光纤差动保护工作中的问题探析

摘要：随着我国经济和科技的快速发展，超高压输电线路也得到了一定程度的发展。近年来，光纤通信技术发展迅速。光纤差动保护由于其保护原理简单、动作迅速、能可靠地反映线路上的各种故障，被广泛用作220kV及以上输电线路的主保护。本文主要从光纤差动保护的原理入手，结合实践经验，介绍其功能的应用和实现。

关键词：光纤差动；原理；注意事项

引言：光纤作为继电保护通道介质，具有抗超高压和电磁干扰、电场隔离、频带宽度和低衰减损耗等优点。电流差分保护原理简单，不受系统产生的影响，电路的附加电容、并联互感、单向电网运行模式、差动保护本身具有选择性能力，抗快速运动，最适合作为主保护。光纤的差动电流保护也暴露出一系列不容忽视的问题。

一、光纤差动保护基本原理

由于它只能反映两侧TA之间的总线路长度，原则上，光纤差动保护不是一个完整的保护，通常需要另一个备用保护来弥补不足。例如，RCS-931保护是以分相电流差动和零序电流差动为主体的快速主保护。它还配备了工频变化距离元件，以形成快速Ⅰ断保护。后备保护包括三相相间和接地距离，以及多个零序方向的过流保护。

二、光纤纵联电流差动的应用及运行中出现的问题

电流差动保护原理相对简单，是最有效的保护方法。通过计算线路两侧电流的差值，可以识别区域内或区域外的故障。区域外故障：故障电流为通电，两侧电流差为零。区域故障：故障电流从线路两侧流向故障点，两侧电流差为两侧故障电流之和。

在实际应用中，220kV以上的系统保护需要采用分相电流差动保护方式。将本侧三相电流的采样值传送到对侧进行同步比较，以便计算电流差，经过一定的逻辑后进行快速选择或不选择。在动作特性方面，采用比例制动原理。

某变电站220kV光纤电流差动保护装置WXH-803投入运行，通信方式为2m复用方式。当两端互连时，两端都会发生高位错误。因为它是2m多路复用模式。首先，检查时钟模式是否设置正确。当时，操作人员确认没有错误，是主表。不过，按照现场实时检测的原则，他们还是打开了光端机的后盖进行确认。结果，发现终端B时钟模式被设置为从时钟模式，并更改为主时钟。然后两端相互连接。事实证明，即使比特错误减少了，它仍然存在。分别在a、B两端末端附近进行光学自动环路，设备无误码；将a、B两端的自动回路引至接近末端，装置仍正常，无误码；在设备上驾驶远程电动环行车，发现设备有错误代码。检查通信网络的通信是否正常或基于实时现场检测的原则。最后，确定错误代码是由其中一个光纤通道的PDH/SDH设备的时钟不准确引起的。通过改变通信网络时钟，删除整个保护通信系统的错误代码。

三、光纤纵联电流差动保护应用中应注意的几个问题 1保护之间的连接问题

纵向电流差动保护和耦合各有特点，与常规保护不同，普通的屏蔽传输信号，直接跳转信号可以说是一个指令，开关数（0或1）。且纵向电流差分保护传输主要是数字量（以及开关量），将这一侧的三相电流选择（相位差）传输到比较方向，计算电流差，经过一定逻辑后作出断开与否的选择。鉴于这一特点，为了达到目的，必须通过特殊的通信手段和设备来实现纵向电流的差分保护。一般来说，有两种方法可以直接连接到多次使用。

2同步问题

当连接到通信设备时，大多数接口都支持相同的G703模式（有些设备需要反向接口）。要满足kbps数据链路同步连接的要求，必须采用主时模式.否则，由于时钟不同步，会出现滑动码，保护装置会反射到CRC校验码上。在某些保护装置中，不需要接口，但时钟必须主要从模式中设置，因为在计算差分流时，两

个端部保护装置都必须提供同步，否则差分流的计算将导致错误。内部有多个纵向电流差分保护，有多种通信通道可供选择，如：光纤直联方式，经光电转换进kbps接口等方式。所有这些方法都必须用于跳线切换，否则也可能导致计算两侧保护线程差的不对称性。

3CT饱和问题

在差动保护设计中，CT饱和问题需要考虑.至于一般的220KV双母线系统，在防区外发生故障时，由于线路两端CT特性的差异，可能会在保护装置内部形成差分流，因为设定值小于额定电流，可能导致保护故障。这一问题是在一般保护装置中按比例制动的基础上解决的。但是，500KV系统使用的是一个以上的半连接器布线，在K1点短路时，通过两部分组成的5012电流流动，一部分通过5011个IA开关提供1A总线，另一部分通过侧线提供IB总线。这样，在IA和IB的作用下，5012CT可以很强的饱和，在一般的电流输入模式下，5011CT和5012CT在融合到末端保护装置A后，此时将在A端引入高误差电流，从而在保护装置两侧形成差分流。而反向制动电流在侧护|IA-IB|，值可能不太大，导致制动电流不足，很可能使差动保护输出。

针对CT饱和度，不同厂家采用不同的应对策略。有各种方法，如CT饱和检测器来提高制动性能，制动的自适应性质，但所有这些方法都会影响防护动作的灵敏度。一个更有效的方法是，线路的每一侧在进入制动保护装置（在最大电流下制动）时使用两组CT绕组。因此，在不影响初始保护灵敏度的情况下，可以提高区外故障和CT饱和时的误差保护能力。

4CT断线的判别

对于电流纵差保护，TC断开的判别是一项非常重要的功能：如果处理不当，可能会导致保护误动。在所有运行的纵差保护中，有以下几种方法：引入另一个TC或同一TC的不同绕组，与本身CT进行比较（例如零序电流）；如果不一致，则为断开和TC闭锁保护；如果一致，则为系统错误，保护打开。另一种是使用通道交换线路两侧的零序电流。判别方法同上。还可以使用检测电压变化率或零序电压来锁定保护。在上述方法中，我们认为比较通道两端的零序电流更好。充

分利用光纤通道，减少外部布线，简化设备。我们认为不建议采用电压变化来锁定和打开保护，因为有太多的因素会导致电压波动，例如开关电抗器、电容器、发电机调节无功功率等。此外，当高强度接地时，电压变化不大，最大的问题是避免过渡电阻的能力大大降低。因此，在国产保护中，电压变化无法打开保护。

5电容电流补偿问题

目前，超高压电网广泛采用纵向电流差动。对于超高压和长距离输电线路，电容电流的影响不容忽视。目前，进口保护的常见做法是在定值项目中设置容量（或充电电流）值。然而，作为一次过电压的一种手段，500kV线路通常配备高压电抗器，以补偿线路容量。然而，当反应堆因某种原因停止运行时，保护中充电电流的预设值将失去意义，并影响保护动作性能。必须现场恢复设定值，给操作带来不便。如果可以使用输入值（例如高压电抗器闸刀开关的辅助触点）来控制该固定值的切换。这样，切换操作模式更加方便。

6光纤保护在旁路代路上的问题

更换旁路时，线路光纤保护装置的操作不舒服。由于光纤活动接头不能任意拉插，每次必须重新进行衰减试验，频繁的拉插也容易造成活动接头损坏。因此，不应使用拉动和插入活动接头的方法来实现光纤通道切换。中国一些省市的电网没有单独的旁路保护。当旁路被更换时，交流电路被切换，因此切换通道没有问题。然而，广州有一个的旁路保护。对于光纤锁定和允许的驱动器保护，二次回路可以临时切换，但光纤电流差动保护不能更换，目前采用旁路保护，单独增加一套光纤差动保护。

结语：光纤电流差动保护作为线路的主保护，对保证线路的稳定运行起着重要作用。从事继电保护的技术人员不仅需要掌握电力系统继电保护的专业知识，还需要掌握光纤通信的相关知识。应注意差动保护和光纤通道的维护，以确保差动保护能够快速、正确地排除故障。

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