光纤电流差动保护
基于光纤通信的电流差动保护装置
系统是 数字 式传 输 的保 护装置 ，在 我 国２ ２ ０ ｋ Ｖ及 以上 输 电
线路 的主保护 及后备保 护 中发 挥 了很重 要 的作 用 。
３ ． １ 光纤 电流差 动保 护 装 置 的组成 。光纤 电路 差动 保 护 的装 置是 由分 相 电流 差动 和零 序 电流 差动 为主 体 的快 速 主保 护 ，这一 保护 装置是 通过 三段 式距离 保护 、四段式零 序 电流 保 护 构 成 的全 套 后 备保 护装 置 ，同 时还 拥 有 综合 重 合 闸功 能 ，不仅 如此 ，该保 护装 置还 具备 断路器 分相 操作箱 及 能够
了十分 广泛地 应用 。 随着 技术 的不 断发展 ，通 过不 断进行 技
的采样信号经过编码形成光纤信号然后传递给对侧 的保护装
置 ，当保 护装置 收到信 号之 后 ，可 以转 换为 电信号 ，各 侧保
护利 用本地 和对 侧 电流数据 按相进 行差 流计 算 。根 据 电流差
动 保 护 的特 点 来 对故 障进 行 判 断 ，判 断 故 障是 否 是 区 内故 障 ，这 时保护装 置会 自动跳 闸 ，如果 是 区外 问题 ，那 么保 护 装置 不需要 任何动作 。 光纤 电流差 动保 护石在 电流差 动保 护 的机 场上逐 渐地 发 展 而形成 的 ，在使 用过程 中，发挥保 护作 用 的原理是 根据 基
术 改进 ，到 目前 ，光纤保 护 的性能 及稳 定性极 大提 高 ，保证
了电 网运 行 的可靠 性 。 参考文 献
ｆ １ １ 丁琰， 郑 玉平， 唐国庆， 吴通 华． 自适应短数据 窗抗 电流互感器饱和
聃
本的电流定律 ，能够迅速促进单元化，同时不受运行方式的
光纤差动保护
光纤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克希霍夫基本电流定律，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的这些优点的同时，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1 原理介绍光纤分相电流差动保护借助于线路光纤通道，实时地向对侧传递采样数据，同时接收对侧的采样数据，各侧保护利用本地和对侧电流数据按相进行差动电流计算。
根据电流差动保护的制动特性方程进行判别，判为区内故障时动作跳闸，判为区外故障时保护不动作。
光纤电流差动保护系统的典型构成如图1所示。
当线路在正常运行或发生区外故障时，线路两侧电流相位是反向的。
如图所示，假设M侧为送电端，N侧为受电端，则，M侧电流为母线流向线路，N侧电流为线路流向母线，两侧电流大小相等方向相反，此时线路两侧的差电流为零；当线路发生区内故障时，故障电流都是由母线流向线路，方向相同，线路两侧电流的差电流不再为零，当其满足电流差动保护的动作特性方程时，保护装置发出跳闸令快速将故障相切除。
2 对通信系统的要求光纤电流差动保护借助于通信通道双向传输电流数据，供两侧保护进行实时计算。
其一般采用两种通信方式：一种是保护装置以64Kbps／2Mbps速率，按ITU-T建议G.703规定于数字通信系统复用器的64Kbps／2Mbps数据通道同向接口，即复用PCM方式；另一种是保护装置的数据通信以64Kbps／2Mbps速率采用专用光纤芯进行双向传输，即专用光纤方式。
(详见图3)光纤电流差动保护要求线路两侧的保护装置的采样同时、同步，因此时钟同步对光纤电流差动保护至关重要。
光纤电流差动保护ppt课件
未来发展展望
智能化发展
随着人工智能技术的发展，光纤 电流差动保护将逐步实现智能化， 能够自适应地判断故障并进行快
速动作。
通信技术升级
随着通信技术的不断升级，光纤 电流差动保护的信息传输速度和
稳定性将得到进一步提升。
多功能集成
未来光纤电流差动保护将逐步实 现与其他保护和自动化装置的集 成，提高电网的稳定性和可靠性。
维护保养
01
定期维护
按照规定的时间周期进行系统维护， 如清洁设备、检查连接等。
保养记录
记录保养过程和结果，以便跟踪和 管理。
03
02
保养计划
制定保养计划，对关键设备进行预 防性维护和保养。
保养效果评估
对保养效果进行评估，不断优化保 养计划和方法。
04
05 光纤电流差动保护的优势 与局限性
优势分析
光纤电流差动保护ppt课件
目录
• 光纤电流差动保护概述 • 光纤电流差动保护装置 • 光纤电流差动保护系统的配置与调试 • 光纤电流差动保护系统的运行与维护 • 光纤电流差动保护的优势与局限性 • 案例分析
01 光纤电流差动保护概述
定义与特点
定义
光纤电流差动保护是一种基于比 较两侧电流大小和方向的保护方 法，用于快速、准确地检测和切 除电力系统中的故障。
06 案例分析
案例一
总结词：成功应用
详细描述：某500kV变电站采用了光纤电流差动保护装置，有效提高了保护的可 靠性和灵敏度，减少了保护误动和拒动的可能性，为电网的安全稳定运行提供了 有力保障。
案例二
总结词
系统调试与运行
详细描述
某城市电网光纤电流差动保护系统在调试过程中，严格按照相关标准和规范进 行，确保了系统性能的稳定和可靠。在运行过程中，该系统能够快速准确地切 除故障，提高了城市电网的供电可靠性。
光差保护原理
光差保护原理光差保护（Differential Protection）是一种用于电力系统保护的重要保护方式之一，主要应用于高压输电线路和变电站的保护。
光差保护的原理基于测量电力系统中不同位置的电流值，通过比较这些电流值的差异来检测故障并实施保护动作。
以下是光差保护的基本原理：1.差动电流原理：•光差保护的核心原理是测量电力系统两个不同位置的电流，并比较它们之间的差异。
正常情况下，系统中的电流在不同位置应该是相等的。
如果在系统中发生了故障，例如线路或设备出现短路，那么两个位置的电流将会发生差异。
2.光纤通信：•光差保护中常使用光纤作为电流的传感器。
光纤传感器能够将电流转化为光信号，通过光纤传输到差动保护装置。
这样的设计使得光差保护对于大范围的高压输电线路和变电站都非常适用。
3.比率性质：•差动保护通常使用电流变比的概念，将不同位置的电流转化为标准化的值进行比较。
这可以通过电流互感器实现，确保在测量电流时考虑到变压器的变比。
4.差动元件：•差动保护装置通常包括比较元件，如差动电流继电器。
这些元件对来自两个测量点的电流进行比较，并设定一个阈值，当差异超过阈值时，差动保护装置将触发保护动作。
5.灵敏度和饱和特性：•差动保护需要在正常运行情况下对小电流变化具有高灵敏度，同时对大电流的变化有饱和特性，以避免误动作。
这一般通过差动电流继电器的设计来实现。
总体而言，光差保护通过测量不同位置的电流并比较它们之间的差异来检测电力系统中的故障。
这种保护方式能够快速、精确地定位故障点，并对系统进行及时的切除，以保护设备和确保电力系统的安全稳定运行。
光纤电流差动保护装置
光纤电流差动保护装置1.引言1.1 概述光纤电流差动保护装置是一种用于保护电力系统的重要设备。
它基于光纤通信技术和电流差动保护原理，能够准确、快速地检测出电力系统中的故障和异常情况，并采取相应的措施进行保护。
与传统的电流差动保护装置相比，光纤电流差动保护装置具有更高的抗干扰能力和更快的反应速度。
它采用光纤作为信号传输介质，能够有效地抵抗电磁干扰和外界干扰。
同时，光纤的传输速度快，能够在毫秒级的时间内完成信号的传输和处理，从而更快地响应系统故障，提高保护的准确性和可靠性。
光纤电流差动保护装置广泛应用于各类电力系统中，特别是对于大型发电厂、变电站等关键设备的保护具有重要意义。
它可以监测电力系统中的故障电流，并实时判断故障的类型和位置。
一旦发现异常情况，光纤电流差动保护装置能够立即发出警报信号，并采取自动或手动的方式切除故障电路，避免故障扩大和对系统造成更大的损害。
总之，光纤电流差动保护装置是一种先进的电力系统保护装置，通过光纤通信技术和电流差动原理，能够实现对电力系统的快速、准确保护。
它的广泛应用将进一步提升电力系统的可靠性和安全性。
在未来，随着科技的进步和应用场景的变化，光纤电流差动保护装置的功能和性能还将不断提升，为电力系统的保护提供更加有效的手段。
文章结构的完整性和合理性对于读者来说至关重要，它可以帮助读者更好地理解文章的内容和逻辑。
本文将按照以下结构进行阐述：1. 引言1.1 概述：介绍光纤电流差动保护装置的背景和概念，强调其在电力系统中的重要性和应用场景。
1.2 文章结构：简要概述本文的结构，提供读者对文章内容的整体框架和逻辑的把握。
1.3 目的：明确本文的目标，即通过深入探讨光纤电流差动保护装置的原理和应用，为读者提供有关该装置的全面了解。
2. 正文2.1 光纤电流差动保护装置的原理：详细介绍光纤电流差动保护装置的工作原理、基本组成和关键技术。
包括光纤传感、电流差动保护原理和性能指标。
2.2 光纤电流差动保护装置的应用：探讨光纤电流差动保护装置在电力系统中的典型应用场景，如电力变电站和电力输配电网等。
GE L30光纤差动保护整定计算说明
GE L30光纤差动保护整定计算说明1. 整定计算1)差动保护动作门槛：躲线路合闸时的最大充电电流，并可靠躲过区外故障时的最大不平衡电流，同时保证线路发生内部故障时有足够灵敏度，灵敏系数大于2。
通常按电容电流乘以一定的系数整定(投入电容电流补偿时，取较低系数；不投时取较高系数)，一般不小于0．1～0．2In。
线路两侧差动保护动作门槛应整定为相同值。
2)制动系数：国内分相电流差动保护制动系数内部固定，取值范围在0．5～0．8之间。
L30的制动系数K1一般整定为0．1～0．2，各侧cT特性不同时，整定为0．3，从而满足重负荷内部经高阻接地短路时灵敏度要求；一般整定为0．3～0．4，各侧cT变比不同时，整定为0．5，保证大电流导致cT饱和时外部故障不发生误动。
3)拐点：L30拐点由用户整定，一般按躲线路最大事故负荷整定，可靠系数取1．5～2．0。
4)CT变比补偿系数：为解决线路两侧CT变比不一致的问题，引入cT变比补偿系数。
L30的CT变比系数整定为对侧和本侧CT变比的比值，根据这个比值和本侧cT 调整差动电流起动值和拐点电流值。
例如：本侧cT变比为l 000／5，对侧变比为2 000／5，则本侧cT变比系数整定为2，对侧整定为0．5。
假设对侧差动起动电流二次值为0．2，则本侧起动值相应调整为0．4；本侧拐点电流二次值为5，则对侧拐点电流二次值为2．5。
2．L30差动保护制动特性该中文资料为L30相关英文资料的译本，更加详细和精确的资料请参见随附的英文资料。
L30采用适应性制动原理，就是采用测量参数的数据统计以提高装置的运行性能，尤其是保护装置系统能够动态地调节制动边界以躲过测量误差。
定义：Iop2=动作元件Irest2＝制动元件I_L＝近端电流相量I_R＝远端电流相量S1＝斜率1S2＝斜率2P ＝启动值BP＝两个斜率之间的拐点σloc＝由协方差矩阵所计算出来的就地相量动态修正系数σrem＝由协方差矩阵所计算出来的远方相量动态修正系数动作条件：(Iop2 / Irest2) ﹥1；制动条件：(Iop2 / Irest2)≦ 1当I_L﹤BP 且I_R﹤BP 时，Irest2＝2×S12×I_L2+2×S12×I_R2+2×P2+σloc+σrem当I_L﹥BP 且I_R﹤BP 时，Irest2＝2×S22×(I_L2-BP2)+2×S12×BP2+2×S12×I_R2+2×P2+σloc+σrem当I_L﹤BP 且I_R﹥BP 时，Irest2＝2×S12×I_L2+2×S22×(I_R2-BP2)+2×S12×BP2+2×P2+σloc+σrem当I_L﹥BP 且I_R﹥BP 时，Irest2＝2×S22×(I_L2-BP2)+2×S22×(I_R2-BP2)+4×S12×BP2+2×P2+σloc+σremL30差动保护的建议整定原则差动元件的主要包括以下4项内容：CURRENT DIFF PICKUP(电流差动启动值)、CURRENTDIFF RESTRAINT 1(电流差动制动1)、CURRENT DIFF RESTRAINT 2 (电流差动制动2)和CURRENT DIFF BREAK PT (电流差动拐点)。
线路光纤差动保护原理
线路光纤差动保护原理线路光纤差动保护是一种应用于电力系统的保护方式，它能够在电力系统出现故障时，快速准确地切除故障部分，保护系统的安全稳定运行。
本文将介绍线路光纤差动保护的原理及其应用。
一、差动保护原理。
1. 差动保护的基本原理。
差动保护是利用电力系统各部分之间的电流差值来判断系统是否发生故障的一种保护方式。
当系统正常运行时，各部分之间的电流差值应该为零；而当系统出现故障时，故障部分的电流与其他部分的电流就会有差异，通过检测这种差异来实现对故障的快速切除。
2. 光纤差动保护原理。
线路光纤差动保护是利用光纤通信技术将保护装置与被保护设备连接起来，通过光纤传输电流信息，实现对电力系统的差动保护。
光纤差动保护具有传输速度快、抗干扰能力强、适应性好等特点，能够有效应对电力系统的各种故障。
二、线路光纤差动保护的应用。
1. 高压输电线路。
在高压输电线路中，线路光纤差动保护能够实现对线路的快速差动保护，当线路出现短路、接地故障时，能够迅速切除故障部分，保护线路的安全运行。
2. 变电站。
在变电站中，线路光纤差动保护可以应用于母线保护、断路器保护等方面，实现对变电站设备的差动保护，提高变电站的安全可靠性。
3. 其他电力系统。
除了高压输电线路和变电站，线路光纤差动保护还可以应用于其他电力系统，如风电场、光伏电站等，为电力系统提供可靠的差动保护。
三、总结。
线路光纤差动保护是一种先进的电力系统保护方式，它利用光纤通信技术实现对电力系统的快速差动保护，能够有效应对各种故障，提高电力系统的安全可靠性。
随着技术的不断发展，线路光纤差动保护将在电力系统中得到更广泛的应用，为电力系统的稳定运行提供有力保障。
以上就是关于线路光纤差动保护原理的介绍，希望能对您有所帮助。
光纤电流差动保护联调方案
光纤电流差动保护联调方案光纤电流差动保护联调方案引言：光纤电流差动保护是一种应用广泛的电力系统保护方案，它通过借助光纤通信技术，实现了对电流差动保护设备之间的信息传输和通信。
本文将探讨光纤电流差动保护联调方案，旨在提供一种全面评估和撰写有价值的文章，帮助读者深入了解该方案的深度和广度。
一、光纤电流差动保护介绍a. 定义和原理光纤电流差动保护是一种常用的电力系统保护方式，其基本原理是通过测量电力系统不同点之间的电流差异，来判断电流差动是否达到设定阈值，从而实现对电力系统的保护和控制。
b. 应用领域光纤电流差动保护广泛应用于各类电力系统中，包括输电线路、变电站、发电机组等，它能够快速准确地检测和判断电流差动，并对故障进行定位和隔离。
二、光纤电流差动保护联调方案探讨a. 联调工作的意义和重要性联调是光纤电流差动保护系统运行的关键环节，它确保了各个保护设备之间的协调运行，提高了保护系统的可靠性和稳定性。
b. 联调方案的步骤和方法光纤电流差动保护联调方案包括准备工作、联调测试、数据分析和优化调整等步骤。
具体方法包括：设备配置、参数设置、信号校准、模拟测试和实际场试等。
c. 联调中常见的问题和解决方案在光纤电流差动保护联调过程中，常会出现保护设备无法通信、参数设置错误等问题。
针对这些问题，我们需要通过仔细排查和交叉验证来解决，确保联调的顺利进行。
三、光纤电流差动保护联调经验分享a. 应遵循的原则和方法在光纤电流差动保护联调中，我们应遵循一些原则和方法，包括：充分准备、严格按照方案进行、充分交流和沟通等。
b. 案例分析和实际应用通过分析一些典型案例和实际应用，我们可以更好地理解光纤电流差动保护联调的重要性和困难之处，以及如何根据实际情况进行调整和优化。
四、总结与展望a. 总结光纤电流差动保护联调方案的优缺点通过深入探讨和分析，我们可以总结出光纤电流差动保护联调方案的优点和不足之处，以便在实际应用中更好地进行选择和决策。
RCS-931系列光纤差动保护
很小，因此动作电流很小
因而灵敏度可能不够。
解决方法：
采用工频变化量比率差动 IR 继电器和零序差动继电器
931保护中差动继电器的种类和特点
I CD
IH
• 工频变化量分相差动继电器 的构成：
动作电流：
ICD IM IN
制动电流：
0.75
I R
I R I M＋I N
I H 取为定值单中‘差动电流 高定值’、4倍实测电容电
还有启动失灵、至重合闸等(给本线路其它保 护用.一般不接.原因是各套保护尽量保持相对 独立).
RCS-931压板定值V3.0
定值名称 定值范围
注
投A通道差动 投B通道差动 投距离保护 投零序保护
0, 1 0, 1 0, 1 0, 1
与外部压板与关系 与外部压板与关系 与外部压板与关系 与外部压板与关系
二段式相间和接 地距离
二段零序方向过 流(A型)
四段零序方向过 流(B型)
零序反时限过流 （D型）
重合闸
单重 三重 综重 停用
装置面板布置图
RCS-931A
超高压线路成套快速保护装置
汉字显示器
运行 TV 断线 充电 通道异常 跳A 跳B 跳C 重合闸
信号复归
3×3键盘
确认
区号
取消
液晶对比度调整
调试通讯口
装置硬件总体方案
Ia、Ib Ic、I0 Ua、Ub Uc、UL
TEST HELP
低通 滤波
A/D
电源 液晶显示
低通 滤波
A/D
DSP 光端机
CPLD
光隔
外部 开入
出口 继电器
QDJ
CPU
线路保护(距离保护、光纤电流差动)
四、检验中常见故障及处理 交流回路故障
交流回路故障现象及处理（电流回路）
1、测试仪显示电流回路开路，装置采样无该相电流值。 分析处理：使用万用表检查或者直接拆线检查是否有绝缘包扎
2、测试仪未显示电流回路开路，装置采样无该相电流值或者 电流值比加入值小。
分析处理：紧固装置交流插件，或者检查该相电流回路是否有短接
2、装置采样无该相电压值 分析处理：紧固装置交流插件，或者检查该相电压回路是否有虚接
3、装置采样显示B、C两相电压对调 分析处理：检查B、C两相电压回路接线是否对调
4、装置采样三相电压相位存在漂移的现象 分析处理：电压回路N被虚接。
四、检验中常见故障及处理 开入回路故障
开入回路检查方法 建议逐一投入压板及开入信号，检查装置开入变位情况
一、距离保护原理 三段距离保护
距离Ⅰ段、Ⅱ段和Ⅲ段之间的配合原则，基本上与电流保 护相似。
一、距离保护原理 三段距离保护
注意：距离保护的Ⅰ段保护范围通常选择为被保护线路 全长的80%~85%
原因：距离保护第1段的动作时限为保护装置本身的固有动作 时间，为了和相邻的下一线路的距离保护第1段有选择性的配 合，两者的保护范围不能有重叠的部分。否则，本线路第1段 的保护范围会延伸到下一线路，造成无选择性动作。 再者，保护定值计算用的线路参数有误差，电压互感器和电流 互感器的测量也有误差。考虑最不利的情况，这些误差为正值 相加。如果第1段的保护范围为被保护线路的全长，就不可避 免地要延伸到下一线路。此时，若下一线路出口故障，则相邻 的两条线路的第1段会同时动作，造成无选择性地切断故障。 除上弊，第1段保护范围通常取被保护线路全长的80％～85％。
2BZmZmZs et2ZmZs et
光纤差动
首先，光纤差动保护的原理和一般的纵联差动保护原理基本上是一样的，都是保护装置通过计算三相电流的变化，判断三相电流的向量和是否为零来确定是否动作，当接在CT（电流互感器）的二次侧的电流继电器（包括零序电流）中有电流流过达到保护动作整定值是，保护就动作，跳开故障线路的开关。
即使是微机保护装置，其原理也是这样的。
★★★但是，光纤差动保护采用分相电流差动元件作为快速主保护，并采用PCM光纤或光缆作为通道，使其动作速度更快，因而是短线路的主保护！另外，光纤差动保护和其它差动保护的不同之处，还在于所采用的通道形式不同。
纵联保护的通道一般有以下几种类型：1.电力线载波纵联保护，也就是常说的高频保护；2.微波纵联保护，简称微波保护；3.光纤纵联保护，简称光纤保护；4.导引线纵联保护，简称导引线保护。
至于对光纤通道的具体要求，我没有找到详细的答案，我认为有以下几点应该做到：1.由于采用PCM光纤或光缆作为通道，主要是要求线路两侧的数据实现主、从方式严格同步；2.当保护装置运行时，必须成对使用，即两侧都运行；3.进行整定时，线路两侧必须一侧整定为主机，另一侧整定为从机；4.光纤接口的技术指标必须满足要求，例如单模光纤、多模光纤的发送功率，接收灵敏度，抗干扰性能，等等指标。
750kV输电线路具有传输容量大、输送距离远、经济效益好的特点，但同时也存在线路分布电容大、故障时高频分量丰富、直流分周期分量衰减缓慢的影响保护工作的因素。
文章分析了750kV输电线路的电容电流、暂态过程对线路电流差动保护以及距离保护的影响，并对线路保护的动模试验以及实际系统的人工接地试验中线路保护的动作情况进行了介绍。
关键词：继电保护；动模试验；人工接地由于特高压输电线路具有传输容量大、输送距离远、经济效益好的特点，我国目前正在进行特高压输电系统的研究。
于2005年9月在西北建成的750kV输电线路即是其中的一部分。
与500kV超高压输电线路相比，750kV输电线路的输送容量更大、线路距离更长、系统短路容量更大，因而对线路继电保护的要求也就更高。
光纤电流差动保护技术在超高压线路中的应用
现 以梁 山煤 电有 限 公 司 方 山 发 电 厂 ２ ２ ０ ｋ Ｖ变 电站 出 线 间 隔的 Ｒ Ｃ Ｓ一 ９ ３ １ Ｇ Ｍ 保 护 装 置 为研 究 对 象 ， 探 讨 分 析 光 纤 电流 差 动保 护技 术现 场 应 用 技 术 。
同。在两侧分别采用尾纤将 保护装 置的光 收 、 发 自环 ， 将 相关 联 的通道 （ 即： 专用光纤 、 通道 自环试验 ） 控制字 置… １’ ， 观察一 段 时间后保护装置不可出现“ 通道异常” 警告信号 ， 在此期 间监 测通道状 态的计数器数 据均保 持不变 。检 查两侧 保护 与复接 接 口装置间的光缆是否正常连接 ， 采用光功率计 检查复接接 口 装置的发光功 率（ 常规光率值 为 一１ ３ ． ０ ｄ Ｂ ｍ） 、 接受 功率 （ 常规 灵敏度为 一 ３ ０ ． ０ ｄ Ｂ ｍ） ， 而两侧 的收信光 功率则应 该持续保 持 在一 ２ ０ ｄ Ｂ ｍ之上 ， 光纤 保护装 置收信 功率则 保持在 一１ ５ ｄ Ｂ ｍ 之上 。变 电站 内光率 的衰耗值 应 ＜ ２ ｄ Ｂ 。在 线路 两侧接 Ｅ ｌ 设 备 的电接 １ ： ３ 处进行 自环 ， 并将关联通道控制字置… １’ ， 观察一段 时间后保护装置不可出现“ 通道异常” 警告信号 ， 在此 期间监测 通道状态 的计数器数据均不能出现增加 。最后 ， 使用 误码仪对 复用通道 的传输质量进行测试 ， 此 时误码率越低 表明传输质量 越好 。在 复用 通 道 上 投 人 差 动 压 板 后 ， 线 路 保 护 装 置 上 的 复用 通道异常灯未 亮 ， 这表明光纤 复用 通道无 异常 ， 监测 通道状 态 的计数器数据 均保持不变 。 ２ ． ２ 装 置 带通 道 试 验 当光纤的通道验收达到预期标准之后 ， 经光纤连接 两侧装 置上 的光端机 ， 之后再进入装置将“ 通道 自环试验” 控制字修正 为“ ０ ” ， 上述操作 完成之后若光纤通道处于正常状态 ， 此时两侧 应亮起“ 运行 ” 灯， “ 通 道异常 ” 灯 不亮 ， 未发 出通道 异常警 告 ， 通 道 异 常接 点 不 动 作 。此 时 ， 工程人员应注意在“ 主机 方 式 ” 控 制字两侧分别设置为… ０“ ‘ １ ”， 并在两侧投 入差动保护 压板 ， 并 在两侧合理位置处安置断路器 ， 通道对侧分别接 通三相对称 电 流， 观察本侧屏幕上显示 的对侧三相 电流 以及补偿 后 、 未补偿 的差动电流值 ， 此时屏幕上显示 的对侧 电流值 应小 于 ５ ％ 的误 差率 ； 之后交换位置检查 ， 如果 在检查 时需要 在两 则 同时接 通 电流 ， 则需 要 确 保 通 道 两 侧 电 流相 位 的参 考 点 应 保 持 一
光纤差动保护原理
光纤差动保护原理分析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克希霍夫基本电流定律，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的这些优点的同时，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1 原理介绍光纤分相电流差动保护借助于线路光纤通道，实时地向对侧传递采样数据，同时接收对侧的采样数据，各侧保护利用本地和对侧电流数据按相进行差动电流计算。
根据电流差动保护的制动特性方程进行判别，判为区内故障时动作跳闸，判为区外故障时保护不动作。
光纤电流差动保护系统的典型构成如图1所示。
当线路在正常运行或发生区外故障时，线路两侧电流相位是反向的。
如图所示，假设M侧为送电端，N侧为受电端，则，M侧电流为母线流向线路，N侧电流为线路流向母线，两侧电流大小相等方向相反，此时线路两侧的差电流为零；当线路发生区内故障时，故障电流都是由母线流向线路，方向相同，线路两侧电流的差电流不再为零，当其满足电流差动保护的动作特性方程时，保护装置发出跳闸令快速将故障相切除。
对于光纤分相电流差动保护而言，其差动保护一般采用如图2所示的双斜率制动特性，以保证发生穿越故障时的稳定性。
图中，Id表示差动电流，Ir表示制动电流，K1、K2分别表示不同的制动斜率。
采用这样的制动特性曲线，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，即当线路末端发生区外故障时，因电流互感器发生饱和产生传变误差，此时采用较高斜率的制动特性更为可靠。
由于线路两侧电流互感器的测量误差和超高压线路运行时产生的充电电容电流等因素，差动保护在利用本地和对侧电流数据按相进行实时差电流计算时，其值并不为零，也即存在一定的不平衡电流。
线路光纤差动保护测试原理及实操方法
测试设备：长园深瑞PRS-753S 光纤纵差成套保护装置使用设备：继保之星-1600 继电保护测试系统▲继保之星-1600 继电保护测试系统测试原理：假设M侧为送电端，N侧为受电端。
正常状态下或者发生区外故障时M、N两侧电流幅值相同、方向相反。
根据差动电流原理（差动电流为本侧与对侧电流向量和）得出差流为零。
当发生区内故障时，N侧电流反向，此时M、N两侧流入的电流幅值相等，方向相同，产生的差流为各相故障电流的两倍。
▲光纤电流差动保护系统构成示意图根据保护要求，当差动电流幅值小于整定值0.95倍时，保护可靠不动作；当差动电流值大于或者等于整定值1.05倍时，保护可靠动作且动作时间低于100mS。
注意：实际测试中通常将保护装置尾纤（与对侧保护连接的光纤）进行自环，并将本侧、对侧识别码设置为相同。
此时保护装置通过光纤收到的对侧（实际是本侧）发出的故障电流值与本侧故障电流值相加即为试验差动电流值。
由此，可推算出实际加入的实验电流值是产生的差动电流值的二分之一。
保护装置整定值：变化量启动电流定值：0.2A差动动作电流定值1.2A测试方法1、保护装置设置压板设置：检修压板投入，纵联差动保护投入，A 、B、C跳闸出口压板退出。
控制字设置：定值整定-纵联差动保护设置为1，其他控制字设置为0。
2、接线▲接线原理图断开IA、IB、IC、IN端子排上的连接划片，使保护装置与线路断开将测试仪的IA、IB、IC、IN输出端口接入对应端子排保护装置侧将测试仪UA、UB、UC、UN接入相应的端子排测试仪开关量输入+KM端子接入装置正电源端子口测试仪开关量输入A端子接入装置跳闸线圈端子口（本次选择压板跳闸出口）▲继保之星-1600 接线图▲电压电流接线▲开关量+KM接线▲跳闸线圈接线▲光纤自环前▲自环后实验操作1、验证0.95倍整定值下，差动保护可靠不动作。
（单独验证A相，其他相可参考此设置）根据差动动作值1.2A计算可得，差动电流实验值1.2*0.95=1.14A，实验电流为0.57A。
光纤电流差动保护
主机柜
集成数据处理、通信控制 等功能，是整个系统的核 心。
软件构成
保护算法
实现差动保护功能的核心软件，包括采样、滤波、 计算等模块。
人机界面
提供系统运行状态、故障信息等可视化界面，方 便用户操作和维护。
通信协议
实现系统内部及与其他系统的数据交互，保证信 息传输的准确性和实时性。
通信系统
数据传输
负责将采集到的电流信号 传输至主机柜进行处理。
原理
通过采集线路两侧的电流信号，经过处理后比较两侧电流的 大小和方向，判断是否存在故障。当检测到电流差动量超过 设定阈值时，保护装置会立即动作，切除故障线路。
光纤电流差动保护的特点
快速性
选择性
光纤电流差动保护具有快速的响应速度， 能够在很短的时间内切除故障线路，减少 故障对系统的影响。
光纤电流差动保护只切除被保护线路的故 障部分，不影响其他正常线路的运行，具 有很好的选择性。
方案包括加强设备接地措施、提高设备的电磁屏蔽性能和采用抗干扰能
力更强的电子元件等。
未来研究方向
混合式保护技术
结合电流差动保护和其它保护原理，提高保护装置的适应性和可 靠性。
智能决策与控制
通过人工智能技术和大数据分析，实现智能决策与控制，提高电网 的运行效率和安全性。
网络安全与防护
加强网络安全与防护研究，保障光纤电流差动保护系统的安全稳定 运行。
光纤电流差动保护
contents
目录
• 光纤电流差动保护概述 • 光纤电流差动保护系统的构成 • 光纤电流差动保护的算法与实现 • 光纤电流差动保护的测试与验证 • 光纤电流差动保护的应用与案例分析 • 光纤电流差动保护的未来发展与挑战
01 光纤电流差动保护概述
国电南自PSL603G光纤电流差动保护装置
一、PSL603G光纤电流差动保护装置1. 应用范围本装置为由微机实现的数字式超高压线路成套快速保护装置，可用作220kV及以上电压等级输电线路的主保护及后备保护。
1、1保护配置603G保护的核心部件是三个CPU（32位）模件，在装置中#3—#5插件位置，各CPU并行工作。
（每个CPU模件设有两片微处理器，主处理器用于运行保护程序，辅助处理器用于监视主处理器工作状况。
双处理器相互监视，确保装置工作的可靠性。
）1、2 保护配置及型号PSL 603G系列以分相电流差动和零序电流差动为主体的全线速动主保护，由波形识别原理构成的快速Ⅰ段保护，由三段式相间和接地距离保护及四段式零序方向电流保护构成的后备保护。
保护有分相出口，并配有自动重合闸功能，可以通过保护屏上的重合闸控制把手可方便地进行单重、综重、三重、停用选择。
为了适应不同的线路，增加了一些特殊功能，每个特殊功能都设有相应的功能代码。
通过不同组合实现不同保护功能的保护装置，现有如下几种：表1.2.1 功能代码1、3保护程序整体结构：保护程序整体结构如图3.1.1所示。
图3.1.1 保护程序整体结构所有保护CPU程序主要包括主程序、采样中断程序和故障处理程序。
正常运行主程序。
每隔1ms采样间隔定时执行一次采样中断程序，采样中断程序中执行启动元件，如果启动元件没有动作，返回主程序。
如果启动元件动作，则进入故障处理程序（定时采样中断仍然执行），完成相应保护功能，整组复归时启动元件返回，程序又返回进入正常运行的主程序。
主程序中进行硬件自检、交流电压断线检查、定值校验、开关位置判断、人机对话模件和CPU模件运行是否正常相互检查等。
硬件自检包括ROM、RAM、EEPROM、开出光耦等。
采样中断程序中进行模拟量采集和相量计算、开关量的采集、交流电流断线判别、重合闸充电、数据同步、合闸加速判断和启动元件计算等。
故障处理程序中进行各种保护的算法计算、跳合闸判断和执行、事件记录、故障录波、保护所有元件的动作过程记录，最后进行故障报告的整理和记录所用定值。
输电线路光纤电流差动保护原理及校验
输电线路光纤电流差动保护原理及校验摘要：本文分析输电线路光纤差动保护的基本原理；并以永丰变220kV早颜永线三侧线路光纤差动保护RCS-931ATMV为例，深入分析了该装置的光纤电流差动保护的构成特性及其校验方法。
1引言近年来随着计算机技术及光纤通信技术的迅速发展，110kV及以上电压等级线路保护的快速主保护也在发生变化，逐步由原来的纵联高频保护和距离保护过渡到以光纤差动保护作为全线速动保护的发展阶段。
本文结合工作实际，分析输电线路光纤电流差动保护的基本原理，并以220kV早颜永线为例，分析探讨娄底局第一套三侧线路光纤差动保护装置RCS-931ATMV的构成原理及校验方法。
2输电线路光纤纵联电流差动保护原理输电线路两端的电流信号，通过采样、编码、光电信号转换、光纤传输到对端，保护装置接收到对端传过来的光信号转换成电信号再与本端电流信号构成纵联电流差动保护。
基于光纤通信容量很大的优点，输电线路纵联保护采用光纤通道后，所以往往做成分相式的光纤纵联电流差动保护。
输电线路分相电流差动保护具有良好的选相功能，哪一相电流差动保护动作那一相就是故障相，从而为220kV及以上电压等级的线路保护分相跳闸提供了高可靠性的判据。
输电线路光纤纵联电流差动保护的基本原理可结合图1来分析。
如图所示流过保护两端的电流相量IM、IN，如图1中箭头所示以母线流向被保护线路的方向为正方向，虚线部分表示短路故障情况下的故障电流IK。
以两端电流的相量和的幅值作为作为差动电流Id，如式2，稳态相差动继电器稳态相差动继电器的动作特性根据差动电流与制动电流的倍数关系分成二段特性动作方式。
I段相差动制动系数较大为瞬动段，针对严重故障下的保护。
首先介绍I段相差动继电器动作方程：IQ为电流差动启动定值。
其动作特性范围可描述为如图3中线段1和线段2之间的部分区域。
当满足上述稳态Ⅱ段相差动动作条件时，稳态Ⅱ段相差动继电器经25ms延时动作。
3，零序差动继电器对于经高电阻接地故障时，由于短路电流比较小，故采用零序差动继电器具有较高的灵敏度，由零序差动继电器动作，通过低比率制动系数的稳态差动元件选相，构成零序差动继电器，经过45ms延时动作。
光纤电流差动保护
里繁颐综呸在字王嫌刺超肉晰本喇溯腺碘嚷柑酒便翁蚊突境钓约赶厉结古光纤电流差动保护光纤电流差动保护
根据光纤构成材料分为： 以二氧化硅为主要成分的石英光纤 多种成分玻璃光纤 液体纤芯光纤 朔料包层石英光纤 全朔料光纤 氟化物光纤等
光纤的分类
指雅陇蝗歼翅出战愤乾舷尿署铆占瘁遁托赡逾傍彝蟹附偏袜倡忍望疼飘茫光纤电流差动保护光纤电流差动保护
PCM的高次群设备
站灰洋舅耳全藩刹拉惯酮坑戒述存搬蔗观保披镍空恨势陡售稼橡甄番甘饺光纤电流差动保护光纤电流差动保护
保护
通 信 终 端
远 动
同 向 数 据 接 口
PCM
微波或 光纤通道
接 口
同 向 数 据 接 口
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光纤通信缺点：
（1）光纤弯曲半径不能过小，一般不小于30mm； （2）光纤的切断和连接工艺要求高； （3）分路、耦合复杂。
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五、电流数据同步处理
1、采样数据修正法；
2、采样时刻调整法；
3、时钟校正法；
4、采样序号调整法；
5、GPS同步法；
6、参考相量同步法。
纵联电流差动保护所比较的是线路两端的电流相量或采样值，而线路两端保护装置的电流采样是各自独立进行的。为了保证差动保护算法的正确性，保护也必须比较同一时刻两端的电流值。
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• 输电线路差动保护
• 光纤通信基础知识
• 纵联保护光纤通道
一、线路纵联差动保护原理 二、纵联电流差动保护元件
1.分相电流差动保护元件
一段比率式分相电流差动保护判据：
I M I N I CD
I M I N k BL I M I N
氟化物光纤等
光纤的分类
按工作波长分类：
短波长光纤
光波波长0.85μm
长波长光纤
光波波长1.31μm和1.55μm
超长波长光纤
光缆类型
• 混合地线光缆(OPGW) • 支承式光缆(ADSS) • 普通光缆
OPGW
ADSS
光纤通信中的信道复用
波分复用WDM：是将信道分割成若干个子信道，每个信道用
当高的精度。但受到自然环境等因数的制约，并且需要相 应的硬件支持。
• 优点：采样同步与通信路由无关，可以适应各种形式的通
信系统，精度很高，不受电网频率的影响，其计算量也较 少，从原理上基本上克服了以上各种方法的缺点。
6、参考相量同步法
利用线路模型计算出代表同一量的两个相量，然后利用 这两个相量的相位差实现同步采样。
经过避雷 线上OPGW
1个光缆端子 盒装于屏上
3根尾纤
保护屏
保护屏
复用光纤通道
PDH/SDH PDH/SDH
PCM
PCM
64K
光纤
64K
通道
PDH/SDH PDH/SD PDH/SDH
2M
光纤
2M
光纤
保 护 装 置
接 口 转 换 G703
光纤
PDH/SDH
PDH/SDH
通 道
保 护 装 置
接 口 转 换 G703
PCM
通 道
保护室
通信室
保护室
通信室
保护装置与64K复接设备连路图
保护装置与2M复接设备连路图
复用PCM通道
光缆 端子 盒
数字信 号接口 装置 64kbit/s 光信号 155Mbit/s 光信号 2Mbit/s 电信号
P591/2/3 接口装置 SDH
保护屏
通信机房
64kbit/s 电信号
PCM
复用PCM通道
500米长 金属铠装 光缆 850nm 多模光纤
OPGW
P591/2/3 接口装置
SDH PCM
保护屏
通信机房
光纤电流差动保护时钟设置
两侧差动保护装置时钟设置有三种方式。
（1）两侧装置发送时钟均采用内时钟方式称为“主-主”时钟方式； （2）两侧装置均采用外时钟方式称为“从-从”时钟方式； （3）一侧装置采用内时钟方式，一侧装置采用外时钟方式称为“主-从”时钟方式。
SDH网络
SDH在电力系统中依靠OPGW构成自愈环网。 自愈网（self-healing Network)：无需 认为干预，网络就能在极短的时间内从 失效故障中自动恢复，使用户感觉不到 网络已出故障。其基本原理就是使网络 具备代替传输路由并重新确立通信的能 力。
SDH自愈环网示意图 A
D
B
C
光纤差动保护数据传输
光纤通信系统的基本组成
信 息 源 电 发 射 机 光 发 射 机
光纤线路
光 接 收 机
电 接 收 机
信 息 宿
电发射机的主要任务是PCM编码和信号的多路复用。
光发射器的组成
电接口 数据 线路 驱动 电路
编码
温度 控制 调制器 功率 控制 光源 光隔离
光纤通信有的主要优点：
（1）抗电磁干扰能力强； （2）传输容量大； （3）频带宽； （4）传输衰耗小； （5）线直径细，重量轻； （6）抗化学腐蚀能力强； （7）制造资源丰富。
专用通道方式时钟设置
专用光纤通道方式下，通道为保护专设，通道中没有任何节点，没 有其他时钟源，通道专一、简单。“从-从”时钟方式时装置没法运行， 只能设置为“主-主”时钟方式或“主-从”时钟方式。 设置为“主-主”时钟方式，两侧装置均采用内时钟，写入时钟为装 置时钟，读出时钟为提取时钟，写入时钟与读出时钟频率偏差仅与锁相 环有关，产生滑码最少。 设置为“主-从”时钟方式，主侧装置采用内时钟方式，从侧装置采 用外时钟，主侧写入时钟为装置时钟，从侧写入时钟为提取时钟，读出 时钟均为提取时钟。从侧提取时钟的好坏影响本侧时钟，不如采用“主主”时钟方式。
保护
同向 数据 接口
通信 终端
接口
PCM
微波或 光纤通道
远动
同向 数据 接口
当通信容量不够时，可使用PCM的高次 群设备。多个PCM信号合成一路信号的 过程为复接。与复接相反的过程为分接。 复接根据时钟源是否同一分为同源复 接和异源复接。SDH采用同源复接，即 同步数字系统，PDH为异源复接，即准 同步数字系统。
I 0 M I 0 N I 0CD
I 0 M I 0 N k BL I 0 M I 0 N
IOCD 应躲过正常运行时的最大不平衡零序电流。
3.突变量电流差动保护元件 突变量电流动作方程为:
I M I N I CD
I M I N k BL I M I N
通道延时 • 专用通道
节点A 保护M
备用通道 主通道
节点B 保护N
• 备用通道
节点D 节点C 节点A
主通道
备用通道
节点E 节点F 节点B 保护N
保护M
装置自环
TX 光 端 机 RX RX TX 接 口 装 置 TX 光 端 机 RX
复用通道方式时钟设置
（1）64Kbit／s复用PCM复用
采用内时钟方式，装置时钟PCM设备时钟有偏差，8kHz的定时信号和64Kbit／s 的信息信号不是同一时钟，写入时钟不是PCM时钟，造成读出时钟与写入时钟偏差， 产生滑码。所以64Kbit／s复用PCM设备要采用外时钟模式，采用提取的时钟（PCM 时钟）作为写入时钟，既装置两侧设置为“从-从” 时钟方式。
（2）2Mbit／s复用PDH/SDH设备
在2Mbit／s复用方式下，由于不经过PCM设备而直接连接PDH/SDH设备，而 PDH/SDH网络根据各个节点的精确时钟确定工作速率。作为其中的一个节点， 2Mbit／s复用时，同专用方式设置相同。 采用2Mbit／s复用PDH时还要对两侧的PDH通信设备进行通信时钟设定。即 把一侧的通信时钟设为主时钟（内时钟），另一侧通信时钟设为从时钟。否则 会因为PDH的时钟设置不当产生周期性的滑码。采用2Mbit／s复用PDH时，每个 节点上的时钟相同，两侧的通信设备不必进行通信时钟设定。
Tm 从机 Td
△t △t Tn
si sR Td I tR
主机 tS Mi
采样时刻调整法
3、时钟校正法
该方法规定一端为主端（参考端），另一端为从端（同步端）， 主端自由采用，从端发信息帧，主端收到后将命令和延时时间返回给 从端，从端计算两侧时钟的相对误差△t，从端按照一定比率对时钟 进行校正直到△t为零，从端的时钟保持与主端的时钟同步，两侧时 钟进入同步运行状态。
同步端 t s1 ts4
参考端
t m2
tm3
时钟校正法
4、采样序号调整法
该方法是线路两侧保护装置以同频率自由采样，并对 每一次采样标注一个采样序号，两侧装置仍然是一主一从， 从侧装置以主侧装置为参考端进行同步，但只调整采样序 号，并不调整采样时刻。
5、GPS同步法
• GPS同步法通过GPS受时信息，两侧同步采样，可以达到相
来传送一路信号，或则说是将波长划分成不同的波长段， 不同路的信号在不同波长段里传送，各个波段之间不会相 互影响。
时分复用OTDM：是将使用的信道的时间分成一个个的时间
片（时隙），按一定规则将这些时间片分配给各路信号， 每一路信号只能在自己的时间片内独占信道进行传输，所 以信号之间不会互相干扰。
码分复用OCDMA：采用暂时的波形（称作光特征码）来编码
和解码，不同的信息可共享一个时域、频域、空间域，它 根据域值从通道的所有信号中选取所需的信号，光解码器 的输出是与输入信号和匹配的滤波器相关的。
电端机
模数转换。 多路信号复用。 将一定码型和帧格式的电信号送入光 端机。 典型的电端机为PCM设备。
电端机/PCM设备介绍
PCM设备是数字微波、光纤等数字通 信的基群设备，也作为网络通信的终接设 备。 PCM的含义为脉冲编码调制，即对模 拟信号进行采样、保持、量化、编码，把 模拟信号转换成数字信号传输。
1、采样数据修正法
采样数据修正法的基本思想是：线路各端的保护装 置，在各自的晶体振荡器的时钟控制下，以相同的采样 频率，独立地进行采样，然后在进行差动保护算法之前 作同步化修正。
2、采样时刻调整法
对于采样时刻调整法，线路两侧一主一从，主端为参 考端，自由采样；从端为同步端，通过“梯形算法”可计 算出主端的采样时刻，并按主端的采样时刻调整自己的采 样时刻，达到两侧数据同步的目的。
ICD为分相差动电流定值，必须躲过在正常运行时的最大的不平衡 电流。K BL为比率制动系数。两式同时满足时跳闸。
两段比率式分相电流差动保护判据为：
I M I N I CD
I M I N k BL1 I M I N
I M I N k BL 2 I M I N k BL 2 I b
三、弱馈线路的保护
四、一侧开关断开时的保护
五、电流数据同步处理
纵联电流差动保护所比较的是线路两端的电流相量或采样值，而线 路两端保护装置的电流采样是各自独立进行的。为了保证差动保护算法 的正确性，保护也必须比较同一时刻两端的电流值。
常用的的方法有如下几种： 1、采样数据修正法； 2、采样时刻调整法； 3、时钟校正法； 4、采样序号调整法； 5、GPS同步法； 6、参考相量同步法。