輸電線路光纖差動保護原理研究

阿不力米提·吐孫++依力夏提·牙生

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

摘 要：現代光纖通常采用電流差動保護的方式對其進行保護，通過這種方式對光纖線路進行保護能夠有效提高性能。電流差動主要依靠制動方式以及動作判據對其性能進行計算。該文分析了輸電線路光線差動保護的原理，希望為以后的光纖保護工作提供參考。

關鍵詞：輸電線路 光線差動保護 原理

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）04（b）-0058-02

1 線路保護所使用設備的基本原理以及現狀

目前，我國所使用的220 kV及以上高壓輸電系統中，大多數系統都加入了無延遲的切斷保護裝置，能夠做到在系統中發生任何一點故障都能及時切斷電源，從而保證了電力系統的穩定運行。在這套系統中，依舊需要采用縱聯保護原理才能完成系統的建立，其原理就是利用微波或管線通道將4條縱聯線路中含有數字信號以及數字光纖信號的電流瞬時傳送到處理器當中。而進行超高壓長距離輸電輸電線的原理則是采用縱聯保護，能夠避免使用中所出現的各種問題。

除此之外，世界上許多國家都致力于研究光電流互感器，旨在將其開發為系統數據采集的主要設備。因為電力系統中存在許多電壓較強的環節，而電子設備在這樣的高壓電流環境的運行下極易受到干擾并遭到損壞，在這樣的背景下，光電學以及光纖技術應運而生，在這項系統中所使用的光纖技術能夠有效解決電子設備在高壓電周圍難以運行的問題。系統中所使用的光電流互感器是按照法拉第磁光學所完成的，這類設備具有極強的抗干擾能力，有更高的運行穩定性，保證電力系統能夠在安全穩定的狀態下運行。

數字電流差動保護系統是在一條線路的兩端接裝電流互感器，通過兩端對電流的測定，計算出線路兩端的電流差，從而判斷是否對其采用保護動作。在這項系統中，對繼電保護裝置各個端口的電流信息了解十分重要，通常情況下，想要對差動電流的信息進行判定，只需要了解各個端口上的電流數值即可，但如果想要提高判斷的精確性，除了將信號中加入采樣值以及向量值以外，還可以加入狀態信息以及控制命令來對精準度進行提高。

就目前來說，為了滿足系統中進行測量以及保護和控制的要求，在室外變電站所使用的設備都需要將電壓、電流信息通過控制電纜引入到控制室中。在鋪設電纜時需要使用大量的電纜作為系統安裝原料，需要消耗大量的人力和物力，而且由于電纜相互之間所產生的電磁干擾十分嚴重，所以，其測量精確度極低。

而現代中所使用的光纖線路將保護、控制、測量等功能集合在主機中，且安裝十分方便，能夠在室外變電站附近就地安裝，大量減少了所需的人力和電纜。系統對受保護設備中的電壓和電流直接測算，并經由計算機處理成電子信號后，通過無限網絡傳輸到控制室中，提高了傳播效率，并且這項系統在進行信息傳播時，直接采用光纖進行傳輸，避免電磁干擾對其的傳輸效果產生影響。

2 通道方式的選擇

差動保護裝置需要通過繼保通道來進行數據傳輸，而上述數字信號進行信息傳遞的方式則是通過光纖通道進行的，而大多數系統中所使用的繼電保護通信通道往往線路較短，通常情況下無需設置中繼站進行信號過渡，同時，為了更好地與其他系統使用同一條線路通道，滿足抗電磁干擾和傳輸速度的要求，一般采用2M專用傳輸通道即可，而2M專用通道的兩端保護裝置則是直接使用光纖進行連接，無需加入其他的設備和通道，在通道的M端與N端上所帶有的保護裝置具備自動同步通信功能，并能夠實施進行光電信號轉換。

3 自適應原理的實現

分相電流縱差保護是一項十分具有發展前景的電流線路快速保護機制，而這種保護方式是一種十分理想的繼電保護裝置。該文中所探究的差動保護裝置原理中包含帶有制動功能，能夠將自適應原理應用到保護工作中，從而提高其保護功能的制動性和快速反應性。

這種差動保護方式與其他差動保護方式具有同樣的特點，如果線路外部發生短路，其保護動作與系統的運行狀態沒有聯系，保護動作能夠正常進行；但系統中如果發生內部短路，保護動作在兩端的電路之間有極大的相位差，并且根據短路點的不同，短路點與兩側阻抗之間的角度以及幅值有較大的差異，從而對電容電流的數值產生影響，這種現象既有可能對兩側系統所提供的短路電流的數值造成影響，從而引起幅值不等現象，并且在測算中會發現較大的相位夾角。所以，在進行保護動作時，需可以采用共公式法F=Im（K`Im+K"Incosφ）對短路電流幅值以及相位夾角φ進行經計算，其中的Im與In所表達的是短路線兩端的二次電流，通過對其中的關系分析可以看出，其中F≥Fd2，Fd2為一個常數定值，不隨數據變化而變化。

當設備內部發生短路時，其中的φ夾角一般小于90°，但這個夾角的數值會根據線路阻抗角、系統阻抗角等數值的變化而變化，短路情況越嚴重，夾角越大，嚴重時甚至可以寫作φ<120°。但外部發生故障時，夾角φ往往只會受到CT誤差的影響，所以，在CT誤差對相位差以及分布電容電流的影響下，相位差通?！?0°，所以，如果夾角90<φ<120時，其故障不可能為外部故障。

4 結語

通過對系統原理進行分析，證明光纖差動線路使用功能合理，能夠將計算機功能、保護功能、測量功能等功能集于一身，提高繼電保護工作的效果，這項系統中不僅可以將微機處理技術合理應用，并且其構成較為簡單，適合在現代控制工作中安裝設置，使工作更加智能化、高級化、網絡化，為我國輸電線路的保護工作奠定了發展的基礎。

參考文獻

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