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1、光纤电流纵联差动保护光纤电流纵联差动保护 光纤纵联差动保护是高压输电线路纵联保光纤纵联差动保护是高压输电线路纵联保护最简单的一种，它是用光导纤维作为通护最简单的一种，它是用光导纤维作为通信信道的纵联差动保护，对于整定配合比信信道的纵联差动保护，对于整定配合比 较困难的短线路优越性更明显。较困难的短线路优越性更明显。 一、光纤保护通道一、光纤保护通道 光纤作为继电保护的通道介质光纤作为继电保护的通道介质 具有不怕超高压与雷电电磁干扰、具有不怕超高压与雷电电磁干扰、 对电场绝缘、对电场绝缘、 频带宽和频带宽和 衰耗低等优点。衰耗低等优点。 由于光纤通道为数字通道，传输信号为成由于光纤通道为数字通道
2、，传输信号为成帧的数字信息，适合于帧的数字信息，适合于CRC码校验方法以码校验方法以确保传输信息的正确性，使得基于光纤通确保传输信息的正确性，使得基于光纤通道的纵联保护避免了载波通道的诸多不可道的纵联保护避免了载波通道的诸多不可靠因素，靠因素， 降低了拒动、误动的几率，降低了拒动、误动的几率， 维护也更为方便维护也更为方便 光纤纵联保护的优异性能皆源于其光纤通光纤纵联保护的优异性能皆源于其光纤通道，充分发挥光纤通道的高带宽、高可靠道，充分发挥光纤通道的高带宽、高可靠性优点，最终使超高压成套线路保护装置性优点，最终使超高压成套线路保护装置发生很大的变化，而性能得以更加完善。发生很大的变化，而性能
3、得以更加完善。 基本光纤通信基本光纤通信系统系统 基本光纤通信基本光纤通信系统系统 保护中采用保护中采用PCM（脉冲编码调制）调制器，（脉冲编码调制）调制器，PCM调调制器是将保护采样得到的并行数字脉冲信号、编码了制器是将保护采样得到的并行数字脉冲信号、编码了的开关量信号、同步码信号经并、串转换后按一定顺的开关量信号、同步码信号经并、串转换后按一定顺序排列的一帧串行编码信号。序排列的一帧串行编码信号。(1)发送调制。发送调制。将所需传送的保护信号变换成能够采用光将所需传送的保护信号变换成能够采用光纤通道传输的脉冲信号方式。纤通道传输的脉冲信号方式。基本光纤通信基本光纤通信系统系统 (2)光源。
4、继电保护频带较窄光源。继电保护频带较窄(最多速率为最多速率为64kbs)，继，继电保护装置选用光源器件为电保护装置选用光源器件为光电二极管光电二极管LED， 当有电流流过光源器件时，当有电流流过光源器件时，光源器件受激发射出特定光源器件受激发射出特定波长的光束。波长的光束。 基本光纤通信基本光纤通信系统系统 (3)光纤接收器：光纤接收器：光纤接收器是将光纤接收器是将光纤中耦合的光光纤中耦合的光信号转换为电信信号转换为电信号号 基本光纤通信基本光纤通信系统系统 (4)接收解调。接收解调即接收解调。接收解调即将接收到的将接收到的PCM串行码转串行码转换成并行码，并解调出各路换成并行码，并解调出各路
5、采样信号和开关量信号。采样信号和开关量信号。 二、电流纵联差动保护基本原理二、电流纵联差动保护基本原理 当保护范围内部当保护范围内部(如如k点点)发生故障时，如为双侧发生故障时，如为双侧电源供电，则两侧均有电流流向短路点电源供电，则两侧均有电流流向短路点 二、电流纵联差动保护基本原理二、电流纵联差动保护基本原理 在正常运行及外部故障的情况下在正常运行及外部故障的情况下正常运行时，负荷电流正常运行时，负荷电流IH线路两端电流正方向：由母线指向被保护线路线路两端电流正方向：由母线指向被保护线路Im=IH注：图中注：图中及表达式及表达式中电流量中电流量均为相量均为相量如：如： Im In= -IH差
6、动电流差动电流ICD=Im+ In = IH -IH =0IH区外区外F1短路时，短路电流为短路时，短路电流为Id1Im=Id1注：图中注：图中及表达式及表达式中电流量中电流量均为相量均为相量如：如： Im In= -Id1差动电流差动电流ICD=Im+ In = Id1 Id1 =0区内区内F2短路时，短路电流为短路时，短路电流为Imd和和IndIm=Imd注：图中注：图中及表达式及表达式中电流量中电流量均为相量均为相量如：如： Im In= Ind差动电流差动电流ICD=Im+ In = Imd +Ind =IF0结论结论 能够准确地区分内部与外部故障，不需要能够准确地区分内部与外部故障，
7、不需要相邻线路在保护上配合，可以实现全线速相邻线路在保护上配合，可以实现全线速动。动。 简单可靠、选择性和可靠性同时满足要求。简单可靠、选择性和可靠性同时满足要求。光纤分相电流差动保护动作特性光纤分相电流差动保护动作特性 差动保护的动作电流总是选择差流差动保护的动作电流总是选择差流Id作为动作电流作为动作电流 制动电流制动电流 在内部故障时，差流在内部故障时，差流Id就是短路电流就是短路电流Ik，而，而制动电流制动电流Ir取最小值，保护动作灵敏度高。取最小值，保护动作灵敏度高。 电流差动保护采用分相比率制动特性电流差动保护采用分相比率制动特性 在外部故障时，在外部故障时， 制动电流制动电流Ir
8、正比于短路电流，正比于短路电流， 而差流而差流Id却取最小值，却取最小值， 这时短路电流越大制动作用就越大，要求这时短路电流越大制动作用就越大，要求其制动作用按短路电流比例增大，保护才其制动作用按短路电流比例增大，保护才能做到不误动。能做到不误动。 保护的差动特性分三个工作区域保护的差动特性分三个工作区域 第一区域第一区域保护动作保护动作第二区域第二区域保护动作保护动作第三区域第三区域保护动作保护动作分相电流差动保护动作方程分相电流差动保护动作方程 数据采样同步基本原理 为计算线路两端间的电流差，必须同时从线路两端进行电流为计算线路两端间的电流差，必须同时从线路两端进行电流采样，用光纤通道来传
9、输线路各端分相电流相量。采样，用光纤通道来传输线路各端分相电流相量。 数据同步方案有以下几种数据同步方案有以下几种 (1)采样数据修正法。采样数据修正法。 (2)调整采样间隔法。调整采样间隔法。 (3)时钟校正法。时钟校正法。 (4)GPS同步法。同步法。 (5)参考相量同步法。参考相量同步法。 (6)采样序号同步调整法。采样序号同步调整法。 采采样样序序号号同同步步调调整整法法 传输延时传输延时 两侧采样时间差 采采样样序序号号同同步步调调整整法法 经过保护对采样时间的经过保护对采样时间的数次微调，直到数次微调，直到AJ0，两侧装置的采样完全同步。两侧装置的采样完全同步。 优点：优点：两侧装
10、置采样同步后，完成差动保护算法时，仅需两侧装置采样同步后，完成差动保护算法时，仅需对齐两侧装置的采样序号即可保证算法的正确性，对齐两侧装置的采样序号即可保证算法的正确性，无需为通信的延时进行额外的补偿计算。无需为通信的延时进行额外的补偿计算。这不仅简单，更为可贵的是，这不仅简单，更为可贵的是，在完成差动保护算法的计算过程中，在完成差动保护算法的计算过程中，与通信传输延时无关。与通信传输延时无关。这就意味着用这种方法实现采样同步的差动这就意味着用这种方法实现采样同步的差动保护装置可适应通信路由发生变化的通信系统。保护装置可适应通信路由发生变化的通信系统。 0000 00000000 000000
11、00 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 0000 0000 00000000 00000000 00000000 00000000 0000共共20字节字节RCS-943 光纤纵联差动保护动作方程动作方程对于经高过渡电阻的接地故障，零序差动继电器具有对于经高过渡电阻的接地故障，零序差动继电器具有较高的灵敏度，其动作方程较高的灵敏度，其动作方程采样同步采样同步 两侧装置一侧作为同步端，另一侧作为参考端。两侧装置一侧作
12、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，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。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，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；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。否则，启动同步过程，直到满足同步条件为止。 纵联差动保护方框图纵联差动保护方框图 1. 差动保护投入指屏上差动保护投入指屏上“投差动保护压板投差动保护压板”和定值控制字和定值控制字“投纵联差动保护投纵联差动保护”
13、同时投同时投入。入。2. “A 相差动元件相差动元件”、“B 相差动元件相差动元件”、“C 相差动元件相差动元件”包括变化量差动、稳态包括变化量差动、稳态量差动量差动段或段或段动作时的分相差动，只段动作时的分相差动，只是各自的定值有差异。是各自的定值有差异。 X1X2Y1Y2Z1Z2WX1X2ABCDEFGX1=ABX2=(CED+E)FGX1X2ABCDEFGX1=ABX2=(CED+E)FG4. TA 断线瞬间，断线侧的起动元件和差动继电器可能动作，但对侧的起动元件不动作，不会向本侧发差动保护动作信号，从而保证纵联差动不会误动。Y1Y2X2Z1Z2C1C2C3C0X2=(CED+E)FGA
14、p=(X2C1+X2C0)Z1ApBpCpY1=(X2C1+X2C0)+ (X2C2+X2C0) +(X2C3+X2C0) Z1Z2DCZ2Z1=DCZ2 X1Y1Y2WW=X1Y1+Y2 X1X2Y1Y2Z1Z2W3. 三相开关在跳开位置或经保护起动控制的差动继电器动作，则向对侧发差动动作允许信号。 X1X2Y1Y2Z1Z2WTA 断线时发生故障或系统扰动导致起动元件动作，若“TA 断线闭锁差动”整定为“1”，则闭锁电流差动保护；若“TA 断线闭锁差动”整定为“0”，且该相差流大于“TA 断线差流定值”，仍开放电流差动保护。 4. TA 断线瞬间，断线侧的起动元件和差动继电器可能动作，但对侧的起动元件不动作，不会向本侧发差动保护动作信号，从而保证纵联差动不会误动。