光纤分相差动保护优化方案

光纤分相差动保护采用光纤通道、电流差动原理、性能优越，目前广泛应用于高压线路。

输电线路两侧电流采样信号通过编码变成码流形式后转换成光信号经光纤送至对侧保护，保护装置收到对侧传来的光信号先解调为电信号再与本侧保护的电流信号构成差动保护，采用分相差动方式，即三相电流各自构成差动保护。

1.光纤分相差动保护原理

图4-15　差动电流元件动作特性图

两项条件与逻辑关系输出。判据不是简单的过电流判据Id＞Iset，而是引入了制动特性，即制动电流增大时抬高动作电流。制动特性广泛用于各种差动保护，防止外部故障穿越性电流形成的不平衡电流导致保护误动。

如图4-16所示，外部故障时，Id=Iunb=0.05Ik，Ibrk=2Ik，Id/Ibrk=0.025Ik，Ik为穿越性的外部故障电流。差动电流不会进入动作区，保护不动作。

内部故障情况如图4-17所示，Id=Ik，Ibrk=(0-1)Ik，Id/Ibrk=(1-∞)Ik，Id(Ibrk)，在图中标注的区间内，保护可靠动作。Ik为故障点总的短路电流，制动电流大小与短路电流的分布有关，注意制动系数Kbrk应小于1。

图4-16　外部故障图

(a)系统示意图；(b)差动保护动作区示意图

图4-17　内部故障图

(a)系统示意图；(b)差动保护动作区示意图

电流差动元件取相电流进行差动计算时，称为稳态分相差动元件；取零序电流计算时，称零序电流差动元件；取相电流的工频变化量进行计算，则称变化量分相差动元件。(www.xing528.com)

(2)电容电流问题。线路电容电流对于差动保护属于不平衡电流，整定时应躲过实测线路电容电流值。电容电流较大时可以进行电容电流补偿。

(3)保护总起动元件。起动元件可以由反应相间工频变化量的过流继电器、反应全电流的零序过流继电器组成，两者构成“或”逻辑关系，互相补充。

1)电流变化量起动元件，动作方程为

式中　ΔIφφmax——相间电流的半波积分的最大值；

ΔIset——可整定的固定门槛；

ΔIT——浮动门槛，随着变化量的变化而自动调整，取1.25倍可保证门槛电压始终略高于不平衡输出。

该元件动作并展宽7s，去开放出口继电器正电源。

2)零序过流元件起动。当零序电流大于整定值时，零序起动元件动作并展宽7s，去开放出口继电器正电源。

2.分相电流差动保护原理框图

如图4-18所示，为分相电流差动保护原理框图，主要由起动元件、TA 断线闭锁元件、分相电流差动元件、通道监视、收信回路组成。分相电流差动元件可由相电流差动、相电流变化量差动、零序电流差动组成。

(1)内部故障情况。起动元件开放出口继电器正电源，故障相电流差动元件动作，同时向对侧保护发出差动保护动作信号。本侧保护起动且收到对侧差动保护动作信号情况下，故障相电流差动元件向跳闸逻辑部分发出分相电流差动元件动作信号。

(2)外部故障情况。保护起动元件起动，但两侧分相电流差动元件均不会动作，也收不到对侧保护的差动保护动作信号，保护不出口跳闸。

(3)TA 断线情况。系统正常运行时若TA 断线，差动电流大小则为负荷电流。TA断线瞬间，断线侧的起动元件和差动继电器可能动作，但对侧的起动元件不动作，不会向本侧发差动保护动作信号，从而保证纵联差动不会误动。TA 断线元件判据为有自产零序电流(三相电流求和得到的零序电流)而无零序电压，延时10s动作。TA 断线元件动作后可以闭锁差动保护防止再发生外部故障时保护误动，同时发出TA 断线告警信号。

(4)通道异常。通道异常时闭锁各分相电流差动元件出口，防止保护误动，如图4-18所示。

图4-18　分相电流差动保护原理框图