劉尚魯：光纖縱差保護在煉化企業的應用

劉尚魯

摘 要：伴隨著煉化企業的發展，以及對配電網絡可靠性要求的發展趨勢，光纖縱差保護廣泛運用于煉化企業高壓線路的繼電保護中。本文詳細介紹了光纖縱差保護的原理和調試方法，為有關部門給予參考。

關鍵詞：縱差保護;光纖;調節;快切裝置

光纖差動保護以絕對的選擇性、靈敏度高、系統振蕩時不會誤動作、光纖通道抗干擾能力強等優點非常適宜作為煉化企業線路的主保護。光纖差動保護加電源快切裝置是煉化企業線路保護的首選。

1.光纖縱差保護基本原理

光纖線路差動保護基于基爾霍夫電流定律。在通常情況下，電源電路中的一切連接點在無論怎樣注入連接點的總電流量相當于排出連接點的總電流量。在保護線路的兩端，各安裝一臺光纖差動保護裝置。兩側保護裝置通過光纖連接交換測量數據，利用本地和對側電流數據分相進行差動電流和制動電流計算。根據電流差動保護特性方程進行判別，如果為區內故障，保護動作跳閘。

電流以母線流向線路為正，在線路無故障和外部故障情況下，如果兩端 TA變比一致，線路流入和流出保護區的電流 IM 和 IN 幅值相同，相位相反。流入各側保護裝置的差動電流為 0，保護不動作。當線路發生內部故障時，正比于故障電流的同相電流 IM+IN 流入兩側保護裝置，如果差動電流大于制動電流時，保護動作。

2.影響光纖縱差保護準確性和可靠性的因素

2.1影響準確性的因素。

2.1.1電流互感器的特性差產生不平衡的電流

當線路常規運作和區外故障時，TA生產制造過程。因為型號規格不一致，兩邊TA的勵磁特點不一致，可使兩邊線路的一次電流量和TA測量的二次電流量產生變化偏差，造成兩邊二次電流方向反過來。規格不會再一致。這時，注入差動繼電器的電流量+D不會再為0，非常容易造成差縱保護誤動。

2.1.2電流互感器穩態磁飽和

當TA安裝點外側發生短路故障時，短路容量一瞬間做到TA額定電流的幾十倍，使TA鐵芯迅速達到飽和狀態，二次電流量導出幅度值。頻率.視角比較嚴重失真，偏差擴大，造成差縱保護繼電器動作精確性減少。當TA變壓器鐵芯深層飽和時，二次電流量無導出，導致差縱保護繼電器誤動作，大大增加了越級跳閘的安全隱患。

2.1.3電流互感器暫態磁飽和

當短路故障問題產生時，暫態過程短路容量的轉變比較復雜，其中非周期時間凈重很高。因為非周期時間凈重造成的不平衡電流量損耗遲緩。最高值發生時間相對來說比較慢，影響了差縱保護動作的精確性和速率。短路故障時，電流量突然大幅度提升。因為繞組電感不可以突變勵磁電流，二次電流量也不會相對應轉變，因而差縱保護動作的精確性和速率會得到一定水平的危害。

2.2差動保護要考慮的因素

2.2.1選擇合適的制動量。

在實際應用中，受變壓器勵磁電流，兩側電流互感器測量誤差和充電電容電流等因素的影響，正常情況下流入保護區的差動電流并不為 0。為了保證差動保護可靠動作，必須考慮這些因素的影響。

2.2.2充電電流。

正常情況下，電容電流和勵磁電流可以被當成常量。定值設置中必須要考慮這些因素的影響，躲過線路充電電流 。

2.2.3電流互感器誤差TA誤差可以通過近似的電流互感器誤差曲線。通過TA誤差參數。各側裝置計算自己本端的誤差，同時將誤差送到對端，兩側裝置的電流互感器誤差和將作為制動量之一計入制動電流。

2.2.4其他影響

光纖傳輸延時和采樣不同步產生的誤差通過時差法得到補償。因為制動量以最大可能的誤差自適應的調整，所以差動保護具有很高的靈敏性。對于高阻接地故障，即使有很大的負荷電流，差動保護也能可靠動作。

2.2.5涌流抑制

如果保護區域內有電力變壓器，當空投變壓器時，將出現很大的涌流。這個電流會產生差動電流，導致保護裝置誤動，保護利用波形不對稱原理識別涌流，防止差動誤出口。

3.光纖縱差保護在煉化企業的應用

3.1煉化輸電網的特點

煉化企業由于輸電線路長度短，供電半徑一般在3Km以內，發生故障情況接近于母線短路，目前隨著煉化企業的發展，系統容量越來越大，母線短路電流也越來越大，包含很多非周期時間分量和諧波電流分量，傳統的電磁式TA飽和問題也顯得更為突出，促使微機保護難度系數大。差動保護采用的是基爾霍夫定律，正常情況下電流等于零。但是如果線路兩側TA在過流時有不同的誤差，在TA發生磁飽和時會產生很大的誤差，以至于誤動。

煉化企業廠區內部供電走廊擁擠，對于廠內輸電線路雖然也可以采用投資相對經濟的導引線做常規差動保護，但由于導引線通道易受外界干擾，抗干擾能力差，易受線路故障影響，不適合與輸電電纜溝同溝敷設，影響差動保護的安全可靠運行，不適合在輸電線路高度集中的煉化企業使用。而目前光纖通道技術已逐漸成熟，由于光纖傳輸不受電磁干擾的影響，工作穩定，在安全性和可靠性方面與導引線通道相比有顯著優勢，在煉化企業內部線路上更具實用性。

3.2 光纖縱差在煉化企業的應用

光纖差動保護以絕對的選擇性、靈敏度高、系統振蕩時不會誤動作、光纖通道抗干擾能力強以及其具有的天然選相能力等優點非常適宜作為輸電線路的主保護。光纖差動保護加電源快切裝置是煉化企業線路保護的首選，可以做到從觸發光纖差動保護到快切動作成功的時間控制在120ms以內，實現電源快速切換。

在沒有發電機的供電系統中，光纖縱差保護也可以配合常規備自投保護使用，利用光纖縱差保護選擇性好的特點，可以使差動保護出口直接啟動備自投保護出口動作，免去備自投保護的延時，可以在100ms以內實現電源快速切換。

3.2光纖縱差維護的可靠性分析

由于光纖差動保護是通過光纖通道傳遞兩側的模擬量及開關量而實現的故障判別最終實現動作于跳閘，因此在光纖差動保護的檢驗工作中針對線路運行時可能出現的故障進行線路兩側的保護裝置聯調就顯得尤為重要。光纖通道作為光纖差動保護的重要組成部分，擔當著傳輸線路兩側電流量、開關量、差動允許信號等數據的工作，

在保護調試及日常的運行中光纖通道也經常出現缺陷和問題。光纖通道傳輸連接環節多，施工工藝復雜、施工質量要求高，因此如果在保護裝置投運前的施工、測試中存在誤差，則會導致保護裝置的因通訊故障退出光纖縱差保護運行，進而影響配電網的安全穩定運行。

光纖熔接點的質量、尾纖接頭，法蘭盤的表面不夠清潔、光纖接頭的缺口未完全卡人缺口、光纜或尾纖的彎曲半經太小（彎曲半徑小于3 cm）等原因，造成光纖通道的總衰耗增大，使保護裝置頻繁發通道告警。

在日常的現場維護工作中應利用保護裝置檢修的機會，用棉球沾無水酒精對尾纖接頭等進行清潔，并用光功率計檢查對側光纖的收信功率，校驗收信裕度應保證收信功率裕度至少在6 dBm 以上（如果不滿足要求可以在對側裝置內通過跳線增加發送功率），以確保光纖通道能正常工作。

結語

伴隨著煉化企業的大規模化發展，其內部、外部電力系統的電力線路正向著大容量、高電壓的角度發展。光纖縱差保護作為是電力線路的主要保護，縱差保護的定值計算的精確性及其與快切裝置以及備自投裝置的配合方式及保護邏輯的確定，也變成首要任務。

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