光纤保护

光纤保护的特点

尹美玲齐生鹏河北衡水供电公司（053000）

光纤作为继电保护的通道介质，具有不怕超高压与雷电电磁干扰、对电场绝缘、频带宽和衰耗低等优点。而电流差动保护原理简单，不受系统振荡、线路串补电容、平行互感、系统非全相运行、单侧电源运行方式的影响，差动保护本身具有选相能力，保护动作速度快，最适合作为主保护。近年来，光纤技术、DSP技术、通信技术、继电保护技术的迅速发展为光纤电流差动保护的应用提供了机遇。

1 光纤保护的基本方式及其特点

光纤保护目前已在国内部分地区得到较为广泛的使用，对已投入运行的光纤保护，按原理划分，主要有光纤电流差动保护和光纤闭锁式、允许式纵联保护两种。

1.1 光纤电流差动保护

光纤电流差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来的，基本保护原理也是基于基本电流定律，它能够理想地使保护实现单元化，原理简单，不受运行方式变化的影响，而且由于两侧的保护装置没有电联系，提高了运行的可靠性。目前电流差动保护在电力系统的主变压器、线路和母线上大量使用，其灵敏度高、动作简单可靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等优点，是其他保护形式所无法比拟的。光纤电流差动保护在继承了电流差动保护优点的同时，以其可靠稳定的光纤传输通道，保证了传送电流的幅值和相位正确可靠地传送到对侧。时间同步和误码校验问题，是光纤电流差动保护面临的主要技术问题。在复用通道的光纤保护上，保护与复用装置时间同步的问题，对于光纤电流差动保护的正确运行起到关键的作用，因此目前光纤差动电流保护都采用主从方式，以保证时钟的同步；由于目前光纤均采用64Kbit/s数字通道，电流差动保护通道中既要传送电流的幅值，又要传送时间同步信号，通道资源紧张，要求数据的误码校验位不能过长，这样就影响了误码校验的精度。目前部分厂家推出的2Mbit/s数字接口的光纤电流差动保护，能很好地解决误码校验精度的问题。

1.2 光纤闭锁式、允许式纵联保护

光纤闭锁式、允许式纵联保护是在目前高频闭锁式、允许式纵联保护的基础上演化而来，以稳定可靠的光

纤通道代替高频通道，从而提高保护动作的可靠性。光纤闭锁保护的鉴频信号能很好地对光纤保护通道起到监视作用，这比目前高频闭锁保护需要值班人员定时交换信号，以鉴定通道正常可靠与否灵敏了许多，提高了闭锁式保护的动作可靠性。此外，由于光纤闭锁式、允许式纵联保护在原理上与目前大量运行的高频保护类似，在完成光纤通道的敷设后，只需更换光收发讯号机即可接入目前使用的高频保护上，因此具有改造方便的特点。与光纤电流纵差保护比较，光纤闭锁式、允许式纵联保护不受负荷电流的影响，不受线路分布电容电流的影响，不受两端TA特性是否一致的影响。如光纤网络能有效解决双重化的问题，光纤闭锁式、允许式纵联保护就将逐步代替高频保护，在超高压电网中得到广泛应用。

2 光纤电流差动保护的基本原理

光纤电流差动保护主保护由故障分量差动、稳态量电流差动及零序差动保护构成。差动保护采用每周波96点高速采样、由于采样速率高，可以进行短窗矢量算法实现快速动作，使典型动作时间小于15ms。

2.1 三种差动保护的配合使用

故障分量电流差动保护不受负荷电流的影响、灵敏度高，但存在时间短，在首次故障使用时，稳态量电流差动受负荷电流及过渡电阻的影响，灵敏度下降，可在全相及非全相全过程使用。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。零序差动不比故障分量电流差动保护灵敏度高。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)弥补全电流差动保护灵敏度不足的缺陷，零序电流差动保护需要100ms左右延时，以躲过三相合闸不同时等因素的影响，三相门口短路测量误差和暂态分量引起的计算误差。后备保护由三段式相间距离和接地距离以及六段零序方向保护(四段零序电流及二段不灵敏零序电流保护)构成的全套后备保护，并配有自动重合闸。

2.2 保护中差动继电器的特点

故障附加网络中只有一个电源，因此在区内故障时两侧的电流变化量基本同向，其矢量和接近于两者的代数和。

不受负荷电流的影响，因此负荷电流不会产生制动电流。

受过渡电阻的影响也较小。因为电源在串联回路中，线路两侧的电流变化量的变化和过渡电阻的大小呈线

性关系。

在单侧电源线路上发生短路，只要短路前有负荷电流，短路后无电源侧的工频变化量电流也会形成动作电流。

由于上述原因该继电器很灵敏，提高了重负荷线路上发生经高电阻短路时的灵敏度。

2.3 零序差动继电器的特点

由于不反应负荷电流，所以负荷电流不产生制动电流。受过渡电阻的影响较小。因此，在重负荷线路上发生经高电阻短路时灵敏度较高。

方向比较式高频保护的基本工作原理：

方向比较式高频保护的基本工作原理是：比较线路两侧各自测量到的故障方向，以综合判断其为被保护线路内部还是外部故障。如果以被保护线路内部故障时测量到的故障方向为正方向，则当被保护线路外部故障时，总有一侧测量到的是反方向。因此，方向比较式高频保护中判别元件，是本身具有方向性的元件或是动作值能区别正、反方向故障的电流元件。所谓比较线路的故障方向，就是比较两侧特定判别元件的动作行为。

线路高频保护停用对重合闸的使用的影响:

当线路高频保护全部停用时，可能因以下两点原因影响线路重合闸的使用：

1、线路无高频保护运行，需由后备保护（延时段）切除线路故障，即不能快速切除故障，造成系统稳定极限下降，如果使用重合闸重合于永久性故障，对系统稳定运行则更为不利。

2、线路重合闸重合时间的整定是与线路高频保护配合的，如果线路高频保护停用，则造成线路后备延时段保护与重合闸重合时间不配，对瞬时故障亦可能重合不成功，对系统增加一次冲击

高频保护运行时，运行人员每天要交换信号以检查高频通道的原因：

我国电力系统常采用正常时高频通道无高频电流的工作方式。由于高频通道不仅涉及两个厂站的设备，而且与输电线路运行工况有关，高频通道上各加工设备和收发信机元件的老化和故障都会引起衰耗，高频通道上任何一个环节出问题，都会影响高频保护的正常运行。系统正常运行时，高频通道无高频电流，高频通道上的设备有问题也不易发现，因此每日由运行人员用启动按钮启动高频发信机向对侧发送高频信号，通过检测相应的电流、电压和收发信机上相应的指示灯来检查高频通道，以确保故障时保护装置的高频部分能可靠工作。

何谓高频闭锁距离保护，其构成原理如何?

答：控制收发信机发出高频闭锁信号，闭锁两侧距离保护的原理构成的高频保护为高频闭锁距离保护，它能使保护无延时地切除被保护线路任一点的故障。