河南科技
远程定向强声扩音系统Henan Science and Technology 能源与化学
总767期第三十三期
2021年11月竹胶合模板
治理方法
皇甫英杰
97sdd（中国电建集团河南省电力勘测设计院有限公司，河南郑州450007）
摘要：本文根据线路保护重载现状，分析了形成保护重载的原因和采用2M保护通道切换装置解决线路保护重载的方法，指出了改造范围如何确定并且说明了具体的设备安装方式。 关键词：2M保护通道切换装置；有损切换；双平面验光组合台
中图分类号：TM73文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）33-0094-03 Power line Protection Overload Management Method Based on Protection
Channel Switching Device
HUANGFU Yingjie
(P C Henan Electric Power Engineering Co.,Ltd,Zhengzhou Henan450007)
Abstract:This article explains the concept of protection overload,analyzes the reasons for the formation of protection overload and the method of using2M protection channel switching device to solve line protection overload,points out how to determine the scope of transformation and explains the specific equipment installation methods.
Keywords:2M protection channel switching device;lossy switching;double plane
为了进一步提高电网稳定性，线路保护对承载保护业务的光缆和通信设备提出了更高的要求。单一光缆或通信设备承载8条及以上单接口保护业务即形成保护重载，并且220kV以上（含220kV、330kV、500kV）系统中，一条通信光缆或同一厂站通信设备（设施）故障，导致8条以上线路出现一套主保护的通信通道全部不可用，则会造成六级通信设备事件，严重影响电网运行。目前，河南省内重载的光
缆和传输设备所承载的单接口业务中有
97%为220kV线路保护业务。因此，提高220kV保护业务抗点单故障能力，解决220kV保护业务单通道传输缺陷，降低重载光缆或设备220kV单接口保护业务数量，是保护重载治理的关键［1-3］。
1220kV线路保护配置
1.1保护方式
单条220kV线路标准配置2组品牌不相同的保护设备，每组保护设备包含2套保护设备，部署在线路两端，成对使用。220kV线路保护设备主要有距离保护和差动保护两种保护方式。距离保护是通过测量被保护线路始端电压和线路电流的比值而动作的保护，反映了短路点到保护设备间的阻抗大小（距离的长短）。差动保护的基本原理是通过计算两侧差动电流来判断是否发生线路故障，通道传送的是本侧电流相量的实部与虚部，保护装置需要依据同一时刻线路两端电流的相量来计算差动电流。其中差动保护两端电流的采样是由两套继电保护装置分别完成，要求两端继电保护装置必须同步采样，因此，对保护通道的时延、传输通道的方向有严格的要求［4-5］。
1.2保护通道
保护设备本身具备光纤接口，可以利用专用纤芯实现保护设备间通信。除此之外，保护设备可以结合
数字接口装置（光纤转2M协议转换器）采用SDH2M复用的方式，实现保护设备间通信。220kV线路多由220kV或500kV站点出线，其站内同时配置有省网SDH和地区网SDH设备。因此，220kV保护设备通信通道主要有专用纤芯、省网SDH传输通道以及地区网SDH传输通道3种，载波等其他通道组织类型本文不作分析。
收稿日期：2021-09-12
作者简介：皇甫英杰（1989—），男，硕士，工程师，研究方向：电力通信设计与研究。
2220kV 线路保护重载原因2.1
保护设备选型受限
河南省内94%以上的220kV 保护设备采用的是单模块配置，只具备单上联通信接口，保护设备本身不具备冗余能力，单光缆或传输设备故障即导致保护业务中断，保护设备退出运行。8条以上单接口保护业务承载单一光缆或传输设备上，便会造成光缆或设备重载。
2.2
通信光缆受限
目前已建成的大多数220kV 线路上仅架设1根OP⁃
GW （光纤复合架空地线），即1条光缆路由，然而每条220kV
线路需要配置2组线路保护设备，并且2组线路保护设备的通信通道需要具备独立的光缆路由，这就导致除了直达光缆外，每条220kV 线路需要额外开通1条迂回的通信路由来组织保护通道。电力光缆都是依附电力线路架设，受限于电力网架结构，220kV 电力光缆无法形成网状网结构，仅能组建核心环或者局部环网，当某一区域220kV 线路较多时，大量单接口保护业务串通到光缆环网上会导致光缆重载。
2.3
传输网结构受限
220kV 线路保护通道根据规范优先选用直达纤芯和
省网SDH 通信通道，省网SDH 传输网架跟220kV 光缆网架高度重叠，往往光缆重载段的站点省网SDH 设备同时
重载，并且220kV 出线较多的站点如500kV 站，大量的单接口保护业务承载在同一台省网SDH 设备上，加重了设备重载情况。
3
220kV 线路保护重载治理方式选择
根据以上分析的线路保护重载原因，可以有多种保护重载治理方法。
3.1
配置线路保护冗余通道
通过SDH 设备对线路保护业务配置冗余通道，可以解决目前保护设备单通道问题，提高保护业务抗单点故障能力。但是对于差动保护业务，冗余通道的时延、稳定性和保护业务方向性都有非常高的要求，增加了运维难度，并且这种方式仅在同一传输平面提供冗余通道，并不能完全解决传输设备故障导致保护业务中断问题。
3.2
光缆和保护设备提升
电力220kV 光缆类型为OPGW ，光缆投资和建设难度巨大，且涉及整条线路的停电施工；目前已配
置的线路保护设备部分型号具备A 、B 改造能力，即增加冗余模块实现双接口上联通信功能，但是线路保护设备需考虑设备本身达到一定的运行年限才能上报项目进行改造，并且涉及大范围停电施工。这两种方式施工难度高，影响范围大，短期内难以对现有保护重载情况进行彻底治理。
3.3
增加2M 保护通道切换装置
通过加装2M 保护通道切换装置，可以使线路保护设备具备双通道接入能力，并且每条通道具备独立的通信设备和光缆路由，完全避免光缆和传输设备单点故障导致保护业务终端的情况，减少重载光缆或重载设备承载的单接口保护业务数量。通过加装2M 保护通道切换装置可以有效地解决光缆和设备保护通道重载问题，并且不需要调整现有保护设备配置，不需要线路停电，对电网影响较小。2M 保护切换装置的线路保护通道组织如图1所示。
目前，2M 保护通道保护切换装置的切换方式有“无损切换”和“有损切换”2种。无损切换采用双发选收机制，切换过程中业务数据无损伤。有损切换采用单发单收、双端倒换机制，切换前后收发路径一致。2M 保护“无损切换”和“有损切换”方式对比见表1。
由表1可知，无损切换采用软切换方式虽然保证了切换过程中数据不丢失，但是对传输的数据处理复
杂，通道时延较长，并且软切换的时延需要根据主备通道的当前情况同步调整，在部分情况下会造成线路保护设备和2M 保护通道切换装置判断网络时延不一致的情况，可能会造成保护设备误动作；有损切换采用的是硬切换、单通道传输，时延相对较低，并且不会因为网络原因或传输数据的少量丢失导致线路保护设备误动作，所以有损切换模式配置2M 保护通道切换装置是解决线路保护重载的优选方案。
4改造范围筛选4.1
筛选原则
为解决河南省内保护重载问题，将500kV 、220kV 重载光缆和500kV 站点、220kV 站点重载设备所承载的保
图1保护通道组织示意图
保护
装置
2M
2M 切换装置
尾纤
2M
2M
光缆路由2
地网SDH
省网SDH
光缆路由1
省网SDH
地网SDH
2M
2M
点焊机电极2M
切换装置
2M
尾纤保护装置
数字接口装置
数字接口装置
电动橡皮
护业务统一处理，统一分析；新增的2M保护通道切换装置在增加保护通道数量的同时，不应影响现有的保护设备配置，不因装置本身的技术原理或设备故障导致所连接的保护设备误动作；2M保护通道切换装置适用于短期内难以完成双通道接口改造的线路保护设备；通过加装
2M保护通道切换装置使各重载光缆和重载传输设备承载的单接口保护业务降到7条以内；优先改造同时造成多条光缆或多台传输设备重载的保护设备，用最小的改造规模，解决线路保护通道重载问题。
4.2筛选过程
首先统计线路保护现况数据，如各省网传输设备和220kV以上光缆承载的保护业务，从而到目前重载的传输设备和重载光缆，另外根据线路保护设备型号、运行年限，再次缩小筛选范围，根据单接口保护业务降到7条以内和多重重载优选原则，筛选出需要改造的保护业务，格式为“XX线+保护类型+保护设备型号”。再根据保护业务信息到对应的站点和保护设备，从而确定具体的安装位置，改造设备筛选过程示意图，见图2。
5设备配置
对筛选出的保护设备加装2M保护通道切换装置，装置通道分别由省网SDH传输设备和地网SDH传输设备承载，光缆路由相互独立。2M通道保护通道切换装置单独组屏安装，同一机柜安装2M通道保护切换装置不应超过7套，并且根据接入的线路保护设备电压等级的不同，分屏安装。承载保护业务的专用通信线缆、配线端口等
应采用醒目颜的标识。2M保护通道切换装置的安装尽量不改变原保护设备和数字接口装置的接线，通过新增数字配线模块跳接方式，实现设备对接。
6结语
本文根据线路保护重载现状，提出了通过加装2M保护通道切换装置解决线路保护重载问题的方法，间接增加线路保护设备的通信通道数量，保证了通道的可靠性和抗单点故障能力。随着国网对220kV以上线路“双保护、四通道、三路由”建设标准的提出，新增和改造线路保护设备均满足双模块双接口的接入要求，随着老旧线路保护设备的退运，单接口运行的保护设备比例将逐渐下降，同时新建线路同期敷设的光缆数量将会增加，通信网络结构也将会逐渐完善，线路保护重载的情况将不再存在。
参考文献：
［1］刘爽.继电保护重载传输设备改造研究［J］.中国高新科技，2021（7）：66-67.
［2］雷富坤，何滔.浅析电力变压器继电保护原理及配置［J］.技术与市场，2021，28（3）：59-61.
［3］刘晖，张蕊.220kV线路保护通道配置的分析［J］.南方农机，2018，49（2）：104.
［4］李立芳，丁剑，杜丰夷.浅析纵联电流差动保护2M口通道切换装置的应用［J］.信息通信，2014（10）：206-207.
［5］荀思超，沈雨生，张春晖，等.对2M保护通道切换装置原理的研究［J］.电子世界，2018（22）：103.
对比项
工作原理
内部处理机制2M数据要求切换时是否丢失数据
传输延时
无损切换
双发选收，是软切换
内置存储器，采用存储转发，系统时延大
PCM成帧、非成帧1B4B、非成帧1B2B，对用户
数据重新编码后传输
切换过程中数据不丢失
为主用、备用通道时延中较大时延
有损切换
单发单收，是硬切换，防止收发路径不一致
无数据存储器，采用直通方式，系统时延小
无要求，对用户数据透明传输
切换过程中有瞬断数据少量丢失
为当前通道时延
表12M 保护切换方式对比表
图22M通道保护切换装置典型安装接线示意图
线路保护设备现况
省网设备承载保护业务设备投运年限重载设备重载光缆
220kV以上光缆承载保护业务
筛选
统计
统计
统计
筛选
筛选
需改造的保护业务确定改造站点和设备
对选择站点或设备有异议
豫公网安备41160202000603
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