鄭小英（新疆鼎盛源電力建設(shè)有限公司，新疆 烏魯木齊　843000）

光纖的差動保護原理及調(diào)試

鄭小英
（新疆鼎盛源電力建設(shè)有限公司，新疆 烏魯木齊843000）

論文討論了光纖差動保護的原理及特點，并通過在實際應用中的經(jīng)驗，提出了若干在日常檢驗中我們需要注意的方面。

光纖；分相差動保護

0　引言

光纖的差動保護從電流差動保護方式升級發(fā)展而得出的新型保護方式，其所遵循的原理和電流差動一樣，同樣是基爾霍夫第一定律即基爾霍夫電流定律。在理想狀態(tài)下，光纖的差動保護可以通過單元的方式進行，基于基爾霍夫第一定律原理非常簡單，即使裝置以不同的方式運行，但是保護依然不會受到影響。保護裝置在輸電線線路上實際分為兩個部分，兩個部分的保護裝置之間不通電，不會形成電流回路，大大的提升了保護裝置的可靠性。從目前的實際應用來講，光纖的差動保護裝置主要用于輸電線路及其附屬設(shè)備，光纖差動保護與其它的保護裝置相比，可以實現(xiàn)較高的靈敏特性，具有非全相使用的特點，因其裝置簡單，可以實現(xiàn)簡單快速動作，這便實現(xiàn)了可靠運行的要求，而且該裝置可以適應電網(wǎng)波動，這都是其它保護裝置無法實現(xiàn)的。而且由于光纖差動保護設(shè)備通過光纖作為傳遞信號的介質(zhì)，保證了信號的高速、穩(wěn)定、準確的傳送。

1　保護工作的原理

光纖的差動保護顧名思義是用光纖作為信號傳遞通道，無時差的在裝置兩側(cè)之間相互進行數(shù)據(jù)采樣并進行數(shù)據(jù)交流。而單側(cè)的保護裝置通過對比對側(cè)電流數(shù)據(jù)采樣和本地數(shù)據(jù)采樣進行電流的差動計算。保護裝置根據(jù)計算結(jié)果判別相應的故障出現(xiàn)在保護區(qū)域內(nèi)或者是區(qū)域外，如果故障出現(xiàn)在保護區(qū)域內(nèi)，保護裝置立刻實施跳電保護，如果故障出現(xiàn)在保護區(qū)域以外，保護裝置忽略該信號。保護裝置的故障判別依據(jù)是相應保護的制動性能的程式。圖1具體展示了光纖差動保護系統(tǒng)構(gòu)造。

圖1　光纖電流差動保護系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

如果輸電線的運行狀態(tài)一切正常，或者在保護區(qū)域以外發(fā)生故障時，輸電線兩側(cè)保護裝置內(nèi)部電流的相位是正好相反的。如圖1所示，我們可以把M當成電流輸出端，N為電流接受端，由此我們可以知道：M處的電流方向為：輸電母線→電流輸出端；N處的電流方向為電流接受端→受電母線。因為兩端保護裝置內(nèi)電流具有絕對值相等而流動方向相差180°，所以輸電線兩側(cè)保護裝置內(nèi)電流差值為零。另一種情況是，如果故障發(fā)生在保護區(qū)域之內(nèi)，因為輸電線發(fā)生故障，導致輸電線兩側(cè)保護裝置內(nèi)電流的流動方向都是從電力輸出側(cè)或者電力接收處的母線流向各自相應線路，具有電流絕對值相等并且電流流動方向一致的特點，造成輸電線兩側(cè)保護裝置內(nèi)電流差值不再為零，當這個差值電流滿足制動性能程式的動作要求時，保護裝置變回發(fā)出指令并即刻進行跳電動作將故障區(qū)域隔離。

至于我們提到的光纖的分相方面的電流差動的保護措施方面，具體的差動方法保護措施主要是利用圖2中的兩條斜率的制動特征，這是用來使得發(fā)生例如穿越的故障之時還能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。圖中出現(xiàn)的Id、Ir、K1、K2分別表示差動電流、制動電流、以及不同的制動斜率［1］。我們運用這樣類型的曲線，是為了使得當有較小的電流的時候，系統(tǒng)依然能夠保持比較強的靈敏程度；并且當電流比較大的時候，系統(tǒng)又能夠維持比較強的可靠穩(wěn)定性能，換句話說，就是在線路的尾部有區(qū)域以外的故障發(fā)生的時候，此時電流的互感器就會產(chǎn)生傳播方面的誤差，這個時候我們運用的比較大的斜率的制動特征便更加的穩(wěn)定。

圖2　光纖電流差動保護的制動特性

此外，發(fā)生差動零件被確定是區(qū)域之內(nèi)的故障，從而報出跳閘的信號時，我們除了斷開此系統(tǒng)中本側(cè)面的斷路器之外，還要依靠光纖通道對該系統(tǒng)的線路的對面報出聯(lián)合調(diào)動的命令，從而讓對面一側(cè)的短路器能夠在很短的時間內(nèi)實現(xiàn)跳閘的動作。

2　通信系統(tǒng)所需要達到的標準

因為，光纖電流的差動方式的保護措施對線路的兩個不同側(cè)的保護性設(shè)備，要求實現(xiàn)采樣的同時要與其同步，所以，對于光纖電流的差動方式保護措施非常重要的是時鐘式的同步。一旦我們的電流差動保護系統(tǒng)利用了光纖的專用通道的時候，此保護設(shè)備中的同步時鐘就會一如既往地利用 “從主到從”的方式，也就是說，兩個不同側(cè)的保護之中的一側(cè)占有內(nèi)部時鐘當成主時鐘，而其余一側(cè)就被弄成了從時鐘了。其中，被弄成從時鐘一側(cè)的保護設(shè)備，它的時鐘信號是從對面一側(cè)的保護傳過來的信號的編碼之中翻譯出來的，這樣跟對面一側(cè)就實現(xiàn)了時鐘式的同步。

而又當利用了復用PCM的方法的時候，復用數(shù)字的通信裝置中的數(shù)據(jù)通道成為了主時鐘，兩個測的保護設(shè)備都應該被弄成從時鐘的方式，也就是說都從復用數(shù)字通信的設(shè)備之中拿出與其同步的時鐘信號：如果不這樣的話，這個保護設(shè)備就沒有辦法和通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通道達成一個復接的模式。

3　光纖分相差動保護的調(diào)試

絕大多數(shù)的光纖差動保護系統(tǒng)，其實驗都是這樣實現(xiàn)的：利用自環(huán)的方法，把自己的接受和發(fā)送端口通過一個尾纖來相互連接，從而實現(xiàn)單側(cè)的試驗。這種方法的優(yōu)點為：可以盡早地發(fā)現(xiàn)自己系統(tǒng)中存在的問題，未雨綢繆地在對通道進行調(diào)試的時候僅需要做一些簡單的工作，例如檢查一下通過的傳輸情況或者做一些傳動的試驗。這樣的方法，就會使得調(diào)試工作既省時，又可以很快地找到問題的所在。然而，因為差動保護的內(nèi)部程序自身設(shè)計的因素，它不能用自環(huán)的方法進行試驗，唯一的辦法就是依據(jù)兩臺設(shè)備相互配合實現(xiàn)其檢驗。如若它運用的為單回路線路的話，就僅僅能夠和對面一側(cè)的設(shè)備一起來試驗，這種情況的話就要和對面一側(cè)工作人員相互配合，給試驗的過程帶來了很多不必要的麻煩和困難，因為有一些地方所采用的系統(tǒng)都給不同線路設(shè)置相應的保護設(shè)備，因此我們就要采用在同一側(cè)實現(xiàn)兩輛相互配合的方式進行檢驗，采用這種措施不但能夠起到保護制動的作用，而且還可以直接地觀察出兩臺設(shè)備的運行情況，從而使得裝置有一個比較完善且全面的檢驗。

因為差動保護的檢測不可以單側(cè)地自環(huán)檢測，因此檢驗單回線路保護的過程中，唯一的辦法就是同對面一側(cè)的一起進行，除此之外，一些地方會采用4/3和3/2的方式進行接線，這樣就會有以下的問題所在：雖然線路處于停止運行的狀態(tài)，然而對面一側(cè)的開關(guān)卻是串聯(lián)的運行模式，這樣的話，當自己一側(cè)的進行保護監(jiān)測是，就會有可能錯誤地導致對面一側(cè)的開關(guān)打開。在此裝置之中，專門給差動保護做了一個TEST的試驗方式，這里所說的TEST試驗方式，即為當自己這一側(cè)的保護模式進入TEST之后，會讓對面一側(cè)的設(shè)備也自動地開始了這種試驗的方式，當自身這一側(cè)在做檢驗的時候，對面一側(cè)的差動保護便不會出現(xiàn)誤動的情況。因此在進行差動保護檢驗的時候，特別要注意先讓該裝置進入TEST模式，之后才開始進行試驗［2］。

4　結(jié)論

光纖差動保護設(shè)備的功能的確非常的強大、其實現(xiàn)配置的方式也比較靈活。在實際運行的過程之中，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，尚且沒有出現(xiàn)重大的異常情況。但是，它也存在著一些差強人意的地方，這些欠缺都給運行和調(diào)試的工作人員造成了些許的不方便。具體體現(xiàn)是：如果不能夠單側(cè)自環(huán)試驗，那么次系統(tǒng)內(nèi)部的各個保護的投退僅僅可以依靠改變控制字進行［3］。這樣一來，就要求運行和維護的工作人員能夠非常熟練地了解此系統(tǒng)的原理及其性能，并且能夠理論聯(lián)系實際，將其應用在實際的運行過程中，只有這樣才能夠保證此系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

［1］黃浩，董振國.變電運行的故障排除及安全管理分析［J］.科技風，2010，23.

［2］張國芳，張麟.關(guān)于變電運行故障分析及處理方法探討［J］.科技創(chuàng)新與應用，2012，25.

［3］劉宏.變電運行存在的問題及處理措施的探討［J］.科技與企業(yè)，2011，14.

TN79

Adoi：10.3969/j.issn.1002-6673.2015.05.024

1002-6673（2015）05-064-02

2015-06-11

鄭小英（1965-），女，新疆阿克蘇人，本科，助理工程師。目前從事電力建設(shè)工作。