基于2M保护通道切换装置的线路保护重载治理方法
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作者:皇甫英杰
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
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）33-0094-03
Abstract：This article explains the concept of protection overload， analyzes the reasons for the formation of protection overload and the method of using 2M 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
榱私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220 kV以上（含220 kV、330 kV、500 kV）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220 kV线路保护业务。因此，提高220 kV保护业务抗点单故障能力，解决220 kV保护业务单通道传输缺陷，降低重载光缆或设备220 kV单接口保护业务数量，是保护重载治理的关键[1-3]。
1 220 kV线路保护配置
1.1 保护方式
单条220 kV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。220 kV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SDH 2M复用的方式，实现保护设备间通信。220 kV线路多由220 kV或500 kV站点出线，其站内同时配置有省网SDH和地区网SDH设备。因此，220 kV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。
2 220 kV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220 kV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220 kV线路上仅架设1根OPGW（光纤复合架空地线），即1条光缆路由，然而每条220 kV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220 kV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，220 kV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220 kV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
220 kV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220 kV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220 kV出线较多的站点如500 kV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。
3 220 kV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220 kV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。
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