继电保护是保护电力设备安全并防止电力系统长时间大面积停电的最重要、最有效的技术手段，它能自动、迅速有选择地切除并隔离故障部分，缩小故障范围，是整个电网稳定运行的基础。要求继电保护装置在技术上满足可靠性、选择性、灵敏性、速动性4项性能。

截至2014年年底，包头供电局500kV变电站3座，220kV变电站18座，光纤通信网络中传输有150多条保护线路，近300套保护的400多条通道。随着智能电网的建设及内蒙占电力公司发展壮大，“十三五”期间，包头供电局110kV以上线路保护业务需求数量还将迅速增长，因而将对光纤传输网络及电力继电保护传输通道提出更严格的要求。

一、优化电力继电保护传输通道

光纤通信网络是500kV、220kV、110kV线路纵差保护的最佳支撑平台。目前，继电保护传输通道根据连接形式不同分为光纤专用和复用两种。根据传输速率不同，复用通道又分为2M复用和PCM终端64K复用通道。当两变电站之间光缆距离<60km时，保护业务优先选用光纤专用通道，超过60km优先采用光纤复用通道，才能满足误码，传输时延要求。因此，有必要对电力继电保护传输通道进行优化整合。

1、满足“双设备、双电源、双路由”配置

根据《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》中提出：直接影响电网安全稳定运行的同一条线路的两套继电保护和同一系统的两套安全自动装置应配置两套独立的通信设备，并分别由两套独立的通信电源供电，两套通信设备和通信电源在物理上应完全隔离。

包供电网中，220kV同一条线路两套继电保护通道配置原则为：①两套均为光纤专用通道：采用不同光缆，且光缆不在同一路由上。前提是，两站之间线路长度<60km。②一套光纤专用通道，一套光纤复用2M通道。③一套光纤专用通道，一套PCM终端64K通道。④一套光纤复用2M通道，一套电力线专用通道。⑤两套均为光纤复用2M通道：由两套不同通信设备提供2个不同路由。

2、组建包头地区华为光纤传输网络，建立2个西门子、1个华为2. 5G双纤自愈环

建立西门子、华为两套光纤网络，继电保护等业务即可实现“双网络”传输。当2.5G双纤自愈环内某段线路故障，环内业务会启动自愈功能而不会中断，使继电保护等业务安全性能更有保障。

3、采用1+1通道保护

即子网连接保护SNCP。为确保每套保护安全运行，特别为单套保护配置两条通道，且两端落地2M端口相同。可根据网管交叉连接设置V C'12级别通道的自动、强制、人工倒换，可恢复及不可恢复倒换方式，使业务既可在主用通道传输，又可在子网通道中传输。

二、电力继电保护传输通道口常测试、故障判断

1、光纤传输网络管理系统

光纤传输网络管理系统可以对网络中的网元及各种不同带宽的通道进行配置和管理，优化网络性能。

电力继电保护传输通道复用方式包括2M复用和PCM终端64K复用两种方式，如图1所示。网管系统可以对光纤通信网络的2M端口之间的复用继电保护传输通道进行交叉连接配置和故障检测操作。

若变电站某套保护装置有告警信号发出，我们可通过网管系统检查该保护通道2M落地端口、主用及子网通道沿路交叉连接配置是否正确、通道两端倒换是否正常、有无误码或其他告警信号。必要时采取网管软环回进行故障定位，即通过网管在传

输继电保护信号通道的2Mbit/s端口设置或在传输通道沿路任一节点通过交叉连接配置来创建内环（远端环回）或外环（本地环回），用以观察环回方向沿路通信设备、继电保护维护范围内光/电转换设备、保护装置状态，来逐段排查故障。网管系统是判断、排查继电保护故障最简单、快速、有效的手段。

2、光时域反射仪OTDR

OTDR可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等，是光缆施工、维护及监测中必不可少的工具。

在测量光纤时，一定要选择与被测光纤模式相匹配的OTDR进行测量，这样才能得到各项性能指标均正确的结果。在专用保护发出告警信号时，可至发生告警的站点用OTDR判测断点，测量前一定要确保和保护装置之间确实有断点。如不能确认，须在对端保护装置上断开被测光纤。否则可能损坏对端保护装置。

实际工作中，光时域反射仪主要用于测量光纤长度、断点位置。春查期间通过与实际两端站线路距离相对比测得专用保护备用光纤长度或检查备用光纤沿长度的损耗分布情况来确定专用保护备用光纤质量。当进行长距离光缆切改时，熔接机将所有光纤熔接完毕，可利用OTDR检测每根光纤的熔接质量，尤其要保证专用保护光纤传输质量最优。

3、光源和光功率计

二者常常配合使用，是光纤传输网络维护、故障排查测试必备的工具。通过测量光端机或光纤传输网络的接收光功率来评估光纤链路传输质量。波长有1310nm和1550nm等选择，测量时发端必须与收端选择同样波长进行测试。

光纤专用保护利用专用光纤通道进行继电保护信号传输，对光纤质量要求非常高。测量专用光纤通道时，将光源和光功率计分别连接至被测试光纤两端，光源的发送光功率与光功率计接收光功率的差值就是这段光纤真实的衰减值。使用光源和光功率计对光纤质量进行判别，易于操作，既方便又快捷是检测光纤常备的一种仪器。

4、数据通信测试仪

数据通信测试仪是电力通信部门使用频率最高的一种测试工具。可对2Mb/s<(E1)、V.24等多种带宽的通信数字通道进行测试维护，离线、在线监测传输通道误码，信号通断强弱，AIS、失步告警等，是判定继电保护复用通道传输质量好坏、快速检测其故障的最基木的仪器。

当复用保护通道出现异常情况时，可以在告警的继电保护线路对端站的保护装置、光/电转换器、通信数配等处通过人工硬环或通信网管软环，在本端站或对端站数字配线架2M端口挂接数据通信测试仪，检测所环电力继电保护复用传输通道状态，以便逐级判断故障所在位置。

三、建立电力继电保护传输通道仿真测试系统

电力继电保护复用通道相对光纤专用保护通道组网灵活、资源利用率高因而应用范围更广。但是庞大的电网对继电保护运行可靠性要求逐年提高，专用保护通道路由单一，故障判断、检测简便易行。而复用保护通道与日益增长的众多电力调度、营销、数据等业务共同复用，路由迂回复杂，逐渐显现出误码、时延等新问题，故障判断困难。在传输通道延时、瞬时中断、不同误码等情况下不能对保护装置进行动态测试，一般的环回排除法、通道误码检测又难以满足电力继电保护检修人员对保护装置运行可靠性的要求。造成通信维护与继电保护检修人员沟通困难，互相推诿，延长了继电保护故障时间，对电网安全极为不利。因此，迫切需要建立一套电力继电保护传输通道仿真测试系统，在运行环境下对光纤通信通道传输继电保护信号进行试验研究。

1、仿真测试系统功能实现

仿真测试系统应根据目前继电保护光纤传输通道中通信设备的主要性能参数进行设置。可以接收64 K或2M速率的电信弓，通过系统操作设置，输出用来仿真光纤传输通道中断、延时、误码等各种不同状况的信号，从而对继电保护设备进行充分验证和试验，实现框图如图2所示。

为了能仿真收发不同延时对继电保护设备的影响，可将收发设置为不同延时以满足测试要求。测试时，可将随机误码设置为0～1E-9范围内变化，在输出信号中产生0～100ms的通道中断。还可以根据测试需要进行信号速率，生成误码率，通道时延、中断等各种参数设置。

2、意义

电力继电保护传输通道仿真测试系统能够方便快捷地实现传统测试方法所无法完成的测试项目，使通信人员能够全面掌握各变电站不同继电保护装置对各自传输通道的性能指标要求，增进通信与继电保护人员沟通配合。满足通信及继电保护2个专业对仿真设备的要求，是电力继电保护故障处理、春查试验、日常测试的一种验证性系统，也可为电力继电保护通道设计和光纤通信网络规划提供参考。

四、结束语

电网安全关系到国民经济生活质量，继电保护作为保障电力系统安全可靠运行的重要装置，需要电力通信与继电保护专业人员密切配合，通过优化继电保护传输通道、完善通道测试手段，满足继电保护信号愈加复杂的可靠性要求。对包头供电局建设坚强电网、保障地区电网高效、经济、安全运行发挥重要作用。