电流差动.ppt

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1、输电线路光纤纵差保护宁夏电力公司冬培课件材料一、基本概念一、基本概念纵联电流差动保护纵联电流差动保护-保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号保护利用通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内传送到对侧，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果区分是区内故障还是区外故障。这类保护在每侧都直接比较两侧的电气量，称为纵联故障还是区外故障。这类保护在每侧都直接比较两侧的电气量，称为纵联电流差动保护。这类保护的信息传输量大，并且要求两侧信息同步采集，电流差动保护。这类保护的信息传输量大，并且要求两侧信息同步采集，实现技术要求较

2、高。实现技术要求较高。二、基本原理二、基本原理MUMImInUNNK1区内故障区内故障MUMImInUNNK2区外故障区外故障 利用输电线路两端电流波形或电流相量和的特征可以构成纵联差动保护。利用输电线路两端电流波形或电流相量和的特征可以构成纵联差动保护。发生区内故障时，发生区内故障时，Im+In=Ik1；正常运行和外部短路时，；正常运行和外部短路时，Im+In=0，但由于受，但由于受TA误差、线路分布电容等因素的影响，实际上不为零。电流差动保护动作判误差、线路分布电容等因素的影响，实际上不为零。电流差动保护动作判据实际上为大于一门槛值。据实际上为大于一门槛值。三、光纤通信三、光纤通信以光纤作

3、为信号传递媒介的通信称为光纤通信。通常由光发射机、光纤、以光纤作为信号传递媒介的通信称为光纤通信。通常由光发射机、光纤、中继器和光接收机组成。光发射机的作用是把电信号转变为光信号，一般由电调制器中继器和光接收机组成。光发射机的作用是把电信号转变为光信号，一般由电调制器和光调制器组成。光接收机的作用是把光信号转变为电信号，一般由光探测器和电调和光调制器组成。光接收机的作用是把光信号转变为电信号，一般由光探测器和电调制器组成。制器组成。电调电调制器制器光调光调制器制器光发射机光发射机光纤光纤光探光探测器测器电调电调制器制器光接收机光接收机光纤光纤单向点对点光纤通信系统的构成单向点对点光纤通信系统的

4、构成 电调制器电调制器的作用是把信息转换为适合信道传输的信号，多为数字信号。的作用是把信息转换为适合信道传输的信号，多为数字信号。光调制器光调制器的作用是把电调制信号转换为适合光纤信道传输的光信号，如直接调制的作用是把电调制信号转换为适合光纤信道传输的光信号，如直接调制激光器的光强，或通过外调制器调制激光器的相位。激光器的光强，或通过外调制器调制激光器的相位。中继器中继器的作用是对光纤传输衰减后的信号进行放大。的作用是对光纤传输衰减后的信号进行放大。光探测器光探测器的作用是把经光纤传输后微弱光信号转变为电信号。的作用是把经光纤传输后微弱光信号转变为电信号。电解调器电解调器的作用是把电信号放大，

5、恢复出原信号。的作用是把电信号放大，恢复出原信号。光信号在光纤中的传播过程：光信号在光纤中的传播过程：由玻璃或硅材料制成的光纤为细圆筒空芯状。假定光线对着光纤射入，进入光纤由玻璃或硅材料制成的光纤为细圆筒空芯状。假定光线对着光纤射入，进入光纤内的光线按照入射方向前进，当光线射到芯和皮的交界面时会发生反射，如此不断地内的光线按照入射方向前进，当光线射到芯和皮的交界面时会发生反射，如此不断地向前传播。为了让芯和皮的界面上发生全反射，而不折射到光纤外面去，需要采用适当向前传播。为了让芯和皮的界面上发生全反射，而不折射到光纤外面去，需要采用适当的材料和保持一定的形状。由光学原理可知，当芯的折射率大于皮

6、的折射率时，如果的材料和保持一定的形状。由光学原理可知，当芯的折射率大于皮的折射率时，如果光到达界面时的入射角大于某一临界值，就会产生全反射。由此可见，光不仅能在直线光到达界面时的入射角大于某一临界值，就会产生全反射。由此可见，光不仅能在直线中传播，也能在弯曲的光纤中传播。中传播，也能在弯曲的光纤中传播。1、光纤通道的构成、光纤通道的构成2、光纤通信的特点、光纤通信的特点（1）通信容量大通信容量大（2）可以节约大量金属材料）可以节约大量金属材料（3）光纤通信还有保密性好，敷设方便，不怕雷击，不受外界电磁干扰，抗腐蚀和）光纤通信还有保密性好，敷设方便，不怕雷击，不受外界电磁干扰，抗腐蚀和不怕潮等

7、优点。不怕潮等优点。（4）光纤最重要的特性之一是无感应性能，困此利用光纤可以构成无电磁感应的、光纤最重要的特性之一是无感应性能，困此利用光纤可以构成无电磁感应的、极为可靠的通道。极为可靠的通道。缺点缺点（1）通信距离还不够长，在长距离通信时，要用中继器及附加设备。）通信距离还不够长，在长距离通信时，要用中继器及附加设备。（2）光纤断裂时不易寻找或连接。）光纤断裂时不易寻找或连接。四、两侧电流的同步测量四、两侧电流的同步测量 基于数据通道的同步方法包括采样时刻调整法、采样数据修正法和时钟校正法，基于数据通道的同步方法包括采样时刻调整法、采样数据修正法和时钟校正法，尤以采样时刻调整法应用较多。尤以

8、采样时刻调整法应用较多。通道延时的测定：在正式开始同步采样前，主站在通道延时的测定：在正式开始同步采样前，主站在tm1时刻向从站送一帖信息，该时刻向从站送一帖信息，该信息包括主站当前时标和计算通道延时信息包括主站当前时标和计算通道延时td的命令；从站收到命令后延时的命令；从站收到命令后延时tm时间将从站时间将从站当前时标和延时时间当前时标和延时时间tm回送给主站。由于两个方向的信息传送是同一路径，可以认为回送给主站。由于两个方向的信息传送是同一路径，可以认为传输时间。主站收到返回信息的时刻为传输时间。主站收到返回信息的时刻为t2，可计算出通道延时为，可计算出通道延时为 td=（tr2-tm1-

9、tm）/2主站延量主站延量tm再将计算结果再将计算结果td及延时及延时tm送给从站；从站接收主站再次发来的信息后按照送给从站；从站接收主站再次发来的信息后按照与主站相同的方法计算出通道延时与主站相同的方法计算出通道延时td，并将，并将td与主站送来的与主站送来的td进行比较，二者一致时进行比较，二者一致时表明通信过程正确、通道延时计算无误，则开始采样，否则自动重复上述过程。表明通信过程正确、通道延时计算无误，则开始采样，否则自动重复上述过程。1、基于数据通道的同步方法、基于数据通道的同步方法2 基于具有统一时钟的同步方法基于具有统一时钟的同步方法 全球定位系统全球定位系统GPS美国于美国于19

10、93年全面建成的新一代卫星导航和定位系统。由年全面建成的新一代卫星导航和定位系统。由24颗颗卫星组成，具有全球覆盖、全天候工作、卫星组成，具有全球覆盖、全天候工作、24h连续实时地为地面上无限个用户提供连续实时地为地面上无限个用户提供精度位置和时间信息的能力。精度位置和时间信息的能力。GPS传递的时间能在全球范围内与国际标准时钟（传递的时间能在全球范围内与国际标准时钟（UTC）保持高精度同步，是迄今为止最为理想的全球共享无线电时钟信号源。保持高精度同步，是迄今为止最为理想的全球共享无线电时钟信号源。五、影响纵联差动保护正确动作的因素五、影响纵联差动保护正确动作的因素1、电流互感器的误差和不平衡

11、电流、电流互感器的误差和不平衡电流由于电流互感器传变的幅值误差和相位误差，使其二次电流之和不再等于零，保护由于电流互感器传变的幅值误差和相位误差，使其二次电流之和不再等于零，保护可能进入动作区，误将线路断开。可能进入动作区，误将线路断开。两侧电流互感器的磁化特性不一致，励磁电流不等造成的。短路时，使电流互感器两侧电流互感器的磁化特性不一致，励磁电流不等造成的。短路时，使电流互感器铁芯严重饱和，不平衡电流可能达到很大的数值。铁芯严重饱和，不平衡电流可能达到很大的数值。2 输电线路的分布电容电流及其补偿措施输电线路的分布电容电流及其补偿措施由于线路具有分布电容，正常运行和外部短路时线路两端电流之和

12、不为零，而为由于线路具有分布电容，正常运行和外部短路时线路两端电流之和不为零，而为线路电容电流。对较短的高压架空线路，电容电流不大，线路两侧电流之和不大，线路电容电流。对较短的高压架空线路，电容电流不大，线路两侧电流之和不大，纵联电流差动保护可用不平衡电流的门限值电容电流，将极大地降低灵敏度，所以纵联电流差动保护可用不平衡电流的门限值电容电流，将极大地降低灵敏度，所以通常采用电压测量来补偿电容电流。对于一般长度的输电线路，可以将分布参数通常采用电压测量来补偿电容电流。对于一般长度的输电线路，可以将分布参数等值为集中参数。等值为集中参数。3 负荷电流对纵联电流差动保护的影响负荷电流对纵联电流差动

13、保护的影响传统的纵联电流差动保护比较线路两侧的全电流是非故障状态下负荷电流和故障传统的纵联电流差动保护比较线路两侧的全电流是非故障状态下负荷电流和故障电流的叠加，在一般的内部短路情况下可以满足灵敏度的要求。但是当区内发生电流的叠加，在一般的内部短路情况下可以满足灵敏度的要求。但是当区内发生经大过度电阻短路时，因为故障分量电流很小，故障电流与负荷电流相差不是很大经大过度电阻短路时，因为故障分量电流很小，故障电流与负荷电流相差不是很大负荷电流为穿越性电流，对两侧全电流的大小及相位有影响，降低保护的动作灵敏负荷电流为穿越性电流，对两侧全电流的大小及相位有影响，降低保护的动作灵敏度，使得纵联电流差动保

14、护允许过度电阻能力有限。度，使得纵联电流差动保护允许过度电阻能力有限。为了消除负荷电流的影响，增强保护的耐过度电阻能力，提高保护的灵敏为了消除负荷电流的影响，增强保护的耐过度电阻能力，提高保护的灵敏度，利用电流的故障分量构成差动保护判据，即：度，利用电流的故障分量构成差动保护判据，即：式中，式中，和是线路两侧的相电流工频故障分量。是线路两侧的相电流工频故障分量。制动系数制动系数K较纵联电流差动保护降低。较纵联电流差动保护降低。Iset和和K值的选取以保证内部在经预定值值的选取以保证内部在经预定值以下的过度电阻短路时有足够的动作灵敏度。第一式是辅助判据，第二式是主判以下的过度电阻短路时有足够的动

15、作灵敏度。第一式是辅助判据，第二式是主判据。两式同时满足时保护跳闸。在区内故障时，两式中的动作量和制动量都与负荷据。两式同时满足时保护跳闸。在区内故障时，两式中的动作量和制动量都与负荷电流无关，提高了动作灵敏度。在系统正常时，无故障分量，两侧无变化量，保护电流无关，提高了动作灵敏度。在系统正常时，无故障分量，两侧无变化量，保护可靠不动作。在区外故障时，两侧变化量大小相等，相位相反，保护可靠不动作。可靠不动作。在区外故障时，两侧变化量大小相等，相位相反，保护可靠不动作。六六 光纤通道的组织方式光纤通道的组织方式1 光纤专用通道光纤专用通道2 光纤复用通道光纤复用通道七七 光纤保护使用注意事项光纤

16、保护使用注意事项1 输变电工程对输变电工程对220kV电网光纤保护传输通道应统一规划设计，保护专业和通信专业电网光纤保护传输通道应统一规划设计，保护专业和通信专业应密切配合，使光纤保护通道在应用的方式、通道的路径、通道的数量及其它方面应密切配合，使光纤保护通道在应用的方式、通道的路径、通道的数量及其它方面符合相关规程规范、反措文件要求。符合相关规程规范、反措文件要求。2 因光纤承载力较小，光纤纤芯极细、极易断裂，因此在生产运行中，避免因外力因光纤承载力较小，光纤纤芯极细、极易断裂，因此在生产运行中，避免因外力损伤光缆，造成通道故障，如敷设电缆或其它施工时，注意电缆沟内、电缆夹层、损伤光缆，造成

17、通道故障，如敷设电缆或其它施工时，注意电缆沟内、电缆夹层、电缆竖井等处的光缆的安全运行。电缆竖井等处的光缆的安全运行。3 继电保护人员在尾纤及光接口运行维护时，应注意以下要点：继电保护人员在尾纤及光接口运行维护时，应注意以下要点：3.1清洁清洁(1)尾纤的纤芯必须保证干净清洁，清洁时，用沾有无水酒精的脱脂棉进行清洗，尾纤的纤芯必须保证干净清洁，清洁时，用沾有无水酒精的脱脂棉进行清洗，用力适中，不得因清洗损坏光芯。用力适中，不得因清洗损坏光芯。(2)光纤与光接口未连接时都必须用相应的保护罩套好，以保证灰尘等脏物不进入光纤与光接口未连接时都必须用相应的保护罩套好，以保证灰尘等脏物不进入光接口和光芯

18、内。光接口和光芯内。3.2连接连接(1)尾纤与光口的连接应正确操作，必须在眼睛可视的情况下，做两者的连接，尾纤与光口的连接应正确操作，必须在眼睛可视的情况下，做两者的连接，绝不能仅凭手感进行操作。绝不能仅凭手感进行操作。(2)尾纤插入光口时，要保持在同一轴线上插入，并且尾纤上的凸出定位部分尾纤插入光口时，要保持在同一轴线上插入，并且尾纤上的凸出定位部分对准光口的缺口。对准光口的缺口。(3)尾纤插入光口时，应一边往里轻推，一边来回轻轻转动，直到插到位，紧后拧紧。尾纤插入光口时，应一边往里轻推，一边来回轻轻转动，直到插到位，紧后拧紧。3.3尾纤的盘绕与保护尾纤的盘绕与保护(1)尾纤弯曲半径不得过小

19、，弯曲半径必须大于尾纤弯曲半径不得过小，弯曲半径必须大于3cm，否则会增加光纤的衰耗。，否则会增加光纤的衰耗。(2)光缆、光纤、尾纤铺放、盘绕时只能采用圆弧型弯曲，绝对不能弯折，不能使光缆、光纤、尾纤铺放、盘绕时只能采用圆弧型弯曲，绝对不能弯折，不能使光缆、光纤、尾纤呈锐角、直角、钝角弯折。光缆、光纤、尾纤呈锐角、直角、钝角弯折。(3)对光缆、光纤、尾纤进行固定时，必须用软质材料进行。如果用扎线扣固定时，对光缆、光纤、尾纤进行固定时，必须用软质材料进行。如果用扎线扣固定时，不能将扎线扣拉紧。尾纤在走线槽内应避免受线槽或其它线缆的挤压不能将扎线扣拉紧。尾纤在走线槽内应避免受线槽或其它线缆的挤压 4 投运前，仔细检查光纤的连接，不得发生保护装置处于自环状态下投入运行。投运前，仔细检查光纤的连接，不得发生保护装置处于自环状态下投入运行。5 运行中，应注意通道有无告警、两侧信息、数据是否正确，对于专用光纤通道，运行中，应注意通道有无告警、两侧信息、数据是否正确，对于专用光纤通道，还应核对两侧通道校验码是否一致。还应核对两侧通道校验码是否一致。