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光纤差动保护原理分析

光纤差动保护原理分析

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。目前电流差动保护在电力系统的主变压器、线路和母线上大量使用，其灵敏度高、动作简单可靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等优点是其他保护形式所无法比拟的。光纤电流差动保护在继承了电流差动保护的这些优点的同时，以其可靠稳定的光纤传输通道保证了传送电流的幅值和相位正确可靠地传送到对侧

1原理介绍

光纤分相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，各侧保护利用本地和对侧电流数据按相进行差动电流计算。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。光纤电流差动保护系统的典型构成如图1所示。

当线路在正常运行或发生区外故障时，线路两侧电流相位是反向的。如图所示，假设M侧为送电端，N侧为受电端，则，M侧电流为母线流向线路，N侧电流为线路流向母线，两侧电流大小相等方向相反，此时线路两侧的差电流为零；当线路发生区内故障时，故障电流都是由母线流向线路，方向相同，线路两侧电流的差电流不再为零，当其满足电流差动保护的动作特性方程时，保护装置发出跳闸令快速将故障相切除。

差动继电器动作简单可靠，动作速度快，在故障电流超过额定电流时，确保跳闸时间小于25ms，即使在经过大接地电阻故障，故障电流小于额定电流时，也能在30ms以内正确动作，而零序电流差动保护大大提高了整个装置的灵敏度，增强了耐过渡电阻能力。

分相电流差动保护主要由差动cpu模件及通信接口组成，差动cpu模件完成采样数据读取、滤波、数据发送、接收、数据同步、故障判断、跳闸逻辑出口；通信接口完成与光纤的光电物理接口功能，另外专门加装的PCM复接接口装置则完成数据码型转换，时钟提取等同向接口功能

3.1启动元件

差动保护启动元件包括相电流突变量启动元件，零序辅助启动元件，低电压启动元件和利用TWJ的辅助启动元件

△I

△IΦIQD

≧1TWJATWJBTWJC对侧启动Ul90V

≧1

TWJA

TWJB

TWJC

对侧启动

Ul90V

UΦ52V

IoIoIV

30ms0ms

≧1

＆

＆

本侧启动信息发往对侧

QDS=1

3.1.1相电流突变量启动元件

保护启动元件用于启动故障处理程序及开放保护跳闸出口继电器的负电源，各个保护模件以相电流突变量为主要的启动元件，启动门槛由突变量启动定值加上浮动门槛，在系统振荡时自动抬高突变量启动元件的门槛。零序电流启动元件、静稳破坏检测元件为辅助启动元件。延时30ms以确保相电流突变量元件的优先动作

判据为：

△IΦIQD＋1。25△It

其中Φa、b、c三种相别，T为20ms

IΦ为相电流突变量

△It为相电流不平衡量的最大值

当任一相电流突变量连续三次大于启动门槛时，保护启动

3.1.2零序电流辅助启动元件

为了防止远距离故障或者经过大电阻故障时相电流突变量启动元件灵敏度不够而设置。该元件在零序电流大于启动门槛并持续30ms后动作

3.1.3低电压辅助启动元件

用于弱馈负荷侧的辅助启动元件,该元件在对侧启动而本侧未启动的情况下投入,相电压52V或者相间电压90V时本侧被对侧拉入故障处理

(简要说明,对于单电源供电或者一侧大电源一侧小电源系统,当发生故障时,无电源或弱电源侧相电流突变量启动元件灵敏度可能不够,不能满足差动保护双端同时启动才能出口的必要条件,因此可能拒动)

3.1.4利用TWJ的辅助启动元件

作为手合故障时,一侧启动而另外一侧不启动时,未合侧保护装置的启动元件

3.2分相差动原理

动作判据如下：

│IM+IN│Icd…………(1)

│IM+IN│4Ic…………(2)

│IM+IN│≦Iint………(3)

│IM+IN│KBL│IM-IN│……………(4)

KBL为差动比例系数系数,内部固定为0.5,Icd为整定值(差动启动电流值);Iint为四倍额定电流;零序差动对高阻接地故障起辅助保护作用.原理同分相差动,零序差动比例系数保护内部固定为KOBL=0.8,Ic为正常运行时计算得到的电容电流

3.3通信可靠性

光纤差动保护中通信可靠性是影响保护性能至关重要的因素,因此对通信进行了严密细致的监视,没帧数据进行crc校验,错误舍弃,错误帧数达到一定值时,报通道失效;通信位恒速率,每秒钟收到的帧数未恒定,如果丢失帧数大于给定值,报通道中断,以上两种情况发生后,发出告警信号并闭锁保护,一旦通信恢复,则自