利用光纤纵差保护防止油田电网短路时越级跳闸

张亚妮 侯德明 重庆水利电力职业技术学院

1 纵差保护的基本原理

纵差保护常常被称为是纵联差动保护，它主要是用来检查本线路的运行情况，如发现故障则及时地切除本线路。该保护的基本原理就是通过使用特定的通信措施纵向连接输电线路的各个端口的保护装置，通过比较输电线各端的电气量转换到对端的数字信号，判断油田电网的输电线路到底是哪里出现了问题并及时地排除，避免电网短路造成越级跳闸等情况。

也就是说电流纵联差动保护的目的就是判断油田电网的输电线路有没有出现电网短路的问题。它所采取的主要措施就是比较送到对端的被保护线路各端电流量和相位。

在线路两端装设相同型号和变比的电流互感器，其二次绕组用电缆连接起来，按环流式接线，差动继电器接在差流回路内。

2 油田电网现状

一般情况下油田输电网络的分布都不会很松散，电网的线路大多数比较短，所以说电网出现短路造成越级跳闸的情况不少见。电网短路的保护工作出现问题主要有两个原因：首先就是短线路出现故障时，整定阻抗小，很难找到问题所在的位置，所以不能很快地切除故障线路；其次就是油田电网有问题的线路常常会牵连到母线，因为输电线路短，检修的时间相对缩短，常常导致误动，造成母线短路的情况时有发生。

3 系统的应用

油田的变电站分布相对密集，电网的输电线路不长，特别是油井分布相对不松散的地方，电网的输电线路大都是使用电流速断和过电流保护。也就是说，这些短线路继电保护的方式需要考虑到两个方面的问题：一是继电保护自动装置具有自身的弱点，不仅配置不高而且可靠性得不到保障；二是油田电网输电线路较短的特点。而采取光纤纵差保护能够很好地弥补这些缺陷，是短线路继电保护的最好措施。继电保护和安全自动装置技术的相关规程也明确指出，可以将光纤纵差保护作为是短线路的主保护。

光纤纵差保护系统在保护短线路时是通过控制各个采油区设备的开关来实现的。首先要求被保护区域的变电所高开柜的智能终端都必须实现数字化，只有实现设备数字化，其里面的数据服务器才能接收来自点对点光纤的信息数据。同时数据服务器分析收到的信息，下发出口命令来控制采油区的开关，让开关实现自动的跳闸、合闸操作；数据服务器将各智能终端上送的数据合并后通过高速光纤上送到保护主机，保护主机经运算后通过数据服务器向智能终端下发控制命令，实现保护跳闸。

光纤差动保护系统之所以能够很好地保护主机，实现数据共享，最关键的是使用了数字化网络和光纤通讯。该差动保护系统运作的区域取决于CT位置。越级跳闸这种情况的出现是由于采油区变电高压馈电开关在电网短路的时候馈出线高爆开关没有得到及时的切除而造成的。要避免这种情况出现，需在变电高压馈电开关所在母线配置安装光纤差动保护，因为只有这样，母线差动保护和线路光纤差动保护才不会产生差动电流，通过速断保护动作切除故障。

4 应用中存在的问题

（1）施工工艺问题。光纤保护通过提高电网通道的安全稳定性来维护整个电力系统的运转，是油田电网短线路的主保护。通常来说，油田电网要安全稳定地运转就要尽可能地避免电网保护装置可能出现的误差，避免由此造成的误动作。因为油田电网的光缆传输的关键性连接环节就是光缆机、电缆层和高压线路等，除此之外，光纤对于施工工艺和质量都有较高的标准。

（2）同步问题。油田光纤电流差动保护系统的通道设备和通信措施种类繁多，而且功能也不断增强，这为相关专业人员的继电保护工作提出了更高的要求。如今针对光纤电流差动保护而设计的光纤保护、复用光纤保护和复用微波保护都不仅只传输命令信号，还具备很多有关通道的同步方式的一些功能。因为这些通道上的技术比较复杂，保护装置通道告警后很难分辨是什么具体的问题，需要过硬的专业知识技能才能够解决这些难题。

（3）TA饱和问题。TA饱和问题是差动保护设计中不可忽视的问题。因为只要发生区外的线路两端TA特性不一致，或者其整定值小于额定电流，常常会导致油田电网保护出现问题。

5 结语

虽然光纤纵差保护在油田电网保护的实际运行过程中也存在着一些问题，需要油田企业不断提高技术水平才能将其解决，但是其优势还是比较明显的：光纤纵差保护能较为准确地反应出现问题的电网区间，而且较短输电线路的运行需要光纤纵差保护作为主保护。因为纤纵差保护不仅能保证整个系统的速动性、选择性，而且还能调试整个系统保护的时限配合，减少上下级变电所（间）保护配合的时限，防止越级跳闸。该技术操作方便、快捷，能更好地为油田电力系统服务。