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光纤纵差保护的特点

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2012/6/27 9:21:29   

光纤作为继电保护的通道介质,具有不怕超高压与雷电电磁干扰、对电场绝缘、 频带宽和衰耗低等优点。而电流差动保护原理简单,不受系统振荡、线路串补电 容、平行互感、系统非全相运行、单侧电源运行方式的影响,差动保护本身具有 选相能力,保护动作速度快,最适合作为主保护。近年来,光纤技术、DSP 技术、 通信技术、继电保护技术的迅速发展为光纤电流差动保护的应用提供了机遇。

1 光纤保护的基本方式及其特点

光纤保护目前已在国内部分地区得到较为广泛的使用, 对已投入运行的光纤保护,按原理划分,主要有光纤电流差动保护和光纤闭锁式、允许式纵联保护两 种。

1.1 光纤电流差动保护

光纤电流差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来的, 基本保护原理也 是基于基本电流定律,它能够理想地使保护实现单元化,原理简单,不受运行方 式变化的影响,而且由于两侧的保护装置没有电联系,提高了运行的可靠性。目 前电流差动保护在电力系统的主变压器、线路和母线上大量使用,其灵敏度高、 动作简单可靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等优点,是其他保护形式 所无法比拟的。 光纤电流差动保护在继承了电流差动保护优点的同时,以其可靠 稳定的光纤传输通道, 保证了传送电流的幅值和相位正确可靠地传送到对侧。时 间同步和误码校验问题, 是光纤电流差动保护面临的主要技术问题。在复用通道 的光纤保护上, 保护与复用装置时间同步的问题,对于光纤电流差动保护的正确 运行起到关键的作用, 因此目前光纤差动电流保护都采用主从方式,以保证时钟 的同步;由于目前光纤均采用 64Kbit/s 数字通道,电流差动保护通道中既要传 送电流的幅值,又要传送时间同步信号,通道资源紧张,要求数据的误码校验位 不能过长, 这样就影响了误码校验的精度。目前部分厂家推出的 2Mbit/s 数字接 口的光纤电流差动保护,能很好地解决误码校验精度的问题。

1.2 光纤闭锁式、允许式纵联保护

光纤闭锁式、 允许式纵联保护是在目前高频闭锁式、允许式纵联保护的基础 上演化而来, 以稳定可靠的光纤通道代替高频通道, 从而提高保护动作的可靠性。 光纤闭锁保护的鉴频信号能很好地对光纤保护通道起到监视作用, 这比目前高频 闭锁保护需要值班人员定时交换信号,以鉴定通道正常可靠与否灵敏了许多,提 高了闭锁式保护的动作可靠性。此外,由于光纤闭锁式、允许式纵联保护在原理 上与目前大量运行的高频保护类似,在完成光纤通道的敷设后,只需更换光收发 讯号机即可接入目前使用的高频保护上,因此具有改造方便的特点。与光纤电流 纵差保护比较,光纤闭锁式、允许式纵联保护不受负荷电流的影响,不受线路分 布电容电流的影响,不受两端 TA 特性是否一致的影响。如光纤网络能有效解决 双重化的问题,光纤闭锁式、允许式纵联保护就将逐步代替高频保护,在超高压 电网中得到广泛应用。

2 光纤电流差动保护的基本原理

光纤电流差动保护主保护由故障分量差动、 稳态量电流差动及零序差动保护 构成。差动保护采用每周波 96 点高速采样、由于采样速率高,可以进行短窗矢 量算法实现快速动作,使典型动作时间小于 15ms。

2.1 三种差动保护的配合使用

故障分量电流差动保护不受负荷电流的影响、灵敏度高,但存在时间短,在 首次故障使用时,稳态量电流差动受负荷电流及过渡电阻的影响,灵敏度下降, 可在全相及非全相全过程使用。 零序电流差动仅反应接地故障,接地故障时故障 分量差流和零序差流是相等。 零序差动不比故障分量电流差动保护灵敏度高。可 在无法使用故障分量电流差动保护的少数场合(如故障频繁发生,而且间隔很短 的时候)弥补全电流差动保护灵敏度不足的缺陷,零序电流差动保护需要 100ms 左右延时, 以躲过三相合闸不同时等因素的影响,三相门口短路测量误差和暂态 分量引起的计算误差。 后备保护由三段式相间距离和接地距离以及六段零序方向 保护(四段零序电流及二段不灵敏零序电流保护)构成的全套后备保护, 并配有自 动重合闸。

2.2 保护中差动继电器的特点

故障附加网络中只有一个电源, 因此在区内故障时两侧的电流变化量基本同 向,其矢量和接近于两者的代数和。

不受负荷电流的影响,因此负荷电流不会产生制动电流。

受过渡电阻的影响也较小。 因为电源在串联回路中,线路两侧的电流变化量 的变化和过渡电阻的大小呈线性关系。

在单侧电源线路上发生短路,只要短路前有负荷电流,短路后无电源侧的工 频变化量电流也会形成动作电流。

由于上述原因该继电器很灵敏, 提高了重负荷线路上发生经高电阻短路时的 灵敏度。

2.3 零序差动继电器的特点

由于不反应负荷电流, 所以负荷电流不产生制动电流。受过渡电阻的影响较小。因此,在重负荷线路上发生经高电阻短路时灵敏度较高。

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