劉尚魯：光纖縱差保護(hù)在煉化企業(yè)的應(yīng)用

劉尚魯

摘 要：伴隨著煉化企業(yè)的發(fā)展，以及對(duì)配電網(wǎng)絡(luò)可靠性要求的發(fā)展趨勢，光纖縱差保護(hù)廣泛運(yùn)用于煉化企業(yè)高壓線路的繼電保護(hù)中。本文詳細(xì)介紹了光纖縱差保護(hù)的原理和調(diào)試方法，為有關(guān)部門給予參考。

關(guān)鍵詞：縱差保護(hù);光纖;調(diào)節(jié);快切裝置

光纖差動(dòng)保護(hù)以絕對(duì)的選擇性、靈敏度高、系統(tǒng)振蕩時(shí)不會(huì)誤動(dòng)作、光纖通道抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)非常適宜作為煉化企業(yè)線路的主保護(hù)。光纖差動(dòng)保護(hù)加電源快切裝置是煉化企業(yè)線路保護(hù)的首選。

1.光纖縱差保護(hù)基本原理

光纖線路差動(dòng)保護(hù)基于基爾霍夫電流定律。在通常情況下，電源電路中的一切連接點(diǎn)在無論怎樣注入連接點(diǎn)的總電流量相當(dāng)于排出連接點(diǎn)的總電流量。在保護(hù)線路的兩端，各安裝一臺(tái)光纖差動(dòng)保護(hù)裝置。兩側(cè)保護(hù)裝置通過光纖連接交換測量數(shù)據(jù)，利用本地和對(duì)側(cè)電流數(shù)據(jù)分相進(jìn)行差動(dòng)電流和制動(dòng)電流計(jì)算。根據(jù)電流差動(dòng)保護(hù)特性方程進(jìn)行判別，如果為區(qū)內(nèi)故障，保護(hù)動(dòng)作跳閘。

電流以母線流向線路為正，在線路無故障和外部故障情況下，如果兩端 TA變比一致，線路流入和流出保護(hù)區(qū)的電流 IM 和 IN 幅值相同，相位相反。流入各側(cè)保護(hù)裝置的差動(dòng)電流為 0，保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)線路發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，正比于故障電流的同相電流 IM+IN 流入兩側(cè)保護(hù)裝置，如果差動(dòng)電流大于制動(dòng)電流時(shí)，保護(hù)動(dòng)作。

2.影響光纖縱差保護(hù)準(zhǔn)確性和可靠性的因素

2.1影響準(zhǔn)確性的因素。

2.1.1電流互感器的特性差產(chǎn)生不平衡的電流

當(dāng)線路常規(guī)運(yùn)作和區(qū)外故障時(shí)，TA生產(chǎn)制造過程。因?yàn)樾吞?hào)規(guī)格不一致，兩邊TA的勵(lì)磁特點(diǎn)不一致，可使兩邊線路的一次電流量和TA測量的二次電流量產(chǎn)生變化偏差，造成兩邊二次電流方向反過來。規(guī)格不會(huì)再一致。這時(shí)，注入差動(dòng)繼電器的電流量+D不會(huì)再為0，非常容易造成差縱保護(hù)誤動(dòng)。

2.1.2電流互感器穩(wěn)態(tài)磁飽和

當(dāng)TA安裝點(diǎn)外側(cè)發(fā)生短路故障時(shí)，短路容量一瞬間做到TA額定電流的幾十倍，使TA鐵芯迅速達(dá)到飽和狀態(tài)，二次電流量導(dǎo)出幅度值。頻率.視角比較嚴(yán)重失真，偏差擴(kuò)大，造成差縱保護(hù)繼電器動(dòng)作精確性減少。當(dāng)TA變壓器鐵芯深層飽和時(shí)，二次電流量無導(dǎo)出，導(dǎo)致差縱保護(hù)繼電器誤動(dòng)作，大大增加了越級(jí)跳閘的安全隱患。

2.1.3電流互感器暫態(tài)磁飽和

當(dāng)短路故障問題產(chǎn)生時(shí)，暫態(tài)過程短路容量的轉(zhuǎn)變比較復(fù)雜，其中非周期時(shí)間凈重很高。因?yàn)榉侵芷跁r(shí)間凈重造成的不平衡電流量損耗遲緩。最高值發(fā)生時(shí)間相對(duì)來說比較慢，影響了差縱保護(hù)動(dòng)作的精確性和速率。短路故障時(shí)，電流量突然大幅度提升。因?yàn)槔@組電感不可以突變勵(lì)磁電流，二次電流量也不會(huì)相對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)變，因而差縱保護(hù)動(dòng)作的精確性和速率會(huì)得到一定水平的危害。

2.2差動(dòng)保護(hù)要考慮的因素

2.2.1選擇合適的制動(dòng)量。

在實(shí)際應(yīng)用中，受變壓器勵(lì)磁電流，兩側(cè)電流互感器測量誤差和充電電容電流等因素的影響，正常情況下流入保護(hù)區(qū)的差動(dòng)電流并不為 0。為了保證差動(dòng)保護(hù)可靠動(dòng)作，必須考慮這些因素的影響。

2.2.2充電電流。

正常情況下，電容電流和勵(lì)磁電流可以被當(dāng)成常量。定值設(shè)置中必須要考慮這些因素的影響，躲過線路充電電流 。

2.2.3電流互感器誤差TA誤差可以通過近似的電流互感器誤差曲線。通過TA誤差參數(shù)。各側(cè)裝置計(jì)算自己本端的誤差，同時(shí)將誤差送到對(duì)端，兩側(cè)裝置的電流互感器誤差和將作為制動(dòng)量之一計(jì)入制動(dòng)電流。

2.2.4其他影響

光纖傳輸延時(shí)和采樣不同步產(chǎn)生的誤差通過時(shí)差法得到補(bǔ)償。因?yàn)橹苿?dòng)量以最大可能的誤差自適應(yīng)的調(diào)整，所以差動(dòng)保護(hù)具有很高的靈敏性。對(duì)于高阻接地故障，即使有很大的負(fù)荷電流，差動(dòng)保護(hù)也能可靠動(dòng)作。

2.2.5涌流抑制

如果保護(hù)區(qū)域內(nèi)有電力變壓器，當(dāng)空投變壓器時(shí)，將出現(xiàn)很大的涌流。這個(gè)電流會(huì)產(chǎn)生差動(dòng)電流，導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動(dòng)，保護(hù)利用波形不對(duì)稱原理識(shí)別涌流，防止差動(dòng)誤出口。

3.光纖縱差保護(hù)在煉化企業(yè)的應(yīng)用

3.1煉化輸電網(wǎng)的特點(diǎn)

煉化企業(yè)由于輸電線路長度短，供電半徑一般在3Km以內(nèi)，發(fā)生故障情況接近于母線短路，目前隨著煉化企業(yè)的發(fā)展，系統(tǒng)容量越來越大，母線短路電流也越來越大，包含很多非周期時(shí)間分量和諧波電流分量，傳統(tǒng)的電磁式TA飽和問題也顯得更為突出，促使微機(jī)保護(hù)難度系數(shù)大。差動(dòng)保護(hù)采用的是基爾霍夫定律，正常情況下電流等于零。但是如果線路兩側(cè)TA在過流時(shí)有不同的誤差，在TA發(fā)生磁飽和時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的誤差，以至于誤動(dòng)。

煉化企業(yè)廠區(qū)內(nèi)部供電走廊擁擠，對(duì)于廠內(nèi)輸電線路雖然也可以采用投資相對(duì)經(jīng)濟(jì)的導(dǎo)引線做常規(guī)差動(dòng)保護(hù)，但由于導(dǎo)引線通道易受外界干擾，抗干擾能力差，易受線路故障影響，不適合與輸電電纜溝同溝敷設(shè)，影響差動(dòng)保護(hù)的安全可靠運(yùn)行，不適合在輸電線路高度集中的煉化企業(yè)使用。而目前光纖通道技術(shù)已逐漸成熟，由于光纖傳輸不受電磁干擾的影響，工作穩(wěn)定，在安全性和可靠性方面與導(dǎo)引線通道相比有顯著優(yōu)勢，在煉化企業(yè)內(nèi)部線路上更具實(shí)用性。

3.2 光纖縱差在煉化企業(yè)的應(yīng)用

光纖差動(dòng)保護(hù)以絕對(duì)的選擇性、靈敏度高、系統(tǒng)振蕩時(shí)不會(huì)誤動(dòng)作、光纖通道抗干擾能力強(qiáng)以及其具有的天然選相能力等優(yōu)點(diǎn)非常適宜作為輸電線路的主保護(hù)。光纖差動(dòng)保護(hù)加電源快切裝置是煉化企業(yè)線路保護(hù)的首選，可以做到從觸發(fā)光纖差動(dòng)保護(hù)到快切動(dòng)作成功的時(shí)間控制在120ms以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)電源快速切換。

在沒有發(fā)電機(jī)的供電系統(tǒng)中，光纖縱差保護(hù)也可以配合常規(guī)備自投保護(hù)使用，利用光纖縱差保護(hù)選擇性好的特點(diǎn)，可以使差動(dòng)保護(hù)出口直接啟動(dòng)備自投保護(hù)出口動(dòng)作，免去備自投保護(hù)的延時(shí)，可以在100ms以內(nèi)實(shí)現(xiàn)電源快速切換。

3.2光纖縱差維護(hù)的可靠性分析

由于光纖差動(dòng)保護(hù)是通過光纖通道傳遞兩側(cè)的模擬量及開關(guān)量而實(shí)現(xiàn)的故障判別最終實(shí)現(xiàn)動(dòng)作于跳閘，因此在光纖差動(dòng)保護(hù)的檢驗(yàn)工作中針對(duì)線路運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行線路兩側(cè)的保護(hù)裝置聯(lián)調(diào)就顯得尤為重要。光纖通道作為光纖差動(dòng)保護(hù)的重要組成部分，擔(dān)當(dāng)著傳輸線路兩側(cè)電流量、開關(guān)量、差動(dòng)允許信號(hào)等數(shù)據(jù)的工作，

在保護(hù)調(diào)試及日常的運(yùn)行中光纖通道也經(jīng)常出現(xiàn)缺陷和問題。光纖通道傳輸連接環(huán)節(jié)多，施工工藝復(fù)雜、施工質(zhì)量要求高，因此如果在保護(hù)裝置投運(yùn)前的施工、測試中存在誤差，則會(huì)導(dǎo)致保護(hù)裝置的因通訊故障退出光纖縱差保護(hù)運(yùn)行，進(jìn)而影響配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

光纖熔接點(diǎn)的質(zhì)量、尾纖接頭，法蘭盤的表面不夠清潔、光纖接頭的缺口未完全卡人缺口、光纜或尾纖的彎曲半經(jīng)太?。◤澢霃叫∮? cm）等原因，造成光纖通道的總衰耗增大，使保護(hù)裝置頻繁發(fā)通道告警。

在日常的現(xiàn)場維護(hù)工作中應(yīng)利用保護(hù)裝置檢修的機(jī)會(huì)，用棉球沾無水酒精對(duì)尾纖接頭等進(jìn)行清潔，并用光功率計(jì)檢查對(duì)側(cè)光纖的收信功率，校驗(yàn)收信裕度應(yīng)保證收信功率裕度至少在6 dBm 以上（如果不滿足要求可以在對(duì)側(cè)裝置內(nèi)通過跳線增加發(fā)送功率），以確保光纖通道能正常工作。

結(jié)語

伴隨著煉化企業(yè)的大規(guī)模化發(fā)展，其內(nèi)部、外部電力系統(tǒng)的電力線路正向著大容量、高電壓的角度發(fā)展。光纖縱差保護(hù)作為是電力線路的主要保護(hù)，縱差保護(hù)的定值計(jì)算的精確性及其與快切裝置以及備自投裝置的配合方式及保護(hù)邏輯的確定，也變成首要任務(wù)。

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