光纖保護(hù)在京津唐電網(wǎng)中的應(yīng)用

光纖保護(hù)在京津唐電網(wǎng)中的應(yīng)用研究摘要：隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，光纖在繼電保護(hù)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，當(dāng)繼電保護(hù)裝置與光纖通道連接構(gòu)成系統(tǒng)時(shí)，存在一些必須考慮的問題。關(guān)鍵字：光纖通道縱聯(lián)保護(hù)0引言當(dāng)前，我國電力力工業(yè)發(fā)展很很快，區(qū)域型型大電網(wǎng)已初初見規(guī)模，將將來還要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)。電電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來來越強(qiáng)，不同同地區(qū)之間的的聯(lián)系越來越越緊密。在這這種形勢下，對對繼電保護(hù)的的要求也越來來越高，而且且側(cè)重于動作作的可信賴性性。要求系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)時(shí)，必須快速速切除，決不不能發(fā)生繼電電保護(hù)拒動的的事故。這樣樣全線速動的的縱聯(lián)保護(hù)對對高壓電網(wǎng)的的穩(wěn)定運(yùn)行起起到尤為重要要的作用，它它也是保證電電網(wǎng)穩(wěn)定的一一道防線。高壓線路縱聯(lián)保保護(hù)主要是依依賴于通道，使使線路兩端的的保護(hù)裝置進(jìn)進(jìn)行故障信息息的交換，進(jìn)進(jìn)而判別出是是本線故障，還還是區(qū)外故障障。從而使兩兩端的保護(hù)裝裝置：在區(qū)外外故障時(shí)，不不動作；在區(qū)區(qū)內(nèi)故障時(shí)，快快速動作，切切除故障。在在華北網(wǎng)運(yùn)行行的縱聯(lián)保護(hù)護(hù)根據(jù)使用信信號的方式，主主要分為下面面幾類：（1）閉鎖式保保護(hù)（2）允許式保保護(hù)（3）遠(yuǎn)方跳閘閘保護(hù)（4）電流差動動保護(hù)以上保護(hù)的通道道類型主要有有：專用載波波（專用收發(fā)發(fā)信機(jī)）、復(fù)復(fù)用載波、復(fù)復(fù)用微波、專專用光纖、復(fù)復(fù)用光纖等方方式。其中，專專用載波保護(hù)護(hù)運(yùn)行情況不不是很理想，反反映在抗誤動動能力較差，在在運(yùn)行中多次次發(fā)生因收信信間斷而造成成的保護(hù)誤動動事故。復(fù)用用載波保護(hù)情情況稍好，但但也存在抗干干擾能力差的的問題。在華華北電網(wǎng)，縱縱聯(lián)保護(hù)較早早的采用了微微波作為傳輸輸介質(zhì)，尤其其是500KV系統(tǒng)保護(hù)。最最大的特點(diǎn)是是：一次系統(tǒng)統(tǒng)的故障與微微波通信通道道發(fā)生故障兩兩者之間幾乎乎沒有相關(guān)性性，在系統(tǒng)故故障時(shí)，這就就為繼電保護(hù)護(hù)提供了良好好的通道條件件。但微波通通道也存在一一些問題，如如：易發(fā)生衰衰落，造成通通道中斷。中中間轉(zhuǎn)接環(huán)節(jié)節(jié)較多，其間間若有一個(gè)中中繼站有問題題，則要停保保護(hù)，而且有有可能要停數(shù)數(shù)條線路的保保護(hù)。隨著通信技術(shù)的的發(fā)展，在縱縱聯(lián)保護(hù)通道道的使用上，已已經(jīng)由原來的的單一的載波波通道變?yōu)楝F(xiàn)現(xiàn)在的載波、微微波、光纖等等多種通道方方式。由于光光纖通道所具具有的先天優(yōu)優(yōu)勢，使它與與繼電保護(hù)的的結(jié)合，在電電網(wǎng)中會得到到越來越廣泛泛的應(yīng)用。1光纖通道作作為縱聯(lián)保護(hù)護(hù)通道的優(yōu)勢勢光纖通道首先在在通信技術(shù)中中得到廣泛的的應(yīng)用，它是是基于用光導(dǎo)導(dǎo)纖維作為傳傳輸介質(zhì)的一一種通信手段段。光纖通道道相對于其他他傳統(tǒng)通道（如如：電纜、微微波等）具有有如下特點(diǎn)：：（1）傳輸質(zhì)質(zhì)量高，誤碼碼率低，一般般在10-10以下。這這種特點(diǎn)使得得光纖通道很很容易滿足繼繼電保護(hù)對通通道所要求的的“透明度”。即發(fā)端保保護(hù)裝置發(fā)送送的信息，經(jīng)經(jīng)通道傳輸后后到達(dá)收端，使使收端保護(hù)裝裝置所看到的的信息與發(fā)端端原始發(fā)送信信息完全一致致，沒有增加加或減少任何何細(xì)節(jié)。（2）光的頻頻率高，所以以頻帶寬，傳傳輸?shù)男畔⒘苛看?。這樣可可以使線路兩兩端保護(hù)裝置置盡可能多的的交換信息，從從而可以大大大加強(qiáng)繼電保保護(hù)動作的正正確性和可靠靠性。（3）抗干擾擾能力強(qiáng)。由由于光信號的的特點(diǎn)，可以以有效的防止止雷電、系統(tǒng)統(tǒng)故障時(shí)產(chǎn)生生的電磁方面面的干擾，因因此，光纖通通道最適合應(yīng)應(yīng)用于繼電保保護(hù)通道。以上光纖通道的的三個(gè)特點(diǎn)，是是繼電保護(hù)所所采用的常規(guī)規(guī)通道形式所所無法比擬的的。在通道選選擇上應(yīng)為首首選。但是由由于光纜的特特點(diǎn)，抗外力力破壞能力較較差，當(dāng)采用用直埋或空中中架設(shè)時(shí)，易易于受到外力力破壞，造成成機(jī)械損傷。若若采用OPGW，則可以有有效的防止類類似事件的發(fā)發(fā)生。2光纖通道與與繼電保護(hù)配配合的幾種方方式目前，縱聯(lián)保護(hù)護(hù)采用光纖通通道的方式，得得到了越來越越廣泛的應(yīng)用用，在現(xiàn)場運(yùn)運(yùn)行設(shè)備中，主主要有以下幾幾種方式：（1）專用光纖纖保護(hù)：光纖與縱聯(lián)保護(hù)護(hù)（如：WXB-111C、LFP-9901A）配合構(gòu)成成專用光纖縱縱聯(lián)保護(hù)。采采用允許式，在在光纖通道上上傳輸允許信信號和直跳信信號。此種方方式，需要專專用光纖接口口（如：FOX-440），使用單單獨(dú)的專用光光芯。優(yōu)點(diǎn)是是：避免了與與其他裝置的的聯(lián)系（包括括通信專業(yè)的的設(shè)備），減減少了信號的的傳輸環(huán)節(jié)，增增加了使用的的可靠性。缺缺點(diǎn)是：光芯芯利用率降低低（與復(fù)用比比較），保護(hù)護(hù)人員維護(hù)通通道設(shè)備沒有有優(yōu)勢。而且且，在帶路操操作時(shí)，需進(jìn)進(jìn)行本路保護(hù)護(hù)與帶路保護(hù)護(hù)光芯的切換換，操作不便便，而且光接接頭經(jīng)多次的的拔插，易造造成損壞。（2）復(fù)用光纖纖保護(hù)：光纖與縱聯(lián)保護(hù)護(hù)（如：7SL32、WXH-111、CSL1001、WXH-111C保護(hù)）配合合構(gòu)成復(fù)用光光纖縱聯(lián)保護(hù)護(hù)。采用允許許式，保護(hù)裝裝置發(fā)出的允允許信號和直直跳信號需要要經(jīng)音頻接口口傳送給復(fù)用用設(shè)備，然后后經(jīng)復(fù)用設(shè)備備上光纖通道道。優(yōu)點(diǎn)是：：接線簡單，利利于運(yùn)行維護(hù)護(hù)。帶路進(jìn)行行電信號切換換，利于實(shí)施施。提高了光光芯的利用率率。缺點(diǎn)是：：中間環(huán)節(jié)增增加，而且?guī)非袚Q設(shè)備備在通信室，不不利于運(yùn)行人人員巡視檢查查，通信設(shè)備備有問題要影影響保護(hù)裝置置的運(yùn)行。（3）光纖縱聯(lián)聯(lián)電流差動保保護(hù)：光纖通道的大容容量、較高的的抗干擾能力力，為縱聯(lián)電電流差動的應(yīng)應(yīng)用提供了可可能。首先得得到應(yīng)用的是是模擬式的光光纖縱聯(lián)電流流差動，當(dāng)前前已很少采用用。隨著大規(guī)規(guī)模集成電路路的應(yīng)用，數(shù)數(shù)字式電流差差動廣泛應(yīng)用用開來。目前前，在華北網(wǎng)網(wǎng)運(yùn)行的縱聯(lián)聯(lián)電流差動保保護(hù)有：REL-5561（ABB）、LFCB--102（GEC）、MCD（三菱）、LFP-9943（南瑞）、7SD5111（西門子）等等保護(hù)裝置。采采用的通道方方式有復(fù)用光光纖方式和專專用光纖方式式。因?qū)Ｓ茫ɑ驈?fù)用用）光纖保護(hù)護(hù)主要的區(qū)別別就是通道形形式不一樣，但但構(gòu)成縱聯(lián)的的原理與常規(guī)規(guī)保護(hù)沒有區(qū)區(qū)別，所以，不不再進(jìn)一步分分析。鑒于光光纖縱聯(lián)電流流差動保護(hù)原原理簡單，應(yīng)應(yīng)用前景廣泛泛，對通道依依賴性強(qiáng)，下下面主要對縱縱聯(lián)電流差動動保護(hù)的應(yīng)用用進(jìn)行分析、討討論。3光纖縱聯(lián)電電流差動保護(hù)護(hù)應(yīng)用中應(yīng)注注意的幾個(gè)問問題電流差動原理的的保護(hù)是較為為簡單的，也也是最為有效效的保護(hù)方式式。通過計(jì)算算線路兩側(cè)電電流的差值的的有無，從而而判別區(qū)內(nèi)或或區(qū)外故障。區(qū)外故障時(shí)：故故障電流為穿穿越性電流，兩兩側(cè)電流的差差值為零。區(qū)內(nèi)故障時(shí)：故故障電流由線線路兩側(cè)向故故障點(diǎn)流，兩兩側(cè)電流差值值為兩側(cè)故障障電流的和。在實(shí)際應(yīng)用中，220KV以上系統(tǒng)保保護(hù)多要求采采用分相電流流差動保護(hù)方方式，，它是是把本側(cè)的三三相電流采樣樣值傳送到對對側(cè)，進(jìn)行同同步比較，從從而計(jì)算出電電流差值，，經(jīng)經(jīng)一定邏輯后后，做出跳閘閘與否的選擇擇。在動作特特性上，均采采用比例制動動原理，只是是各家的制動動特性不一樣樣，有兩段式式，也有三段段式。各廠家家在內(nèi)部算法法上也各有千千秋，在此不不做詳細(xì)的分分析，本文從從運(yùn)行角度對對實(shí)際運(yùn)行中中存在的一些些問題進(jìn)行分分析。1、保護(hù)之間的的連接問題：：縱聯(lián)電流差動保保護(hù)與通信設(shè)設(shè)備的連接有有自身的特點(diǎn)點(diǎn)，與常規(guī)保保護(hù)不一樣。常常規(guī)保護(hù)傳輸輸?shù)脑试S信號號、直跳信號號可以說是傳傳輸?shù)氖敲盍?，是開關(guān)量量（或0或1）。而縱聯(lián)聯(lián)電流差動保保護(hù)傳輸?shù)闹髦饕菙?shù)字量量（也含開關(guān)關(guān)量），它是是把本側(cè)的三三相電流采樣樣值（分相式式差動）傳送送到對側(cè)，進(jìn)進(jìn)行同步比較較，從而計(jì)算算出電流差值值，經(jīng)一定邏邏輯后，做出出跳閘與否的的選擇。針對對這個(gè)特點(diǎn)，縱縱聯(lián)電流差動動保護(hù)必須采采用特殊的連連接方式與設(shè)設(shè)備，才能達(dá)達(dá)到目的。通通常，有以下下幾種連接方方式：（1）直接相連連方式：A：保護(hù)裝置具具有光接口，保保護(hù)與保護(hù)之之間通過光纖纖直接相連。此此種方式可靠靠性高。當(dāng)采采用850nm波長的光纖纖設(shè)備與多模模光纖配合使使用時(shí)，具有有經(jīng)濟(jì)性好，且且易于實(shí)現(xiàn)的的特點(diǎn)。但由由于光纖衰耗耗偏大（相對對1300nnm波長），傳傳輸距離一般般不超過10KM，所以在幾幾公里的短線線路上經(jīng)常采采用。B：在保護(hù)裝裝置之間，通通過雙絞線或或同軸電纜，依依照G703同向接口協(xié)協(xié)議，進(jìn)行電電接口直接相相連的方式。要要求保護(hù)具有有電接口，但但這種方式抗抗干擾能力差差，而且數(shù)字字量不宜進(jìn)行行長距離的傳傳輸。所以，一一般不使用這這種方式。（2）復(fù)用方式式：A：保護(hù)裝置電電接口通過雙雙絞線或同軸軸電纜，與通通信PCM設(shè)備64kbpps接口直接相相連，然后上上通道進(jìn)行傳傳輸。在現(xiàn)場場，通常保護(hù)護(hù)室與通信室室較遠(yuǎn)，而且且數(shù)字信號直直接在電纜中中傳輸極易受受干擾，所以以，這種方式式很少采用。B：保護(hù)裝置光光接口通過光光纖與光電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換設(shè)備相連連，然后光電電轉(zhuǎn)換設(shè)備與與通信PCM復(fù)用設(shè)備64kbpps接口依照G703協(xié)議，進(jìn)行行連接。由于于光信號抗干干擾能力強(qiáng)，可可以用于變電電站內(nèi)保護(hù)室室和通信室之之間的連接。而而且?guī)窌r(shí)可可以很方便的的進(jìn)行電信號號的切換。所所以，這種方方式被廣泛的的采用。2：同步問題：：在復(fù)用接口與通通信設(shè)備連接接時(shí)，大部分分接口均支持持G703同向方式（也也有些設(shè)備要要求提供反向向接口）。為為了滿足64kbpps數(shù)據(jù)通道收收發(fā)數(shù)據(jù)同步步復(fù)接的要求求，必須采用用主從時(shí)鐘方方式。否則，將將因時(shí)鐘不同同步，造成滑滑碼的出現(xiàn)，保保護(hù)裝置反映映出的就是CRC校驗(yàn)碼告警警。在某些保保護(hù)裝置中，對對接口沒有做做出要求，但但時(shí)鐘必須設(shè)設(shè)為主從方式式，因?yàn)閮啥硕吮Ｗo(hù)裝置在在計(jì)算差流時(shí)時(shí)，必須保證證同步，否則則，對差流的的計(jì)算就會造造成誤差。有一些縱聯(lián)電流流差動保護(hù)內(nèi)內(nèi)部，有多種種通道連接方方式選擇，如如：光纖直聯(lián)聯(lián)方式、經(jīng)光光電轉(zhuǎn)換進(jìn)64kbpps接口等方式式。這些方式式均需采用跳跳線進(jìn)行切換換，否則，也也會造成兩側(cè)側(cè)保護(hù)計(jì)算差差流的不同步步。在實(shí)際運(yùn)運(yùn)行中，曾發(fā)發(fā)生過這種情情況：維護(hù)人人員更換備用用插件時(shí)，由由于未對跳線線進(jìn)行核對，造造成保護(hù)裝置置CRC校驗(yàn)誤碼增增加，有時(shí)達(dá)達(dá)到告警定值值。這也是由由于數(shù)據(jù)不同同步造成的。縱聯(lián)電流差動保保護(hù)涉及通道道設(shè)備、通信信方式較多，現(xiàn)現(xiàn)在運(yùn)行中的的有專用光纖纖保護(hù)、復(fù)用用光纖保護(hù)、復(fù)復(fù)用微波保護(hù)護(hù)，這些保護(hù)護(hù)與通常的只只傳輸命令信信號的允許式式復(fù)用、專用用保護(hù)要求不不一樣。它要要對通道的方方式做出一些些要求，比如如：要對光纖纖直聯(lián)還是經(jīng)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換連連接上光纖或或微波、通信信主設(shè)備的同同步方式、誤誤碼率等指標(biāo)標(biāo)進(jìn)行規(guī)定。正正是由于在通通道上的技術(shù)術(shù)環(huán)節(jié)較多，造造成保護(hù)裝置置通道告警后后（有時(shí)是瞬瞬時(shí)的），不不容易分辨是是保護(hù)的問題題，還是通信信的問題。所所以，對現(xiàn)場場維護(hù)人員來來說，要把繼繼電保護(hù)工作作做好，就要要加強(qiáng)保護(hù)專專業(yè)與通信專專業(yè)之間的溝溝通。3：CT飽和問問題：在差動保護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)中，CT飽和問題是是必須考慮的的一個(gè)問題。對對于通常的220KV雙母線系統(tǒng)統(tǒng)，在發(fā)生區(qū)區(qū)外故障時(shí)，由由于線路兩端端CT特性不一致致，有可能在在保護(hù)裝置內(nèi)內(nèi)部產(chǎn)生差流流，由于整定定值小于額定定電流，有可可能造成保護(hù)護(hù)誤動。這個(gè)個(gè)問題在一般般的保護(hù)裝置置中靠比例制制動原理已經(jīng)經(jīng)得到解決。但但是在500KV系統(tǒng)，一次次系統(tǒng)多采用用一個(gè)半接線線（如圖），當(dāng)K1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)，流過5012的電流有兩部分，一部分為1母線通過5011開關(guān)提供的IA，另一部分為對側(cè)通過線路提供的IB。此時(shí)，在IA和IB的作用下，5012CT有可能嚴(yán)重飽和，一般的電流輸入方式下，是5011CT與5012CT合并后進(jìn)入A端保護(hù)裝置，此時(shí)，將使輸入到A端保護(hù)中的電流與一次值有較大誤差，在兩側(cè)保護(hù)裝置中形成差流。而且A側(cè)保護(hù)中制動電流是|IA-IB|，此值可能不是很大，造成制動電流不夠，極有可能使差動保護(hù)誤動出口。針對CT飽和，不不同的廠家采采用不同應(yīng)對對策略。有采采用CT飽和檢測器器以提高制動動特性的的、有有采用自適應(yīng)應(yīng)制動特性的的等各種方法法，但這些方方法均影響了了保護(hù)動作的的靈敏度。較較為有效的方方法就是線路路每側(cè)采用兩兩組CT繞組，進(jìn)入入保護(hù)裝置進(jìn)進(jìn)行制動（用用最大電流進(jìn)進(jìn)行制動）。這這樣可以在不不影響原保護(hù)護(hù)靈敏度的前前提下,提高保護(hù)在在區(qū)外故障且且CT飽和時(shí),保護(hù)抗誤動動的能力。4：CT斷線的的判別：對于電流縱差保保護(hù)來說，CT斷線的判別別是很重要的的一個(gè)功能，若若處理不當(dāng)，就就有可能造成成保護(hù)誤動?，F(xiàn)現(xiàn)運(yùn)行的所有有縱差保護(hù)中中，有如下幾幾種方式：一一種是引入另另一個(gè)CT或同一CT的不同繞組組，與本身CT進(jìn)行比較（如如：零序電流流），若不一一致則為CT斷線，閉鎖鎖保護(hù)；若一一致則為系統(tǒng)統(tǒng)故障，開放放保護(hù)。另一一種是利用通通道，交換線線路兩側(cè)的零零序電流情況況，判別方法法同上。還有有利用檢測電電壓變化率或或零序電壓來來閉鎖保護(hù)的的。以上幾種種方式，我們們感覺利用通通道比較兩端端的零序電流流的方式比較較好，它充分分利用了光纖纖通道的優(yōu)勢勢，又減少了了外部的接線線，簡化了裝裝置。對于采采用電壓變化化量來閉鎖、開開放保護(hù)的方方式，我們認(rèn)認(rèn)為不可取，因因?yàn)樵斐呻妷簤翰▌拥囊蛩厮靥啵纾海和肚须娍蛊髌?、電容器，發(fā)發(fā)電機(jī)調(diào)整無無功等，而且且高阻接地時(shí)時(shí)，電壓的變變化量并不是是很大，最大大問題是躲過過渡電阻能力力大大下降。所所以，國產(chǎn)保保護(hù)中，還沒沒有用電壓變變化量來開放放保護(hù)的方式式。5：電容電流補(bǔ)補(bǔ)償問題：目前，在5000KV超高壓電網(wǎng)網(wǎng)中，縱聯(lián)電電流差動應(yīng)用用比較廣泛。針針對超高壓、長長距離輸電線線路，電容電電流的影響不不能不考慮進(jìn)進(jìn)去?，F(xiàn)在進(jìn)進(jìn)口保護(hù)普遍遍的做法是在在定值項(xiàng)中，對對電容值（或或充電電流）進(jìn)進(jìn)行設(shè)定。但但是作為限制制一次過電壓壓的一種手段段，500KV線路普遍裝裝設(shè)了高壓電電抗器對線路路電容進(jìn)行一一定的補(bǔ)償。但但是，當(dāng)電抗抗器因故退出出運(yùn)行時(shí)，此此時(shí)保護(hù)內(nèi)預(yù)預(yù)設(shè)的充電電電流值，就失失去了意義，并并且影響了保保護(hù)的動作性性能?，F(xiàn)場必必須重新進(jìn)行行定值的整定定，給運(yùn)行帶帶來不便。是是否可以采用用一個(gè)開入量量（如：高壓壓電抗器的刀刀閘輔助接點(diǎn)點(diǎn)），來控制制此項(xiàng)定值的的切換。這樣樣，運(yùn)行方式式切換起來就就較為方便。6：