光纤纵差保护在110kV线路中的应用

摘 要：在光纤纵差保护工作中，纵联差动保护工作有着工作原理简单易懂、工作时稳定程度高、工作效率高、准确度强等显著优势，此外，在开展纵联差动保护工作时，还不需要相近的保护线路在动作参数方面协调配合，能够在较短的时间内使全线速动开始工作。所以，作者在自身专业理论知识的支持下，与自身丰富的实际工作经验相结合，针对110kV线路运行中所应用的光纤纵差保护系统的工作情况及其中出现的问题进行了深入的研究。

关键词：光纤；纵差保护；110kV；应用

1 线路光纤分相电流纵差保护原理分析

在开展光纤分相电流差保护工作时，通常都需要线路光纤通道来提供一定的支持，因为这样可以及时的将数据转达到相对的一侧，在这个时间段内还能将自身的数据传达到另一侧，然后各侧保护装置便会将所接收的这些侧电流数据和自身的数据相结合来开展精确的差动电流计算工作。还能依据电流差动保护装置在制动方面所具有的特征实施判断，如果结果显示是区内故障保护装置就会跳闸，如果显示为区外故障则保护装置就不会跳闸。

如果线路处于正常工作状态或者是出现了区外故障现象，工作线路两侧的电流相位便是相反的，这个时候两侧线路的差电流也会保持在零；但是如果线路产生了区内故障，工作线路两侧的差电流便不会再保持在零，当电流的数据与差动保护装置所表现出来的动作特性方程相一致时，保护装置就会自行出现跳闸指示使相应设备在最短的时间内将故障排除，使设备恢复正常的工作状态。

在开展光纤纵差保护工作时，其中的光纤分相电流差动保护环节一定要与有关标准完全相符，通常情况下，差动保护工作都要与图1所表现的双斜率制动特性相一致，这样才能使差动故障产生时拥有足够的稳定性。

图1 差动保护制动特性曲线

图1中，Icd表示差动电流，Iqd表示起动电流，IR表示制动电流，k表小制动斜率。

图1中所表现的制动特性曲线，一般能够使其在小电流状态下工作时有较高的稳定性，但是在电流较大的状态下工作时，同样可以保证其工作结果有很强的可靠性。

实际工作过程中，线路两端的电流互感器一般都会存在一定的误差，再加上超高压线路工作过程中可能会出现充电电容电流等情况，所以导致差动保护装置在借助本地和对侧所转达过来的电流数据开展实时差电流的计算工作时，其计算结果并不等于零，也就是说会存在一些不平衡的电流。而光纤差动保护装置就一定要根据这个电流值来确定一个可以避免这种情况发生的数值，工作人员在工作过程中还要注意保护装置规格、工作条件、性能的不同也会使得所采用的整定方法有一定的差异，要选择最适宜的整定方法。通常情况下都会使用固定门坎法来开展整定工作，也就是在正常工作的过程中将保护装置所测量的纯电流当作这段线路中的纯电容电流，然后将测得的这一数值与一固定系数相乘，通常该系数的大小一般为2或3，然后将最后乘得的这个数据当作差动电流的动作门坎。

如果差动元件确定了该故障是区内故障并且也出现了应当跳闸的指令，这时就不仅要使线路本侧的断路器跳开，还要使用光纤通道向该线路的对侧传达故障发生的信号，从而使得对侧的断路器能够在最短的时间内跳闸。

光纤电流差动保护借助于通信通道双向传输电流数据，供两侧保护实时计算。一般采用两种通信方式：一种是保护装置以64Kbps/2Mb速率，按ITU-T建议G.L703规定于数字通信系统复用器的64Kbps/2Mbps数据通道同向接口，即复用PCM方式；另一种是保护装置的数据通信以64Kbps/2Mbp、速率采用专用光纤芯双向传输，即专用光纤方式。

2 提高电网差动保护可靠性

2.1 输电网的特点

汕尾电网的某段线路很短，冲击电流大且经常发生，还包括很多非周期分量及谐波分量，这使得开展高灵敏度的微机保护工作时难度很高。若某部分的电压较高，就需要在关键短线路部分安装高频闭锁保护装置、高频距离保护装置或差动保护设备。高频闭锁方向保护由收发信机和高频方向保护构成的；高频距离保护由收发信机与距离保护共同构成的；光纤差动由光端机、光缆、差动保护构成的。它们的原理是通过对两端电量进行交换、比较、逻辑计算，决定是否动作。

上述的保护方法通常都是对高压短线路的主要保护设备，要求其具有很强的灵活度和灵敏度，工作时也不需要其他装置的协助，不过成本很高。

2.2 光纤纵差保护的可靠性分析

光纤纵差保护工作中所使用的微机型光纤保护设备，具有工作效率高、稳定性强、防护性能好的显著优点。并且它传达的数据误差小、集成度高，进行故障处理时也比较简洁快速，对于供电系统的安全工作有着非常积极的意义。该装置自带检查功能，可以时刻监督设备的工作情况，并记录故障的发生，为故障排除工作提供依据，使定值调试工作也变得更加简单。但在其使用过程中，还应不断增强其灵敏性和稳定性。

制动量和负荷电流是成正比的，若负荷过大产生大电阻接地的故障，便会使制动电流很小而差动电流很大，这便可能会产生拒动现象。差动保护装置的灵敏度和系数k是成反比的，而发生故障时会使其防卫能力大大减小，所以无法通过减小k来提高灵敏度。所以通常借助分量差动保护装置来提高其精度和灵敏度。这种方式可以将负荷电流引进制动量而降低故障区域的灵敏度，还能使电流也加入差动保护计算工作中，降低负荷电流的障碍，很大程度上提高差动保护装置工作的效率。

2.3 纵联差动保护的优势及应用

使用纵联差动保护系统能够很好的解决110kV短线路保中所出现的选择性问题，并且因为光线传输的过程中不会受到电磁的阻碍，这使得其工作误差很小、稳定度也高，在这点上和导引线通道比起来有很大的优势。并且，光纤通道的容量相对较大，能够较好的解决电路工作时的通道紧张问题。通电单位使用光纤纵差保护装置来保护110kV线路也使其稳定性大大增强。

开展汕尾电网光纤保护工作时，差动保护装置已经得到了大规模、大范围的使用，比如110kV的海公甲线在利用光纤差动保护装置进行工作时，在出现故障的情况下差动保护出口的动作时间通常都为17ms，但有一定距离时所需要的动作时间却为35ms，具体数据等情况如表1。在开展这项工作时，差动保护装置在快速消除故障方面所具有的优势也更加明显。

3 结束语

结合现今所投入运行的许多线路光纤保护运行状况显示：这项差动保护保护装置能够使电网运行的安全性、可靠性、稳定性大大提高，微机保护设备的动作稳定度好，效率高、准确度高、功能完备的特点使其在去除各种电网意外，并将故障所造成的恶劣影响缩减到了最小，还能在最短的时间内使整个电网工作系统恢复正常工作状态。

参考文献

[1]周丽丽，于明辉，时文婷，等.光纤纵差保护在河南油田电网中的应用[J].电气应用，2010.

[2]王鹃，丁网林，杨启，等.光纤纵差保护在南京地铁工程中的应用[J].江苏电机工程，2005.

[3]伍小刚，俞波，姚吉文，等.三种同步接口在光纤纵差保护中的设计实现[J].电力系统自动化，2006.

[4]刘宏君，孙一民，李延新.数字化变电站光纤纵差保护性能分析[J].电力系统自动化，2008.