电力系统光纤通信若干问题分析.pdf

随着光纤通信在电力系统内应用水平的进一步提高，光纤通信取代微波、电

力载波已成为必然。本文以南方电网光纤通信骨干网为例，介绍电力系统专用光

缆、通信电源、参数匹配及业务倒换等方面的现状，分析存在的问题，并在此基

础上提出解决问题的措施及思路。

0引言

目前，SDH（SynchronousDigitalHierarchy）光纤通信凭借其安全、经济、

可靠的优势，已逐步替代了微波通信、电力载波通信等通信方式，成为我国电力

系统最重要的通信方式，在其承载的业务中，仅直接与电网安全稳定运行的主要

业务就有继电保护、安全自动装置、EMS、调度语音、能量计量、故障录波、电

力市场以及集控站控制等等。面对越来越多的系统应用，光纤通信迎来了巨大的

发展机遇，但由于电力系统对信号传输安全性、可靠性的特殊要求，光纤通信同

样也面临着严峻的挑战。

1通信设备自身存在的问题

1.1通信光缆对系统的影响

作为电力系统专用的特殊光缆，光纤复合架空地线（OPGW）具有强度高、性

能稳定、无电腐蚀等优点，目前在电力系统光纤通信骨干网中应用十分广泛。但

因其与高压线路同杆架设，且兼做地线，因此，雷击问题已经成为影响OPGW安

全性能的重要因素。

雷击对OPGW的影响：随着OPGW大规模投入使用，其易受雷击的问题已变得

越来越突出，国内已发生多起因雷击导致OPGW外丝断股进而影响内部光纤性能

的事件，而建设单位为了确保所用光缆性能更加稳定，对OPGW更是提出了3级

雷击不断股的近乎苛刻的要求，因此，如何提高OPGW抗雷击性能已经成为OPGW

面临的最严峻的挑战之一。目前较为通用的做法主要有以下2两点。

1）改善光缆结构和股线形状，主要是在外层股线和内层股线间留有空气隙，

以防止外层热量传导至内层和光纤，这种思想主要是保护内层光纤，对外层雷击

断股并无实质改善。

2）调整外层股线材料配比，对于雷击多发区，采用外径较粗的全铝包钢单

丝，同时提高导电率，这种思想提高了外层单丝的抗雷击水平，但增加了光缆的

生产成本和自身重量，对铁塔的承重造成了一定的压力，同时也加大了施工难度。

1.2通信电源对通信系统的影响

通信电源运行的好坏直接影响着整个系统是否能够健康稳定运行。

回顾通信电源的发展历程，主要经历了单电源单母线、单电源双母线和双电源双

母线等三种运行方式。

1）单电源单母线运行方式：即将整流模块输出、蓄电池组、负载均连接于

同一条母线，由于采用这种方式对设备供电安全性较低且维护检修不便，因此在

电压等级较高的变电站已基本不用。

2）(2)单电源双母线运行方式：即将一套充电机的整流模块分成两组，分别

为2条母线供电，同时每条母线配置独立的蓄电池，以实现2条母线相对独立供

电。该运行方式较好的实现了2条母线的独立供电，增强了通信电源设备的运行

可靠性，同时提高了设备检修的灵活性，由于2条母线共用同一台充电机，因此

在充电机发生物理损坏的情况下容易导致2条母线同时失电，因此目前也较少使

用。

3）(3)双电源双母线运行方式：即由两套充电机分别对2条母线供电，并配

置独立的蓄电池，实现了双路供电的完全独立，具有极高的可靠性，是目前电力

通信系统中的主要供电方式。

伴随着通信电源运行方式的改变，南方电网光纤通信骨干网已逐渐摸索出一

套适合自身安全需要的供电方式：对于支持双路电源的设备，采用两路相互独立

的电源对设备供电，并实现负载均衡；对于只支持单路供电的设备，在设备前端

增加电源转换模块，实现两路电源输入；对于无人值守变电站，除采用上述措施

外，采用加大蓄电池组容量的方法以延长故障情况下的设备运行时间。

2通信设备与业务系统的匹配问题

2.1通道时延对继电保护及安自业务的影响

继电保护和安自构成了我国电网安全稳定的三道防线，其主要功能依托通信

通道承载，由于相关控制、保护信息对实时性要求很高，因此通信通道的时延将

对装置的动作速动性、可靠性和灵敏性乃至电网的安全稳定速度造成严重影响。

2.1.1通道时延对继电保护的影响

目前，我国线路保护的主保护为线路纵联保护，根据实现原理，又可以分为

线路纵联距离（方向）保护和线路纵差保护：

对于线路纵联距离（方向）保护而言，虽然故障方向的判别只是依赖于本侧

电气量，判别时间与通道时延没有关系。但是，通道时延对装置动作速度的影响

是