線路光纖差動(dòng)保護(hù)在我廠應(yīng)用中的探討

黃廷燕 王輝

摘要：我廠供電系統(tǒng)中，線路普遍距離較短，在這種情況下，以傳統(tǒng)電流保護(hù)作為主保護(hù)的線路保護(hù)。傳統(tǒng)采用導(dǎo)引線為通道的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)抗干擾能力差，從而影響縱差保護(hù)的可靠運(yùn)行。近年來(lái)，隨著通信技術(shù)的發(fā)展和輸電線路中自承式光纜、架空地線復(fù)合光纜的使用，光纖傳輸不受電磁干擾影響、工作穩(wěn)定、數(shù)據(jù)誤碼率低等優(yōu)點(diǎn)得以突顯，光纖分相電流差動(dòng)保護(hù)作為線路保護(hù)的主保護(hù)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：光纖分相差動(dòng)保護(hù)、CT、整定計(jì)算

1、光纖分相電流差動(dòng)原理

光纖分相電流差動(dòng)保護(hù)借助于線路光纖通道，實(shí)時(shí)地向?qū)?cè)傳遞采樣數(shù)據(jù)，同時(shí)接收對(duì)側(cè)的采樣數(shù)據(jù)，兩側(cè)保護(hù)利用本側(cè)和對(duì)側(cè)電流量按相進(jìn)行差動(dòng)電流計(jì)算，判斷該故障屬于區(qū)還是區(qū)外，其構(gòu)成原理以基爾霍夫電流第一定律為基礎(chǔ)。因此輸電線路中，如果不考慮輸電線路的分布電容電流的影響，則電流差動(dòng)保護(hù)對(duì)線路上的任何電流故障都能夠適用。

2、影響光纖差動(dòng)可靠運(yùn)行的因素及解決辦法

2.1、通道故障的問(wèn)題

只有當(dāng)每個(gè)設(shè)備都能正常地從其它設(shè)備接收數(shù)據(jù)時(shí)，差動(dòng)保護(hù)才能正常運(yùn)行，當(dāng)發(fā)生光纖通道故障時(shí)，保護(hù)裝置就會(huì)出現(xiàn)異常，甚至引起保護(hù)誤動(dòng)，因此當(dāng)裝置檢測(cè)到通道故障時(shí)，裝置閉鎖差動(dòng)保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)被閉鎖后，線路就會(huì)處于無(wú)保護(hù)狀態(tài)，這對(duì)于線路的安全運(yùn)行極為不利。在施耐德P521保護(hù)裝置中提供了過(guò)電流保護(hù)動(dòng)能，作為通道異常后的備用保護(hù)功能投入，當(dāng)裝置檢測(cè)到通道故障時(shí)，裝置閉鎖差動(dòng)保護(hù)，將過(guò)電流保護(hù)投入，取代差動(dòng)保護(hù)，避免由于通道原因引起線路在無(wú)保護(hù)狀態(tài)下運(yùn)行。

2.2、CT飽和問(wèn)題

在電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)中，電流互感器的飽和是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題，不同廠家針對(duì)CT飽和解決方案各有不同。

在施耐德P521中由于沒(méi)有獨(dú)立的CT判飽和算法，因此，P521采用變斜率比率制動(dòng)差動(dòng)。其第一斜率K1設(shè)定為30%，在其第二斜率設(shè)定時(shí)，線路差動(dòng)特性的第二段斜率需要考慮區(qū)外故障時(shí)CT畸變或飽和導(dǎo)致的差動(dòng)電流，將制動(dòng)值抬高，依據(jù)說(shuō)明書中推薦第二段斜率不應(yīng)小于100%，推薦的150%，以適應(yīng)嚴(yán)重穿越性故障時(shí)的穩(wěn)定性，因此，P521采用變斜率制動(dòng)的差動(dòng)既考慮了差動(dòng)的靈敏度，又考慮了區(qū)外故障穩(wěn)定性所選取的值。以此來(lái)提高光差動(dòng)作的可靠性。

3、參數(shù)設(shè)置、整定計(jì)算和配置設(shè)置

以某變電所為例進(jìn)行計(jì)算。

系統(tǒng)參數(shù)：電纜：YJV22-6-3*185 ? 640米，73/149變電所進(jìn)線側(cè)CT變比：800/5，準(zhǔn)確度等級(jí)5P10，CT容量15VA;中1出線側(cè)CT變比為：600/5，準(zhǔn)確度等級(jí)5P10，CT容量15VA，中1變電所母線最小兩相短路電流10221A，73變電所母線最小兩相短路電流9383A，保護(hù)裝置施耐德P521，正常運(yùn)行時(shí)總負(fù)荷電流為320A。

動(dòng)作方程如下：

比例制動(dòng)特性方程為：

1.1、差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作門檻值：

差動(dòng)保護(hù)在啟動(dòng)值整定時(shí)，考慮到電壓以及頻率的影響，需要躲過(guò)2.5～3倍的穩(wěn)態(tài)線路充電電流Ic（線路對(duì)地電容電流），Ic可按照下式進(jìn)行計(jì)算：

因?yàn)?=0.64A，由于線路中發(fā)生故障時(shí)，不存在輕微短路故障，考慮一條線路帶全部負(fù)荷運(yùn)行情況，整定值為：（320*1.1）/600=0.44，因此最小動(dòng)作電流取，，折算到CT二次側(cè)，=2.25A。

1.2、制動(dòng)系數(shù)：

由于施耐德P521采用變斜率制動(dòng)特性，K1一般整定為0.1～0.2，考慮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際由于CT特性不同，因此將其整定為0.3，從而滿足在重負(fù)荷下內(nèi)部電阻故障時(shí)保證有很好的選擇性和靈敏度要求。將K2整定為150%，保證大電流導(dǎo)致CT飽和時(shí)外部越性故障不發(fā)生誤動(dòng)，提高保護(hù)的穩(wěn)定性。

1.3、拐點(diǎn)電流（即最小制動(dòng)電流）：

按照躲過(guò)線路故障情況下最大負(fù)荷整定，可靠系數(shù)取1.5～2，一般?。?.8～1）。

1.4、差動(dòng)速斷：

按照躲過(guò)線路末端短路時(shí)最大不平衡電流計(jì)算，一般整定為（3～51）

靈敏度校驗(yàn)： ，靈敏度校驗(yàn)滿足要求。

1.5、CT變比補(bǔ)償系數(shù)：

實(shí)際使用中，兩側(cè)CT變比不一致，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)可能誤動(dòng)，針對(duì)這種情況，引入CT補(bǔ)償系數(shù)，具體如下：

施耐德P521 中，A側(cè)CT變比為600/5，B側(cè)的CT變比為800/5，則A側(cè)整定為1，B側(cè)整定為1.33。

1.6、通道故障閉鎖后后備電流保護(hù)定值：

考慮到通道故障后，差動(dòng)保護(hù)退出，將后備過(guò)流保護(hù)投入，保護(hù)按照線路發(fā)生短路故障時(shí)考慮，在最小運(yùn)行方式下滿足靈敏度要求。在出線側(cè)配置一級(jí)時(shí)限速斷，具體定值如下：

動(dòng)作電流：Iop =9383/（120*2）=39（A）

時(shí)限：t=0.3S

4、結(jié)論

對(duì)于施耐德P521光差保護(hù)裝置，可以通過(guò)抬高制動(dòng)斜率k2來(lái)提高在嚴(yán)重的穿越性故障時(shí)的保護(hù)裝置穩(wěn)定性，防止區(qū)外故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)。對(duì)于西門子7SD610裝置，需要對(duì)CT負(fù)載進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)計(jì)算值調(diào)整CT極限因子，防止區(qū)外故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

[1]周明琨.線路光纖差動(dòng)保護(hù)原理與試驗(yàn)[J].電氣時(shí)代，2021（07）：49-51.

作者簡(jiǎn)介：

黃廷燕 1980.10，漢，甘肅民勤，本科，工程師，繼電保護(hù)。

王輝 1993.05.漢，甘肅張掖，本科，助理工程師，繼電保護(hù)。