光纤纵差保护在炼化企业的应用

刘尚鲁

摘 要：伴随着炼化企业的发展，以及对配电网络可靠性要求的发展趋势，光纤纵差保护广泛运用于炼化企业高压线路的继电保护中。本文详细介绍了光纤纵差保护的原理和调试方法，为有关部门给予参考。

关键词：纵差保护;光纤;调节;快切装置

光纤差动保护以绝对的选择性、灵敏度高、系统振荡时不会误动作、光纤通道抗干扰能力强等优点非常适宜作为炼化企业线路的主保护。光纤差动保护加电源快切装置是炼化企业线路保护的首选。

1.光纤纵差保护基本原理

光纤线路差动保护基于基尔霍夫电流定律。在通常情况下，电源电路中的一切连接点在无论怎样注入连接点的总电流量相当于排出连接点的总电流量。在保护线路的两端，各安装一台光纤差动保护装置。两侧保护装置通过光纤连接交换测量数据，利用本地和对侧电流数据分相进行差动电流和制动电流計算。根据电流差动保护特性方程进行判别，如果为区内故障，保护动作跳闸。

电流以母线流向线路为正，在线路无故障和外部故障情况下，如果两端TA变比一致，线路流入和流出保护区的电流IM 和IN 幅值相同，相位相反。流入各侧保护装置的差动电流为0，保护不动作。当线路发生内部故障时，正比于故障电流的同相电流IM+IN 流入两侧保护装置，如果差动电流大于制动电流时，保护动作。

2.影响光纤纵差保护准确性和可靠性的因素

2.1影响准确性的因素。

2.1.1电流互感器的特性差产生不平衡的电流

当线路常规运作和区外故障时，TA生产制造过程。因为型号规格不一致，两边TA的励磁特点不一致，可使两边线路的一次电流量和TA测量的二次电流量产生变化偏差，造成两边二次电流方向反过来。规格不会再一致。这时，注入差动继电器的电流量+D不会再为0，非常容易造成差纵保护误动。

2.1.2电流互感器稳态磁饱和

当TA安装点外侧发生短路故障时，短路容量一瞬间做到TA额定电流的几十倍，使TA铁芯迅速达到饱和状态，二次电流量导出幅度值。频率.视角比较严重失真，偏差扩大，造成差纵保护继电器动作精确性减少。当TA变压器铁芯深层饱和时，二次电流量无导出，导致差纵保护继电器误动作，大大增加了越级跳闸的安全隐患。

2.1.3电流互感器暂态磁饱和

当短路故障问题产生时，暂态过程短路容量的转变比较复杂，其中非周期时间净重很高。因为非周期时间净重造成的不平衡电流量损耗迟缓。最高值发生时间相对来说比较慢，影响了差纵保护动作的精确性和速率。短路故障时，电流量突然大幅度提升。因为绕组电感不可以突变励磁电流，二次电流量也不会相对应转变，因而差纵保护动作的精确性和速率会得到一定水平的危害。

2.2差动保护要考虑的因素

2.2.1选择合适的制动量。

在实际应用中，受变压器励磁电流，两侧电流互感器测量误差和充电电容电流等因素的影响，正常情况下流入保护区的差动电流并不为0。为了保证差动保护可靠动作，必须考虑这些因素的影响。

2.2.2充电电流。

正常情况下，电容电流和励磁电流可以被当成常量。定值设置中必须要考虑这些因素的影响，躲过线路充电电流。

2.2.3电流互感器误差TA误差可以通过近似的电流互感器误差曲线。通过TA误差参数。各侧装置计算自己本端的误差，同时将误差送到对端，两侧装置的电流互感器误差和将作为制动量之一计入制动电流。

2.2.4其他影响

光纤传输延时和采样不同步产生的误差通过时差法得到补偿。因为制动量以最大可能的误差自适应的调整，所以差动保护具有很高的灵敏性。对于高阻接地故障，即使有很大的负荷电流，差动保护也能可靠动作。

2.2.5涌流抑制

如果保护区域内有电力变压器，当空投变压器时，将出现很大的涌流。这个电流会产生差动电流，导致保护装置误动，保护利用波形不对称原理识别涌流，防止差动误出口。

3.光纤纵差保护在炼化企业的应用

3.1炼化输电网的特点

炼化企业由于输电线路长度短，供电半径一般在3Km以内，发生故障情况接近于母线短路，目前随着炼化企业的发展，系统容量越来越大，母线短路电流也越来越大，包含很多非周期时间分量和谐波电流分量，传统的电磁式TA饱和问题也显得更为突出，促使微机保护难度系数大。差动保护采用的是基尔霍夫定律，正常情况下电流等于零。但是如果线路两侧TA在过流时有不同的误差，在TA发生磁饱和时会产生很大的误差，以至于误动。

炼化企业厂区内部供电走廊拥挤，对于厂内输电线路虽然也可以采用投资相对经济的导引线做常规差动保护，但由于导引线通道易受外界干扰，抗干扰能力差，易受线路故障影响，不适合与输电电缆沟同沟敷设，影响差动保护的安全可靠运行，不适合在输电线路高度集中的炼化企业使用。而目前光纤通道技术已逐渐成熟，由于光纤传输不受电磁干扰的影响，工作稳定，在安全性和可靠性方面与导引线通道相比有显著优势，在炼化企业内部线路上更具实用性。

3.2 光纤纵差在炼化企业的应用

光纤差动保护以绝对的选择性、灵敏度高、系统振荡时不会误动作、光纤通道抗干扰能力强以及其具有的天然选相能力等优点非常适宜作为输电线路的主保护。光纤差动保护加电源快切装置是炼化企业线路保护的首选，可以做到从触发光纤差动保护到快切动作成功的时间控制在120ms以内，实现电源快速切换。

在没有发电机的供电系统中，光纤纵差保护也可以配合常规备自投保护使用，利用光纤纵差保护选择性好的特点，可以使差动保护出口直接启动备自投保护出口动作，免去备自投保护的延时，可以在100ms以内实现电源快速切换。

3.2光纤纵差维护的可靠性分析

由于光纤差动保护是通过光纤通道传递两侧的模拟量及开关量而实现的故障判别最终实现动作于跳闸，因此在光纤差动保护的检验工作中针对线路运行时可能出现的故障进行线路两侧的保护装置联调就显得尤为重要。光纤通道作为光纤差动保护的重要组成部分，担当着传输线路两侧电流量、开关量、差动允许信号等数据的工作，

在保护调试及日常的运行中光纤通道也经常出现缺陷和问题。光纤通道传输连接环节多，施工工艺复杂、施工质量要求高，因此如果在保护装置投运前的施工、测试中存在误差，则会导致保护装置的因通讯故障退出光纤纵差保护运行，进而影响配电网的安全稳定运行。

光纤熔接点的质量、尾纤接头，法兰盘的表面不够清洁、光纤接头的缺口未完全卡人缺口、光缆或尾纤的弯曲半经太小（弯曲半径小于3 cm）等原因，造成光纤通道的总衰耗增大，使保护装置频繁发通道告警。

在日常的现场维护工作中应利用保护装置检修的机会，用棉球沾无水酒精对尾纤接头等进行清洁，并用光功率计检查对侧光纤的收信功率，校验收信裕度应保证收信功率裕度至少在6 dBm 以上（如果不满足要求可以在对侧装置内通过跳线增加发送功率），以确保光纤通道能正常工作。

结语

伴随着炼化企业的大规模化发展，其内部、外部电力系统的电力线路正向着大容量、高电压的角度发展。光纤纵差保护作为是电力线路的主要保护，纵差保护的定值计算的精确性及其与快切装置以及备自投装置的配合方式及保护逻辑的确定，也变成首要任务。

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