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1、光纤电流差动保护的原理及应用光纤电流差动保护的原理及应用 【摘要】：光纤保护目前已在国内部分地区得到较为广泛的使用，对已投入运行的光纤保护，按原理划分主要有光纤电流差动保护和光纤纵联保护两种，其中光纤纵联保护又分闭锁式和允许式。本文就光纤电流差动保护的原理及应用进行解析。 【关键词】：光纤 电流差动保护原理 中图分类号：O361.4 文献标识码：A 文章编号： 【引言】：光纤作为传导载体有着非常好的抗干扰性，利用光纤传导信号可大大加强继电保护动作行为的快速性。随着光纤技术、通信技术技术的迅速发展和光纤等通信设备的成本下降，电力通信网络的发展和普及为光纤保护的大规模应用提供了充足的通道资源。目前
2、我国大部分电网220kV以上线路保护采用光纤作为保护通道，光纤保护在各类故障时，均能快速准确判断故障并正确出口动作，具有良好的选择性和快速性。 差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，根据“电路中流入节点电流的总和等于零”原理，差动保护把被保护的电气设备看成是一个接点，那么正常时流进被保护设备的电流和流出的电流相等，差动电流等于零，差动继电器不动作。当设备出现故障时，流进被保护设备的电流和流出的电流不相等，当不平衡电流大于差动保护装置的整定值时，保护动作，将被保护设备的各侧断路器跳开，使故障设备断开电源。 纵联差动保护与光纤通道相结合，就形成了光纤差动保护。光纤差动保护原理简单、使用电气量单纯，
3、但可以保护线路全长，能实现线路全范围内故障的快速、准确切除。 一、光纤纵联差动保护的基本工作原理 光纤差动保护的原理和一般的纵联差动保护原理基本上是一样的，都是保护装置通过计算三相电流的变化，判断三相电流的向量和是否为零来确定是否动作，当接在电流互感器的二次侧的电流继电器（包括零序电流）中有电流流过达到保护动作整定值是，保护就动作，跳开故障线路两侧的开关。不同的是光纤电流差动保护借助于线路光纤通道，实时地向对侧传递采样数据，同时接收对侧的采样数据，电流采样信号通过编码变成码流形式后转换成光信号经光纤送至对侧保护，保护装置收到对侧传来的光信号先解调为电信号，各侧保护利用本地和对侧电流数据按相进行
4、差流计算。根据电流差动保护的制动特性方程进行判别，判为区内故障时动作跳闸，判为区外故障时保护不动作。如图1所示，双侧测量线路保护的基本原理主要以基尔霍夫电流定律为基础的差流测量，不考虑TA误差和线路电容电流的影响，在正常运行或外部故障时Id= 0，差动保护可靠不动作，在内部故障时Id=Ik，差动保护可靠动作。 光纤电流差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来的，基本保护原理也是基于基本电流定律，它能够理想地使保护实现单元化，原理简单，不受运行方式变化的影响。 光纤纵联差动保护是将被保护线路各端电流的大小和相位送至对端并进行比较，从而判定本线路范围内是否发生短路故障的保护方法。由于这种保护无须与
5、相邻线路的保护在动作参数上进行配合，因此不光可以实现全线速动，还不用与其它保护相配合，降低了继电保护整定的难度，减少了整定计算人员的工作量。 二、光纤保护的通信原理 光纤通信的原理是将电气量编码后送入光发送机控制发光的强弱，光在光纤中传送，光接收机则将收到的光信号的强弱变化转为电信号，其构成原理如下图所示： 按照光纤通道的构成不同，根据现场的需要与实际条件，光纤差动保护的光纤系统可采用两种通道方式，一种是专用光纤通道，一种是复用光纤通道。两种通道方式在实际应用中各有优缺点，均得到广泛应用。 电流信号由光纤通道传输时会有延时，通道双向延时相等是采样同步的前提，需考虑两侧保护信息的同步问题。两侧装
6、置一侧作为同步端，另一侧作为参考端，以同步方式交换两侧信息，参考端采样间隔固定，并在每一采样间隔中固定向对侧发送一帧信息，同步端随时调整采样间隔，如果满足同步条件，就向对侧传输三相电流采样值，否则，启动同步过程，直到满足同步条件为止。 三、光纤电流差动保护的应用 光纤电流差动微机保护装置是由高性能硬件系统、模块化软件、灵活的通信系统组成的的数字式输电线路成套快速保护装置，常被用作220kV及以上输电线路的主保护及后备保护。 3.1光纤电流差动保护装置的组成 光纤电流差动保护装置包括以分相电流差动和零序电流差动为主体的快速主保护，由三段式距离保护、四段式零序电流保护构成的全套后备保护装置，并配有
7、综合重合闸功能，装置还带有断路器分相操作箱及交流电压切换回路。 3.2光纤电流差动保护装置性能特点： (1) 友好的人机界面、汉字显示、中文报告打印。 (2)高速数据通信接口、线路两侧数据同步采样、两侧电流互感器变比可以不一致。 (3) 灵活的后台通信方式，配有RS485通信接口及以太网接口。 (4) 电路板采用表面贴装技术，减少了电路体积、减少发热，提高了装置可靠性。 (5) 设有分相电流差动和零序电流差动继电器。 (6)先进可靠的振荡闭锁功能，保证距离保护在系统振荡加区外故障时能可靠闭锁，而在振荡加区内故障时能可靠切除故障。 (7) 通道自动监测、通信误码率在线显示、通道故障自动闭锁差动保护。 (8)各种保护原理的综合应用，如突变量、稳态量保护，振荡闭锁等，使保护装置实现了在任何时候、任何故障情况都有全线快速保护。 【结束语】：光纤电流差动保护装置保护能满足电力系统保护准确性、速动性的要求，在高压及超高压输电线路保护中得到普遍应用。通过不断的摸索和改进，光纤保护的性能和稳定性得到了很大提升，为电网的安全稳定运行提供了可靠保证。-分享文档，传播知识，赠人以花，手自留香。