浅谈靖边原油库10kV电力线路光纤纵差保护系统的应用实践

于幼睿 刘珊珊

摘 要：本文介绍了靖边原油库10kV供电线路采用光纤纵差保护系统的工作原理并应用实践，证明其在复杂工况下能够平稳运行，为供电线路运维管理带来便捷，提出类似情况下推广应用的观点。

关键词：10kV电力线路;光纤纵差保护系统;应用实践

1 引言

随着光电技术和计算机技术的飞速发展，新型的光电技术和产品在不断开发和推广应用，电力线路光纤纵差保护技术便是其一，正在取代传统电力保护技术。石油化工、油气储运等行业也在自动化控制、数字化建设等方面飞速发展，对供电线路要求的平稳、安全也在提高，一定程度上供电系统的稳定、可靠已成为石化行业的首要决定因素。靖边原油库作为陕西延长石油集团榆林炼油厂的原料供给和保障库，其运行的可靠性意义重大。

2 靖边原油库概况及供电要求

靖边原油库设计有4具50000 m3外浮顶储油罐，原油储存总容量为200000m3，为一级石油天然气站场。总计算负荷1025kW，主要为二级负荷，消防负荷为一级负荷。10kV开关站两回电源分别引自榆林炼油厂110kV变电站（一级负荷）两段不同10kV馈出母线。榆林炼油厂区域电缆采用桥架及电缆沟敷设方式，途经高低压电气装置、生产工艺装置等区域，工况复杂，存在电磁干挠等影响因素，榆林炼油厂区域外，以架空裸导线方式敷设至靖边原油库，沿线与包茂高速、地方道路、其它高压电力线路交叉。其中与包茂高速交叉采用电缆直埋的方式;与其它设施交叉裸导线与其保持应有的安全距离，最后至原油库10kV开关站，全线基本在天然林场区域内，为荒无人烟区域，存在较大的外界因素影响，很难管理。根据上述工况描述及今后原油库扩容的可能，必须要有可靠的供电系统保障安全生产。

3 10kV线路光纤纵差保护的组成及原理等

光纤纵差保护实际上是一种差动保护。是将两侧的电气量先转换成数字信号后，再通过光纤进行双侧通讯，对两侧的电气量进行比较。

3.1光纤通讯系统

光纤通信系统通常由光发/收信机、光纤、中继器以及光纤藕合器五个组成部分，并在系统内实现不同的功能。

（1）光发/收信机：是实现电/光-光/电转换的光端机。（2）光纤：是整个系统的通讯通道。（3）中继器：由光检测器、光源和判决再生电路组成。（4）光纤耦合器：是连接两段光纤的器件。

3.2 10kV线路光纤纵差保护原理

通过光纤技术，将对端的电流、功率信号传过来，光纤保护装置将本侧采集的模拟量和对端采集的数值进行对比计算，从而计算故障点在线路的内侧还是外侧，准确的判断出故障点。

3.3 可能影响光纤纵差保护正确动作的因素

（1）差动保护基于基尔霍夫定理，正常运行和外部短路时两端电流之和为零。但是长距离架空输电线路和电缆线路，线路的分布电容导致该电流再为零，流过保护将是线路的电容电流，使保护容易误动。

如上图1所示，I1=I2+I3，由此可见，线路两侧容易产生差流，两侧距离越长，差流越大。为避免造成误动，应提高启动电流值及适当的增设电容电流补偿。

（2）光差保护属于电流型的微机保护，当TA（电流互感器）断线，极易造成两侧的采样值有误，进而使得保护误动。为此，应增设TA断线闭锁差动保护。

3.4 光纤纵差保护的可靠性分析

一般的差动保护用的是控制电缆形成差流回路，为防止CT二次回路负载太大，差流回路的电缆不可能很长;但光纤差动不存在这个局限性，可以保护线路的全长。

此外，光纤差动保护系统还具有抗干扰能力性强，传输数据稳定，集成度高，故障处理较为简单等因素，这使得光纤差动保护在确保安全供电的过程中发挥重大的作用。在运行过程中，合理分配参数，使得纵差保护系统的灵敏度和可靠度进一步提高。

4 光纤纵差保护系统在靖边原油库供电线路的应用实践

靖边原油库的供电线路从建设至投产光纤纵差保护系统经实践后，笔者总结出如下几点实践经验：

1.靖边原油库外输工艺设计有在线检漏系统，该系统的正常运行需要以光缆作为外输首站和末站数据实时共享的硬件支撑。因此，为该项目的电力线路纵差保护提供了完全可以依托的有利好条件，实施不需要有太大的資金投入，更不会影响整个项目实施工期。

2.基于电力线路所处的运行工况考虑，无论是电源侧榆林炼油厂110kV变电站，还是负荷侧靖边原油库10kV开关站，作为一级负荷，都需要有安全可靠、智能先进的设备设施确保一级石油天然气站场安全平稳运行，这也符合国家对石油化工行业重大危险源的安全设施的强制要求。

3.生产运行中或多或少的将会存在物的不安全状态、人的不安全行为、环境的不安全因素及管理方面的缺失，一旦出现故障，纵差保护系统会将故障反馈给值守人员，值守人员也可以有的放矢地开展维抢修工作，提高工作效率，尽快恢复供电生产，减少经济损失，凸显强于传统的继电保护功能的优势。

4.电力线路光纤纵差保护系统在工业生产中己有应用的成熟案例，特别是在110kV及上电压等级的输配电线路中应用更加广泛，为了提高用电的可靠性，可以采取此项技术措施。

5.专业技术人员可以根据生产的实际需要在试产阶段调试整定光纤纵差保护系统的定值，相对一般的电力线路保护更加契合于生产，起到了为安全生产保驾护航的作用，达到了应用实践的预期效果。

6.电力线路光纤纵差保护系统为双侧监控，电源侧和用户侧站点守值人员均可时实监控且实现数据备份，监管主体较传统的保护方式不再单一且方便获取历史数据。因为其采用光纤传输数据，传输速度快且不受电磁干挠，误动作概率小。2018年8月投产至今光纤纵差保护系统的故障率为0、误动率为0，期间出现过供电线路3次异常而导致馈出单元保护跳闸的情况下，系统第一时间反馈故障提示，提示内容与现场排查情况相符，这充分的证明该系统具有性能的可靠性、响应的快速性、提示的精准性。

总之，靖边原油库10kV供电线路应用光纤纵差保护系统为供电线路运维管理带来便捷。同时，证明了其成效的显著和功能的可靠，值得在同行业类似的情况下推广实践。

5 结束语

根据生产运行对电气系统安全性、可靠性的严格要求及石化行业的高危特性。靖边原油库10kV架空电力线路应用了光纤纵差保护系统，提高了供电线路的运行可靠性、安全性和稳定性，降低了值守人员排除故障恢复供电的难度，为安全生产提供了坚强的技术措施保障。

参考文献：

[1]陈然.煤矿采区变电所光纤纵差保护研究及实践[J].同煤科技，2016，148（2）：23-24.

作者简介：

于幼睿（1982—），男，汉族，研究生学历，宁夏银川人，工程师、经济师，长期从事石油天然气储运场站、线路的电气及自动化管理工作。

刘珊珊（1986—），男，汉族，本科学历，工学学士，陕西西安人，工程师、经济师，长期从事石油天然气储运场站、线路的工程项目建设工作。

（陕西延长石油集团管道运输第一分公司，陕西 靖边 718500）