線路光纖差動保護在我廠應用中的探討

黃廷燕 王輝

摘要：我廠供電系統中，線路普遍距離較短，在這種情況下，以傳統電流保護作為主保護的線路保護。傳統采用導引線為通道的縱聯差動保護抗干擾能力差，從而影響縱差保護的可靠運行。近年來，隨著通信技術的發展和輸電線路中自承式光纜、架空地線復合光纜的使用，光纖傳輸不受電磁干擾影響、工作穩定、數據誤碼率低等優點得以突顯，光纖分相電流差動保護作為線路保護的主保護得到了越來越廣泛的應用。

關鍵詞：光纖分相差動保護、CT、整定計算

1、光纖分相電流差動原理

光纖分相電流差動保護借助于線路光纖通道，實時地向對側傳遞采樣數據，同時接收對側的采樣數據，兩側保護利用本側和對側電流量按相進行差動電流計算，判斷該故障屬于區還是區外，其構成原理以基爾霍夫電流第一定律為基礎。因此輸電線路中，如果不考慮輸電線路的分布電容電流的影響，則電流差動保護對線路上的任何電流故障都能夠適用。

2、影響光纖差動可靠運行的因素及解決辦法

2.1、通道故障的問題

只有當每個設備都能正常地從其它設備接收數據時，差動保護才能正常運行，當發生光纖通道故障時，保護裝置就會出現異常，甚至引起保護誤動，因此當裝置檢測到通道故障時，裝置閉鎖差動保護，差動保護被閉鎖后，線路就會處于無保護狀態，這對于線路的安全運行極為不利。在施耐德P521保護裝置中提供了過電流保護動能，作為通道異常后的備用保護功能投入，當裝置檢測到通道故障時，裝置閉鎖差動保護，將過電流保護投入，取代差動保護，避免由于通道原因引起線路在無保護狀態下運行。

2.2、CT飽和問題

在電流縱聯差動保護中，電流互感器的飽和是一個不容忽視的問題，不同廠家針對CT飽和解決方案各有不同。

在施耐德P521中由于沒有獨立的CT判飽和算法，因此，P521采用變斜率比率制動差動。其第一斜率K1設定為30%，在其第二斜率設定時，線路差動特性的第二段斜率需要考慮區外故障時CT畸變或飽和導致的差動電流，將制動值抬高，依據說明書中推薦第二段斜率不應小于100%，推薦的150%，以適應嚴重穿越性故障時的穩定性，因此，P521采用變斜率制動的差動既考慮了差動的靈敏度，又考慮了區外故障穩定性所選取的值。以此來提高光差動作的可靠性。

3、參數設置、整定計算和配置設置

以某變電所為例進行計算。

系統參數：電纜：YJV22-6-3*185 ? 640米，73/149變電所進線側CT變比：800/5，準確度等級5P10，CT容量15VA;中1出線側CT變比為：600/5，準確度等級5P10，CT容量15VA，中1變電所母線最小兩相短路電流10221A，73變電所母線最小兩相短路電流9383A，保護裝置施耐德P521，正常運行時總負荷電流為320A。

動作方程如下：

比例制動特性方程為：

1.1、差動保護動作門檻值：

差動保護在啟動值整定時，考慮到電壓以及頻率的影響，需要躲過2.5～3倍的穩態線路充電電流Ic（線路對地電容電流），Ic可按照下式進行計算：

因為3=0.64A，由于線路中發生故障時，不存在輕微短路故障，考慮一條線路帶全部負荷運行情況，整定值為：（320*1.1）/600=0.44，因此最小動作電流取，，折算到CT二次側，=2.25A。

1.2、制動系數：

由于施耐德P521采用變斜率制動特性，K1一般整定為0.1～0.2，考慮到現場實際由于CT特性不同，因此將其整定為0.3，從而滿足在重負荷下內部電阻故障時保證有很好的選擇性和靈敏度要求。將K2整定為150%，保證大電流導致CT飽和時外部越性故障不發生誤動，提高保護的穩定性。

1.3、拐點電流（即最小制動電流）：

按照躲過線路故障情況下最大負荷整定，可靠系數取1.5～2，一般取（0.8～1）。

1.4、差動速斷：

按照躲過線路末端短路時最大不平衡電流計算，一般整定為（3～51）

靈敏度校驗： ，靈敏度校驗滿足要求。

1.5、CT變比補償系數：

實際使用中，兩側CT變比不一致，導致差動保護可能誤動，針對這種情況，引入CT補償系數，具體如下：

施耐德P521 中，A側CT變比為600/5，B側的CT變比為800/5，則A側整定為1，B側整定為1.33。

1.6、通道故障閉鎖后后備電流保護定值：

考慮到通道故障后，差動保護退出，將后備過流保護投入，保護按照線路發生短路故障時考慮，在最小運行方式下滿足靈敏度要求。在出線側配置一級時限速斷，具體定值如下：

動作電流：Iop =9383/（120*2）=39（A）

時限：t=0.3S

4、結論

對于施耐德P521光差保護裝置，可以通過抬高制動斜率k2來提高在嚴重的穿越性故障時的保護裝置穩定性，防止區外故障時差動保護發生誤動。對于西門子7SD610裝置，需要對CT負載進行計算，通過計算值調整CT極限因子，防止區外故障時差動保護發生誤動。

參考文獻

[1]周明琨.線路光纖差動保護原理與試驗[J].電氣時代，2021（07）：49-51.

作者簡介：

黃廷燕 1980.10，漢，甘肅民勤，本科，工程師，繼電保護。

王輝 1993.05.漢，甘肅張掖，本科，助理工程師，繼電保護。