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1、光纖差動保護講義光纖電流差動保護是在電流差動保護的基礎上演化而來的， 基本 保護原理也是基於克希霍夫基本電流定律， 它能夠理想地使保護實現 單元化，原理簡單，不受運行方式變化的影響，而且由於兩側的保護 裝置沒有電聯系， 提高了運行的可靠性。 目前電流差動保護在電力系 統的主變壓器、線路和母線上大量使用，其靈敏度高、動作簡單可靠 快速、能適應電力系統震盪、 非全相運行等優點是其他保護形式所無 法比擬的。光纖電流差動保護在繼承了電流差動保護的這些優點的同 時，以其可靠穩定的光纖傳輸通道保證了傳送電流的幅值和相位正確 可靠地傳送到對側1 原理介紹光纖分相電流差動保護借助於線路光纖通道， 即時地向對側
2、傳遞 採樣數據， 同時接收對側的採樣數據， 各側保護利用本地和對側電流 數據按相進行差動電流計算。 根據電流差動保護的制動特性方程進行 判別，判為區內故障時動作跳閘，判為區外故障時保護不動作。光纖 電流差動保護系統的典型構成如圖 1 所示。QF TAQFc-BAMT1y a 1-e R1JI纤道字信端备 数通鏤蟆y a 1e R图$光纤电涼差动保护系材威示意图當線路在正常運行或發生區外故障時，線路兩側電流相位是反向 的。如圖所示，假設M側為送電端，N側為受電端，則，M側電流為 母線流向線路，N側電流為線路流向母線，兩側電流大小相等方向相 反，此時線路兩側的差電流為零；當線路發生區內故障時，故障
3、電流 都是由母線流向線路，方向相同，線路兩側電流的差電流不再為零， 當其滿足電流差動保護的動作特性方程時， 保護裝置發出跳閘令快速 將故障相切除。對於光纖分相電流差動保護而言， 其差動保護一般採用如圖 2 所 示的雙斜率制動特性，以保證發生穿越故障時的穩定性。圖中， Id 表示差動電流， Ir 表示制動電流， K1、K2 分別表示不同的制動斜率。採用這樣的制動特性曲線，可以保證在小電流時有較高的靈敏 度，而在電流大時具有較高的可靠性， 即當線路末端發生區外故障時， 因電流互感器發生飽和產生傳變誤差， 此時採用較高斜率的制動特性 更為可靠。由於線路兩側電流互感器的測量誤差和超高壓線路運行時產生
4、的充電電容電流等因素， 差動保護在利用本地和對側電流數據按相進 行即時差電流計算時，其值並不為零，也即存在一定的不平衡電流。 光差動保護必須按躲過此電流值進行整定，這也是在上面所示的圖 2 中最小差電流整定值 Isl 不為零的原因所在。 如何躲過該不平衡電流 對差動保護的影響， 不同類型的保護裝置其採用的整定方法也不盡相 同，一般採用固定門檻法進行整定， 即將在正常運行中保護裝置測量 到的差電流作為被保護線路的純電容電流， 並將該電流值乘以一係數 （ 一般為 2-3） 作為差動電流的動作門檻。當差動元件判為區內故障發出跳閘命令時， 除跳開線路本側斷路 器外，還借助於光纖通道向線路對側發出聯跳信
5、號， 使得對側斷路器 快速跳閘。2 對通信系統的要求光纖電流差動保護借助於通信通道雙向傳輸電流數據， 供兩側保 護進行即時計算。其一般採用兩種通信方式：一種是保護裝置以64Kbps/2Mbps速率，按ITU-T建議G.703規定於數字通信系統複用 器的64Kbps/2Mbps數據通道同向介面，即複用PCM方式；另一種是 保護裝置的數據通信以64Kbps/ 2Mbps速率採用專用光纖芯進行雙 向傳輸，即專用光纖方式。（詳見圖3）I）复甲方式血丄妙RelayCOM-2PCMPCMCOM-2通借揆口謝字蚩耳设査馥学传谕设备讀宅便輪设査数字复用遼备盘信搂口ii专用方式卅嘲醉护装盟删fl侏护芸昏图3光纤
6、差动保护与通借柔统的连接示意图光纖電流差動保護要求線路兩側的保護裝置的採樣同時、同步，因此時鐘同步對光纖電流差動保護至關重要。當電流差動保護採用專 用光纖通道時，保護裝置的同步時鐘一般採用 主-從方式，即兩側 保護中一側採用內部時鐘作為主時鐘，另一側保護則應設置成從時鐘 方式。設置為從時鐘側的保護裝置，其時鐘信號從對側保護傳來的資 訊編碼中提取，從而保證與對側的時鐘同步。當採用複用PCM方式時， 複用數字通信系統的數據通道作為主時鐘， 兩側保護裝置均應設置為 從時鐘方式，即均從複用數字通信系統中提取同步時鐘信號：否則保護裝置將無法與通信系統數據通道進行複接。3 實例介紹 我公司月湖變貴月 1
7、2 線保護是由許昌繼電器廠生產的GXH803-10理微機保護（命名為B套）和南京電力自動化研 究院生產的GPSL603-621型微機保護（命名為A套）組成的雙光纖微 機快速保護，兩者主保護均為分相電流差動保護和零序電流差動保 護，以距離和零序方向電流保護為後備保護（以GPSL603保護為例）PSL603光纖分相電流差動保護裝置以分相電流差動保護作為縱聯保護。分相電流差動保護可以通過64KB/S數字同向介面複接終端，2M 數字或者專用光纜作為通道， 傳送三相電流及其他數字信號。 使用專用光纖作為通信媒介時採用了 1Mbps的傳送速率,極大的提高了保護的性能， 並採用內置式光端機 , 不需要任何光
8、電轉換設備即可獨立完成光電轉 換過程 .差動繼電器動作簡單可靠， 動作速度快， 在故障電流超過額定電 流時，確保跳閘時間小於25ms即使在經過大接地電阻故障，故障 電流小於額定電流時，也能在 30ms以內正確動作，而零序電流差動 保護大大提高了整個裝置的靈敏度，增強了耐過渡電阻能力。分相電流差動保護主要由差動 cpu 模件及通信介面組成，差動cpu 模件完成採樣數據讀取、濾波、數據發送、接收、數據同步、故障判斷、跳閘邏輯出口；通信介面完成與光纖的光電物理介面功能，另外專門加裝的PCM複接介面裝置則完成數據碼型轉換，時鐘提取等 同向介面功能3.1啟動元件差動保護啟動元件包括相電流突變量啟動元件，零序輔助啟動元件，低電壓啟動元件和利用TWJ的輔助啟動元件分相電流差動保護啟動元件邏輯框圖3.1.1相電流突變量啟動元件保護啟動元件用於啟動故障處理程式及開放保護跳閘出口繼電器的負電源，各個保護模件以相電流突變量為主要的啟動元 件，啟動門檻由突變量啟動定值加上浮動門檻，在系統振盪時自 動抬高突變量啟動元件的門檻。零序電流啟動元件、靜穩破壞檢 測元件為輔助啟動元件。延時30ms以確保相電流突變量元件的優 先動作
