光端机可以传输4个E1目前最大的光端 机可以传输4032个E1每个E1包括30个电话。 光端机的基本概念光端机的基本概念光口的数量1：点到点方式 最便宜的光端机只有1个光接口1对设备，组成点到点工作方式 也叫终端方式：TM 光口数量2：双光口单方向 较好的光端机有双光口双光口的光端机还分：1个还是2个光方向1个光方向的双光口，是1+1备份工作的一旦主光