输电线路光纤差动保护原理研究

阿不力米提·吐孙++依力夏提·牙生

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.11.058

摘 要：现代光纤通常采用电流差动保护的方式对其进行保护，通过这种方式对光纤线路进行保护能够有效提高性能。电流差动主要依靠制动方式以及动作判据对其性能进行计算。该文分析了输电线路光线差动保护的原理，希望为以后的光纤保护工作提供参考。

关键词：输电线路 光线差动保护 原理

中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（b）-0058-02

1 线路保护所使用设备的基本原理以及现状

目前，我国所使用的220 kV及以上高压输电系统中，大多數系统都加入了无延迟的切断保护装置，能够做到在系统中发生任何一点故障都能及时切断电源，从而保证了电力系统的稳定运行。在这套系统中，依旧需要采用纵联保护原理才能完成系统的建立，其原理就是利用微波或管线通道将4条纵联线路中含有数字信号以及数字光纤信号的电流瞬时传送到处理器当中。而进行超高压长距离输电输电线的原理则是采用纵联保护，能够避免使用中所出现的各种问题。

除此之外，世界上许多国家都致力于研究光电流互感器，旨在将其开发为系统数据采集的主要设备。因为电力系统中存在许多电压较强的环节，而电子设备在这样的高压电流环境的运行下极易受到干扰并遭到损坏，在这样的背景下，光电学以及光纤技术应运而生，在这项系统中所使用的光纤技术能够有效解决电子设备在高压电周围难以运行的问题。系统中所使用的光电流互感器是按照法拉第磁光学所完成的，这类设备具有极强的抗干扰能力，有更高的运行稳定性，保证电力系统能够在安全稳定的状态下运行。

数字电流差动保护系统是在一条线路的两端接装电流互感器，通过两端对电流的测定，计算出线路两端的电流差，从而判断是否对其采用保护动作。在这项系统中，对继电保护装置各个端口的电流信息了解十分重要，通常情况下，想要对差动电流的信息进行判定，只需要了解各个端口上的电流数值即可，但如果想要提高判断的精确性，除了将信号中加入采样值以及向量值以外，还可以加入状态信息以及控制命令来对精准度进行提高。

就目前来说，为了满足系统中进行测量以及保护和控制的要求，在室外变电站所使用的设备都需要将电压、电流信息通过控制电缆引入到控制室中。在铺设电缆时需要使用大量的电缆作为系统安装原料，需要消耗大量的人力和物力，而且由于电缆相互之间所产生的电磁干扰十分严重，所以，其测量精确度极低。

而现代中所使用的光纤线路将保护、控制、测量等功能集合在主机中，且安装十分方便，能够在室外变电站附近就地安装，大量减少了所需的人力和电缆。系统对受保护设备中的电压和电流直接测算，并经由计算机处理成电子信号后，通过无限网络传输到控制室中，提高了传播效率，并且这项系统在进行信息传播时，直接采用光纤进行传输，避免电磁干扰对其的传输效果产生影响。

2 通道方式的选择

差动保护装置需要通过继保通道来进行数据传输，而上述数字信号进行信息传递的方式则是通过光纤通道进行的，而大多数系统中所使用的继电保护通信通道往往线路较短，通常情况下无需设置中继站进行信号过渡，同时，为了更好地与其他系统使用同一条线路通道，满足抗电磁干扰和传输速度的要求，一般采用2M专用传输通道即可，而2M专用通道的两端保护装置则是直接使用光纤进行连接，无需加入其他的设备和通道，在通道的M端与N端上所带有的保护装置具备自动同步通信功能，并能够实施进行光电信号转换。

3 自适应原理的实现

分相电流纵差保护是一项十分具有发展前景的电流线路快速保护机制，而这种保护方式是一种十分理想的继电保护装置。该文中所探究的差动保护装置原理中包含带有制动功能，能够将自适应原理应用到保护工作中，从而提高其保护功能的制动性和快速反应性。

这种差动保护方式与其他差动保护方式具有同样的特点，如果线路外部发生短路，其保护动作与系统的运行状态没有联系，保护动作能够正常进行；但系统中如果发生内部短路，保护动作在两端的电路之间有极大的相位差，并且根据短路点的不同，短路点与两侧阻抗之间的角度以及幅值有较大的差异，从而对电容电流的数值产生影响，这种现象既有可能对两侧系统所提供的短路电流的数值造成影响，从而引起幅值不等现象，并且在测算中会发现较大的相位夹角。所以，在进行保护动作时，需可以采用共公式法F=Im（K`Im+K"Incosφ）对短路电流幅值以及相位夹角φ进行经计算，其中的Im与In所表达的是短路线两端的二次电流，通过对其中的关系分析可以看出，其中F≥Fd2，Fd2为一个常数定值，不随数据变化而变化。

当设备内部发生短路时，其中的φ夹角一般小于90°，但这个夹角的数值会根据线路阻抗角、系统阻抗角等数值的变化而变化，短路情况越严重，夹角越大，严重时甚至可以写作φ<120°。但外部发生故障时，夹角φ往往只会受到CT误差的影响，所以，在CT误差对相位差以及分布电容电流的影响下，相位差通常≤60°，所以，如果夹角90<φ<120时，其故障不可能为外部故障。

4 结语

通过对系统原理进行分析，证明光纤差动线路使用功能合理，能够将计算机功能、保护功能、测量功能等功能集于一身，提高继电保护工作的效果，这项系统中不仅可以将微机处理技术合理应用，并且其构成较为简单，适合在现代控制工作中安装设置，使工作更加智能化、高级化、网络化，为我国输电线路的保护工作奠定了发展的基础。

参考文献

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