线路光纤差动保护资料

五、光纤纵联差动保护5.1定义光纤纵联差动保护：输电线路纵联保护采用光纤通道将输电线路两端的电流信号通过编码流形式然后转换成光的信号经光纤传送到对端，保护装置收到对端传来的光信号先转换成电信号再与本端的电信号构成纵差保护。光纤纵联差动保护的方向：以母线流向保护线路方向为正5.2光纤差动保护原理•动作电流(差动电流)为：•制动电流为：•差流元件基本动作方程：{NMdIIINMrIIIcdsetdIIrdII75.0IdIr0.75cdsetI区内故障时，两侧实际短路电流都是由母线流向线路，和参考方向一致，都是正值，差动电流就很大IdIr，满足差动方程，差流元件动作。凡是在线路内部有流出的电流，都成为动作电流。区内故障示意图MEsNER1TATA2区外故障示意图区外故障时，一侧电流由母线流向线路，为正值，另一侧电流由线路流向母线，为负值，两电流大小相同，方向相反，所以差动电流为零，差流元件不动作。凡是穿越性的电流不产生动作电流，只产生制动电流。制动电流是穿越性电流的2倍。IMINMEsNER1TATA25.3输电线路纵联电流差动保护应解决的主要问题5.3.1输电线路电容电流的影响ZnsnEZmsZl2Xc2XcMN~mE~单回线模型单回线线路一般用于110kV电压等级高压输电线路模型电容电流是从线路内部流出的电流，因此它构成动作电流。由于负荷电流是穿越性的电流，它只产生制动电流。所以在空载或轻载下电容电流最容易造成保护误动。双回无互感模型ZnsnEZms2XcMN~mE~ZlZlI2Xc2Xc2Xc一般为220kV及以上电压等级，110kV也有双回线的情况220kV以上同杆双回线模型ZnsnEZms2XcMN~mE~ZcomZlZlI2Xc2Xc2Xc同杆线路两回线之间有零序互感，对阻抗元件和方向元件产生影响1、输电线路电容电流影响电压等级（kV）220330500750正序电容（uF）0.861.1131.231.367零序电容（uF）0.6050.7630.840.93电容电流（A）3466111193正序容抗（Ω）3700286025902340零序容抗（Ω）5220417237903420不同电压等级下的分布电容及电容电流（每百公里）2、防止电容电流造成保护误动的措施1、提高差动继电器比率制动曲线中的起动电流Iqd的定值来躲电容电流的影响。考虑到由于高频分量电容电流使暂态电容电流增大的影响，起动值可为正常运行情况下线路电容电流值的4－6倍。需要指出：正常运行情况下差动继电器的动作电流就是正常运行下本线路的电容电流。当然提高定值的方法是以牺牲内部短路的灵敏度作为代价的。2、加短延时。保护动作加一个短延时（40ms)。用1.5倍的电容电流作为起动电流的定值再加延时躲电容电流的影响。3、进行电容电流的补偿。计算出本线路的电容电流IC，然后在求动作电流时将该电流减去，实现电容电流补偿。3、稳态电容电流的补偿gc21c21c21gc21gcc3)(31301021CCCCCCCCCgg等效为001000101022110022110212222222)222(XUXUUXUXUXUXUXUXUXUXUIIIIMCMMMCMCMCMCMMCMCMMCMCMCMC00N10NNN22XUXUUICC同理求出)22()22(00100010XUXUUXUXUUIIINCNNMCMMNMC5.3.2外部短路或外部短路切除时，由于两端电流互感器的变比不一致、暂态过程中由于两端电流互感器的暂态特性不一致、二次回路的时间常数的不一致产生不平衡电流。解决办法：从整定值上、从动作特性上的制动系数取值上考虑这些影响。TA回路原理图2max10(90)max(1)tRIT)sin(atUumsL1s2e2u1i2i??2s由磁通公式可以得出：故障电流越大，越容易饱和；二次负载越大，越容易饱和；有剩磁，更容易饱和；一次系统时间常数越大，越容易饱和；一、二次电流励磁电流磁通密度)(B)(iH102030405060708090100110-4-3-2-1012345102030405060708090100-3-2-1012345TA饱和特征：故障起始阶段和一次电流过零点附近存在一个线性传递区，第2个周波的饱和深度最大区内、外判别：即区外故障饱和初始时，制动电流变化量先于差动电流出现，而区内故障制动电流变化量与差动电流同时出现的特征，快速识别区内外故障；区内故障：ΔId和ΔIr同步增大区外TA饱和：ΔId明显滞后ΔIr上升解决方案（时差法）：利用故障起始时刻差动电流和制动电流的关系判断区内、区外故障。故障起始点确定nTkTkTkkIkiikii22/12/||||nmrnmdrdiiiiiikii,区内、区外的判断1020304050607080-3-2-10123456使差动保护抗区外饱和能力不小于2.5ms。饱和开放：虚拟制动电流抗TA饱和判据01020304050607080-1-0.8-0.6-0.4-0.200.20.40.60.81理想情况：一个周波只有三个点。考虑采样点的偏差（采样点不在过零点）也只有四个点。对24点采样来说，采样点间隔为15度，sin15º=0.2588||2.0||maxiik当M=20时，内部故障时可以可靠开放差动，考虑到一定的裕度，M=18。抗饱和方案：1、区内外判别（时差法）2、饱和开放（虚拟制动电流抗TA饱和判据）1用于故障初期识别饱和2用于区外饱和转区内故障时差动保护的开放5.3.3重负荷情况下线路内部经高电阻接地短路，灵敏度不够。负荷电流是穿越性电流，产生制动电流。经高电阻短路，短路电流很小，因此动作电流很小，可能造成灵敏不够。解决的办法：采用工频变化量继电器和零序差动继电器5.3.4防止正常运行时电流感器（TA）断线造成纵联电流差动保护误动作IMIN10,IrIcdkIIrIIcdIIIMMNkM为了使差动继电器可靠动作，比率制作系数应小于1，当TA断路时差动继电器可能会误动作。MEsNER1TATA2防止TA断线误动的措施本端起动元件启动本端差动继电器动作收到对端“差动动作”信号本端差动动作＆采取以上措施后：1、当本端TA断线时本端电流可能有突变，或可能出现零序电流，故而起动元件起动。在故障计算程序中检测到差动继电器也动作。2、对端TA没有断线，对端三相是正常，虽然差动继电器可能会动作，但起动元件不起动。3、对端不会给本端发“差动动作”允许信号，所以本端差动保护不动作。TA断线的判据长期有差流差动元件动作差流元件的动作相或动作相间的电压大于0.6倍的额定电压＆10S＆长期有差流TA断线闭锁差动＝1闭锁差动保护＆不闭锁差动保护TA断线差流定值TA断线闭锁差动＝0南瑞增加的TA断线的判据＆200mS003I75.03外接自产I003I75.03自产外接ITA断线信号说明有可能是TA断线，也有可能是采样通道有问题5.3.5在有一端为弱电源的线路内部故障，防止纵联电流发生内部拒动的措施起动元件起动＆差流元件动作差动元件的动作相或动作相间电压小于0.6倍的额定电压收到对端的“差动动作”的允许信号5.3.6由于输电线路两端保护采样时间不一致所产生的不平衡电流引起两侧采样不同步的原因：1.两侧装置上电时刻的不一致；2.一侧数据传送到另一侧有通道时延和数据接收时延；3.两侧装置晶振存在固有偏差；收发延时不一致对差动影响mInInEmEnInImIdI假如收发延时不一致，系统运行或区外故障时如上图dT电流差动保护在算法上要求参加比较的各端电流必须同步采样或采样同步化处理得到，这是实现差动保护的关键所在同步计算示意图TdTdxyt1t2主从N’Δts12(())/2TdyxTtt5.3.7收到三相跳闸位置继电器（TWJ）动作信号后应做的工作1、如果起动元件未起动又收到三相的TWJ都动作的信号，并且任一相差流元件动作后立即发“差动动作”的允许信号。2、如果起动元件后又收到三相的TWJ都动作的信号，并且任一相差流元件动作后立即发“差动动作”的允许信号。这时说明线路上发生了故障而且本端的断路器已跳闸了。这时一直发允许信号有利于对端纵联差动保护跳闸。MEsNER1TATA25.3.7保护动作发“远跳”信号的作用1、在K点发生故障，母差动作后，故障点未切除，为了让N端保护能快速切除故障，可将M端母线保护动作的接点接在电流差动保护装置的“远跳”端子上，保护装置发现该端子的输入接点闭合后立即向N端发“远跳”信号。N端接收到该信号后再经（或不经）起动元件动作作为就地判据发三相跳闸命令并闭锁重合闸。母线保护、失灵保护动作起动“远跳”MEsNER1TATA22、在3/2接线方式中母线保护动作是不允许发“远跳”信号的，因为在母线上故障，母线保护动作跳开边断路器后中断路器还可以继续带线路运行。此时断路器与电流互感器之间发生故障时由母线保护起动失灵保护，失灵保护动作后起动“远跳”跳对端断路器。保护动作发分相“远跳”本装置任何保护在发跳闸命令的同时向对端发分相跳闸信号，对端接收到该信号再经高灵敏度的分相差流元件动作确认后分相跳闸，这样有利于对端发跳闸命令。NMCTM中M边F1F25.3.8输电线路中所用的差动继电器稳态量差动K=11.8*Iop.setIopIr0区内区外判断速动区Iop.setK=0.75差动动作区变区域、变算法、变延时的保护特性速动性及可靠性的统一！速动区:Icd=1.8IopK=1瞬时动作灵敏段：Icd=Iopk=0.75延时30ms出口相差定值：1)整定时考虑最小方式下区内故障差流值有足够的灵敏度。2)整定值应大于1.5倍线路全长电容电流，线路两端应按一次电流相同折算到二次整定稳态量差动ImInMNFΔImIfhΔInRFIm=△Im+IfhIn=△In-IfhIdm=|Im＋In|=|△Im＋△In|=IFIrm=|Im-In|=|△Im-△In+2Ifh|当发生重负荷大过渡电阻接地故障时，故障电流受负荷电流抵消而产生两端故障相电流反相的现象;IfhIFIdmkIrm保护拒动.稳态量相量差动：1)制动电流受穿越性负荷电流影响较大2)高阻故障、重负荷下故障、振荡中故障灵敏度低，可能拒动增量差动ΔIopΔIr0Iop.setK=0.75差动动作区ropcdopIIII*75.0nmopIIInmrIII)2()(TkkIII增量差动：增量差动作方程中都为故障量，不受负荷影响，灵敏度高，可实现高阻故障、振荡中故障快速出口要解决的问题：区外故障切除增量继电器动作解决办法：启动一段时间后增加相差门槛把关条件瞬时值差动实际应用：当前有效n个采样点中如有m个点满足动作方程(采用11取6判据,每周波采样24点)快速段:按有效值两倍In进行折算,同时应满足大于差流定值；K=0.8灵敏段：按有效值1倍In进行折算,同时应满足大于差流定值；K=1.2瞬时值差动：基于采样点的差动，可实现差动在严重金属性故障快速出口WXH-803A在金属性故障16ms内出口i6i11i1trip)()()(kNkMkdiii0)(dkdii)()(krkdkii)()()(kNkMkriii零序差动IopIr0Iop.0K=0.75000cdnmIII0000*75.0nmnmIIIIIcd0为零序差动电流定值,由用户整定；该元件满足条件后延时100ms动作。零序差动元件配合相差选相元件选择差流最大相出口。注意：零序电流差动保护只针对单相高阻故障；当任一相电流大于2In时零序差动被闭锁；1、防止短线路背后大电