光纤电流差动保护

光纤电流差动保护国电南京自动化股份有限公司研发中心王文雄Email：[e-mail]电话：[phone]手机：[phone]传真：[phone]差动保护的优点•原理简单，基于基尔霍夫定律•具有天然的选相功能，同杆双回线跨线故障•弱电源,保护自动投入,自适应系统运行方式•不受振荡影响,任何故障快速动作•不受PT断线影响，优于方向保护•耐受过渡电阻能力强•不受功率倒向影响•适应于串补线路•适用于短线路一、PSL600保护介绍PSL600系列线路保护(601/602/603/607/608)PSL620系列线路保护(620C/620D)PSL630系列断路器保护(631/632)PSF630系列收发讯机(631/633)GXC-01、GXC-64/2M光纤接口FCX-22HP分相操作箱1.1PSL600保护装置PSL600系列线路保护(601/602/603/607/608)PSL620系列线路保护(620C/620D)PSL630系列断路器保护(631/632)PSF630系列收发讯机(631/633)GXC-01、GXC-64/2M光纤接口FCX-22HP分相操作箱1.2、PSL601纵联方向保护ttidtdtutSS00)(，反方向故障，无故障，正方向故障000)(tSS1.3、PSL602纵联距离保护ZDZDRZDZZFZ方向元件二、通信方式•电力线载波通信(PLC)•微波通信•光纤通信2.1、光纤通信的优点•抗电磁干扰能力强•传输容量大•频带宽•传输衰耗小•资源丰富2.2、PSL603通信的硬件•专用通信芯片（HDLC）•光端机内置•光接口：FC/PC•光发功率：-8~-11db•光收功率：大于-33db•传输距离：40km,1310nm光100km,1550nm光2.3、光端机工作原理•光发、光收为集成器件•光波长为1310nm或1550nm•光调制信号•光纤为单模FC/PC光纤适配器↑FC/PC光纤连接器→2.3、PSL603通信的时钟•主时钟方式•从时钟方式2.3.1、主时钟发时钟收时钟～～发时钟收时钟～～内部时钟内部时钟64Kb/sPSL603差动保护PSL603差动保护主时钟侧主时钟侧2.3.2、从时钟－2M口发时钟收时钟PSL603差动保护～～内部时钟2Mb/s收～～发（从时钟）2Mb/s发时钟收时钟PSL603差动保护～～内部时钟2Mb/s收～～发（从时钟）2Mb/sPCM设备PCM设备2.3.3、从时钟－64KPDH发时钟收时钟PSL603差动保护～～内部时钟64Kb/s收～～发（主时钟）64Kb/s发时钟收时钟PSL603差动保护～～内部时钟64Kb/s收～～发（从时钟）64Kb/sPCM设备PCM设备2.3.4、从时钟－64KSDH发时钟收时钟PSL603差动保护～～内部时钟64Kb/s收～～发（从时钟）64Kb/s发时钟收时钟PSL603差动保护～～内部时钟64Kb/s收～～发（从时钟）64Kb/sPCM设备PCM设备三、PSL603通信的帧结构•辅助信息（56bit）•数据信息（192bit）FlagAddIaIbIcCtrlTimeCrcFlag帧结构示意图－HDLC3.1、辅助信息•有数据时：帧头flag:8bit;addr:16bit;ctrl:8bit帧尾（crc:16bit;flag:8bit）•无数据时：发同步帧3.2、数据信息•模拟量：三路电流矢量(96bit)•控制信息：开关位置、CT断线、CT饱和、启动、动作等（32bit）•时标信息：本侧接收时间、对侧接收时间、采样序号等（48bit）•补充信息(16bit)四、差动保护工作原理•差动方式•数据同步•分相差动•零序差动•启动方式•CT饱和•CT断线•辅助功能4.1、差动方式•采样点差动•矢量差动4.2、同步方式•数值同步•硬件采样同步•模型同步•GPS同步4.2.1、数据传输•前提1:两侧采样间隔一致•前提2:双向传输延时一致△t1△t2tdelaytdelayMN△ts4.2.2、调整同步误差)(tsjRenInI4.3、差动曲线im+in||im-in|IINTICDKBL1KBL2侧电流矢量代表侧电流矢量表示NNIMIM4.4、分相差动)(IbNIMINIMI)..(CDINIMI)..(CINIMI)..(INTNIMI)(NIMINIMI)..(CDINIMI)..(CINIMI)..(INTNIMI4*7.032414*5.032414.5、零序差动•分相差动后备•选相功能,条件是投电容电流补偿，且电容电流小于0.1In或无电容电流补偿正确选相60ms动作不能选相150ms动作4.6、启动方式•突变量启动•弱馈启动•位置启动△IφIQD&&I0I0IVUφ52V对侧启动TWJA&TWJB&TWJC030msUL90V≥1≥1本侧启动信息发往对侧QDS=14.6、启动方式（续）4.7、CT饱和•CT饱和识别•变制动特性4.7.1、CT饱和识别•CT饱和特征•延时30ms4.7.2、变制动特性•正常情况时，KBL由KBL0经过T减小至KBL•至少一侧电流波形严重畸变时，KBL由KBLS0经过Ts时间逐步减小至BLS1(KBLS=1)•提高区外故障安全性的同时保证区内故障时动作的可靠性•在电流严重畸变时，由于采用了大于等于1的制动系数，使得差动保护在区外故障不误动的前提下给区内故障留有足够的动作范围4.8、CT断线•CT断线的判别•CT断线的处理4.8.1、CT断线的判别WIMKCDMAXNMWICDMAXMKNMIIIIIIIIII0000、两侧零序电流差电流最大相的本侧电流预先设定的门槛6%In无电流门槛值4.8.2、CT断线的处理•闭锁保护,抬高断线相差流门槛•不闭锁保护,保护可能动作4.8.2、CT断线的处理（续）•任一侧CT断线，不会引起保护误动•利用两侧各相差流判断CT断线的相别•任一侧判出CT断线后，断线相差动继电器被特殊处理，非断线相差动继电器仍能正确动作4.9、辅助功能•远跳•远传•永跳远传•故障测距4.9.1、远跳•直接跳闸•经本地启动闭锁与否•开入连续8ms确认•接收连续三次确认4.9.2、远传•两路远传信号•开入连续5ms确认•接收连续三次确认•各五副输出接点4.9.3、永跳远传本功能是当本侧由于永久性故障或者重合于故障时发永跳出口，这时永跳命令通过光纤传送到对侧，闭锁对侧重合闸，防止对侧开关重合于故障。保护收到光纤通道远传令后发60ms永跳出口信号。本功能可经控制字投退4.9.4、故障测距•采用双端电气量完成测距计算，大大提高了测距结果的精度。测距基本原理：•本侧母线电压；本侧线路电流；•对侧线路电流；故障点流入大地电流;•Z单位线路阻抗;fnmmfmffmfmmRIIZDIRIZDIU)(nmfIII]/Im[]/Im[fmfmmfIIZIUDmUmInIfI五、光纤保护与综自系统规约•接口•规约5.1、通讯接口•485接口•以太网接口•打印机接口5.2、通讯规约•94规约•103规约六、光纤保护的整定计算•差动相关定值•通道相关定值•测距相关定值•注意事项6.1、差动相关定值•分相差动动作电流•零序差动动作电流•差动制动系数说明•CT变比补偿系数•远传永跳功能6.2、通道相关定值•通道类型•主从时钟6.3、测距相关定值•线路阻抗参数•零序补偿系数七、使用方法及注意事项•对通道的要求•通道异常的判别•通道异常的处理7.1、PSL603对通道的要求•传输路径一致•传输延时不大于16ms•通道自愈时间不大于50ms7.2、通道异常时的判别•通道中断•通道延时大于16ms•通道延时差大于0.5ms•数据接收失步7.3、通道异常时的处理•立即闭锁保护•检测通道•延时恢复保护功能150ms7.4、GXC-01装置介绍•装置构成•时钟方式•对通道的要求•通道异常时处理7.5、GXC-64/2M装置介绍•64kbit/s同向数字口•2M口•编码及译码•跳线选择•专用光纤－差动PSL603(A)光纤-收光纤-发至对侧7.6、保护和通道的连接7.6、保护和通道的连接（续）•复接通道－差动PSL603(A)光纤-收光纤-发GXC-64/2M至PCM八、调试项目及试验方法•模拟量测试•开出传动试验•保护整组试验九、现场检测项目、试验方法的建议及运行的注意事项•通道试验•保护试验•CT校验9.1、通道试验•通道核对•装置光发功率•光纤通道衰耗•误码率检查9.2、保护试验•单侧保护试验•两侧联调试验a、一侧开关跳位b、一侧电压低9.3、CT校验（重要）•两侧CT变比是否一致，不一致时，定值是否正确•额定电流是否一致•轻负荷校验两侧CT极性十、PSVIEW调试分析软件•平台软件•开放式•调试功能•分析功能10.1、分析实例一十一、中低压光纤差动保护原理相同，区别在于三相跳闸•PSL620D系列光纤电流差动保护（110kV）•PSL646光纤电流差动保护（35kV及以下）一十二、差动保护的缺点•对光纤通道的依赖性强，要求通道不中断、误码率要低•本线不同光纤差动保护需要不同的通道•只能和同型号的光纤差动构成整套主保护，用旁路开关代线路开关时不易配合•一个半接线方式，CT饱和，有原理上的缺陷，解决办法：引入两组CT的电流。动模试验情况1华中理工大学2000年5月2上海交通大学2000年6月3华东电力研究院2000年7月4中国电力科学研究院2000年8～9月5山东大学2000年9月6华东电力研究院2000年10月7中国电力科学研究院2001年3月8四川电力研究院2001年4月9辽宁电力研究院2001年4月10上海交通大学2001年6月动模试验情况（续表）11中国电力科学研究院(南方公司串补相邻线)2002年5月12北京电力科学研究院110、220和500kV2002年7~8月13中国电力科学研究院(南方公司串补线路)2002年8~9月14北京电力科学研究院(华中电力公司要求)2002年9月15北京电力科学研究院(西北电力公司要求)2002年9月16北京电力科学研究院750kV2003年6~7月17华中理工大学750kV2003年7~8月产品应用情况PSL600在2000年11月18日鉴定以来，共计销售了2000多套，广泛分布在天津、山东、江苏、浙江、山西、四川、重庆、湖北、甘肃、福建、辽宁、新疆、广东和广西等省、自治区或直辖市，PSL603光纤电流差动保护应用很重要的220KV和500KV的线路，如西电东送串补500KV工程中，江苏220KV及500KV环网等工程。PSL600经历了多次区外区内故障的考验，全部正确动作，没有误动或拒动情况，设备运行可靠安全稳定。服务承诺•服务理念——永恒服务，无限创新。•快速响应——1）客户明确的服务要求，必需4小时内答复；2）华东地区（福建除外）必要服务24小到达现场；3）国内（大陆）必要服务48小时到达现场；4）国内（大陆）边远、高原，交通不便地区必要服务72小到达现场；•服务规范——尊法守纪、爱岗敬业、文明礼貌、按章操作、技术熟练。•服务目标——客户满意。