线路光纤差动保护在我厂应用中的探讨

黄廷燕 王辉

摘要：我厂供电系统中，线路普遍距离较短，在这种情况下，以传统电流保护作为主保护的线路保护。传统采用导引线为通道的纵联差动保护抗干扰能力差，从而影响纵差保护的可靠运行。近年来，随着通信技术的发展和输电线路中自承式光缆、架空地线复合光缆的使用，光纤传输不受电磁干扰影响、工作稳定、数据误码率低等优点得以突显，光纤分相电流差动保护作为线路保护的主保护得到了越来越广泛的应用。

关键词：光纤分相差动保护、CT、整定计算

1、光纤分相电流差动原理

光纤分相电流差动保护借助于线路光纤通道，实时地向对侧传递采样数据，同时接收对侧的采样数据，两侧保护利用本侧和对侧电流量按相进行差动电流计算，判断该故障属于区还是区外，其构成原理以基尔霍夫电流第一定律为基础。因此输电线路中，如果不考虑输电线路的分布电容电流的影响，则电流差动保护对线路上的任何电流故障都能够适用。

2、影响光纤差动可靠运行的因素及解决办法

2.1、通道故障的问题

只有当每个设备都能正常地从其它设备接收数据时，差动保护才能正常运行，当发生光纤通道故障时，保护装置就会出现异常，甚至引起保护误动，因此当装置检测到通道故障时，装置闭锁差动保护，差动保护被闭锁后，线路就会处于无保护状态，这对于线路的安全运行极为不利。在施耐德P521保护装置中提供了过电流保护动能，作为通道异常后的备用保护功能投入，当装置检测到通道故障时，装置闭锁差动保护，将过电流保护投入，取代差动保护，避免由于通道原因引起线路在无保护状态下运行。

2.2、CT饱和问题

在电流纵联差动保护中，电流互感器的饱和是一个不容忽视的问题，不同厂家针对CT饱和解决方案各有不同。

在施耐德P521中由于没有独立的CT判饱和算法，因此，P521采用变斜率比率制动差动。其第一斜率K1设定为30%，在其第二斜率设定时，线路差动特性的第二段斜率需要考虑区外故障时CT畸变或饱和导致的差动电流，将制动值抬高，依据说明书中推荐第二段斜率不应小于100%，推荐的150%，以适应严重穿越性故障时的稳定性，因此，P521采用变斜率制动的差动既考虑了差动的灵敏度，又考虑了区外故障稳定性所选取的值。以此来提高光差动作的可靠性。

3、参数设置、整定计算和配置设置

以某变电所为例进行计算。

系统参数：电缆：YJV22-6-3*185   640米，73/149变电所进线侧CT变比：800/5，准确度等级5P10，CT容量15VA;中1出线侧CT变比为：600/5，准确度等级5P10，CT容量15VA，中1变电所母线最小两相短路电流10221A，73变电所母线最小两相短路电流9383A，保护装置施耐德P521，正常运行时总负荷电流为320A。

动作方程如下：

比例制动特性方程为：

1.1、差动保护动作门槛值：

差动保护在启动值整定时，考虑到电压以及频率的影响，需要躲过2.5～3倍的稳态线路充电电流Ic（线路对地电容电流），Ic可按照下式进行计算：

因为3=0.64A，由于线路中发生故障时，不存在轻微短路故障，考虑一条线路带全部负荷运行情况，整定值为：（320*1.1）/600=0.44，因此最小动作电流取，，折算到CT二次侧，=2.25A。

1.2、制动系数：

由于施耐德P521采用变斜率制动特性，K1一般整定为0.1～0.2，考虑到现场实际由于CT特性不同，因此将其整定为0.3，从而满足在重负荷下内部电阻故障时保证有很好的选择性和灵敏度要求。将K2整定为150%，保证大电流导致CT饱和时外部越性故障不发生误动，提高保护的稳定性。

1.3、拐点电流（即最小制动电流）：

按照躲过线路故障情况下最大负荷整定，可靠系数取1.5～2，一般取（0.8～1）。

1.4、差动速断：

按照躲过线路末端短路时最大不平衡电流计算，一般整定为（3～51）

灵敏度校验： ，灵敏度校验满足要求。

1.5、CT变比补偿系数：

实际使用中，两侧CT变比不一致，导致差动保护可能误动，针对这种情况，引入CT补偿系数，具体如下：

施耐德P521 中，A侧CT变比为600/5，B侧的CT变比为800/5，则A侧整定为1，B侧整定为1.33。

1.6、通道故障闭锁后后备电流保护定值：

考虑到通道故障后，差动保护退出，将后备过流保护投入，保护按照线路发生短路故障时考虑，在最小运行方式下满足灵敏度要求。在出线侧配置一级时限速断，具体定值如下：

动作电流：Iop =9383/（120*2）=39（A）

時限：t=0.3S

4、结论

对于施耐德P521光差保护装置，可以通过抬高制动斜率k2来提高在严重的穿越性故障时的保护装置稳定性，防止区外故障时差动保护发生误动。对于西门子7SD610装置，需要对CT负载进行计算，通过计算值调整CT极限因子，防止区外故障时差动保护发生误动。

参考文献

[1]周明琨.线路光纤差动保护原理与试验[J].电气时代，2021（07）：49-51.

作者简介：

黄廷燕 1980.10，汉，甘肃民勤，本科，工程师，继电保护。

王辉 1993.05.汉，甘肃张掖，本科，助理工程师，继电保护。