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

光纖差動保護(hù)以絕對的選擇性、靈敏度高、系統(tǒng)振蕩時不會誤動作、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，各安裝一臺光纖差動保護(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)，利用本地和對側(cè)電流數(shù)據(jù)分相進(jìn)行差動電流和制動電流計算。根據(jù)電流差動保護(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)裝置的差動電流為0，保護(hù)不動作。當(dāng)線路發(fā)生內(nèi)部故障時，正比于故障電流的同相電流IM+IN 流入兩側(cè)保護(hù)裝置，如果差動電流大于制動電流時，保護(hù)動作。

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，TA生產(chǎn)制造過程。因為型號規(guī)格不一致，兩邊TA的勵磁特點(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)格不會再一致。這時，注入差動繼電器的電流量+D不會再為0，非常容易造成差縱保護(hù)誤動。

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，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)繼電器動作精確性減少。當(dāng)TA變壓器鐵芯深層飽和時，二次電流量無導(dǎo)出，導(dǎo)致差縱保護(hù)繼電器誤動作，大大增加了越級跳閘的安全隱患。

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，暫態(tài)過程短路容量的轉(zhuǎn)變比較復(fù)雜，其中非周期時間凈重很高。因為非周期時間凈重造成的不平衡電流量損耗遲緩。最高值發(fā)生時間相對來說比較慢，影響了差縱保護(hù)動作的精確性和速率。短路故障時，電流量突然大幅度提升。因為繞組電感不可以突變勵磁電流，二次電流量也不會相對應(yīng)轉(zhuǎn)變，因而差縱保護(hù)動作的精確性和速率會得到一定水平的危害。

2.2差動保護(hù)要考慮的因素

2.2.1選擇合適的制動量。

在實(shí)際應(yīng)用中，受變壓器勵磁電流，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)的差動電流并不為0。為了保證差動保護(hù)可靠動作，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)裝置計算自己本端的誤差，同時將誤差送到對端，兩側(cè)裝置的電流互感器誤差和將作為制動量之一計入制動電流。

2.2.4其他影響

光纖傳輸延時和采樣不同步產(chǎn)生的誤差通過時差法得到補(bǔ)償。因為制動量以最大可能的誤差自適應(yīng)的調(diào)整，所以差動保護(hù)具有很高的靈敏性。對于高阻接地故障，即使有很大的負(fù)荷電流，差動保護(hù)也能可靠動作。

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，將出現(xiàn)很大的涌流。這個電流會產(chǎn)生差動電流，導(dǎo)致保護(hù)裝置誤動，保護(hù)利用波形不對稱原理識別涌流，防止差動誤出口。

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在過流時有不同的誤差，在TA發(fā)生磁飽和時會產(chǎn)生很大的誤差，以至于誤動。

煉化企業(yè)廠區(qū)內(nèi)部供電走廊擁擠，對于廠內(nèi)輸電線路雖然也可以采用投資相對經(jīng)濟(jì)的導(dǎo)引線做常規(guī)差動保護(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

光纖差動保護(hù)以絕對的選擇性、靈敏度高、系統(tǒng)振蕩時不會誤動作、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)光纖差動保護(hù)到快切動作成功的時間控制在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)，可以使差動保護(hù)出口直接啟動備自投保護(hù)出口動作，免去備自投保護(hù)的延時，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)動作于跳閘，因此在光纖差動保護(hù)的檢驗工作中針對線路運(yùn)行時可能出現(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、差動允許信號等數(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，用棉球沾無水酒精對尾纖接頭等進(jìn)行清潔，并用光功率計檢查對側(cè)光纖的收信功率，校驗收信裕度應(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)?；l(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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