维普资讯 http://www.cqvip.com 宁波化工 Ｎｉｎａｂｏ ｃｈｅｍｉｃ￣ｌｉＩ ２００８年第１ 高压线路光纤电流差动保护双重化配置的探讨 陆琛杰 宁波市电业局变电修试工区 宁波 ３Ｉ ５００ 摘 要：光纤电流差动保护是高压超高压线路主保护的发展趋势．本文简略分析了近几十年来电网中对于超高压线 路纵联保护保护理论的演变。阐述了光纤分相电流差动保护的基本原理：以及在这个过程中关于保护双重化配置中的一些 问题：针对高压线路保护采用光纤分相电流差动保护后。每台装置中需配置相同原理差动保护的不同动作特性和不同原理 的差动保护来解决差动保护的速动性和灵敏性。 关键词：光纤分相电流差动：制动特性：双重化：速动性：灵敏性 ０引言 浙江省电力公司发布的《企业标准》中关于《浙 江电网２２０ＫＶ系统继电保护技术应用规范》中４．１ 明确规定“２２０ＫＶ系统线路保护装置应双重化。即 网的安全稳定。对于２２０ ｋＶ及其以上电压等级的高 压线路保护一般采用双主双后的配置，用两台装置 实现高压线路保护的双重化配置，为了使两台装置 配置两套完全的全线速断的数字式保护，宜由 不同的保护动作原理、不同厂家的硬件结构构成。” 高压线路纵差保护（以下简称差动保护）是高 压线路故障的主保护，它的正确动作与否关系到高 压线路的安全和经济效益，它的动作速度关系到电 有自身的特点，提出了不同原理的差动保护。本文 分析了目前采取不同原理的差动保护的配置，分析 了不同原理的差动保护应该是针对不同故障类型 配置差动保护的不同动作特性或采取原理不同的 差动保护来解决差动保护的灵敏度和速动性。 ｌ、高压线路纵联保护的发展 高压电网在系统稳定方面要求很高，并且由于 现在系统联系紧密。一处故障，势必影响广大地区 故障的目的，需要将线路一侧电气量的信息传输到 另一侧去，也就是说在线路两侧之间发生纵向的联 的供电，故障必须快速切除。所以自线路纵联保护 理论成熟以来，线路纵联保护在２２０ＫＶ及以上高压 电网中作为线路的主要保护，一直占有重要位置。 对于１ＩＯＫＶ及以下的高压线路保护采用的电 系。这种保护称为输电线的纵联保护。 纵联保护按照使用的通道一般分为载波纵联 保护及导引线纵联保护两大类。载波纵联保护将判 别量转换为频率较高的电波，以载波的方式通过电 流保护或距离保护，仅反应线路一侧的电气量，因 力线（高频）或无线电（微波）传送给对侧进行判 别。导引线纵联保护是将判别量直接经专用线（光 此不可能区分本线末端和对侧母线（或相邻线始 端）故障，只有反应线路两侧的电气量才可能区分 上述２点故障，为了达到有选择性地快速切除全线 纤）传送给对侧进行比较判别。 纵联保护按照保护动作原理，可分为方向比 作者介绍：陆琛杰。３７岁，主要从事继电保护工作 维普资讯 http://www.cqvip.com 宁波化工 ２００８年第ｌ 较、相位比较和电流差动三种保护方式。方向比较 但随着相关制造业的不断发展，光纤通道为纵 以线路两侧方向元件的动作行为作为动作的判据， 联保护带来了新的发展。例如一套北京四方的ＣＳＬ 相位比较以线路两侧电流间的相位关系作为动作 —ＩＯＩＡ高频距离保护和Ｆ０Ｘ一４０，另一套配置南京 判据，电流差动是以线路两侧电流间的相量（相位 南瑞的ＬＦＰ一９３１分相电流差动保护。继保理论的不 和幅值）关系作为动作的判据。 断完善促成了分相电流差动保护的应用，使两套保 在光纤技术还没有成熟以前，对于我省２２０ｋＶ 护都采用分相电流差动保护成为高压线路保护的 线路纵联保护多采用载波通道，其双重化配置一般 主要配置例如一套采用国电南自的ＰＳＬ一６ｏ３分相 第一套配置高频距离保护，第二套配置高频方向保 电流差动，另一套采用南京南瑞的ＲＣＳ－－９３１分相电 护。例如一套配置北京四方公司的ＣＳＬ—ＩＯＩＡ高频 流差动保护，这一配置是目前线路保护的主流配 距离保护，另一套配置南京南瑞的ＲＣＳ－－９０１高频方 置。因此，文章将以ＰｓＬ一６０３和ＲＣＳ－－９３１为例，来 向保护。此种配置实际上和《继电保护技术应用规 探讨光纤电流差动保护双重化配置。 范》中的“由不同的保护动作原理、不同厂家的硬 目前浙江省网使用的光纤分相电流差动保护 件结构构成”规定相符合，所以在相当长一段时间 型号有ＲＣＳ－９３１、ＰＳＬ一６０３、ＣＳＣ—ｌ０３等，运行状况 里，成为高压线路保护的主要配置。 良好。 ２．光纤差动电流保护的基本原理 ２．１基本原理 Ｉ Ｍ Ｍ Ｎ 图一光纤差动保护原理图 光纤分相电流差动保护借助于线路光纤通道， 现。常采用比率制动特性来实现。 实时地向对侧传递采样数据，各侧保护利用本地和 ２．１．１比率制动特性 对侧电流数据按相进行差动电流计算，分相电流差 典型的光纤分相电流差动保护构成如图２所 动保护比较被保护线路两侧各相的电流的大小与 示，以母线流向被保护线路方向为正方向。 相位，对正常运行、区内故障、区外故障作出判别。 动作电流（差动电流）为：ｌｏｐ＝Ｉ Ｉ ＩＨ Ｉ 正常情况下流入输电线路各端每相的电流和等于 制动电流为：Ｉｒｅｓ＝ｌ ＩｒＩＮ ｌ 该相的充电电流的原理；输电线路内部故障时，流 比例制动特性动作方程为： 入线路各端各相电流之和为短路电流。线路差动可 ｌ ＩＭ＋ＩＮ ｌ＞ＩｃＤ （１） 用相位方式来实现，也可用幅值比较的方式来实 Ｉ Ｉ－＋ＩＮ Ｉ＞Ｋ Ｉ ＩＩ—ＩＮ Ｉ （２） 甲授化上 维普资讯 http://www.cqvip.com ｃ．，ｈｅｍｉｃａＩＩ Ｉ２００８年第ｌ 武中：Ｋ为制动系数，Ｉｃｏ为差动保护动作门槛。 线路内部故障时，两侧电流相位相同，动作电 外故障时，两侧电流相位反向，动作电流为零，远 小于制动电流，保护不动作。 南瑞公司的ＲＣＳ－－９３１［￣Ｐ采用此种动作特性。 流远大于制动电流，保护动作：线路正常运行或区 ｍｔｌｎＩ ｌＮＴ ＣＤ ｊＩｍ・ＩＮ 图二比例制动特性示意图 图三 双斜率比例制动特性示意图 ２．１．２双斜率比例制动特性 国电南自的ＰＳＬ一６０３、四方公司的ＣＳＣ－１０３ （２） Ｉ Ｉ ＩＮ Ｉ＞ＩｌＮＴ （３） 采用双斜率制动特性（如图３所示），动作判据如下： Ｉ ＩＭ＋ＩＮ Ｉ＞ＩｃＤ （１） Ｉ ＩＭ＋ＩＮ Ｉ＞ＫＢＬ２ Ｉ ＩＭ—ＩＮ Ｉ （２） （４） （４） Ｉｃ表示线路电容电流，Ｋ ，ＫｅＬ２为差动比例系 Ｉ ＩＨ＋ＩＮ Ｉ＞４Ｉｃ Ｉ【＿＋【Ｎ Ｉ ＩＩＮＴ ｌ ＩＨ十ＩＮ Ｉ＞ＫＢＬ１ Ｉ ＩＭ—ＩＮ Ｉ 或者 数， Ｉｃ。为整定值（差动启动电流定值）， Ｉ 为整 （３） 定值（分相差动两线交点）。 双斜率比例制动特性的差动电流保护，可以保 证在小电流时有较高的灵敏度，而在电流大时具有 较高的可靠性，即区外故障时因ＣＴ特性恶化或饱和 ｌ ＩＭ＋ＩＮ Ｉ＞ＩｃＤ （１） 产生传变误差，此时采用较高斜率的制动特性更为 Ｉ ＩＨ＋ＩＮ Ｉ＞４Ｉｃ 可靠。 ２．Ｉ．３差动保护速动性的考虑 当线路发生严重故障时，差动保护的动作速度 直接影响到系统的稳定运行。因此，采用比例制动 特性的差动保护为了解决差动保护的速动性，还需 要设置一段差动保护速动段，考虑区外故障ＣＴ饱和 速动段定值，将不考虑制动电流的大小，速动段直 接动作切除故障。 ２．１．４基于不同比例制动曲线原理差动保护 双重化 高压线路保护采用双重化配置的目的是防止 的影响，其动作速度由故障电流和采用的算法决 定，典型的动作时间为１０ ＩｌｌＳ．一黾差流定值达到 保护装置由于元器件的损坏造成保护拒动，但如果 两台装置由于原理不完善造成保护误动就达小到 维普资讯 http://www.cqvip.com
宁波化工 ２００８年第１ Ｎｌｎｇｂｏ ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ２７ 双重化配置的目的。目前不同原理差动保护体现在 比例制动曲线的不同，即一台装置采用二折线制动 曲线，另一台装置采用三折线制动曲线，但实质上 两台装置就保护原理来说是一样的，其动作逻辑也 一样，只不过动作范围内灵敏性有所区别而已，为 此我们还需要配置其他原理的差动保护来提高保 护的灵敏性。 ２．２光纤差动保护的灵敏度问题 随着继电保护新理论的研究，为了提高差动保 护的灵敏度，目前的光纤电流差动保护不仅仅只是 稳态量电流的差动，不同的厂家还增添有其他原理 的差动保护，例如故障分量差动、工频变化量差动 （也可看作故障分量差动中的一种）及零序电流差 动，各自的判别电流不一样，但仍然采用比例制动 特性，在此就不累述。ＲＣＳ一９３１差动保护由稳态 量差动、工频变化量差动及零序电流差动构成， ＰＳＬ一６０３差动保护由稳态量差动、零序电流差动 构成，ＣＳＣ一１０３差动保护由故障分量差动、稳态 量差动及零序电流差动构成。 差动保护的灵敏性取决于制动电流的选取，比 率差动保护的制动电流采用相电流，在重载的情况 ３．结束语 分析高压线路保护采用双主双后的配置后不同 原理的差动保护应该考虑如何解决线路故障的灵 敏度和速度性的问题，同种原理的差动保护通过配 置不同的动作特性来解决差动保护的速动性，通过 配置不同原理的差动保护（故障分量差动、零序差 参考文献： ［１］许捷。俞拙非。等．超短线快速光纤纵联电流方向 保护的实践．继电器，２００６年，第３４卷第ｌ１期：２１ ２３ 【２］廖晓玉，硪睿，胡家跃．光纤电流差动保护及其整 定计算．继电器，２００６年，第３４卷第２ｌ期：９ １２ ［３］贺家李。宋从矩．电力系统继电保护原理。第三版： 下发生轻微故障和高阻接地故障时，差动保护的动 作区在拐点附近，灵敏度较低。 在轻微故障时，故障分量的差动保护将发挥它 的作用。故障分量差动和纵向比率差动保护的差动 电流大小基本一致，但是制动电流却完全不同。纵 向比率差动保护的制动电流采用相电流，其中包括 负荷电流，而故障分量的制动电流只含有故障电 流，不包括负荷电流，由于故障分量的制动电流比 纵向比率差动保护的制动电流小，所以故障分量差 动保护具有更高的灵敏度。 零序电流差动仅反应接地故障，接地故障时故 障分量差流和零序差流是相等的，并且保护灵敏度 相差不多。可在无法使用故障分量电流差动保护的 少数场合，如故障频繁发生，而且间隔很短的时候， 零序电流差动就可以弥补全电流差动保护灵敏度 不足的缺陷，但它需要ｌＯＯｍｓ左右延时，以躲过三 相合闸不同时等因素的影响，以及三相短路测量误 差和暂态分量引起的计算误差。零序电流差动还由 于不反应负荷电流，所以负荷电流不产生制动电 流，基本上不受过渡电阻的影响。因此，在重负荷 线路上发生经高电阻短路时灵敏度较高。 动、分侧差动）来解决差动保护灵敏度的问题，即 每台线路的保护装置应该配置不同原理的差动保 护和不同动作特性的差动保护以解决差动保护的 灵敏度和速动性。 １２９ １３６ ［４］南京南瑞继保电气有限公司．ＲＣＳ－９３１系列超高压 线路成套保护装置技术说明书：ｌ ｌ １３ ［５］王梅一，高压电网继电保护运行与设计．：７２ ７６
