光纖縱差保護在110kV線路中的應用

沈澤龍

摘 要：在光纖縱差保護工作中，縱聯(lián)差動保護工作有著工作原理簡單易懂、工作時穩(wěn)定程度高、工作效率高、準確度強等顯著優(yōu)勢，此外，在開展縱聯(lián)差動保護工作時，還不需要相近的保護線路在動作參數(shù)方面協(xié)調(diào)配合，能夠在較短的時間內(nèi)使全線速動開始工作。所以，作者在自身專業(yè)理論知識的支持下，與自身豐富的實際工作經(jīng)驗相結合，針對110kV線路運行中所應用的光纖縱差保護系統(tǒng)的工作情況及其中出現(xiàn)的問題進行了深入的研究。

關鍵詞：光纖；縱差保護；110kV；應用

1 線路光纖分相電流縱差保護原理分析

在開展光纖分相電流差保護工作時，通常都需要線路光纖通道來提供一定的支持，因為這樣可以及時的將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)達到相對的一側(cè)，在這個時間段內(nèi)還能將自身的數(shù)據(jù)傳達到另一側(cè)，然后各側(cè)保護裝置便會將所接收的這些側(cè)電流數(shù)據(jù)和自身的數(shù)據(jù)相結合來開展精確的差動電流計算工作。還能依據(jù)電流差動保護裝置在制動方面所具有的特征實施判斷，如果結果顯示是區(qū)內(nèi)故障保護裝置就會跳閘，如果顯示為區(qū)外故障則保護裝置就不會跳閘。

如果線路處于正常工作狀態(tài)或者是出現(xiàn)了區(qū)外故障現(xiàn)象，工作線路兩側(cè)的電流相位便是相反的，這個時候兩側(cè)線路的差電流也會保持在零；但是如果線路產(chǎn)生了區(qū)內(nèi)故障，工作線路兩側(cè)的差電流便不會再保持在零，當電流的數(shù)據(jù)與差動保護裝置所表現(xiàn)出來的動作特性方程相一致時，保護裝置就會自行出現(xiàn)跳閘指示使相應設備在最短的時間內(nèi)將故障排除，使設備恢復正常的工作狀態(tài)。

在開展光纖縱差保護工作時，其中的光纖分相電流差動保護環(huán)節(jié)一定要與有關標準完全相符，通常情況下，差動保護工作都要與圖1所表現(xiàn)的雙斜率制動特性相一致，這樣才能使差動故障產(chǎn)生時擁有足夠的穩(wěn)定性。

圖1 差動保護制動特性曲線

圖1中，Icd表示差動電流，Iqd表示起動電流，IR表示制動電流，k表小制動斜率。

圖1中所表現(xiàn)的制動特性曲線，一般能夠使其在小電流狀態(tài)下工作時有較高的穩(wěn)定性，但是在電流較大的狀態(tài)下工作時，同樣可以保證其工作結果有很強的可靠性。

實際工作過程中，線路兩端的電流互感器一般都會存在一定的誤差，再加上超高壓線路工作過程中可能會出現(xiàn)充電電容電流等情況，所以導致差動保護裝置在借助本地和對側(cè)所轉(zhuǎn)達過來的電流數(shù)據(jù)開展實時差電流的計算工作時，其計算結果并不等于零，也就是說會存在一些不平衡的電流。而光纖差動保護裝置就一定要根據(jù)這個電流值來確定一個可以避免這種情況發(fā)生的數(shù)值，工作人員在工作過程中還要注意保護裝置規(guī)格、工作條件、性能的不同也會使得所采用的整定方法有一定的差異，要選擇最適宜的整定方法。通常情況下都會使用固定門坎法來開展整定工作，也就是在正常工作的過程中將保護裝置所測量的純電流當作這段線路中的純電容電流，然后將測得的這一數(shù)值與一固定系數(shù)相乘，通常該系數(shù)的大小一般為2或3，然后將最后乘得的這個數(shù)據(jù)當作差動電流的動作門坎。

如果差動元件確定了該故障是區(qū)內(nèi)故障并且也出現(xiàn)了應當跳閘的指令，這時就不僅要使線路本側(cè)的斷路器跳開，還要使用光纖通道向該線路的對側(cè)傳達故障發(fā)生的信號，從而使得對側(cè)的斷路器能夠在最短的時間內(nèi)跳閘。

光纖電流差動保護借助于通信通道雙向傳輸電流數(shù)據(jù)，供兩側(cè)保護實時計算。一般采用兩種通信方式：一種是保護裝置以64Kbps/2Mb速率，按ITU-T建議G.L703規(guī)定于數(shù)字通信系統(tǒng)復用器的64Kbps/2Mbps數(shù)據(jù)通道同向接口，即復用PCM方式；另一種是保護裝置的數(shù)據(jù)通信以64Kbps/2Mbp、速率采用專用光纖芯雙向傳輸，即專用光纖方式。

2 提高電網(wǎng)差動保護可靠性

2.1 輸電網(wǎng)的特點

汕尾電網(wǎng)的某段線路很短，沖擊電流大且經(jīng)常發(fā)生，還包括很多非周期分量及諧波分量，這使得開展高靈敏度的微機保護工作時難度很高。若某部分的電壓較高，就需要在關鍵短線路部分安裝高頻閉鎖保護裝置、高頻距離保護裝置或差動保護設備。高頻閉鎖方向保護由收發(fā)信機和高頻方向保護構成的；高頻距離保護由收發(fā)信機與距離保護共同構成的；光纖差動由光端機、光纜、差動保護構成的。它們的原理是通過對兩端電量進行交換、比較、邏輯計算，決定是否動作。

上述的保護方法通常都是對高壓短線路的主要保護設備，要求其具有很強的靈活度和靈敏度，工作時也不需要其他裝置的協(xié)助，不過成本很高。

2.2 光纖縱差保護的可靠性分析

光纖縱差保護工作中所使用的微機型光纖保護設備，具有工作效率高、穩(wěn)定性強、防護性能好的顯著優(yōu)點。并且它傳達的數(shù)據(jù)誤差小、集成度高，進行故障處理時也比較簡潔快速，對于供電系統(tǒng)的安全工作有著非常積極的意義。該裝置自帶檢查功能，可以時刻監(jiān)督設備的工作情況，并記錄故障的發(fā)生，為故障排除工作提供依據(jù)，使定值調(diào)試工作也變得更加簡單。但在其使用過程中，還應不斷增強其靈敏性和穩(wěn)定性。

制動量和負荷電流是成正比的，若負荷過大產(chǎn)生大電阻接地的故障，便會使制動電流很小而差動電流很大，這便可能會產(chǎn)生拒動現(xiàn)象。差動保護裝置的靈敏度和系數(shù)k是成反比的，而發(fā)生故障時會使其防衛(wèi)能力大大減小，所以無法通過減小k來提高靈敏度。所以通常借助分量差動保護裝置來提高其精度和靈敏度。這種方式可以將負荷電流引進制動量而降低故障區(qū)域的靈敏度，還能使電流也加入差動保護計算工作中，降低負荷電流的障礙，很大程度上提高差動保護裝置工作的效率。

2.3 縱聯(lián)差動保護的優(yōu)勢及應用

使用縱聯(lián)差動保護系統(tǒng)能夠很好的解決110kV短線路保中所出現(xiàn)的選擇性問題，并且因為光線傳輸?shù)倪^程中不會受到電磁的阻礙，這使得其工作誤差很小、穩(wěn)定度也高，在這點上和導引線通道比起來有很大的優(yōu)勢。并且，光纖通道的容量相對較大，能夠較好的解決電路工作時的通道緊張問題。通電單位使用光纖縱差保護裝置來保護110kV線路也使其穩(wěn)定性大大增強。

開展汕尾電網(wǎng)光纖保護工作時，差動保護裝置已經(jīng)得到了大規(guī)模、大范圍的使用，比如110kV的海公甲線在利用光纖差動保護裝置進行工作時，在出現(xiàn)故障的情況下差動保護出口的動作時間通常都為17ms，但有一定距離時所需要的動作時間卻為35ms，具體數(shù)據(jù)等情況如表1。在開展這項工作時，差動保護裝置在快速消除故障方面所具有的優(yōu)勢也更加明顯。

3 結束語

結合現(xiàn)今所投入運行的許多線路光纖保護運行狀況顯示：這項差動保護保護裝置能夠使電網(wǎng)運行的安全性、可靠性、穩(wěn)定性大大提高，微機保護設備的動作穩(wěn)定度好，效率高、準確度高、功能完備的特點使其在去除各種電網(wǎng)意外，并將故障所造成的惡劣影響縮減到了最小，還能在最短的時間內(nèi)使整個電網(wǎng)工作系統(tǒng)恢復正常工作狀態(tài)。

參考文獻

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