光纤通信线路自动保护（共9篇）
光纤通信线路自动保护 篇1
随着国民经济的进一步发展, 电能需求量也越来越大, 建设大容量、长距离、高压或超高压复杂输电线路已经成为我国电网建设的必然趋势[1]。对于复杂的供配电网络而言, 为了提高供电可靠性和综合服务水平, 要求线路在发生故障时, 继电保护装置必须快速正确可靠的动作切除相应故障点, 保证非故障相继续正常运行。500kV输电线路通常采用2套全线速动的纵联差动保护作为线路的主保护, 并分别配置2套独立的远方跳闸保护装置, 这就要求保护动作信号通信通道不仅要有信息传输量大、传输质量高等特点, 同时还需具备较高的抗电磁干扰功能。光纤通道除了具有上述通道基本功能外, 还能有效保证线路保护区外故障时, 保护装置不动作, 保护区内故障时准确快速的动作切除故障, 同时还能保持长期不间断地稳定的传输保护信号, 已成为我国500kV及以上电压等级输电线路首选的保护信号传输通道, 得到广泛的推广应用[2]。
1 输电线路光纤纵联保护原理
为了保证输电线路在出现故障时, 继电保护装置能够准确、快速的动作保护, 对于500kV输电线路继电保护可以选用两种实用的配置方案:一种是采用1套光纤电流纵联差动保护装置和1套光纤方向 (距离) 保护装置相互配合使用;另外一种是选用两套不同厂家生产的光纤纵联差动电流保护装置作为热备用同时使用[3]。500kV输电线路所使用的基于光纤通道的电流纵联差动保护装置, 主要采用基尔霍夫电流定律中的理想电流差动保护原理, 利用被保护区域的电流值动态提供保护动作信号, 其保护动作判据为:
式 (1) 中:为保护区线路各侧电流向量之和的模值, 即装置动作量;F (I i) 为电流差动保护的制动量, 是保护区线路各侧电流函数;K为保护制动系数, 即保护装置动作的灵敏度, 通常取小于或等于1的常数;Izd为输电线路进行系统整定计算时的差动动作整定值, 要躲过线路瞬时的电容电流与不平衡电流[4]。
2 差动保护的通信方式
500kV输电线路继电保护信号所采用的光纤通道主要包括两种模式:一种是为传输继电保护信号敷设专用的光纤通道;另一种是重复利用输电线路现有的数字通信网络。与此相对应的光纤通道与继电保护的配合方式包括专用方式和复用方式两大类。
2.1 专用通信方式
500kV输电线路专用通信方式需要为线路继电保护信号敷设专用的光纤通道, 并在专用光纤通道中只传输线路继电保护信息。专用通信方式由于光端机工作距离及敷设光缆费用的综合限制, 一般该通信方式对于500kV输电线路而言在50km以内使用较为经济可靠, 专用通信方式最大优点是光缆的纤芯经熔纤后不需要经过其它附加设备减少信号的传输中间环节, 直接由光缆终端箱接入继电保护设备中的光端机, 这样保护信号不仅可靠性高, 同时不涉及到系统的通信调度问题, 专业间相互干扰较低, 管理十分方便, 但同时光纤纤芯利用率低, 不适宜较长距离的保护信号传输使用。目前, 专用通信方式主要是应用于距离较短的城市电网线路保护或发电厂与电力系统中枢变电站间的短距离联络线路的保护。
2.2 复用通信方式
复用通信方式则是利用数字复接技术, 在输电线路现有光纤通道的基础上, 通过继电保护数字信号的复接技术进行相应保护信息传输[5]。复用通信方式可以采用64kbit/s的数字信号接口经PCM终端设备或直接利用2M数字信号传输通道经复用接口装置直接接入输电线路现有数字用户网络系统PDH/SDH设备中, 不需另外敷设光缆, 而且可以将保护信号延伸到原数字网络的任何一个通信节点处。
3 光纤保护信道调试运行一些该注意事项
500kV线路光纤保护通常按照双重化配置原则设子两套线路主保护装置, 并保证各保护装置配备两套独立的光通信设备和相应独立的通信电源, 保证两套装置处于热备用状态, 一旦线路保护主通道出现异常, 可立即切换至备用通道, 有效提高线路保护的可靠性。对于某些新建或扩容场站进行运行调试时, 通信设备和保护设备的调试工作几乎同时进行, 在保护设备进行通道联合调试时, 由于通信设备也处于调试阶段, 并不具备良好的运行条件, 往往会出现通信信道互相干涉、牵连等现象, 这时就要求保护人员不仅要进行线路保护信号通道的联调, 还要与通信工程师共同查找和解决通道中存在的不足, 及时解决通信通道中存在的问题。当采用复用PCM通信方式时, 由于保护信号经通道中间环节多, 线路差动保护装置与复用PCM间是通过复用接口装置进行间接连接的, 经常出现光纤连接不可靠 (如:活接头接触不良等) 造成光纤通道告警、线路电流差动保护自动退出等非正常工况现象。因此, 在通信系统启动后, 可以通过在差动保护装置与光电转换接口之间利用环路试验检查通信系统光纤连接是否完好。试验时, 应首先检查光纤端头处是否清洁, 并将拔出的尾纤用规范匹配的橡皮套套好, 防止外部灰尘进入光纤端口形成外部干扰, 并在确认光纤接口上的凸台与珐琅盘上的缺口对齐后方能旋紧接口。
4 结论
在对光纤电流差动保护的工作原理进行分析后, 对应用于输电线路中常用的光纤通信的通信方式及其应用条件进行了详细的讨论, 并对光纤通信通道在调试和运行中应该注意的一些问题进行了分析总结。数字式电流纵差保护装置大大提高了输电线路保护信号传输的效率和准确性, 必然会得到越来越广泛的工程实际应用。
摘要：本文在分析了输电线路光纤纵联保护原理后, 对光纤保护的通信方式及其应用条件进行了详细分析讨论, 并结合笔者多年的实际工作经验对光纤通信通道在调试和运行中应该注意的一些问题进行了分析总结。
关键词：光纤通信,500kV输电线路,差动保护
参考文献
[1]李瑞生.光纤电流差动保护与通道试验技术[M].北京:中国电力出版社, 2006.
[2]王延恒, 贺家李, 徐刚.光纤通信技术及其在电力系统中的应用[M].北京:中国电力出版社, 2006.
[3]曹团结, 尹项根, 张哲, 等.通过插值实现光纤差动保护数据同步的研究[J].继电器, 2006, 34 (18) :4-8.
[4]秦红霞, 李营, 赵玉才, 等.基于光纤技术的纵联方向保护信息交换方法[J].电力系统自动化, 2007, 31 (11) :70-73.
[5]林建华.继电保护信号在光纤通信网中的传输[J].电力系统通信, 2006, 27 (160) :1-4, 7.
光纤通信线路自动保护 篇2
副县长 ＸＸＸ
（2006年7月30日）
同志们：
县委、县政府决定召开这次工作会议，主要是进一步加强全县通信线路安全保护，整顿鲜茧收购秩序工作。近年来，通信线路安全保护工作，在县委、县政府的领导下，在各级各相关部门的共同努力下，安全保护工作取得了明显成效，保障了通信畅通和通信安全，有力的维护了广大人民群众的切身利益，为县域经济的发展作出了较大贡献。同时，各相关职能部门履职尽责，齐抓共管，确保了鲜茧收购市场秩序，促进了农民增收，农业增效。总的来讲，两方面的工作态势良好。但是近段时间，也反映出了不少问题，我们必须认真研究加以解决。刚才，公安局、工商局就这两方面的问题讲了很好的意见，我完全赞同。下面我就通信线路保护暨鲜茧收购强调以下几点：
一、关于通信线路安全保护工作
（一）增加做好保护通信线路安全工作的责任感。近年来，我县通讯网络迅速发展，通讯网络已与人民群众生活息息相关，因此，确保全县通讯畅通，确保电信、广电等通信线路通讯线路的安全显得特别重要。近年来，虽然线路安全保护工作在各级各部门的共同努力下，取得了较好成绩，但是，根据目前掌握的情况来看，广电、电信、移动、联通、网通、铁通的线路在一些地方盗窃、破坏的情况时有发生。近日，线路、设备被盗、被割、被毁的案件屡屡发生，有些案件情节恶劣。比如： 5月24日、31日，相如大道罗德花园，顶楼的电话皮线、五类线（宽带专线）、光缆线被砍断，开发区管委会小区顶楼五类线被破坏，直接损失3000余元，停止中断电话，网络信号达几十个小时； 6月1日、2日、7日，建设中路比家美旅社小区至暑都大酒店楼顶，10对电缆线被破坏，情节相当恶劣，罗德花园小区五类线、电话皮线，被砍断、盗走直接损失5000多元，造成通讯连续中断近50多个小时。上述五起案件的发生，除造成严重经济损失外，同是还影响了县域经济的发展、国防建设和社会的安定。各级各相关部门要站在维护人民群众切身利益、促进县域经济健康发展的高度，进一步增强做好些项工作的责任感，充分认识通信线路设施在国民经济和社会发展中的重要地位和作用，扎实做好通信线路安全保护工作。
（二）广泛宣传，确保护线工作深入人心。护线工作是一项社会性很强的工作，只有充分发动社会各界的力量，切实增强全民和全社会自觉保护通信设施的意识，群防群治、齐抓共管，才能有效地保护通信线不受损害。一是利用有线广播、电视台、标语、护线宣传资料等手段大力宣传护线工作，特别是要做好《国防法》、《国防交通条例》、《中华人民共和国电信条例》、《四川省保护通信线路设备暂行规定》等有关护线政策法规的宣传引导工作，要通过对护线安全工作中的典型事例的宣传报道，营造群策群力共同保护通信线路安全的良好社会环境。二是各级交通战备部门、各运营企业要适时组织各种专题宣传活动，利用电信日、节假日，联合公安、安办、人防、人武部等部门共同开展大型宣传活动，印发宣传资料，让广大人民群众在参与活动的同时接受护线安全教育。三是在乡镇、村社可利用墙体标语、宣传画册、会议、广播等进行宣传教育，让护线安全工作家喻户晓深入人心。
（三）进一步健全护线岗位责任制。县交通战备办公室切实负责此项工作的组织协调工作。同时县上将成立领导机构，各乡镇人民政府、县级有关部门也要成立相应的班子，做到些项工作有人抓，有人管，抓出成效。线路安全保护按照属地管理原则，县人武部、各乡镇武装部，要按照行政区域，按照随杆到田、随杆到山、随杆到户的原则，把护线责任落实到民兵的头上，实行划片包干的办法，明确责任，建立健全民兵护线责任体系。同时，要结合本辖区、本部门的实际情况，组织落实群众义务护线责任意识，搞好护线联防。交通战备办公室、公安、广电、通信等部门要加强对通信线路的例查例检工作，积极配合，相互支持，切实做好宣传、督促、检查和协调工作。凡涉及通信线路安全保护工作的各部门都要强化护线工作职责，加强同交通战备部门和公安联系，及时通报护线工作中的情况，配合交通战备部门和公安部门搞好护线中的协调的处罚工作。要严格执行《四川省保护通信线路设备暂行规定》，城乡建设要将通信线路设施纳入统筹规划，做到既要有利于经济建设，又要有利于国防建设和保护通信线路安全。通信、国土、规划、建设等部门在城镇规划中要相互支持、配合。对建设施工单位，要加强护线法律、法规的宣传教育，建立法人责任制，坚持“谁损坏、谁负责”的原则，凡涉及必须迁改、报损通信线路的，施工建设单位要与相关部门共同商定迁改、报损方案，解决好遗留问题，按有关法律、法规和规章完善相关手续后方可实施，具体情况报县交通战备办公室备案。目前正值防汛渡汛的关键时期，近期内广电、通信部门要对通信线路进行一次拉网式排查，县政府办、交通战备办、负责商贸流通的部门要加大对些项工作的督查、督办力度，确保全县通讯畅通。原创文章，尽在文秘知音wm338.com网。
（四）严厉打击盗窃破坏通信线路的违法、犯罪活动。护线工作是一项社会性工作，各级各相关部门一定要通力合作。公安部门要加大对破坏通信线路的违法、犯罪行为的查处和打击力度，提高破案率。对重、特大案件，要及时组织力量，抓紧侦破，深挖犯罪分子，捣毁犯罪团伙，要把盗窃、破坏通信线路的犯罪分子和销赃、窝赃的行为一并列入打击的重点依法从严从重处理，达到威慑罪犯，教育群众的目的。交通战备办公室、广电、通信等部门以及发案地区的单位和群众要加强与公安部门的配合，大力支持侦破工作，为公安机关提供侦破线索。同时，公安、工商和行业主管部门要加强对废旧金属收购的行业的监督管理，各废品收购站（点）收购废旧通信器材，必须验证通信部门出具的证明，并按规定作好登记备查。总之，要通过各种办法和举措，切实保护通信线路安全，促进县域经济持续、健康、快速发展。
二、关于鲜茧收购市场秩序工作
前不久，我与相关部门一道深入到基层茧站进行了一次调研，群众普遍反映今年的情况比较良好，严格执行了价格政策，做到了随到随收，优质优价。但是在一些地方依然存在不执行收购许可制度以及不正当竞争行为，严重扰乱了市场秩序，损害了老百姓的切身利益。各级各相关部门一定要牢记群众利益无小事，在今年夏、秋季的收购中要认真做好以下工作。
（一）严格市场准入，规范市场秩序。根据国家政策规定，今年鲜茧收购仍实行资格认证制度，凡未取得鲜茧收购资格证及营业执照的单位和个人，一律不得从事鲜茧收购。工商部门对未持有经省经委核发的蚕茧收购资格证的单位和个人，一律不予办理营业执照。取得鲜茧收购资格证和营业执照的企业、单位和个人不得跨区域收购鲜茧（包括流动收购、设点收购），以维护正常的蚕茧收购秩序，不得委托其他单位或个人代其收购，不得接受无证单位和个人的业务挂靠，违者取消其收购资格。严禁鲜茧收购单位将鲜茧收购资格证和营业执照转让、倒卖，对无证照收购的鲜茧要一律没收，缺少鲜茧收购资格证或营业执照的收购行为视为无证照收购。对自收自烘的非法收购站点，坚决予以取缔。
（二）执行价格政策，坚持质价统一。蚕茧收购价格严格按照蓬价字[2006]40号文件执行。要坚持质量标准，真正体现“优茧优价，劣茧低价”的原则，以调动蚕农养好蚕、卖好茧的积极性。要坚持实行“仪评”收茧，对10公斤以上的蚕茧必须采用“仪评”。对抬级抬价、压级压价和有非正当竞争行为的单位和个人，工商、物价部门要依法严肃查处。
（三）加强质量监督，实行凭证销售。凡销售的干茧，必须具备质量凭证和标尺。各蚕茧收购单位，要坚持按规定送样试缫检验，确保鲜茧质量，蚕茧执法监督检查的主要内容包括：鲜茧收购单位是否具备规定的质量保证条件是否按要求进行仪评收茧；是否收购毛脚茧、过潮茧、统茧等有严重质量问题的鲜茧；销售的干茧是否附有质量凭证和标识等。对蚕茧收购及销售过程中掺杂使假、以次充好的行为，要依法予以严厉打击，确保干茧公平、公正交易。切实维护广大茧农和收购单位的合法利益，确保我县鲜茧流通依法有序进行。
光纤通信线路自动保护 篇3
关键词光纤纵差保护;短线路保护;城市配网
中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)111-0121-01
随着城市的发展和规模的扩大,出现高层楼宇密集,重要用户集中的情况,一栋楼就相当于一个负荷结点,楼与楼之间距离缩短,随之而来的必然是城市电网的改造。用电负荷密度的增大,高压输电线路越来越密集,在城市电网中出现了越来越多的短距离输电线。在新型大型企业中,出现了越来越多的短线路、超短线路,尤其是在中、低压电力系统中更加常见,短线路故障造成的影响也越来越大,相应地对短线路供电的可靠性提出了越来越高的要求。因此研究与解决短线路保护,如何合理地对短线路进行保护配置,使线路故障能被快速准确地切除就成为一个突出的问题。
1短线路保护应用的背景及现状
对城市配网中的线路来说,因为线路短,无论从理论上还是实践上都说明,在3～4km以下的短线路上,无论是电流、电压、保护还是距离保护都不能满足选择性、速动性和灵敏性的要求。阶梯式电流保护乘以可靠系数后通常没有瞬时动作段,对快速切除故障极为不利;距离保护的阻抗元件一般是方向阻抗继电器或偏移特性的阻抗继电器,躲过渡电阻性能较差,而短线路本身线路阻抗较小,过渡电阻的影响会更大,一般对于6km以下的线路保护就起不了作用。随着微机保护的发展及大范围的应用,短线路保护的问题得到了缓解。由于微机保护的阻抗特性采用四边形阻抗特性,对躲弧光电阻的能力较好,因此部分短线路保护更换为微机保护后,其灵敏度得到提高,基本上也能满足系统运行要求。
但随着电力负荷需求的增长,负荷密度大,短线路或极短线路将越来越普遍。对短至2甚至1km内的线路,普通微机保护也满足不了要求,特别是环网运行的线路。因此国家标准“电力装置的继电保护和自动装置设计规范”规定在这种情况下,应当采用纵差保护作为主保护。可见,给线路配置快速纵联保护已不单是220kV线路为满足系统稳定性的需要,也是110kV及以下短线路或环网线路运行的需要,电信技术的迅猛发展与成熟为纵联保护应用于输电线路提供了必要的条件。
2短线路纵联保护的比较
纵联保护按照所用通道的不同类型可分为电力线载波纵联保护(简称高频保护/载波保护),导引线纵联保护(简称导引线保护),微波纵联保护(简称微波保护),光纤纵联保护(简称光纤保护)。光纤电流差动保护具有以下优点:
1)与微波保护具有类似的优点,但能够用于较远距离线路。
2)抗干扰能力强,能适应电力系统的振荡,非全相运行等各种复杂的运行状态。
3)仅需测量保护各端的线路电流,不受PT 断线的影响,动作速度可以做得很快。
4)具有良好的选相能力。
5)不受电磁感应影响,在短线路上更具实用性,当保护与通信合用光缆时更具经济性。
3光纤纵差保护的具体应用
目前国内各大保护厂家研制的微机光纤保护均在不同程度上得到应用,如南自院LFP-900系列、许继公司WXH-35型装置、南自厂PSL631型装置、和四方公司CSL-103光纤保护装置等等。国外ABB公司的REL561和英国的GEC公司的LFCB102/103型光纤(微波)保护装置均已进入中国市场。
1)LFP-943N型光纤纵差保护在齐齐哈尔电网的应用。LFP-943N是南自院LFP-900系列的产品之一,是由微机实现的数字式高压线路成套快速保护装置,它包括完整三段相间和接地距离及四段零序方向过流保护。
齐齐哈尔电网现有110kV南齐甲乙线、110kV南商甲乙线、110kV南龙甲乙线,采用LFP-943N型光纤纵差保护,8芯单模,通信与保护复用,通信和保护各用2芯,另各留2芯备用。自投运以来经受过数次区内外故障无误动情况。
2)许继WXH-35型光纤纵差保护在揭阳电网的应用。揭阳电网现有一条110kV路源电厂至220kV揭阳变电站的联络线(长度为800m),以及110kV仙桥变电站原线路(不足1km),采用许继WXH-35型光纤纵差保护,8芯单模,通信与保护复用,通信和保护各用2芯,另各留2芯备用。配置分相电流差动主保护和三段相间(接地)距离后备保护。
3)西门子7SD610光纤纵差保护在南京地铁工程中的应用。南京地铁一期车站供电变电站有安德门站和迈皋桥站两个主站,鼓楼等17个降压站,各站之间为35kV线路连接,形成较为复杂的短线路群,这些短线路若采用传统的电流保护或距离保护,在整定值与动作时间上都难以配合,因此采用纵联差动保护。同城市配网分析一样在城铁中选择光纤纵差保护。
4对于光纤纵差保护的具体应用的几点说明
综合各个光纤保护的现场运行报告,对于纵差保护的实际应用提出以下几点说明:
1)对于长度为5～6km的线路理论上可采用高频保护,结合目前通信发展情况仍推荐配置光纤保护,长度为3km内的线路则以光纤保护更具可靠性和经济性。
2)对于没有设计自动切换光纤通道功能(如:LFP-943N)的保护装置,一旦通道故障,线路主保护纵差自动退出,仅有后备保护,对系统运行安全造成威胁。需靠继保人员手动换接光缆纤芯后才恢复纵差主保护。
3)线路区外故障时由于短路电流大引起CT饱和,而导致波形畸变,差流增大,影响差动保护的灵敏度。为解决CT饱和问题措施之一可采用采样值差动原理判据的保护。
4)光纤线路保护是作为线路的主保护,通道的全可靠对系统的安全、稳定运行起到重要的作用。因此如果在保护装置投入运行前的施工、测试中存在误差,则会导致保护装置的误动作,进而影响全网的安全稳定运行,综合各地由于施工工艺不良造成光纤纵差保护退出运行的案例,需注意两类问题的出现:熔接点的熔接质量不高,往往使熔接点附近的光纤纤芯受到应力的作用,导致光纤的衰耗指标不稳定,影响光纤纵差保护的正常运行;光纤活接头积灰造成通道衰耗增加,进而引起保护装置通道告警,造成光纤纵差保护退出运行。
随着光纤通信网的迅速发展和电流差动保护判据的成熟,光纤电流差动保护应用于短线路上将极大改善电网的运行性能,提高保护的可靠性,具有很大的应用前景。
参考文献
[1]林峻嵩,尹项根.WXH-35型光纤纵差保护在短线路上的应用[J].浙江电力,2002,4:14-16.
[2]陈德树,尹相根,等.再谈采样值差动保护的一些问题[J].电力自动化设备,2000,8:1-3
线路保护光纤通道调试浅析 篇4
随着通讯技术的发展, 光纤通道由于其抗电磁干扰强、衰耗低、可靠性高等优点在电力系统中应用越来越广泛。线路保护为提高线路的传输能力和系统稳定性通常采用不同原理和厂家的双套化配置, 即光纤差动和纵联距离、零序保护。线路保护的光纤化改造后, 保护的调试除单装置调试、整组调试外, 其通道联调试验直接关系到线路主保护逻辑的正确与否, 通道的联调试验就显得格外重要。
原高频保护按工作原理分相差高频保护和方向高频保护;相差高频保护, 比较被保护线路两侧工频电流相位;方向高频保护, 比较被保护线路两侧的功率方向, 其中闭锁式, 就是利用功率方向元件判断短路功率的方向, 有短路功率为负的方向发闭锁信号, 这个信号被两侧收信机接受, 而把保护装置闭锁, 使其不动作;原高频通道利用电力线路载波通道传送对侧保护信号, 采用高频电缆、结合滤波器及阻波器等设备因环节多故障隐蔽等诸多问题被光纤通道所替换。相差高频保护变为光纤差动保护, 方向高频变为纵联距离、零序保护。
常规的保护调试中, 由于时间、地域等原因, 试验人员往往无法配合进行通道联调试验, 造成试验项目简单甚至省略的情况发生, 不利于试验人员对保护功能的验证, 本文以某站线路保护光纤化改造为例, 对典型光纤差动保护和纵联距离、零序保护的通道联调试验项目和试验方法进行分析, 探讨调试的方法及可能的优化。
1 典型220k V线路光纤保护配置
某电站光纤化改造采用的设备为:线路保护采用四方继保CSC-103B型光纤差动保护和南瑞继保RCS-902GV纵联距离、零序保护, 这一配置也是四川电网线路保护典型双套化配置之一, 通过理清楚保护的配置, 就可以拟定联合调试的基本项目。
1号屏为四方继保公司装置:屏内配置光纤电流纵差保护, 型号为CSCl03B;保护的操作箱型号为JFZ-12FA的分相操作箱;通道为专用光纤通道, 通过四芯单模光纤连接至通讯室转至主光配架。
2号屏为南瑞继保公司装置:屏内配置纵联距离、零序保护, 型号为RCS902GV;光纤接口装置型号为FOX-41B;通过四芯单模光纤连接至通讯室数字式复接接口装置, 输出通过2M同轴线连接至主光配架。
两套保护装置的后备保护均配置三段式距离保护和四段式零序保护。
2 光纤差动保护的通道联调
光纤差动保护是利用光纤通道将本侧电流波形信号传送到对侧, 保护装置将两侧的电流的三相幅值和相位进行比较, 比较向量和是否为零来判断是区内还是区外故障。光纤差动保护装置的通道联调常规的项目有:光纤通道检查、对侧电流差流试验、空冲或空载线路故障试验、模拟线路区内故障试验 (弱馈功能) 、检测远方跳闸功能等。
试验的具体原理及方法如下:
2.1 光纤通道检查
通道调试前首先要检查光纤头是否清洁, 光纤连接时, 一定要注意检查FC连接头上的凸台和砝琅盘上的缺口对齐, 然后旋紧FC连接头。当连接不可靠或光纤头不清洁时, 仍能收到对侧数据, 但收信裕度大大降低, 当系统扰动或操作时, 会导致通道异常, 故必须严格校验光纤连接的可靠性。后续试验, 均要求在光纤通道正常, 无报警信号的状态下进行。
试验方法:查看本侧与对侧纵联码;两侧轮流拔出光纤RX和TX;用光功率计测试发信、收信功率, 通道裕度查看误码率并且观察面板显示:“通道异常”灯亮, 试验过程中任一光纤拔出, 均发通道异常信号。
2.2 对侧电流及差流检查
由于线路两侧CT存在变比差异, 保护装置需要设置本侧实际的变比。保证正常运行状态下保护装置的差流为零, 对于CT变比不一致的线路, 本侧显示的对侧电流是经过换算后的, 具体显示值=对侧二次电流值×对侧CT变比/本侧CT变比。
试验方法:
例如:有两端系统, M侧的CT变比为750/5, N侧的CT变比为300/5。
M侧显示Im=In×Nct/Mct;
若N侧A、B、C分别加1A、2A、3A则M侧三相显示分别为:0.4A、0.8A、1.2A;
反之:N侧显示In=Im×Mct/Nct;
若M侧A、B、C分别加1A、2A、3A则N侧三相显示分别为:2.5A、5.0A、7.5A;
通过上述方法, 检查两侧保护的变比设置下本侧加电流与对侧采样计算的差流是否一致。
2.3 模拟空冲或空载线路故障
差动保护正常投入运行时需要线路两侧主保护压板均在投入位置, 任意侧压板不投均闭锁差动保护;对于光纤差动保护, 其动作条件为本侧保护启动元件动作, 同时又收到对侧发送的动作标志位, 这样才能出口动作。
正常运行时, 只有两侧启动元件均启动, 启动时会向对侧发送动作标志位, 两侧收到对侧信号条件下才能出口跳闸。但在实际中存在空载线路充电时故障, 线路断开侧电流启动元件不动作, 不能向对侧发送动作标志位的情况, 这样线路合闸侧差动保护也就无法动作的情况, 因此就设计了通过断路器跳闸位置使差动保护动作的功能, 即跳位转发!当被保护线路合闸侧差动动作, 同时向线路对侧发送动作标志位, 对侧收到信号判断断路器位置, 若断路器处于跳闸位置, 则将动作标志位转回发送侧, 本侧保护启动加收到对侧转回动作标志位, 差动保护动作出口。
试验方法:N侧断路器在分闸位置, M侧断路器在合闸位置, 两侧主保护压板均投入, 在M侧模拟各种故障, 故障电流大于差动保护定值, M侧差动保护动作, N侧不动作。
反之, M侧分闸、N侧合闸, 在N侧模拟各种故障N侧差动保护动作, M侧不动作。
2.4 模拟区内故障保护弱馈功能
当线路一侧为电源端, 另一侧为弱电源侧或无电源侧 (终端) 时, 内部短路时流过无电源侧的电流可能很小, 造成其启动元件可能不动作, 不能向对侧发送动作标志位, 导致电源侧差动保护拒动。为此, 一般在弱电端设置一个弱馈保护, 在弱电侧接收对侧动作标志位后无条件转发信号给对侧, 采用单端电压量进行辅助判别来解决这个问题, 完成纵联保护功能。纵联保护需要两侧的保护装置均启动且收到对侧的动作标志位, 如果不投弱馈功能, 弱电侧保护装置不启动, 则纵联保护将无法出口。投弱馈实际是把无电源侧的低电压发允许信号功能投入, 即弱馈转发。
例如:线路带负荷或电站厂用负荷运行 (电站侧机组不运行)
当线路区内故障时, 对侧保护判为正方向故障则对侧动作标志位, 本侧保护不能感受故障分量, 正方向元件不能动作, 无法实现保护发信, 但是由于线路故障会造成本侧母线电压下降, 本侧低电压元件动作后实现本侧转发对方的信号。两侧保护装置都收到信号则跳闸出口, 使得故障由纵联保护切除。
试验方法: (南瑞为例) 两侧断路器均在合闸位置, 投入主保护功能压板和出口压板;在N侧加正常的三相电压34V (小于65%Un但是大于TV断线的告警电压33V) , 装置没有“TV断线“告警信号”, 在M侧模拟各种故障, 故障电流大于差动保护定值, 两侧差动保护均动作跳闸。反之:在N侧加34V, 在M侧模拟各种故障, 亦应动作。试验过程中若电压正常, 应不跳闸。
2.5 远方跳闸功能
如图1所示:当故障点在K1、K3时, 分别为母线和线路保护的区内故障, 能靠差动保护快速切除;当故障点在K2时, 母差快速动作跳M侧断路器, 故障还在, 对线路来说是区外故障, 差流很小, 差动保护不动作, 只能靠N侧的后备保护延时来动作跳断路器, 延时可能对系统造成更大冲击而影响系统稳定运行, 对于这种发生在线路电流互感器和断路器之间的故障, 为使线路对侧保护快速跳闸, 向对侧传送母差、失灵等保护的动作信号, 使对侧保护永跳, 这就是我们说的远跳功能。远跳功能是为了实现保护的快速动作, 在母差和失灵保护动作后, 依靠母差保护动作后启动线路保护操作相中的永跳继电器TJR, 由TJR的触点开入至光纤纵联差动保护装置, 通过光纤通道传送至对侧保护装置, 对侧收到远跳令后通过控制字“远跳受启动元件控制”来实现跳闸出口。为了使保护的可靠, 远方直接跳闸回路为了防止误收远切信号误跳断路器, 必须增设就地判据。只有当需要远切的系统一次现象确实同时出现, 故障侧启动元件启动情况下才允许远切命令执行。
试验方法:
远跳不经本侧启动闭锁的试验:M侧断路器在合闸位置, 保护装置中将“远跳受启动元件控制”控制字置0, 在N侧启动TJR使保护远跳开入, M侧保护在收到对侧远跳信号后立即跳闸。
远跳经本侧启动闭锁的试验:M侧断路器在合闸位置, 保护装置中将“远跳受启动元件控制”控制字置1, 同样在N侧启动TJR使保护远跳开入, M侧保护在收到对侧远跳信号, 同时M侧保护装置有故障元件启动的情况下, M侧保护才能跳闸。反之也是一样, 本侧断路器合位且“远跳受启动元件控制”置1, 对侧短远跳, 同时本侧保护启动才能跳本侧断路器。
3 纵联距离、零序保护的通道联调
纵联距离、零序保护, 工作方式有闭锁是和允许式。允许式即在本侧保护装置启动后向对侧发送允许跳闸信号, 同时对侧启动后也向本侧发送信号, 当保护启动同时收到对侧允许信号后出口跳闸。而闭锁式运行时向对侧发闭锁动作信号, 保护启动时停止发信, 两侧均停信后保护装置出口跳闸, 因此在通道试验环节少了对侧电流及差流检查环节。
其通道试验也含通道检查, 检验收发信的正确性, 空冲或空载线路故障, 模拟区内故障、其它保护动作时收发跳令的正确性、弱馈保护动作正确性等, 调试方法同CSC103B基本一致;两者的远跳:光纤纵差保护通过母线保护动作后启动保护装置中的远跳功能实现而纵联保护 (允许式) 依靠母差保护动作后发信实现。其余类似, 此不再一赘述。
4 光纤及光纤连接注意事项
光纤的焊接、与砝琅的连接及V纤盘绕固定是否规整可靠, 直接关系到光纤通道的稳定, 对于光纤的连接和盘绕要遵循下列要求:
4.1 光纤与砝琅连接
光纤与砝琅在连接前必须经过清洁处理。必须在眼睛可视的情况下, 做光纤与光砝琅的连接, 绝不能仅凭手的感觉进行操作。光纤在插入光砝琅时, 要保持在同一轴线上将光纤上的凸出定位部分对准砝琅的缺口插入;光纤插入砝琅时一般都有一定阻力, 可以一边来回轻轻转动一边往里轻推, 直到插到位, 最后拧紧。注意:光纤插入砝琅过程中千万不能左右、上下晃动, 这样会使光砝琅内的陶瓷套管破裂。
4.2 光纤、尾纤的盘绕与保护
尽量避免光纤弯曲、折叠, 过大的曲折会使光纤的纤芯折断。在必要弯曲时, 必须保证弯曲半径必须大于3cm (直径大于6cm) , 否则会增加光纤的衰减。光缆、光纤、尾纤铺放、盘绕时只能采用圆弧型弯曲, 绝对不能弯折, 不能使光缆、光纤、尾纤呈锐角、直角、钝角弯折。对光缆、光纤、尾纤进行固定时, 必须用软质材料进行。如果用扎线扣固定时, 千万不能将扎线扣拉紧。
5 结束语
随着时代的变迁, 技术的发展, 光纤通道的保护装置已经成为线路保护的主流, 利用光纤通道, 我们如何快速全面不漏项的检验我们的保护装置, 验证保护装置功能的正确性, 这要求我们调试人员把好质量关, 严格按照保护原理, 将保护装置的调试按质量标准做细做好, 为电网的安全稳定运行打好基础。
关键词：通道联调,跳位转发,弱馈转发,远跳
参考文献
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光纤通信线路自动保护 篇5
线路光纤差动保护由于其原理简单、灵敏度高,对同杆双回线跨线异名相故障问题[1,2]具有良好动作特性等优点,在电力系统中得到了广泛应用。线路光纤差动保护原理简单,但技术上要求线路两侧电气量要严格同步,通常采用乒乓对时法[3,4]来实现线路两侧电气量数据同步,但要求光纤通道收发路由必须一致,否则会产生较大的不平衡电流,导致光纤差动保护的光纤通道适用范围严重受限。
目前广泛应用的光纤自愈环网技术[5,6,7]提高了光纤通信网络的运行可靠性,并在电网中得到了广泛应用,但光纤自愈环网不能应用于线路光纤差动保护通道。这是由于其独特的数据恢复传输模式可能造成线路光纤差动收发通道路由不一致,导致线路电流差动保护两侧同步失败,严重时还可能会造成区外故障保护误动。
本文提出了一种新型线路光纤保护收发通道延时不一致的判据,并研制出一种新型的光纤差动保护装置,并在安徽电网成功挂网试运行。在通道正常的情况下投入光纤差动保护,在通道延时越限时投入光纤距离保护。经实时数字仿真仪(Real Time Digital Simulator,RTDS)数字仿真实验和现场工程验证表明,该方法满足光纤保护需求,适用于光纤自愈环网等通信路由变化频繁的场所,可提高线路光纤保护的运行可靠性。
1 光纤通道变化对差动保护的影响
1.1 光纤通道路由变化分析
光纤自愈环网示意如图1所示[8],假设线路光纤差动保护通道运行于A、B两点,光纤AB保护分别采用各自光纤通道进行通信,接点A、B之间收发路由一致,光纤差动保护可以正常运行。当主通道A→B发送通道故障时,如采用光纤自愈环网方案,则光纤路由自动切换到备用通道(光纤路由为A→C→D→E→F→B),其通道延时为Td2,接收路由为B→A,其通道延时为Td1。切换前后收发路由发生了变化,来回传输延时不一致,影响到了差动保护的正常运行。
由图1可知,当主通道某一方向的传输中断时,自动切换到备用通道。由于主备通道路由不一致,使得差动保护收发延时不一致[9],该横向不对称延时将造成基于乒乓对时算法的差动保护装置的同步发生错误。
1.2 光纤收发路由变化对差动保护的影响分析
乒乓对时法原理示意如图2所示[10],在线路两侧保护中任意规定一侧为主站,另一侧为从站,两侧的固有采样率相同,主站在tm1时刻向从站发送一帧计算通道延时td的命令信息,从站收到后将命令码和延时时间tm回送主站[11]。
由于2个方向的信息传送是通过同一路径,此算法要求收发传输延时相同[12],据此可计算出通道延时为:
SDH自愈环网由于切换数据信息的路由造成两侧保护装置收发信息路由不一致时,线路两侧的通道延时Td1和Td2可能不同,两侧数据同步就会出现以下同步时间偏差:
当系统运行在工频f=50 Hz系统时,时间偏差对应的角度偏差为:
式中,Δθ为同步角度误差,f为系统频率,Td1和Td2分别为来回的通道传输延时。Δθ的存在不仅会降低纵差保护区内故障的灵敏度,区外故障时还可能引起保护装置误动。
1.3 光纤收发路由不一致对光纤距离和方向保护的影响
对线路光纤纵联方向和距离保护而言,其工作原理是通过判断线路两侧的保护方向元件动作的开关量信息来完成线路故障的区内外判断。在光纤纵联方向和距离保护逻辑中不需要两侧保护的采样和开入量采集严格同步,最长可以允许有8 ms左右的传输延时。而光纤自愈环网切换收发延时远小于此数值,因此即使在自愈环网中发生路由切换造成光纤收发路由不一致的情况下,线路光纤纵联距离和方向保护仍然可以正常运行,不受光纤自愈环网切换的影响。
2 光纤通道收发路由延时不一致的判断方法
光纤收发通道延时的存在不仅会降低纵差保护区内故障的灵敏度,区外故障时还可能引起保护装置的误动。但目前基于数据通道的纵差保护装置尚没有很好的办法监视通道双向延时的不一致性,只能通过一些辅助条件进行判别,如通过观察差流是否异常来识别通道双向延时是否一致,但轻负荷时无法识别。针对以上情况,本文提出了一种基于线路参数模型来计算电压相量角差来识别通道双向延时一致性的方法。
2.1 基于线路集中参数模型的延时不一致判断方法
基于线路集中参数模型(π型)的延时不一致判断方法原理如下:当线路不带高抗时,线路的π型正序网络模型如图3a所示;当线路两端均带高抗时,线路的π型正序网络模型如图3b所示。两侧保护的电流、电压瞬时值通过光纤相互传送,在M侧,一方面根据接收到的对侧电压值可求得对侧电压相量;另一方面利用图3,通过本侧电流、电压和线路模型可求得对侧电压相量:
式中,为M侧测量到的电压相量,Z1为线路正序阻抗,I1为M侧正序电流,C1为线路正序电容。输电线路集中参数等效电路如图3所示,式(4)对应图3a,式(5)对应图3b。
当通道双向延时相等时,2个电压相量角差理论上应为零,但实际上由于采样误差、线路模型误差等因素的影响,可能有一个较小的角度差。当通道来回双向路由不相等时,2个电压相量角差Δθ不等于零,利用式(2)和(3)可推导出其对应的双向延时差为:
设置双向延时差门槛Tmk,当|Td1–Td2|>Tmk时,表明通道双向延时不一致。Tmk的选取以保证纵差保护可靠不误动为原则。
2.2 基于线路分布参数模型的延时不一致判断方法
对于超长线路,使用集中参数模型会带来一定的计算误差。为提高模型精度,采用贝瑞隆分布参数模型进行长线计算。线路分布参数等效图如图4所示。
在图4等效图中,有:
令:
则:
式中,L0、C0为线路每千米的电感和电容,R为线路全长电阻,L为线路全长,imn为线路等值电流源,表征线路反射波大小。该模型把电阻用集中参数处理,忽略分布电导。如果通道延时一致,利用同步后的m侧实测电量和式(11)计算出的n侧电量应大小相等、相位相同。如果通道延时不一致,那么本侧实测电量和计算电量相位会存在一定的差异。根据该分析,基于贝瑞隆模型的分布参数通道延时一致性判据如下:
1)根据本侧采样数据,利用公式(12)计算u'njs(t–τ),其中um(t–τ)和im(t–τ)可以通过插值获得;
2)对u'njs(t–τ)进行Clarke变换,求出其α模量u'njsα(t–τ);
3)利用已经同步的数据,根据公式(11)计算出对侧u'n(t);
4)对u'n(t)进行Clarke变换,求出其α模量u'nα(t);
5)利用全波傅立叶算法求出u'nα(t)与u'njsα(t–τ)的角度u'nαψ(t)与u'njsαψ(t–τ);
6)如果通道延时一致,忽略计算误差,u'nαψ(t)与u'njsαψ(t–τ)相差相位Δθ=ωτ,如果通道延时不一致,两者相位差大于Δθ。结合公式(6)可知,此时通道延时误差tw为:
考虑到互感器的传变误差、模型误差(忽略较小的AD量化和计算等误差),在通道来回延时一致的情况下,上述计算的tw不为0。比率差动根据其比率系数,可以容忍一定的通道延时误差。选取的时间门槛T须大于该计算误差并小于差动保护允许的延时误差,且留有相当的裕度。
2.3 光纤通道收发路由延时不一致门槛
2.3.1 参数模型计算误差分析
保护光纤通道在收发延时一致的情况下,计算时考虑到互感器传变误差和模型误差,忽略较小的AD量化和计算误差的情况下,式(13)计算出的tw应为接近零的一个计算误差,因此时间门槛应大于tw。工程应用中考虑到比率差动保护的比率系数,计算出其容忍通道延时误差的上限,选取的时间门槛T须大于该计算误差并小于差动保护允许的延时误差,且留有相当的裕度。
对于集中参数模型,由式(5)可知,可简化表达为:
式中,。
考虑到继电保护专用互感器的精度误差不大于3°,由式(10)可知,考虑对侧电压和电流的传变误差,判别路由延时一致性的角度固有误差理论上限为6°。对于分布参数模型,由式(8)可知用于判别路由延时一致性的角度误差理论上限同样为6°。
由式(14)可知,无论电压互感器和电流互感器角度误差是否同向,角度误差都比和I中角度误差大者小(即均小于3°)。考虑对侧传变误差,用于判别路由延时一致性的角度误差理论上限为6°。对于分布参数模型,由式(12)可知其分析结果与集中参数相同,用于判别路由延时一致性的角度误差理论上限也为6°。
模型的误差对判据的影响与系统特征和负荷电流大小有关。如针对集中参数模型,电容误差d C1、电抗误差d Z1对式(14)中系数A引起的角度误差为:
假设因线路电容、电流引起的压降为额定电压的20%,电容和电抗的模型取继电保护允许的最大测量误差为5%,代入式(15)可得系数A的角度误差为Δθ=1.1°,即式(14)中电容和电抗模型误差为5%时,引起的角度误差为1.1°。
系数B的分析过程与A类似,不再详述。当电容和电抗的模型误差为5%时,B的角度误差为0.57°。且从式(14)可知,系数A和B对计算结果的影响不大于两者中的较大者。所以在模型误差达到5%时,模型引起的角度误差仍较小,互感器传变误差和模型误差的综合误差在较恶劣情况下一般应小于7.1°。
2.3.2 差流越限最大计算误差分析
比率差动能容忍的路由延时不一致极限可通过比率系数获得,设比率系数为K,可以容忍的最大Δθ为:
当K=0.6时,Δθ最大可容忍61.93°;当K=0.75时,Δθ最大可容忍73.74°。
为同时兼顾差动保护的可靠性及灵敏度,从通道收发延时不一致判据的角度误差门槛可取2倍的计算误差,如14°。目前国内主流保护设备的差动比例系数一般取0.75,即使误差达到21.1°也一定能判断出延时不一致,其对应的容许比率系数K为0.185,目前网内运行的差动保护比率系数都大于该值,在区外故障伴随通道延时不一致的恶劣情况下,也可保证差动保护的安全性,且不影响差动保护的动作灵敏度。
在收发路由一致、通道不一致延时为零的情况下,考虑到综合误差,其相差角度门槛值可取14°,其对应的延时门槛为1.56 ms。延时T低于该门槛值可以认为通道状况良好,高于该门槛值则可认为通道条件发生了变化,出现了收发通道延时不一致的情况。
3 新型线路光纤保护实用集成方案
3.1 集成方案
新型线路光纤保护集成方案具体为:将线路光纤纵联差动保护和光纤纵联距离、方向保护集成在一个保护装置中,线路光纤保护装置实时计算光纤收发传输延时,如光纤双向传输延时小于延时门槛值,则投入线路光纤差动保护模式;如光纤收发传输延时大于门槛值,则闭锁差动保护,自动投切到纵联距离、方向保护模式。
在一个保护装置中集成光纤纵差和纵联距离保护,既保留了纵差保护的优势,又能够发挥纵联距离保护受通道误码影响小、完全不受通道路由不一致影响的优势,对保护装置接入自愈环或运用于恶劣通道情况下的性能有很大的提高。集成装置强大的硬件平台为纵差和纵联距离保护集成于同一平台共同采样、共同计算提供了可能。
因纵差和纵联距离保护可以编码成为一个整帧信息,共用一个信道并行传输纵差两侧交互的所有信息量和纵联距离保护两侧逻辑判断所需的发信开关量,集成的纵差和纵联距离保护共同采样、同步计算,再根据接收到的对侧信息同步进行保护逻辑判断,完成出口跳闸功能。
3.2 实验验证
利用RTDS系统进行仿真实验,RTDS系统仿真实验接线图如图5所示。
对于集中参数模型,保护装置采用48点采样速率即可;对于分散参数模型,保护装置则需要采用240点采样,因为采样率越高,um(t–τ)和im(t–τ)的插值精确度就会越高。保护装置延时误差门槛设定为1.6 ms,当实验设定通道来回延时差为1.7 ms时,装置报通道延时越限信号,并自动切换到纵联距离、纵联方向保护逻辑运行。当人为通道延时差为5 ms时,光纤通道延时计算结果见表1所列。
在RTDS实验中采用理想的互感器、模型参数精确的情况下,RTDS实验能验证模型计算和模拟通道延时门槛的精确度。由表1的实验数据结果可知:当线路长度小于300 km时,使用分布参数模型的计算精度高于集中参数模型,集中参数模型也满足需要,长度大于300 km的线路可采用分布参数模型进行计算,在超长线路中有必要采用分布参数模型计算。
4 结语
本文提出了一种判别光纤收发通道路由延时不一致的算法,并研制出一种新型光纤纵联差动保护和纵联距离、方向保护的集成装置,实时在线判别光纤双向传输延时,当通道延时小于该延时门槛时,光纤保护投入光纤电流差动保护逻辑运行;在延时超过设定门槛值时,光纤保护自动切换至光纤距离和光纤方向保护逻辑运行,确保光纤线路保护的运行可靠性。
目前,该光纤保护集成装置已在安徽电网220 k V系统成功挂网试运行,自运行以来经受了多次区内外故障和通道异常切换的考验,设备运行可靠,方案验证正确,提高了线路光纤保护的运行可靠性。
叶远波
摘要：为提高线路保护光纤通道的运行可靠性,文章分析了光纤纵联差动保护收发双向传输延时不一致问题产生的原因,并针对短线路和长线路延时不一致问题分别提出了不同的判别方法;介绍了一种新型的线路光纤保护的集成装置,当通道收发双向延时一致时,投入线路光纤差动保护,当双向延时不一致时,切换到线路光纤纵联距离保护,可保证装置动作的可靠性;最后通过实时数字仿真仪(Real Time Digital Simulator,RTDS)数字仿真实验验证了所提出方案的正确性。
关键词：光纤自愈环网,光纤纵联差动保护,纵联距离保护,时延
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光纤通信线路自动保护 篇6
目前, 220k V及以上电压等级的线路多采用微机高频保护, 但因继电保护高频通道加工设备较多, 致使其故障几率加大, 而光纤通道具有中间加工设备少、可靠性高、抗干扰能力强等优点。
光纤纵差和高频保护都属于纵联保护的范畴, 原理都是利用线路两端在区内故障和区外故障时流经的电流相位 (方向) 来实现全线的100%选择进行跳闸。原理其实是一样的, 只是通信方式不一样, 传播的介质不同, 一个是利用输电线路的载波构成通道, 一个是利用光纤的高频电缆构成光纤通道。
1. 高频保护和光纤保护的简单介绍
1.1 高频保护
高频保护是220kv及以上高压输电线路的主要保护, 采用一种以输电线路本身作为通道, 按比较线路两端电气量的原理工作的保护装置, 即高频保护装置。
高频保护的工作原理:将线路两端的电流相位或功率方向转化为高频信号, 然后, 利用输电线路本身构成高频电流通道, 将此信号送至对端, 以比较两端电流的相位或功率方向的保护装置。
1.2 光纤保护
光纤保护按原理划分主要有光纤电流差动保护和光纤闭锁式、允许式纵联保护两种。
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克希霍夫基本电流定律, 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, 而且由于两侧的保护装置没有电联系, 提高了运行的可靠性。
2. 高频通道和光纤通道的比较
2.1 高频通道
2.1.1 优点
高频载波通道以输电线路本身作为通道, 不需要专门的通信线路及通信通道维护费用, 具有一定的经济优势。通道敷设在高压线路上, 与高压线路一样具有绝缘水平高, 机械强度大、杆塔牢固等优点, 而且在不同的相别上耦合, 另外在线路旁代中运用较为成熟。
2.1.2 不足
首先, 通道故障率高;高频通道由输电线路、线路阻波器、耦合电容器、结合滤波器、高频电缆等部分构成, 其中任何一个环节比如接线松动、元件老化、导线锈蚀等问题都可能导致高频通道故障。其次, 线路阻波器维护和检修、调谐元件的检查和更换工作都需要将线路停运。而且目前很难实现高频通道的实时监测。第三, 抗干扰性能差。绝缘子放电, 开关设备操作、雨雪雾天都会在高频通道上产生噪声干扰。由于输电线路是高压通道的一部分, 所以高压系统的断路器操作、短路故障、遭受雷击、靠近高压线路受其工频电磁场的作用、局部放电产生的高频率的电磁辐射等引起的电压, 可能对高频收发信机产生干扰, 导致高频保护误动作。
2.2 光纤通道
2.2.1 优点
传输安全, 传输时不会产生电磁脉冲、辐射;抑制噪声, 光纤是绝缘体, 不怕超高压与雷电电磁干扰, 传输可靠性高;传输效率高, 光纤通道误码率低、容量大、传输速度快、频带宽和衰耗低等优点, 加大了保护动作的可靠性和正确性;光纤体积小、重量轻, 若采用光纤保护则更为经济, 维护费用低而且还具有可靠性高、灵敏度高、动作快, 能适应电力系统震荡和非全相运行的优点。
2.2.2 不足
2.2.2. 1 施工工艺。
由于光缆传输需要经过转接端子箱、光缆机、电缆层和高压线路等连接环节并且光纤的施工工艺复杂、施工质量要求高, 因此如果在保护装置投入运行前的施工、测试中存在误差, 则会导致保护装置的误动作, 进而影响全网的安全稳定运行。需注意:第一, 断点的熔接质量不高, 往往使断点附近的光纤纤芯受到应力的作用, 导致光纤的衰耗指标不稳定, 影响光纤保护的正常运行。第二, 光纤活接头积灰造成通道衰耗增加, 进而引起保护装置通道告警, 造成光纤保护退出运行。
2.2.2. 2 通道双重化。
光纤保护用于220kv及以上电网时, 按照220kv及以上线路主保护双重化原则的要求, 纵联保护的信号通道也要求双重化。对于普通光缆和ADSS光缆, 由于其可靠性较差, 同一光缆内的光芯不同不能视为通道双重化, 只能通过光缆的双重化达到通道双重化的要求。对于OPGW光缆, 由于其具有较高的可靠性, 在目前光纤网络未能形成环网的现状下, 同一光缆纤芯不同可视为通道双重化;当形成了光纤网络环网后, OPGW光缆也应实现两条路由的双重化, 能在一条光缆损坏后通过另一路正常运行。随着波分复用技术的逐步应用和光纤容量的大幅增加, 光纤保护将来还要实现在同一根光缆里的多重化、在传输波长上的多重化以及在传输路由上的多重化, 从而最大限度地提高光纤保护运行的可靠性。
3. 结论
在2008年初的冻灾中, 由于高频通道阻塞区外穿越性故障引起高频保护误动作, 而部分地区的光纤保护也由于架空地线复合光缆结冰下坠, 导致相间短路故障, 保护动作。所以, 在相当长的一段时期内, 高频保护和光纤保护将会共存, 随着光纤网络的逐步完善、施工工艺和保护产品技术的不断提高, 光纤保护将会占据线路保护的主导地位。
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光纤通信线路自动保护 篇7
国内220kV超高压线路的线路保护一般采用双重化配置,其中纵联保护优先使用光纤通道。光纤通道具有容量大、传输速度快、干扰小的优点,有力地保证了纵联保护的正确动作。按照“强化主保护、简化后备保护”的原则[1],后备保护可以按照不完全配合的方式进行整定计算。与相邻线路主保护配合,既满足了保护间的配合关系,又减轻了繁琐和复杂的整定计算工作,因此该方式在电网中得到了广泛应用。
但是,按照不完全配合原则整定的线路,如果两套纵联保护拒动,就可能造成相邻线路距离Ⅱ段、零序Ⅱ段保护失去选择性而动作,造成对电网的影响和损失。
本文提出一种加速线路Ⅱ段后备保护动作时间的自适应技术,在线路失去纵联保护后能自动缩短拒动线路Ⅱ段后备保护动作时间,以此消除相邻线路Ⅱ段后备保护无选择性跳闸的风险,增强了电力系统运行的稳定性和可靠性。
1线路Ⅱ段后备保护整定原则及光纤通道存在的问题
《220kV~750kV电网继电保护装置运行整定规程》中规定,距离Ⅱ段、零序延时段保护可视实际情况与相邻线路的Ⅰ段、纵联保护及Ⅱ段保护配合整定[2]。以距离Ⅱ段保护为例,概括为下式:
ZⅡ≤ KkZ1+KkKzZset′(1)式中:ZⅡ为距离 Ⅱ 段保护整定阻抗;Kk取0.7~ 0.8,为可靠系数;Z1为本线路正序阻抗;Kz为助增系数;Zset′为相邻线路配合定值(如相邻线路距离Ⅰ 段整定阻抗ZⅠ′或正序阻抗Z1′或距离Ⅱ段整定阻抗ZⅡ′)。
根据灵敏系数的定义,距离保护延时段在用做近后备保护时,其灵敏度校验公式为:
式中:Ksen为距离Ⅱ段保护灵敏度。
当整定线路长而相邻线路短时,如果选择距离 Ⅱ段保护与相邻线路距离Ⅰ段保护(或者纵联保护) 配合,则其相邻短线路的距离Ⅰ段保护定值ZⅠ′(或正序阻抗Z1′)与整定长线路的正序阻抗Z1的比值会很小,导致式(2)计算值过小而无法满足灵敏度要求[3-4];另外,双回线配合时,最小助增系数Kz很小,也可能导致灵敏度不满足要求[5]。这样在逐级逐段配合的原则下,就需要改为与相邻线路的距离 Ⅱ段保护配合,多级距离Ⅱ段保护同段配合后动作时间也相应逐级增加,将会造成线路末端故障且主保护因通道原因拒动时,距离Ⅱ段保护无法快速切除故障而严重威胁系统安全[6-7]。零序Ⅱ段保护的整定同样面临类似的问题。
因此,在“简化后备保护”的整定原则指导下,一些地区的运行整定人员为缩短后备保护动作时间, 按不完全配合原则进行整定,将所有线路的Ⅱ段后备保护时间统一设一个时限[8]。如图1所示,线路L1,L2,L3都具备双重化的纵联保护配置,同时各线路的距离Ⅱ段保护动作时间统一整定为1s。假设线路L2的两套纵联保护同时发生通道异常而闭锁,接着线路L2发生故障,当P3和P4的Ⅰ段后备保护不能切除故障时(线路2为短线时,P3和P4的距离Ⅰ段保护固定退出;线路2为长线时,远故障侧保护的距离Ⅰ段保护可能无法动作),就可能造成P1, P3,P4,P6的距离 Ⅱ 段保护同时动作,扩大事故范围。虽然规程明确在两套主保护拒动时,允许后备保护部分失去选择性,但对电网的影响仍难以估量。
以某个实际发生过的事例为例。某220kV变电站出线电缆与光缆在同一沟道,在电缆头故障时, 将该线路保护的光缆同时烧断,导致两套光纤纵联保护拒动,此时,相邻线路后备保护与故障线路后备保护同时动作,造成多个变电站同时失压,教训深刻。
因此,要意识到这种简化线路Ⅱ段后备保护时间配合关系的措施是依赖于主保护性能的,主保护正确动作是保护整定计算的基础。
如果能按照规程中反事故措施的要求,线路纵联保护的通道遵循相互独立的原则按双重化配置, 这样两个通道同时异常的概率就很小。但是,在省会城市等负荷密集地区,因资源有限,存在多根光缆全线或部分共沟道,甚至光缆与电缆共沟道的问题; 而在某些偏远地区,由于投产的先后顺序,线路两套纵联保护在投产初期共用同一根光缆或同一套光设备的情况也并不鲜见;在运行中,由于光纤通道检修或外力破坏造成光纤环网开环运行,两套光纤保护被迫共缆。因此,线路两套纵联保护因通道原因同时拒动的风险的确存在。另外,或因已有一套保护装置异常而停运,或因旁路代路时仅有一套纵联保护运行以及其他不可预计的因素,也会造成线路仅有单套纵联保护运行,存在纵联保护因通道原因拒动的风险。
为此,规程中作出如下规定。
1)在相邻线路的全线速动保护和相邻母线的母线差动保护都处于运行状态的前提下,可临时缩短没有全线速动保护的线路两侧对全线路金属性短路故障具有足够灵敏度的相间和接地短路后备保护灵敏段的动作时间[2]。
2)对短线路环网,一般不允许线路全线速动保护停运。若线路的全线速动保护全部停运,根据稳定运行要求,可将被保护线路停运或将本线路两侧相间短路和接地故障后备保护灵敏段临时改为瞬时动作[2]。
在线路不停运又要进行计划内的通道检修时, 调度运行人员可临时缩短线路Ⅱ段后备保护时间定值,以加快本线路Ⅱ段后备保护故障切除时间,满足选择性和速动性的要求。但当出现突发性的通道异常同时伴随线路故障时,调度运行人员会来不及压缩失去纵联保护线路的后备保护动作时限,尤其是在变电站无人值班的情形下,从调度员下达修改定值命令到现场执行完毕,至少需要0.5h,这段时间保护将一直处于不配合状态,从而给电网的安全、稳定、可靠运行带来隐患。
2自适应技术方案
当前国内的微机保护装置基本采用“主后一体” 的设计思想,特别是线路光纤类纵联保护,能够实时监视通道运行状态,在光纤通道发生异常时也能够实现自适应调整线路Ⅱ段后备保护的动作时间。
实现该技术的总体思想如下:针对按照不完全配合原则进行整定计算的线路保护,增加一个通道异常时加速线路Ⅱ段后备保护的功能。当线路保护装置检测到光纤通道异常后,触发相间、接地距离Ⅱ 段和零序过流Ⅱ段保护的加速逻辑流程,保证保护间的配合关系。
为保证线路保护装置的通用性,实现该技术时可以在保护定值方面作如下处理。
1)设置“通道异常后加速Ⅱ段后备”控制字。对存在引言中提到的隐患线路置“1”,否则置“0”。
2)设置“通道异常后接地距离Ⅱ段(相间距离Ⅱ 段、方向零序Ⅱ段)时间”,这些时间定值设置为通道异常后期望的动作时间。
实现该技术的逻辑图如图2—图4所示。图2中的本侧主保护投入是指本侧线路保护屏柜上“主保护硬压板”、装置中的软压板定值“主保护软压板” 和定值控制字“投主保护”同时投入。主保护包括光纤差动保护、光纤距离保护、光纤方向保护等。当调度运行人员人为退出主保护功能时,不再触发线路 Ⅱ段后备保护加速逻辑。
图3、图4为修改后的距离 Ⅱ 段和零序过流 Ⅱ 段保护逻辑图。可以看出,通道正常运行时,不会触发加速Ⅱ段保护逻辑,距离Ⅱ段和零序过流Ⅱ段保护逻辑与现有保护相同。通道异常后,由于“通道异常后接地距离Ⅱ段时间”小于“接地距离Ⅱ段时间”, 可以实现接地距离 Ⅱ 段保护缩短动作时间的需求(相间距离Ⅱ段、方向零序Ⅱ段类似)。
3试验验证
在超高压线路保护装置上实现上述逻辑,并进行单机和系统联调试验。
搭建如图1所示的系统测试平台,保护P1~P6固定投入主保护功能,短线L2退出接地和相间距离 Ⅰ段保护,Ⅱ段后备保护按照不完全配合原则整定, 定值如附录A表A1所示。模拟线路2分别在通道正常和通道异常时发生区内故障。单机试验结果见附录A表A2,系统联跳试验结果见附录A表A3。
4结语
试验结果证明,光纤通道异常时加速线路Ⅱ段后备保护的自适应技术能够在保护装置中实现,并且能够确保不会发生相邻线路越级跳闸的事故。
对于双套保护的光纤通道不独立且线路Ⅱ段后备保护按不完全配合原则整定的线路,应优先强化光纤通道的独立配置。但是,光纤通道双重化的改造不仅是一项持久的工作,而且不能完全杜绝双通道同时异常的风险。
本文设计出的通道异常时加速线路Ⅱ段后备保护自适应技术,通过对保护装置的微小改动,能够保证光纤通道异常时后备保护之间的配合关系,消除相邻线路无选择性跳闸的风险,提升了电网的安全性和经济性,具有一定的推广应用空间。
附录见本刊网络版(http://aeps.sgepri.sgcc. com.cn/aeps/ch/index.aspx)。
摘要：双重化配置的输电线路光纤保护,存在因光纤通道同时异常造成线路区内故障时保护同时拒动的风险。一旦发生,将造成故障切除时间的延迟和相邻线路的无选择性跳闸,带来故障范围的扩大和电网稳定性破坏的严重后果。文中针对这种因光纤通道异常导致的线路光纤纵联保护退出情况,研究了一种自适应缩短线路Ⅱ段后备保护动作时间的技术方案,并进行了试验验证。通过加速线路Ⅱ段后备保护动作时间,达到快速切除故障同时避免相邻线路Ⅱ段后备保护无选择性跳闸的目的,提高了电网运行的稳定性和可靠性。
光纤通信线路自动保护 篇8
而光纤通信系统的抗干扰能力强, 组成自愈环网后故障恢复时间短, 另外还可以实现大量信息的准确而快速的传输。因此光纤自愈环网在传输继电保护的信号上不论是增加继电保护的传输的通畅的可靠性, 还是在光纤资源的合理利用上都具有非常巨大的价值。
1 输电线路纵联保护原理研究
探究整个电力系统的安全, 需要从继电保护做起, 然后根据需要建立起相应的安全屏障, 再切实地从各个单元元件的保护做起, 从而实现整个系统的安全运行。
形成纵联保护电路系统, 可以从根本上解决可靠、快速的分区线路, 以及从内部的任意点与外部的短路行为, 然后根据判定的结果实现快速的切除和选择, 以达到全线路任意点短路的目的。图1为纵联保护框架图。
以下则是对其原理的一个详细的解释和介绍。
1.1 纵联差动保护探究
对于纵联的差动保护上, 需要从输电线路以及两端的电流波形和电流向量进行保护, 从而形成了这种的差动保护机制, 当出现区内短路的时候, ∑I=IM+IN=Ik1;在外部短路或者是正常运行时, 则其∑I=IM+IN=0。但是形成的误差、电容和线路分布等因素的影响, 这个值其实不为0, 所以当电流的差动值大于其门阀值的时候则应该对其线路两端所形成的电流向量和构成整个门阀值。
1.2 纵联保护之方向比较法分析
对于方向比较式的纵联保护上, 需要根据相应的输电线路功率方向相反或者相同所构成的一种纵联保护模式, 然后当系统故障产生的时候, 要以保护两端的功率和方向的元件判断上实现对整个本端功率方向的保护, 在进行保护方向比较式的保护上包含了允许信号和闭锁两端保护, 然后根据功率的方向从负端发出闭锁信号形成闭锁保护, 从功率方向为正方向发出允许的信号, 以此来保护两端的跳闸, 此则称为允许方向纵联保护。
1.3 纵联保护之电流相位比较式分析
相位差异的比较式的保护, 主要根据传输两端的相位产生的差异进行保护, 根据两端的电流相位关系来对其电流相位比较式保护。因此两端保护的时候, 要根据电流的正负进行判断, 将电流相位信号转变为传送的信号, 分别向外端进行传输, 而且要同时接受来自外端送来的电流相位保护信号, 同样的还要对本侧的相位信号进行比较, 然后当传输带线路出现故障的时候, 则在传输两端的电流相角为0°, 此时则要通过跳开本端的断路器, 然后实现保护的效果。当整个系统在正常运行的时候, 要根据区外短路的时候, 则此时的相角为180°, 不采取保护措施。
1.4 距离纵联保护分析
根据距离实现纵联保护其原理相似于方向式保护, 则距离保护则是依靠阻抗的元件来替代功率的方向, 使得其在进行方向的比较式保护的时候, 以实现联动保护, 其具体的优点在于:当故障发生的时候在保护范围内的相应方向组件才会进行启动, 而当故障发生在其规定的故障在范围之外则不会产生元件的启动, 从而实现了纵联保护, 这样不仅可以减少方向元件的保护次数, 而且还对其保护的可靠性有着很大的提升。通常情况下高压线路所配备的距离保护上需要建立相应的后备保护, 以元件的距离作为保护的方向。
2 光纤自愈环网应用于输电线路纵联保护的优势
从上述输电线路的纵联保护原理中可以看出, 线路纵联保护是在线路发生故障时, 线路使两侧开关同时快速跳闸的一种保护装置, 是线路的主保护。它以线路两侧判别量的特定关系作为判据。即两侧均将判别量借助通道传送到对侧, 然后, 两侧分别按照对侧与本侧判别量之间的关系来判别区内故障或区外故障。因此, 判别量和通信通道是纵联保护装置的主要组成部分。
纵联保护的通信方式有高频载波、微波及用导引线, 导引线包括用光纤、普通控制电缆。其中光纤通信具有无与伦比的优势。
光纤的主要特点有:体积小、重量轻、适应能力强、保密性能好、中继距离长。所以光纤通信系统的施工方便, 抗干扰能力强, 可以实现大量信息的准确而快速的传输。
具体应用到继电保护中, 光纤具有不怕超高压与雷电电磁干扰、对电场绝缘、频带宽和衰耗低等优点, 还可以应用到远距离线路差动。随着电力光纤网络的逐步完善, 光纤保护也将在继电保护领域中得到更为广泛的应用。
目前输电线路纵联保护一般推荐使用专用光纤通道的方式, 而且每一回出线均为单一通道, 在实际组网中往往一个变电站机房中配置有好几台光纤传输设备, 资源浪费将非常严重。
电力系统通信网是我国专用通信网中规模较大、发展较为完善的专网。随着通信网络光纤化趋势进程的加速, 我国电力专用通信网在很多地区已经基本完成了从主干线到接入网向光纤过渡的过程。由此设想可以利用光纤自愈环网传输继电保护信号, 特别是组成自愈环网后故障恢复时间短, 因此光纤自愈环网在传输继电保护的信号上不论是增加继电保护的传输的通畅的可靠性, 还是在光纤资源的合理利用上, 都具有非常巨大的价值。
3 光纤自愈环网应用于输电线路纵联保护所面临的问题
3.1 通信通道的收发一致性
由于继电保护对线路两端的判别量要求较高, 需要确保线路两侧光纤通信传输延时相等, 因此对于通信通道有收发一致性的要求。而在光纤自愈环网中, 只有采用复用段倒换环保护模式才能上述要求。
3.2 时间同步要求
光纤自愈环网的时间同步比较复杂, 采用GPS同步方案可以很好地解决光纤自愈环网时间同步的问题。另外进行子网络划分, 并对单个独立光纤自愈环网上的站点数量进行控制也是一种比较有效的解决方式。
3.3 通道的虚假冗余问题
光纤自愈环网主要采用冗余光纤纤芯进行自愈保护, 即冗余的传输通道, 而在实际组网过程中, 搭建的冗余通道上往往仍然存在着安全性的问题。
在整个电网传输的线路中很多采用同塔的双回线路, 在此情况下的纵联保护的通道要全部维系在一根光缆之上。但是其会遭受到外力或者是自热等不可能完全避免的突发性因素, 这些会使得整个光缆被折断, 则就会造成整个双回线路失去全部的主保护, 这将会给整个系统的安全运行带来严重的威胁, 所以在组建自愈环网的时候需要充分识别出一缆多芯造成的虚假冗余通道并进行详细规划。
3.4 施工工艺问题
由于光缆传输需要经过转接端子箱、光缆机、电缆层和高压线路等连接环节, 并且光纤的施工工艺复杂, 施工质量要求高, 因此如果在保护装置投入运行前的施工、测试中存在误差, 则会导致保护装置的误动作, 进而影响全网的安全稳定运行。
特别是在光纤自愈环网应用于输电线路纵联保护时, 一条通信通道可能会通过更多的设备和更多的光纤熔接点, 则更需要注意施工工艺问题。
综合各地由于施工工艺不良造成光纤保护退出运行的案例, 需注意杜绝以下两类问题的出现:
(1) 断点的熔接质量不高, 往往使断点附近的光纤纤芯受到应力的作用, 导致光纤的衰耗指标不稳定, 影响光纤保护的正常运行。
(2) 光纤活接头积灰造成通道衰耗增加, 进而引起保护装置通道告警, 造成光纤保护退出运行。
4 结语
随着我国电力系统的不断发展, 越来越多的关注被放在了电力系统的的安全运输上, 输电线路纵联保护也越来越多地采用专用光纤通道, 但如果再同时兼顾光纤资源和光传输设备的合理利用, 只要充分认识到所面临的问题, 并结合现网进行合理规划, 做好应对措施, 光纤自愈环网无疑具有非常巨大的价值。
摘要：就电力系统的安全而言, 继电保护在电力系统的运行中显得越来越重要。继电保护中需要在输电线路上采用纵联保护的模式来对整个线路进行安全供电上的保护。文章对光纤自愈环网应用于输电线路纵联保护的应用模式进行了研究。
关键词：光纤,自愈环,传输,纵联保护
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光纤通信线路自动保护 篇9
传统继电保护仅反应线路一侧的电气量, 不可能快速区分本线路末端和对侧母线 (或相邻线始端) 故障, 为了有选择性地切除线路上任意点的故障, 一般采用电流、距离保护等阶段式保护的配合。对于线路末端故障需要这些保护的Ⅱ段延时切除, 这对35kV及以下电压等级的重要电力负荷来说, 难以满足系统稳定性和快速切除故障的双重要求。为了电力系统的稳定, 配电线路上要求设置具有无延时切除这些线路任意处故障的保护装置。而配电线路的纵联差动保护是利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧, 通过比较两侧电流的幅值和相位来区分是区内故障还是区外故障, 从而达到快速反应及保护线路全长的目的。
以前考虑到经济性等诸多因素, 纵联差动保护大多采用电力线载波通道或导引线通道。相比以上通道, 光纤通道是最有发展前途的, 由于电力技术的发展, 基于有线 (光纤) /无线 (GPRS) 网络传送电气量以及站间通信的技术已经被广泛应用。光纤在各大城市配电网中已经敷设完成, 为以光纤通道为基础的纵联差动保护的普及提供了基础。随着我国地铁、轻轨、高铁等城市轨道交通的发展, 光纤纵联差动保护由于其速动性和能保护线路全长的特性, 使之被广泛重视起来。
2 光纤纵联差动保护原理
纵联差动保护是一种可以综合反映两端电气量变化的保护, 它最大的优点就是可以瞬间切除本线路全长范围内的短路。它的保护原理是实时采集线路两端的电气量变化, 并且将电气量变化的信息传送到对端, 以使每端都能综合比较两端电气量变化的信息而作出是否要发出跳闸命令的决定。
电流差动保护的原理接线如图1所示。如果在1、2端安装纵联差动保护, 可以综合反应本段线路两端电流向量的变化, 这种保护就可以区分区内和区外故障, 其优点是可以瞬间切除本线路全长范围内的短路。
纵联保护的信息传递需要通道, 本文讨论的光纤通道就是用光纤做成的继电保护信息通道。经过研究证明, 光纤作为继电保护的通道介质, 具有不怕超高压与雷电干扰的优点;具有对电场绝缘、频带宽和衰耗低等优点。而电流差动保护原理简单, 不受系统震荡、线路串补电容、平行互感、系统非全相运行、单侧电源运行方式的影响, 差动保护本身具有天然的选相能力, 保护动作速度快, 最适合作为重要配电线路和负荷的主保护。光纤通道通信容量大, 又不受电磁干扰, 且通道与输电线路有无故障无关, 再加上近年来发展的复合地线式光缆 (OPGW) 将绞制的若干根光纤与架空地线结合在一起, 在架空线路建设的同时光纤敷设也一起完成, 其使用前景非常诱人。
3 配电网纵联差动保护的装设及运行
以下是一个环状配电网光纤纵联差动保护装设情况如图2所示。
配电线路与输电线路的纵联差动保护原理从本质上来说是一样的, 都是通过差动继电器比较被保护线路两端的电流向量值, 来判断故障发生在区内还是区外, 从而正确动作。
以手拉手环状分段运行配电网为例, 光纤纵联差动保护装置保护AF线路全长, 如图3所示。
正常运行方式下, 分段开关打开, 母线M、N分别为1、2、3和4、5、6号负荷供电。
当DE区间发生接地短路故障时, DE两端的纵联差动保护装置检测到发生DE区间内故障, 保护动作, 隔离DE段, 发送信号至分段开关控制器, 分段开关闭合, 3号负荷由母线N供电。ABCF保护测得发生区外故障, 保护不动作, 1、2号负荷由母线M正常供电。
当CD区间发生接地短路故障时, CD两端的纵联差动保护装置检测到发生CD区间内故障, 保护动作, 隔离CD段, 2号负荷断电。AB保护测得发生区外故障, 保护不动作。EF保护测得区外发生故障, 断电, 发送信号至分段开关控制器, 分段开关闭合, F保护依靠自身储备电源发出重合闸信号, 3号负荷由母线N供电, 1号负荷由母线M供电。
以上故障发生时, 由于光纤电流差动保护的速动性, 当区间发生故障时, 邻近的保护不会误动。被断电的负荷会被正确地切换到另一条线路上正常供电, 仅故障段被隔离。
4 影响光纤纵联差动保护动作性能的因素
(1) 电流互感器的误差和不平衡电流。同型号的电流互感器性能也不可能完全一致, 如:电流互感器之间存在误差, 电流互感器励磁电流的影响也会带来误差, 保护装置采样回路的误差, 保护装置不同步造成的误差。以上误差都会引起不平衡电流增大, 影响差动保护的灵敏度。
(2) 长距离输电线路的电容性电流。较长的线路由于电容电流的存在, 即使无内部故障时也有差流存在。分布电容不仅影响故障暂态过程中计算出的电流相量精度, 更主要的是电容电流的存在使线路两端的测量电流不再满足基尔霍夫电流定律, 从而直接影响差动保护的灵敏度和可靠性。
(3) 电流互感器的饱和程度。保护用电流互感器要求在规定的一次电流范围内, 二次电流的综合误差不超出规定值。对于有铁芯的电流互感器, 形成误差的最主要因素是铁芯的非线性励磁特性及饱和程度。区外故障时, 电流互感器发生饱和会影响差动保护的正确动作。
(4) 电流互感器的二次回路断线。对于线路保护, 线路一侧的电流互感器二次回路发生断线不会导致差动保护误动;遇区外故障时, 差动保护可能会误动。
(5) 光纤通道的可靠性。光纤差动保护对光纤通道的依赖性强, 要求通道不中断、误码率要低、通道不能自环或交叉、双向传输延时要相等。复用光纤要与通信部门配合, 需进一步加强配合和管理。以上问题解决得好与坏, 直接影响光纤纵联差动保护动作的正确性, 也是衡量各供应商的线路光纤纵联差动保护装置性能先进性的依据。
5 结束语