光纖的差動保護原理及調試

鄭小英（新疆鼎盛源電力建設有限公司，新疆 烏魯木齊　843000）

光纖的差動保護原理及調試

鄭小英
（新疆鼎盛源電力建設有限公司，新疆 烏魯木齊843000）

論文討論了光纖差動保護的原理及特點，并通過在實際應用中的經驗，提出了若干在日常檢驗中我們需要注意的方面。

光纖；分相差動保護

0　引言

光纖的差動保護從電流差動保護方式升級發展而得出的新型保護方式，其所遵循的原理和電流差動一樣，同樣是基爾霍夫第一定律即基爾霍夫電流定律。在理想狀態下，光纖的差動保護可以通過單元的方式進行，基于基爾霍夫第一定律原理非常簡單，即使裝置以不同的方式運行，但是保護依然不會受到影響。保護裝置在輸電線線路上實際分為兩個部分，兩個部分的保護裝置之間不通電，不會形成電流回路，大大的提升了保護裝置的可靠性。從目前的實際應用來講，光纖的差動保護裝置主要用于輸電線路及其附屬設備，光纖差動保護與其它的保護裝置相比，可以實現較高的靈敏特性，具有非全相使用的特點，因其裝置簡單，可以實現簡單快速動作，這便實現了可靠運行的要求，而且該裝置可以適應電網波動，這都是其它保護裝置無法實現的。而且由于光纖差動保護設備通過光纖作為傳遞信號的介質，保證了信號的高速、穩定、準確的傳送。

1　保護工作的原理

光纖的差動保護顧名思義是用光纖作為信號傳遞通道，無時差的在裝置兩側之間相互進行數據采樣并進行數據交流。而單側的保護裝置通過對比對側電流數據采樣和本地數據采樣進行電流的差動計算。保護裝置根據計算結果判別相應的故障出現在保護區域內或者是區域外，如果故障出現在保護區域內，保護裝置立刻實施跳電保護，如果故障出現在保護區域以外，保護裝置忽略該信號。保護裝置的故障判別依據是相應保護的制動性能的程式。圖1具體展示了光纖差動保護系統構造。

圖1　光纖電流差動保護系統構成示意圖

如果輸電線的運行狀態一切正常，或者在保護區域以外發生故障時，輸電線兩側保護裝置內部電流的相位是正好相反的。如圖1所示，我們可以把M當成電流輸出端，N為電流接受端，由此我們可以知道：M處的電流方向為：輸電母線→電流輸出端；N處的電流方向為電流接受端→受電母線。因為兩端保護裝置內電流具有絕對值相等而流動方向相差180°，所以輸電線兩側保護裝置內電流差值為零。另一種情況是，如果故障發生在保護區域之內，因為輸電線發生故障，導致輸電線兩側保護裝置內電流的流動方向都是從電力輸出側或者電力接收處的母線流向各自相應線路，具有電流絕對值相等并且電流流動方向一致的特點，造成輸電線兩側保護裝置內電流差值不再為零，當這個差值電流滿足制動性能程式的動作要求時，保護裝置變回發出指令并即刻進行跳電動作將故障區域隔離。

至于我們提到的光纖的分相方面的電流差動的保護措施方面，具體的差動方法保護措施主要是利用圖2中的兩條斜率的制動特征，這是用來使得發生例如穿越的故障之時還能夠保證系統的穩定性能。圖中出現的Id、Ir、K1、K2分別表示差動電流、制動電流、以及不同的制動斜率［1］。我們運用這樣類型的曲線，是為了使得當有較小的電流的時候，系統依然能夠保持比較強的靈敏程度；并且當電流比較大的時候，系統又能夠維持比較強的可靠穩定性能，換句話說，就是在線路的尾部有區域以外的故障發生的時候，此時電流的互感器就會產生傳播方面的誤差，這個時候我們運用的比較大的斜率的制動特征便更加的穩定。

圖2　光纖電流差動保護的制動特性

此外，發生差動零件被確定是區域之內的故障，從而報出跳閘的信號時，我們除了斷開此系統中本側面的斷路器之外，還要依靠光纖通道對該系統的線路的對面報出聯合調動的命令，從而讓對面一側的短路器能夠在很短的時間內實現跳閘的動作。

2　通信系統所需要達到的標準

因為，光纖電流的差動方式的保護措施對線路的兩個不同側的保護性設備，要求實現采樣的同時要與其同步，所以，對于光纖電流的差動方式保護措施非常重要的是時鐘式的同步。一旦我們的電流差動保護系統利用了光纖的專用通道的時候，此保護設備中的同步時鐘就會一如既往地利用 “從主到從”的方式，也就是說，兩個不同側的保護之中的一側占有內部時鐘當成主時鐘，而其余一側就被弄成了從時鐘了。其中，被弄成從時鐘一側的保護設備，它的時鐘信號是從對面一側的保護傳過來的信號的編碼之中翻譯出來的，這樣跟對面一側就實現了時鐘式的同步。

而又當利用了復用PCM的方法的時候，復用數字的通信裝置中的數據通道成為了主時鐘，兩個測的保護設備都應該被弄成從時鐘的方式，也就是說都從復用數字通信的設備之中拿出與其同步的時鐘信號：如果不這樣的話，這個保護設備就沒有辦法和通信系統的數據通道達成一個復接的模式。

3　光纖分相差動保護的調試

絕大多數的光纖差動保護系統，其實驗都是這樣實現的：利用自環的方法，把自己的接受和發送端口通過一個尾纖來相互連接，從而實現單側的試驗。這種方法的優點為：可以盡早地發現自己系統中存在的問題，未雨綢繆地在對通道進行調試的時候僅需要做一些簡單的工作，例如檢查一下通過的傳輸情況或者做一些傳動的試驗。這樣的方法，就會使得調試工作既省時，又可以很快地找到問題的所在。然而，因為差動保護的內部程序自身設計的因素，它不能用自環的方法進行試驗，唯一的辦法就是依據兩臺設備相互配合實現其檢驗。如若它運用的為單回路線路的話，就僅僅能夠和對面一側的設備一起來試驗，這種情況的話就要和對面一側工作人員相互配合，給試驗的過程帶來了很多不必要的麻煩和困難，因為有一些地方所采用的系統都給不同線路設置相應的保護設備，因此我們就要采用在同一側實現兩輛相互配合的方式進行檢驗，采用這種措施不但能夠起到保護制動的作用，而且還可以直接地觀察出兩臺設備的運行情況，從而使得裝置有一個比較完善且全面的檢驗。

因為差動保護的檢測不可以單側地自環檢測，因此檢驗單回線路保護的過程中，唯一的辦法就是同對面一側的一起進行，除此之外，一些地方會采用4/3和3/2的方式進行接線，這樣就會有以下的問題所在：雖然線路處于停止運行的狀態，然而對面一側的開關卻是串聯的運行模式，這樣的話，當自己一側的進行保護監測是，就會有可能錯誤地導致對面一側的開關打開。在此裝置之中，專門給差動保護做了一個TEST的試驗方式，這里所說的TEST試驗方式，即為當自己這一側的保護模式進入TEST之后，會讓對面一側的設備也自動地開始了這種試驗的方式，當自身這一側在做檢驗的時候，對面一側的差動保護便不會出現誤動的情況。因此在進行差動保護檢驗的時候，特別要注意先讓該裝置進入TEST模式，之后才開始進行試驗［2］。

4　結論

光纖差動保護設備的功能的確非常的強大、其實現配置的方式也比較靈活。在實際運行的過程之中，系統工作穩定，尚且沒有出現重大的異常情況。但是，它也存在著一些差強人意的地方，這些欠缺都給運行和調試的工作人員造成了些許的不方便。具體體現是：如果不能夠單側自環試驗，那么次系統內部的各個保護的投退僅僅可以依靠改變控制字進行［3］。這樣一來，就要求運行和維護的工作人員能夠非常熟練地了解此系統的原理及其性能，并且能夠理論聯系實際，將其應用在實際的運行過程中，只有這樣才能夠保證此系統的安全穩定運行。

［1］黃浩，董振國.變電運行的故障排除及安全管理分析［J］.科技風，2010，23.

［2］張國芳，張麟.關于變電運行故障分析及處理方法探討［J］.科技創新與應用，2012，25.

［3］劉宏.變電運行存在的問題及處理措施的探討［J］.科技與企業，2011，14.

TN79

Adoi：10.3969/j.issn.1002-6673.2015.05.024

1002-6673（2015）05-064-02

2015-06-11

鄭小英（1965-），女，新疆阿克蘇人，本科，助理工程師。目前從事電力建設工作。