利用光纖縱差保護防止油田電網短路時越級跳閘

張亞妮 侯德明 重慶水利電力職業技術學院

1 縱差保護的基本原理

縱差保護常常被稱為是縱聯差動保護，它主要是用來檢查本線路的運行情況，如發現故障則及時地切除本線路。該保護的基本原理就是通過使用特定的通信措施縱向連接輸電線路的各個端口的保護裝置，通過比較輸電線各端的電氣量轉換到對端的數字信號，判斷油田電網的輸電線路到底是哪里出現了問題并及時地排除，避免電網短路造成越級跳閘等情況。

也就是說電流縱聯差動保護的目的就是判斷油田電網的輸電線路有沒有出現電網短路的問題。它所采取的主要措施就是比較送到對端的被保護線路各端電流量和相位。

在線路兩端裝設相同型號和變比的電流互感器，其二次繞組用電纜連接起來，按環流式接線，差動繼電器接在差流回路內。

2 油田電網現狀

一般情況下油田輸電網絡的分布都不會很松散，電網的線路大多數比較短，所以說電網出現短路造成越級跳閘的情況不少見。電網短路的保護工作出現問題主要有兩個原因：首先就是短線路出現故障時，整定阻抗小，很難找到問題所在的位置，所以不能很快地切除故障線路；其次就是油田電網有問題的線路常常會牽連到母線，因為輸電線路短，檢修的時間相對縮短，常常導致誤動，造成母線短路的情況時有發生。

3 系統的應用

油田的變電站分布相對密集，電網的輸電線路不長，特別是油井分布相對不松散的地方，電網的輸電線路大都是使用電流速斷和過電流保護。也就是說，這些短線路繼電保護的方式需要考慮到兩個方面的問題：一是繼電保護自動裝置具有自身的弱點，不僅配置不高而且可靠性得不到保障；二是油田電網輸電線路較短的特點。而采取光纖縱差保護能夠很好地彌補這些缺陷，是短線路繼電保護的最好措施。繼電保護和安全自動裝置技術的相關規程也明確指出，可以將光纖縱差保護作為是短線路的主保護。

光纖縱差保護系統在保護短線路時是通過控制各個采油區設備的開關來實現的。首先要求被保護區域的變電所高開柜的智能終端都必須實現數字化，只有實現設備數字化，其里面的數據服務器才能接收來自點對點光纖的信息數據。同時數據服務器分析收到的信息，下發出口命令來控制采油區的開關，讓開關實現自動的跳閘、合閘操作；數據服務器將各智能終端上送的數據合并后通過高速光纖上送到保護主機，保護主機經運算后通過數據服務器向智能終端下發控制命令，實現保護跳閘。

光纖差動保護系統之所以能夠很好地保護主機，實現數據共享，最關鍵的是使用了數字化網絡和光纖通訊。該差動保護系統運作的區域取決于CT位置。越級跳閘這種情況的出現是由于采油區變電高壓饋電開關在電網短路的時候饋出線高爆開關沒有得到及時的切除而造成的。要避免這種情況出現，需在變電高壓饋電開關所在母線配置安裝光纖差動保護，因為只有這樣，母線差動保護和線路光纖差動保護才不會產生差動電流，通過速斷保護動作切除故障。

4 應用中存在的問題

（1）施工工藝問題。光纖保護通過提高電網通道的安全穩定性來維護整個電力系統的運轉，是油田電網短線路的主保護。通常來說，油田電網要安全穩定地運轉就要盡可能地避免電網保護裝置可能出現的誤差，避免由此造成的誤動作。因為油田電網的光纜傳輸的關鍵性連接環節就是光纜機、電纜層和高壓線路等，除此之外，光纖對于施工工藝和質量都有較高的標準。

（2）同步問題。油田光纖電流差動保護系統的通道設備和通信措施種類繁多，而且功能也不斷增強，這為相關專業人員的繼電保護工作提出了更高的要求。如今針對光纖電流差動保護而設計的光纖保護、復用光纖保護和復用微波保護都不僅只傳輸命令信號，還具備很多有關通道的同步方式的一些功能。因為這些通道上的技術比較復雜，保護裝置通道告警后很難分辨是什么具體的問題，需要過硬的專業知識技能才能夠解決這些難題。

（3）TA飽和問題。TA飽和問題是差動保護設計中不可忽視的問題。因為只要發生區外的線路兩端TA特性不一致，或者其整定值小于額定電流，常常會導致油田電網保護出現問題。

5 結語

雖然光纖縱差保護在油田電網保護的實際運行過程中也存在著一些問題，需要油田企業不斷提高技術水平才能將其解決，但是其優勢還是比較明顯的：光纖縱差保護能較為準確地反應出現問題的電網區間，而且較短輸電線路的運行需要光纖縱差保護作為主保護。因為纖縱差保護不僅能保證整個系統的速動性、選擇性，而且還能調試整個系統保護的時限配合，減少上下級變電所（間）保護配合的時限，防止越級跳閘。該技術操作方便、快捷，能更好地為油田電力系統服務。