利用光纖縱差保護(hù)防止油田電網(wǎng)短路時(shí)越級(jí)跳閘

張亞妮 侯德明 重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1 縱差保護(hù)的基本原理

縱差保護(hù)常常被稱為是縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，它主要是用來檢查本線路的運(yùn)行情況，如發(fā)現(xiàn)故障則及時(shí)地切除本線路。該保護(hù)的基本原理就是通過使用特定的通信措施縱向連接輸電線路的各個(gè)端口的保護(hù)裝置，通過比較輸電線各端的電氣量轉(zhuǎn)換到對(duì)端的數(shù)字信號(hào)，判斷油田電網(wǎng)的輸電線路到底是哪里出現(xiàn)了問題并及時(shí)地排除，避免電網(wǎng)短路造成越級(jí)跳閘等情況。

也就是說電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的目的就是判斷油田電網(wǎng)的輸電線路有沒有出現(xiàn)電網(wǎng)短路的問題。它所采取的主要措施就是比較送到對(duì)端的被保護(hù)線路各端電流量和相位。

在線路兩端裝設(shè)相同型號(hào)和變比的電流互感器，其二次繞組用電纜連接起來，按環(huán)流式接線，差動(dòng)繼電器接在差流回路內(nèi)。

2 油田電網(wǎng)現(xiàn)狀

一般情況下油田輸電網(wǎng)絡(luò)的分布都不會(huì)很松散，電網(wǎng)的線路大多數(shù)比較短，所以說電網(wǎng)出現(xiàn)短路造成越級(jí)跳閘的情況不少見。電網(wǎng)短路的保護(hù)工作出現(xiàn)問題主要有兩個(gè)原因：首先就是短線路出現(xiàn)故障時(shí)，整定阻抗小，很難找到問題所在的位置，所以不能很快地切除故障線路；其次就是油田電網(wǎng)有問題的線路常常會(huì)牽連到母線，因?yàn)檩旊娋€路短，檢修的時(shí)間相對(duì)縮短，常常導(dǎo)致誤動(dòng)，造成母線短路的情況時(shí)有發(fā)生。

3 系統(tǒng)的應(yīng)用

油田的變電站分布相對(duì)密集，電網(wǎng)的輸電線路不長(zhǎng)，特別是油井分布相對(duì)不松散的地方，電網(wǎng)的輸電線路大都是使用電流速斷和過電流保護(hù)。也就是說，這些短線路繼電保護(hù)的方式需要考慮到兩個(gè)方面的問題：一是繼電保護(hù)自動(dòng)裝置具有自身的弱點(diǎn)，不僅配置不高而且可靠性得不到保障；二是油田電網(wǎng)輸電線路較短的特點(diǎn)。而采取光纖縱差保護(hù)能夠很好地彌補(bǔ)這些缺陷，是短線路繼電保護(hù)的最好措施。繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)的相關(guān)規(guī)程也明確指出，可以將光纖縱差保護(hù)作為是短線路的主保護(hù)。

光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)在保護(hù)短線路時(shí)是通過控制各個(gè)采油區(qū)設(shè)備的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的。首先要求被保護(hù)區(qū)域的變電所高開柜的智能終端都必須實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，只有實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)字化，其里面的數(shù)據(jù)服務(wù)器才能接收來自點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖的信息數(shù)據(jù)。同時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器分析收到的信息，下發(fā)出口命令來控制采油區(qū)的開關(guān)，讓開關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的跳閘、合閘操作；數(shù)據(jù)服務(wù)器將各智能終端上送的數(shù)據(jù)合并后通過高速光纖上送到保護(hù)主機(jī)，保護(hù)主機(jī)經(jīng)運(yùn)算后通過數(shù)據(jù)服務(wù)器向智能終端下發(fā)控制命令，實(shí)現(xiàn)保護(hù)跳閘。

光纖差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)之所以能夠很好地保護(hù)主機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，最關(guān)鍵的是使用了數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)和光纖通訊。該差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)作的區(qū)域取決于CT位置。越級(jí)跳閘這種情況的出現(xiàn)是由于采油區(qū)變電高壓饋電開關(guān)在電網(wǎng)短路的時(shí)候饋出線高爆開關(guān)沒有得到及時(shí)的切除而造成的。要避免這種情況出現(xiàn)，需在變電高壓饋電開關(guān)所在母線配置安裝光纖差動(dòng)保護(hù)，因?yàn)橹挥羞@樣，母線差動(dòng)保護(hù)和線路光纖差動(dòng)保護(hù)才不會(huì)產(chǎn)生差動(dòng)電流，通過速斷保護(hù)動(dòng)作切除故障。

4 應(yīng)用中存在的問題

（1）施工工藝問題。光纖保護(hù)通過提高電網(wǎng)通道的安全穩(wěn)定性來維護(hù)整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，是油田電網(wǎng)短線路的主保護(hù)。通常來說，油田電網(wǎng)要安全穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)就要盡可能地避免電網(wǎng)保護(hù)裝置可能出現(xiàn)的誤差，避免由此造成的誤動(dòng)作。因?yàn)橛吞镫娋W(wǎng)的光纜傳輸?shù)年P(guān)鍵性連接環(huán)節(jié)就是光纜機(jī)、電纜層和高壓線路等，除此之外，光纖對(duì)于施工工藝和質(zhì)量都有較高的標(biāo)準(zhǔn)。

（2）同步問題。油田光纖電流差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)的通道設(shè)備和通信措施種類繁多，而且功能也不斷增強(qiáng)，這為相關(guān)專業(yè)人員的繼電保護(hù)工作提出了更高的要求。如今針對(duì)光纖電流差動(dòng)保護(hù)而設(shè)計(jì)的光纖保護(hù)、復(fù)用光纖保護(hù)和復(fù)用微波保護(hù)都不僅只傳輸命令信號(hào)，還具備很多有關(guān)通道的同步方式的一些功能。因?yàn)檫@些通道上的技術(shù)比較復(fù)雜，保護(hù)裝置通道告警后很難分辨是什么具體的問題，需要過硬的專業(yè)知識(shí)技能才能夠解決這些難題。

（3）TA飽和問題。TA飽和問題是差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)中不可忽視的問題。因?yàn)橹灰l(fā)生區(qū)外的線路兩端TA特性不一致，或者其整定值小于額定電流，常常會(huì)導(dǎo)致油田電網(wǎng)保護(hù)出現(xiàn)問題。

5 結(jié)語

雖然光纖縱差保護(hù)在油田電網(wǎng)保護(hù)的實(shí)際運(yùn)行過程中也存在著一些問題，需要油田企業(yè)不斷提高技術(shù)水平才能將其解決，但是其優(yōu)勢(shì)還是比較明顯的：光纖縱差保護(hù)能較為準(zhǔn)確地反應(yīng)出現(xiàn)問題的電網(wǎng)區(qū)間，而且較短輸電線路的運(yùn)行需要光纖縱差保護(hù)作為主保護(hù)。因?yàn)槔w縱差保護(hù)不僅能保證整個(gè)系統(tǒng)的速動(dòng)性、選擇性，而且還能調(diào)試整個(gè)系統(tǒng)保護(hù)的時(shí)限配合，減少上下級(jí)變電所（間）保護(hù)配合的時(shí)限，防止越級(jí)跳閘。該技術(shù)操作方便、快捷，能更好地為油田電力系統(tǒng)服務(wù)。