光纤差动保护原理分析.docx

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1、光纤差动爱护原理分析光纤电流差动爱护是在电流差动爱护的基础上演化ifU来的，基本爱护原理也是基于克希霍夫基本电流定律，它能够志向地使爱护实现单元化，原理简洁，不受运行方式改变的影响，而且由于两侧的爱护装置没有电联系，提高了运行的牢竟性。目前电流差动爱护在电力系统的主变压器、线路和母线上大量运用，其灵敏度高、动作简洁牢靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等优点是其他爱护形式所无法比拟的。光纤电流差动爱护在继承了电流差动爱护的这些优点的同时.，以其牢靠稔定的光纤传输通道保证了传送电流的幅值和相位正确牢靠地传送到对侧1原理介绍光纤分相电流差动爱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

2、收对侧的采样数据，各侧爱护利用本地和对侧电流数据按相进行差动电流计算。依据电流差动爱护的制动特性方程进行判别，判为区内故障时动作跳闸，判为区外故障时爱护不动作。光纤电流差动爱护系统的典型构成如图1所示。图1光纤电通爱动保护系构成示总困字信而备%终设宇信康备番芽设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，贝J,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，当其满意电流差动爱护的动作特性方程时，爱

3、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爱护而言，其差动爱护一般采纳如图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，r表示制动电流，KI、K2分别表示不同的制动斜率。采纳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牢匏性，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，此时采纳较高斜率的制动特性更为牢匏。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，差动爱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，也即存在肯定的不平衡电流。光差动爱护必需按躲过此电流

4、值进行整定，这也是在上面所示的图2中最小差电流整定值Is1.不为零的缘由所在。如何躲过该不平衡电流对差动爱护的影响，不同类型的爱护装置其采纳的整定方法也不尽相同，一般采纳固定门坎法进行整定，即将在正常运行中爱护装置测量到的差电流作为被爱护线路的纯电容电流，并将该电流值乘以一系数（一股为2-3）作为差动电流的动作门坎。当差动元件判为区内故障发出跳闸吩咐时，除跳开线路本侧断路器夕卜，还借助于光纤通道向线路对侧发出联跳信号，使得对侧断路器快速跳闸。对通信系统的要求光纤电流差动爱护借助于通信通道双向传输电流数据，供两侧爱护进行实时计算。其一般采纳两种通信方式：一种是爱护装置以64Kbps/2Mbps速

5、率，按ITU-T建议G.703规定于数字通信系统熨用器的64KbPS/2MbPS数据通道同向接口,即复用PCM方式:另一种是爱护装置的数据通信以64KbPS/2Mbps速率采纳专用光纤芯进行双向传输，即专用光纤方式。（详见图3）i）复用方式Ke1.ayRe1.ayC0tt-2FCHPCMCoiI-2出信绘口效字复用设&H字慢输设各数字偿验通等歌宇复用应缶*SH刷保护关量K制保拧笈事ii）专用方式光纤电流差动爱护要求线路两侧的爱护装置的采样同时、同步，因此时钟同步对光纤电流差动爱护至关重要。当电流差动爱护采纳专用光纤通道时，爱护装置的同步时钟一般采纳主-从方式，即两侧爱护中一侧采纳内部时钟作为主

6、时钟，另一侧爱护则应设置成从时钟方式。设置为从时钟恻的爱护装置，其时钟信号从对侧爱护传来的信息编码中提取，从而保证与对侧的时钟同步。当采纳复用PCM方式时,第用数字通信系统的数据通道作为主时钟，两侧爱护装置均应设置为从时钟方式，即均从复用数字通信系统中提取同步时钟信号：否则爱护装置将无法与通信系统数据通道进行夏接。3实例介绍我公司月湖变贵月12线爱护是由许昌继电器厂生产的GXH803T02型微机爱护（命名为B套）和南京电力自动化探讨院生产的GPS1.603-621型微机爱护（命名为A套）组成的双光纤微机快速爱护，两者主爱护均为分相电流差动爱护和零序电流差动爱护，以距离和零序方向电流爱护为后备爱

7、护（以GPS1.603爱护为例）PS1.603光纤分相电流差动爱护装置以分相电流差动爱护作为纵联爱护。分相电流差动爱护可以通过64KB/S数字同向接口竟接终端，2V数字或者专用光缆作为通道，传送三相电流及其他数字信号。运用专用光纤作为通信媒介时采纳了IVbPS的传送速率,极大的提高了爱护的性能，并采纳内置式光端机,不须要任何光电转换设备即可独立完成光电转换过程.差动继电器动作箍洁牢靠，动作速度快，在故障电流超过额定电流时，确保跳闸时间小于25ms,即使在经过大接地电阻故障，故障电流小于额定电流时，也能在30ms以内正确动作，而零序电流差动爱护大大提高了整个装置的灵敏度，增加了耐过渡电阻实力。分

8、相电流差动爱护主要由差动cpu模件及通信接口组成，差动CPU模件完成采样数据读取、滤波、数据发送、接收、数据同步、故障推断、跳闸逻辑出口：通信接口完成与光纤的光电物理接口功能，另外特地加装的PCM熨接接口装置则完成数据码型转换，时钟提取等同向接口功能3.1启动元件差动爱护启动元件包括相电流突变量启动元件，零序协助启动元件，低电压启动元件和利用TWJ的协助启动元件分相电流差动爱护启动元件逻辑框图IIQD3. 1.1相电流突变量启动元件爱护启动元件用于启动故障处理程序及开放爱护跳闸出口继电器的负电源，各个爱护模件以相电流突变量为主要的启动元件，启动门槛由突变量启动定值加上浮动门槛，在系统振荡时自动

9、抬高突变量启动元件的门槛。零序电流启动元件、静稔破坏检测元件为协助启动元件。延时30ms以确保相电流突变量元件的优先动作判据为：1IQD+Io251.t其中a、b、C三种相别，T为20msI6为相电流突变量It为相电流不平衡量的最大值当任一相电流突变量连续三次大于启动门槛时，爱护启动3.1.2零序电流协助启动元件为了防止远距离故障或者经过大电阻故障时相电流突变量启动元件刘敏度不够而设置。该元件在零序电流大于启动门槛并持续30ms后动作3.1.3低电压协助启动元件用于弱馈负荷侧的协助启动元件,该元件在对侧启动而本侧未启动的状况卜投入,相电压52V或者相间电压90V时本侧被对侧拉入故障处理（简要说

10、明,对于单电源供电或者一侧大电源-侧小电源系统，当发生故障时，无电源或弱电源侧相电流突变量启动元件灵敏度可能不够,不能满意差动爱护双端同时启动才能出口的必要条件，因此可能拒动）3.1.4利用TWJ的协助启动元件作为手合故障时,一侧启动而另外一侧不启动时,未合侧爱护装置的启动元件3.2分相差动原理动作判据如卜丁IIM+INIIcd(1)IIM+INI4Ic(2)IIM+INI1.int(3)IIM+INIKB1.IIM-IN(4)KB1.为差动比例系数系数，内部固定为0.5,1.ed为整定值（差动启动电流值）；Iint为四倍额定电流;零序差动对高阻接地故障起协助爱护作用.原理同分相差动,零序差动

11、比例系数爱护内部固定为KOB1.=O.8,Ic为正常运行时计算得到的电容电流3. 3通信牢靠性光纤差动爱护中通信牢靠性是影响爱护性能至关重要的因素，因此对通信进行了严密细致的监视,没帧数据进行ere校验,借误舍弃，错误帧数达到肯定值时,报通道失效;通信位恒速率,每秒钟收到的帧数未恒定,假如丢失帧数大于给定值,报通道中断，以上两种状况发生后,发出告警信号并闭锁爱护,一旦通信曳原,则自动包原爱护.3.4跳闸逻辑3.4.1差动爱护可分相跳闸，区内单相故障时,单独将该相切除,爱护发跳闸吩咐后250ms故障相仍有电流,补发三跳令:三跳发出后250ms故障相仍有电流,补发永跳令3.4.2两相以上区内故障时

12、,跳三相3.4.3当限制字采纳三相跳闸时任何时候均跳三相3.4.4零序电流差动具有两段，I段延时60ms选相跳闸，II段延时150ms三跳3. 1.5两侧差动都动作才确定为本相区内故障3.4. 6收到对侧远跳吩咐发永跳3.5手合故障处理手动合闸时,差动爱护自动抬高至额定电流In,以防止正常合闸时线路充电电流造成差动爱护误动3.6永跳远传功能本功能是当本侧由于永久性故障或者重合于永久故障时发永跳出11,这时永跳吩咐通过光纤传送到对侧，闭锁对侧重合闸，防止对侧升关重合于故障.爱护收到光纤通道远传令后发60ms永跳出口信号.本功能可经过限制字投退3.7远跳远传功能本装置具备远跳功能及两路远传信号通道

13、,可用于实现远跳及远传信号功能.用于远跳的开入连续8ms确认后,作为数字信息和采样数据一起打包,经过编码,CrC校验，再由光电转换后发送至对侧.同样收到对侧数据后经过CrC校验,解码提取远跳信号,而且只有连续三次收到对侧远跳信号才确认出口跳闸.远跳用于干脆跳闸时，可经过就地启动闭锁，当爱护限制字整定为远跳经本地启动闭锁时，收到对侧远跳信号500ms爱护没有跳闸，爱护发“跳信号长期不复归”报文.同时,用于远传信号的开入连续5ms确认后，再过远跳信号同样的处理传送至对侧.运行留意事项1）依据两套爱护的配置，只要有一套爱护在投入运行，则要求两套爱护的操作电源（在爱护屏）均在投入位置,缘由在于GPS1

14、.603爱护只配置断路器限制装置而WXH-803爱护装置只配置操作箱，因为这两者的不行分割性,所以有上述要求2）WXH803装置有故障或需将爱护全停时,应先断开跳闸出口压板,再断开直流电源.装置发“告警I”信号时一般为硬件异样、定值出错和采样错误等同时闭锁爱护出口回路的+24V电源,剧烈建议将次故障信号作为紧急缺陷，通知调度或有关维电爱护人员以便做出处理.3）差动爱护的投入退出，两侧爱护应同时进行.通道异样或故障时应将两侧差动爱护退出.假如只退出一侧差动压板，另一侧将给出“对侧纵差退出”报文,并闭锁对侧爱护.4）装置重合闸退出时，只断开重合闸出口压板，且重合方式应与另一套运行的重合闸的重合方式

15、一样,不允许单独置于“停用”位置.GPSI.603装置运行异样推断和处理正常运行时，“运行”指示灯发平光，其他指示灯灭。装置告警的缘由及处理方式如下事务名称装置反映处理措施备注RAM错误告警，呼喊，闭锁爱护停机检修EPRoM错误EEPROM错误开出异样AD错误零漂越限定值区无效切换到有效定值区定值校验错误重新输入正确定值闪存错误呼喊停机检修内部电源偏低PT反序检修PT回路CT不平衡检修CT回路CT反序负载不对称PT断线PT断线灯亮，呼喊检修PT回路PT三相失压PT断线灯亮,呼WXH803装置异样告警及其处理正常时“运行”灯发绿光，常亮；“告警I”“告警II”及其它跳闸灯均不亮。装置异样告警的缘由及其处理措施可归纳如表所示信号灯显ZK故障现象故障缘由异样处理运行不发光通讯中断，无报告打印，但不影响爱护运行和出口跳闸1) 接口程序紊乱或丢失2) 接口板芯片坏1) 关断装置直流电源2) 按面板上复位按钮3) 重新写程序4) 更换接口板通信告警发红光