光纤的差动保护原理及调试

郑小英（新疆鼎盛源电力建设有限公司，新疆 乌鲁木齐　843000）

光纤的差动保护原理及调试

郑小英
（新疆鼎盛源电力建设有限公司，新疆 乌鲁木齐843000）

论文讨论了光纤差动保护的原理及特点，并通过在实际应用中的经验，提出了若干在日常检验中我们需要注意的方面。

光纤；分相差动保护

0　引言

光纤的差动保护从电流差动保护方式升级发展而得出的新型保护方式，其所遵循的原理和电流差动一样，同样是基尔霍夫第一定律即基尔霍夫电流定律。在理想状态下，光纤的差动保护可以通过单元的方式进行，基于基尔霍夫第一定律原理非常简单，即使装置以不同的方式运行，但是保护依然不会受到影响。保护装置在输电线线路上实际分为两个部分，两个部分的保护装置之间不通电，不会形成电流回路，大大的提升了保护装置的可靠性。从目前的实际应用来讲，光纤的差动保护装置主要用于输电线路及其附属设备，光纤差动保护与其它的保护装置相比，可以实现较高的灵敏特性，具有非全相使用的特点，因其装置简单，可以实现简单快速动作，这便实现了可靠运行的要求，而且该装置可以适应电网波动，这都是其它保护装置无法实现的。而且由于光纤差动保护设备通过光纤作为传递信号的介质，保证了信号的高速、稳定、准确的传送。

1　保护工作的原理

光纤的差动保护顾名思义是用光纤作为信号传递通道，无时差的在装置两侧之间相互进行数据采样并进行数据交流。而单侧的保护装置通过对比对侧电流数据采样和本地数据采样进行电流的差动计算。保护装置根据计算结果判别相应的故障出现在保护区域内或者是区域外，如果故障出现在保护区域内，保护装置立刻实施跳电保护，如果故障出现在保护区域以外，保护装置忽略该信号。保护装置的故障判别依据是相应保护的制动性能的程式。图1具体展示了光纤差动保护系统构造。

图1　光纤电流差动保护系统构成示意图

如果输电线的运行状态一切正常，或者在保护区域以外发生故障时，输电线两侧保护装置内部电流的相位是正好相反的。如图1所示，我们可以把M当成电流输出端，N为电流接受端，由此我们可以知道：M处的电流方向为：输电母线→电流输出端；N处的电流方向为电流接受端→受电母线。因为两端保护装置内电流具有绝对值相等而流动方向相差180°，所以输电线两侧保护装置内电流差值为零。另一种情况是，如果故障发生在保护区域之内，因为输电线发生故障，导致输电线两侧保护装置内电流的流动方向都是从电力输出侧或者电力接收处的母线流向各自相应线路，具有电流绝对值相等并且电流流动方向一致的特点，造成输电线两侧保护装置内电流差值不再为零，当这个差值电流满足制动性能程式的动作要求时，保护装置变回发出指令并即刻进行跳电动作将故障区域隔离。

至于我们提到的光纤的分相方面的电流差动的保护措施方面，具体的差动方法保护措施主要是利用图2中的两条斜率的制动特征，这是用来使得发生例如穿越的故障之时还能够保证系统的稳定性能。图中出现的Id、Ir、K1、K2分别表示差动电流、制动电流、以及不同的制动斜率［1］。我们运用这样类型的曲线，是为了使得当有较小的电流的时候，系统依然能够保持比较强的灵敏程度；并且当电流比较大的时候，系统又能够维持比较强的可靠稳定性能，换句话说，就是在线路的尾部有区域以外的故障发生的时候，此时电流的互感器就会产生传播方面的误差，这个时候我们运用的比较大的斜率的制动特征便更加的稳定。

图2　光纤电流差动保护的制动特性

此外，发生差动零件被确定是区域之内的故障，从而报出跳闸的信号时，我们除了断开此系统中本侧面的断路器之外，还要依靠光纤通道对该系统的线路的对面报出联合调动的命令，从而让对面一侧的短路器能够在很短的时间内实现跳闸的动作。

2　通信系统所需要达到的标准

因为，光纤电流的差动方式的保护措施对线路的两个不同侧的保护性设备，要求实现采样的同时要与其同步，所以，对于光纤电流的差动方式保护措施非常重要的是时钟式的同步。一旦我们的电流差动保护系统利用了光纤的专用通道的时候，此保护设备中的同步时钟就会一如既往地利用 “从主到从”的方式，也就是说，两个不同侧的保护之中的一侧占有内部时钟当成主时钟，而其余一侧就被弄成了从时钟了。其中，被弄成从时钟一侧的保护设备，它的时钟信号是从对面一侧的保护传过来的信号的编码之中翻译出来的，这样跟对面一侧就实现了时钟式的同步。

而又当利用了复用PCM的方法的时候，复用数字的通信装置中的数据通道成为了主时钟，两个测的保护设备都应该被弄成从时钟的方式，也就是说都从复用数字通信的设备之中拿出与其同步的时钟信号：如果不这样的话，这个保护设备就没有办法和通信系统的数据通道达成一个复接的模式。

3　光纤分相差动保护的调试

绝大多数的光纤差动保护系统，其实验都是这样实现的：利用自环的方法，把自己的接受和发送端口通过一个尾纤来相互连接，从而实现单侧的试验。这种方法的优点为：可以尽早地发现自己系统中存在的问题，未雨绸缪地在对通道进行调试的时候仅需要做一些简单的工作，例如检查一下通过的传输情况或者做一些传动的试验。这样的方法，就会使得调试工作既省时，又可以很快地找到问题的所在。然而，因为差动保护的内部程序自身设计的因素，它不能用自环的方法进行试验，唯一的办法就是依据两台设备相互配合实现其检验。如若它运用的为单回路线路的话，就仅仅能够和对面一侧的设备一起来试验，这种情况的话就要和对面一侧工作人员相互配合，给试验的过程带来了很多不必要的麻烦和困难，因为有一些地方所采用的系统都给不同线路设置相应的保护设备，因此我们就要采用在同一侧实现两辆相互配合的方式进行检验，采用这种措施不但能够起到保护制动的作用，而且还可以直接地观察出两台设备的运行情况，从而使得装置有一个比较完善且全面的检验。

因为差动保护的检测不可以单侧地自环检测，因此检验单回线路保护的过程中，唯一的办法就是同对面一侧的一起进行，除此之外，一些地方会采用4/3和3/2的方式进行接线，这样就会有以下的问题所在：虽然线路处于停止运行的状态，然而对面一侧的开关却是串联的运行模式，这样的话，当自己一侧的进行保护监测是，就会有可能错误地导致对面一侧的开关打开。在此装置之中，专门给差动保护做了一个TEST的试验方式，这里所说的TEST试验方式，即为当自己这一侧的保护模式进入TEST之后，会让对面一侧的设备也自动地开始了这种试验的方式，当自身这一侧在做检验的时候，对面一侧的差动保护便不会出现误动的情况。因此在进行差动保护检验的时候，特别要注意先让该装置进入TEST模式，之后才开始进行试验［2］。

4　结论

光纤差动保护设备的功能的确非常的强大、其实现配置的方式也比较灵活。在实际运行的过程之中，系统工作稳定，尚且没有出现重大的异常情况。但是，它也存在着一些差强人意的地方，这些欠缺都给运行和调试的工作人员造成了些许的不方便。具体体现是：如果不能够单侧自环试验，那么次系统内部的各个保护的投退仅仅可以依靠改变控制字进行［3］。这样一来，就要求运行和维护的工作人员能够非常熟练地了解此系统的原理及其性能，并且能够理论联系实际，将其应用在实际的运行过程中，只有这样才能够保证此系统的安全稳定运行。

［1］黄浩，董振国.变电运行的故障排除及安全管理分析［J］.科技风，2010，23.

［2］张国芳，张麟.关于变电运行故障分析及处理方法探讨［J］.科技创新与应用，2012，25.

［3］刘宏.变电运行存在的问题及处理措施的探讨［J］.科技与企业，2011，14.

TN79

Adoi：10.3969/j.issn.1002-6673.2015.05.024

1002-6673（2015）05-064-02

2015-06-11

郑小英（1965-），女，新疆阿克苏人，本科，助理工程师。目前从事电力建设工作。