光纤电流差动保护光纤电流纵联差动保护运行分析

光纤电流差动保护光纤电流纵联差动保护运行分析 【摘 要】电流差动保护以及较高度灵敏度、简单可靠的结构以及动作迅速等优势，在电力通信系统中的应用越来越广泛，电力系统高压、超高压输电线路的主保护均是采用这种方式。本文就是在这种发展趋势，结合数字式高压线路分相电流差动保护装置，基于运行分析的角度展开讨论。 【关键词】电流差动保护；光纤通信 一、光纤电流纵联差动保护的优势 通常传统的纵联距离以及纵联方向保护自身并不具备选项功能，如果高压线路出现单相故障，一般采取的方法就是只跳开故障相，而由选相元件来选择故障相。但是在电流纵联差动保护的三相上均有一个差动元件，如果线路中某一相出现问题，与其对应相别的差动元件就会动作，从而跳开故障相，在实行保护动作时，同步选择出故障相别。这种自身具有选相功能的特点是非常有利的，尤其是在同杆并架双回线路中。如图1所示： 如果发生跨线故障，比如I回线的A相与II回线B相出现问题，采用传统纵联距离、纵联方向保护时，仅仅依靠一侧的电气来是很难选出跨线故障的故障相的。比如上图中M侧末端出现I回线A相与II回线B相跨线故障，M侧I回线中A相有短路电流，尽管B相本线没问题，可是相邻II回线B相出现问题也可以判断有短路电流。两个故障点与M侧母线的距离是一样的，尽管是不同的两个点，也相当于本线A、B两项接地短路，因此传统的纵联保护无法判断属于跨线故障还是本线故障。针对这种情况，I回线会判定两相故障，发三跳令跳三相，相应的II回线同样判定两相故障，跳三相，此时两条线路均跳三相，M、N两侧系统解列运行，影响到系统的安全性与稳定性。其实理想的状态是I回线跳A相，II回线跳B相，并且有四根导线把两个系统连在一起，是一个完整的三相系统，因此并不会影响到系统的正常运行。由此可见，针对上述情况传统纵联保护方法无法选相，从而对系统造成影响。而采用电流纵联差动保护，I回线A相纵差保护动作，II回线B相纵差保护动作就可以有效的解决上述问题，保证系统的安全性与稳定性。 此外，电流纵联差动保护还可以明确的判断出区内与区外的故障；TV断线对纵差运行没有任何影响。 二、输电线路电流纵差保护的主要问题 （一）电容电流的影响 由图2中可以看出，输电线产生电容电流，其从线路内部流出，所以为动作电流；而负荷电流属于穿越性电流，只产生制动电流，因此空载、轻载的状态下，负荷电流比较小，相应的制动量也比较小，电容电流会出现保护误动。要解决该问题可以提高起动电流定值，如果有必要进行电容电流的补偿。 （二）TA断线差动保护误动 为保证电流纵差即使在单侧电流线路内部短路时也可以动作，就要保证差动继电器在动作电流与制动电流相等时也可以正常动作。如图3所示： M侧为电源侧，N侧负荷侧中性点未接地，如果线路内部出现故障，如果要求电源侧保护动作将故障切除，此时动作电流Iat=|Im+In|=Im，制动电It=|Im-In|=Im，基于该条件比率制动特性曲线的斜率要小于1。但是如果CT断线就会导致差动保护误动。如图4所示： 比如N侧断线，动作电流Iat与Im相等，而制动电流It同样等于Im，那么恰好会落在动作区，所以要采取对应措施防止TA断线时误动差动继电器。 （三）TA的影响 受两侧暂态特性与饱和程度差异、二次回路时间常数差异的影响，如果在切除区内或者区外故障时出现差动电流，就会误动差动继电器。要解决该问题，首先就是提高比率制动特性的起动电流以及制动系数，以缩小动作区，扩大制动区。 （四）两侧未同步采样，加大不平衡电流 元件保护所用的纵差保护与线路的纵差保护是有差异的，线路纵差保护两侧电流的采样装置不同，两侧电流的采样时间不同，所以动作电流不是同一时刻的两侧电流的相量和，其误差可以间隔一个采样周期。要解决该问题可以采取下列措施：促使两侧同步采样，或者计算工频电角度，其与两侧采样时刻差相对应，再做相位补偿。前者就采取措施做出调整使两侧装置同步采样；而后者采用的方法则是求出基于不同采样时间两侧电流所对应的时间差，然后求出该时差对应的电气角度，将一侧电气量做一个相位补偿。对该角度进行补偿后再与另一侧的电流一起进行相量运算。比如RCS-931装置采用的就是挪采样时间的方法，在测出角度后，一侧装置每次将采样时间都往后挪一小步，若干次后两侧装置就会同步采样，然后再与另一侧电流进行相量运算。 三、光纤电流纵联差动保护运行分析 （一）经差动开放的远方跳闸 在每侧差动计算动作以后，一方面要进地本侧的分相跳闸，另一方面则向对侧发送远方跳闸信号，信号接收设备接收到对侧的分相跳闸信号后，就以本侧的差动继电器作为就地判据跳对应相。通常高灵敏的差动继电器所采用的是零差中选相用的，经电容电流补偿过的分相差动继电器。 （二）防止TA断线误动 对差动保护进行计算均在故障计算程序中进行，其主要内容包括差动继电器的计算、逻辑程序与出口程序，从某种程度上来说，只有起动了起动元件才会投入差动保护，如果未起动起动元件，就没有计算正常运行程序中的差动保护，即未投入差动保护。下图5为采样中断服务程序示意图： 如图5所示程序流程如下：主程序入口处等待采样命令，每过0.833ms设备中的定时器就会发一次采样脉冲，然后设备中的DSP就会执行一遍，完毕后回到主程序入口等待下次采样命令。采样脉冲会先进入主程序，执行一些辅助性工作，例如后面需要采样要对经过AD转换的值放在RAM哪个区进行定义；或者检查开入量状态等等。接下来进入采样程序，在对应的RAM地址中放入经过AD转换的值继续计算，此时如果起动元件未动作，证明系统无故障，则运行正常运行程序，该程序同样包含辅助性工作，比如闭锁PT断线距离保护，或者设备自检等等。如果起动元件动作，则证明系统有故障，则运行故障计算程序，进行差动继电器的计算，然后发送跳闸命令。由此可见，起动起动元件后才会运行故障计算程序，从而进行差动保护的计算，而且跳闸命令也是故障计算程序发送的。 TA断线差动继电器是要误动的，在运行状态正常的线路中，如果其中一侧的TA断线，则动作电流与制动电流以及负荷电流是相等的。所以要采取处理措施，具体如下：要发出跳闸命令必须具备以下条件，即起动两侧的起动元件，而且两侧差动继电器均处于动作的状态下。因此每一侧差动继电器动作后均要发送一个允许信号至对侧。满足下列条件差动保护才可以发送跳闸命令：首先，要起动本侧的起动元件；其次，本侧差动继电器处于动作状态；第三，接收到对侧发送的允许差动动作的信号。基于以上三点，如果一侧TA断线，因为电流有突变或者存在零序电流，可能会起动起动元件，而且差动继电器也会动作。不过对侧未断线，未起动起动元件，相应的也未计算差动继电器，所以就无法发送差动动作的信号，因此，也就不存在本侧误动的可能。 _ 1王晓宇.数字式光纤分相电流差动保护的研