4.4线路光纤差动保护
光纤差动保护原理讲解
光纤差动保护原理讲解光纤差动保护，这个听起来很高大上的东西，实际上跟我们日常生活的很多事儿都有关系。
咱们先从最基本的说起，光纤就像是一根根细细的管子，里面可以传输光信号，简直是现代通信的“神器”啊。
想象一下，光纤就像是高速公路，车辆（也就是信号）在里面飞驰，速度快得让人目瞪口呆。
可在这条高速公路上，难免会遇到一些突发情况，比如车祸、堵车，这时候就需要一些保护措施，才能确保通畅。
这时候，差动保护的角色就来了，简直就是我们的“守护神”。
它的工作原理可简单理解为监测光纤里信号的变化。
比如说，正常情况下，信号在光纤里来来回回，基本上是平稳的。
但如果有某种故障发生，信号可能就会出现异常，这就像是高速公路上突然刹车的车，让后面的车都措手不及。
这时候，差动保护会迅速反应，像一位机灵的交警，立马就把情况上报，甚至可以切断故障段，保证整个系统的安全。
很多人可能会想，为什么要用光纤呢？咳咳，这个问题问得好。
光纤不仅传输速度快，而且抗干扰能力强，不容易受外界环境影响，像是在大雨中开车，光纤依然稳稳地跑。
而且啊，光纤的带宽很宽，简直是传输信息的“超能战士”。
一旦有了这种强大的工具，咱们就能把信息安全、快速地传递到每一个角落。
说到这里，大家可能觉得差动保护好像挺复杂的，但其实它的工作方式跟我们日常生活中的一些习惯很像。
比如说，咱们家里的火警报警器，平时安安静静地挂在那儿，一旦有烟雾了，它立马就发出警报，提醒我们注意。
差动保护也是这个道理，它在静静监测着，等到发现异常立马就来个“紧急制动”，保护我们的信息不被损坏。
还有一个重要的点就是，差动保护不仅仅是在通信领域发挥作用，它在电力、铁路等领域也同样重要。
在电力系统中，它可以监测变压器、发电机的运行状态，发现问题后迅速处理，避免更大损失。
这就像是给每个电器装上了“安全带”，确保它们在“行驶”过程中的安全。
不过，光纤差动保护的技术也在不断进步，升级换代就像是手机更新系统一样。
以前的保护方式可能比较简单，现代的保护系统越来越智能化，甚至可以通过数据分析来预测故障的发生。
4.4线路光纤差动保护
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
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
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
In
In
Id
Im
Im
Em
In
En
假如收发延时不一致
Td
，系统运行或区外故障时如上图
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
U M1 U M 2 U M 0 U M 0 U M 0 2 X C1 2 X C 2 2 X C1 2 X C1 2 X 0 U M U M 0 U M 0 2 X C1 2X0
同理求出I NC
U N U N 0 U N 0 2 X C1 2X0 U M U M 0 U M 0 U N U N 0 U N 0 )( ) 2 X C1 2X0 2 X C1 2X0
光纤差动保护原理
光纤差动保护原理光纤差动保护是一种用于光纤通信系统的保护方式，它可以在光纤通信系统中实现对光纤线路的快速故障检测和切换，从而保证通信系统的稳定性和可靠性。
光纤差动保护原理主要是基于光纤差动检测技术和光纤切换技术，通过对光纤信号的差动变化进行监测和判断，实现对光纤线路的快速故障切换，从而保证通信系统的正常运行。
光纤差动保护原理的核心是光纤差动检测技术，它通过比较两路光纤信号的差动变化来判断光纤线路是否发生故障。
一般情况下，光纤信号会同时经过主用光纤和备用光纤，如果主用光纤发生故障，备用光纤上的信号就会与主用光纤上的信号产生差动变化。
光纤差动保护系统会通过光纤差动检测器实时监测主用光纤和备用光纤上的信号，并对信号的差动变化进行判断，从而实现对光纤线路的快速故障检测。
在光纤差动保护系统中，一旦检测到主用光纤发生故障，系统会立即启动光纤切换技术，将光纤通信信号切换到备用光纤上，从而实现对光纤线路的快速切换，确保通信系统的连续性和稳定性。
光纤切换技术通常采用光开关或光耦合器等光学器件来实现，它能够在毫秒级的时间内完成对光纤信号的切换，保证通信系统的快速故障恢复。
光纤差动保护原理的优势在于其快速、可靠的故障检测和切换能力，能够有效地提高光纤通信系统的稳定性和可靠性。
与传统的光纤保护方式相比，光纤差动保护能够实现对光纤线路故障的快速响应，减少通信系统的中断时间，提高通信系统的可用性。
此外，光纤差动保护还能够实现对多个光纤线路的集中管理和保护，为大规模光纤通信系统的运维管理提供了便利。
总的来说，光纤差动保护原理是一种高效、可靠的光纤通信保护方式，它通过光纤差动检测技术和光纤切换技术实现对光纤线路的快速故障检测和切换，保证通信系统的稳定性和可靠性。
在未来的光纤通信系统中，光纤差动保护将会得到更广泛的应用，为光纤通信系统的稳定运行提供强有力的保障。
光纤差动保护原理
光纤差动保护原理光纤差动保护是一种用于电力系统的保护装置，其原理是利用光纤通信技术实现电力系统的差动保护。
光纤差动保护的主要作用是在电力系统发生故障时，及时准确地检测故障并切除故障部分，保护电力系统的安全稳定运行。
本文将介绍光纤差动保护的原理及其在电力系统中的应用。
光纤差动保护的原理是利用光纤通信技术实现电力系统的差动保护。
在电力系统中，差动保护是一种重要的保护方式，其原理是通过比较电力系统中不同位置的电流或电压，来判断系统中是否存在故障。
光纤差动保护利用光纤作为信号传输的介质，将差动保护的信号通过光纤传输到各个保护装置，实现对电力系统的差动保护。
光纤差动保护的应用可以提高电力系统的保护性能和可靠性。
由于光纤传输具有抗干扰能力强、传输距离远、信号传输速度快等优点，使得光纤差动保护在电力系统中得到了广泛的应用。
在电力系统中，光纤差动保护可以实现对各种故障的快速检测和定位，提高了电力系统的故障处理速度和准确性，保障了电力系统的安全稳定运行。
光纤差动保护的原理简单清晰，易于实现和维护。
光纤差动保护的原理基于光纤通信技术，其实现过程相对简单，只需在电力系统中布设光纤传感器和光纤通信设备，即可实现光纤差动保护。
而且光纤传输技术具有抗干扰能力强、传输距离远、信号传输速度快等优点，保证了光纤差动保护的可靠性和稳定性。
总的来说，光纤差动保护是一种利用光纤通信技术实现电力系统差动保护的新型保护装置。
其原理简单清晰，应用广泛，能够提高电力系统的保护性能和可靠性，保障电力系统的安全稳定运行。
在未来的电力系统中，光纤差动保护有着广阔的发展前景，将会在电力系统的保护领域发挥重要作用。
光纤差动保护原理分析
光纤差动保护原理分析光纤差动保护（Optical Fiber Differential Protection）是一种应用于电力系统中的差动保护技术，主要用于高压输电线路和变电站的保护，其原理是通过光纤通信技术实现对电力系统中两端差动保护装置之间的电信号传输，以实现设备间的保护、通信和协调。
1.光纤通信原理：光纤作为传输介质，能够将信号通过光的折射和反射实现传输。
光纤具有高带宽，低损耗和抗电磁干扰等特点，能够实现远距离的传输。
2.典型接线方式：光纤差动保护通过将一根光纤分别连接在同一段高压线路或变电站的两个差动保护装置上，形成一条闭环的光纤接线。
3.光纤传感器：在光纤接线路上，布置有一定数量的光纤传感器，用于感测电流和电压信号。
光纤传感器可以通过不同的方式（例如布拉格光纤光栅）实现测量信号的变化。
4.差动保护算法：差动保护算法是光纤差动保护的核心部分，主要用于判断电流或电压的差异，当差异超过设定阈值时，触发保护动作。
差动保护算法可以根据实际需求选择，常见的有电流差动保护和电压差动保护。
5.通信和协调：在光纤差动保护中，各差动保护装置之间通过光纤传输电信号，实现保护装置之间的通信和协调。
一般采用光纤通信协议（如G.652光纤）或使用冗余备份的通信系统，以确保通信的可靠性和稳定性。
1.灵敏性高：光纤差动保护通过传感器对电流和电压进行实时监测，能够检测到小到毫安级别的故障电流，具有很高的灵敏性。
2.速度快：光纤差动保护的通信速度非常快，通常在毫秒级别内即可完成差动保护算法的计算和保护动作的触发，能够迅速切断故障电路，防止故障扩大。
3.抗干扰性好：光纤差动保护采用光纤通信技术，能够有效地抵御电磁干扰和地电流影响，提高保护的可靠性和稳定性。
4.可扩展性强：光纤差动保护支持多通道传输，可以连接多个差动保护装置，实现不同部分的保护和协调，具有较强的工程可扩展性。
总之，光纤差动保护是一种先进的电力系统保护技术，通过光纤通信技术实现差动保护装置之间的通信和协调，具有灵敏性高、速度快、抗干扰性好和可扩展性强等优点，能够提高电力系统的可靠性和稳定性。
光纤差动保护原理
光纤差动保护原理光纤差动保护是一种用于光纤通信系统中的重要保护方式，它能够在光纤通信系统中快速、准确地检测出故障，并迅速切换到备用路径，以确保系统的稳定运行。
光纤差动保护原理主要基于光纤差动保护装置的工作机制，下面将详细介绍光纤差动保护的原理及其工作过程。
光纤差动保护的原理是利用两条光纤的差动传输特性来实现的。
在光纤传输系统中，通常会设置一条主用光纤和一条备用光纤，它们之间通过光纤差动保护装置相连。
当主用光纤发生故障时，光纤差动保护装置会及时检测到故障信号，并迅速切换到备用光纤，以确保通信系统的正常运行。
光纤差动保护装置主要由光纤差动保护单元和控制单元两部分组成。
光纤差动保护单元负责监测光纤通信系统的工作状态，当检测到主用光纤发生故障时，会立即发出切换指令，控制单元则负责接收并执行切换指令，将通信信号切换到备用光纤上，从而实现故障切换。
在光纤差动保护装置中，光纤的差动传输特性起着至关重要的作用。
光纤的差动传输特性是指当光纤中发生故障时，主用光纤和备用光纤之间会产生一定的光功率差，光纤差动保护装置可以通过检测这种光功率差来判断光纤是否发生故障，并进行相应的切换操作。
光纤差动保护的工作过程可以简单描述为，首先，光纤差动保护单元不断监测光纤通信系统的工作状态，当检测到主用光纤发生故障时，会立即向控制单元发送切换指令；接着，控制单元接收到切换指令后，会立即执行切换操作，将通信信号切换到备用光纤上；最后，光纤差动保护单元会持续监测光纤通信系统的工作状态，直到主用光纤恢复正常，再切换回主用光纤。
总的来说，光纤差动保护原理是基于光纤的差动传输特性，通过光纤差动保护装置对光纤通信系统进行实时监测，及时发现故障并进行切换操作，以确保通信系统的稳定运行。
光纤差动保护技术的应用，大大提高了光纤通信系统的可靠性和稳定性，对于保障通信网络的正常运行具有重要意义。
光纤差动保护原理
光纤差动保护原理光纤电流差动保护是一种基于克希霍夫基本电流定律的保护方式，它通过光纤传输通道实时传递采样数据，利用本地和对侧电流数据按相进行差动电流计算，从而判断是否发生区内故障并进行跳闸保护。
相比于其他保护形式，光纤电流差动保护具有灵敏度高、动作简单可靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等优点。
同时，由于两侧的保护装置没有电联系，提高了运行的可靠性。
光纤分相电流差动保护的典型构成如图1所示，其差动保护一般采用双斜率制动特性，以保证发生穿越故障时的稳定性。
制动特性曲线采用不同的制动斜率，可以在小电流时提高灵敏度，在电流大时提高可靠性。
当线路末端发生区外故障时，采用较高斜率的制动特性更为可靠。
在光纤分相电流差动保护中，线路两侧电流大小相等方向相反时，差电流为零，反之则不为零，当满足电流差动保护的动作特性方程时，保护装置会发出跳闸令快速将故障相切除。
光纤电流差动保护以其可靠稳定的光纤传输通道保证了传送电流的幅值和相位正确可靠地传送到对侧，因此在电力系统的主变压器、线路和母线上得到广泛应用。
通过光纤传输通道实时传递采样数据，光纤电流差动保护实现了保护实现单元化，原理简单，不受运行方式变化的影响。
程序。
该元件的启动门槛为定值加上浮动门槛，延时30ms以确保相电流突变量元件的优先动作。
3.1.4利用TWJ的辅助启动元件该元件通过TWJ信号传输实现对侧启动，当本侧未启动且对侧启动时，TWJ信号发出，本侧启动元件动作。
同时，为了确保对侧启动元件不受到本侧故障影响，需要在对侧设置QDS信号，当QDS=1时，对侧启动元件才能动作。
分相电流差动保护采用专用光缆或2M数字通道传输三相电流及其他数字信号，使用专用光缆作为通信媒介时，传送速率可达1Mbps，内置式光端机不需要任何光电转换设备即可独立完成光电转换过程。
差动继电器动作速度快，跳闸时间小于25ms，即使在经过大接地电阻故障，故障电流小于额定电流时，也能在30ms以内正确动作。
光纤差动保护动作原理
光纤差动保护动作原理今天来聊聊光纤差动保护动作原理，这可是个很有趣却又有些复杂的东西呢。
我记得以前家里用电的时候，要是哪里突然出问题了，电路就会断开，这是一种简单的保护措施。
那光纤差动保护呢，其实也像一个非常智能又敏感的电路保镖。
先给你解释下什么是光纤差动保护。
简单说，光纤差动就是通过光纤来比较线路两端的电流情况。
打个比方，就好比两个人在路的两端看守一个宝藏（这里宝藏可以看作是需要保护的电力线路等设备），他们时刻观察着经过到手边的水流（把电流比作水流，比较形象）的大小和方向。
这两个人怎么判断是不是有异常情况呢？如果宝藏安安稳稳的，正常情况下，从路的一头流进宝藏的水量和从宝藏流向另一头的水量应该是差不多的，这就类似于电路正常的时候，进线端的电流和出线端的电流差值很小。
要是有小偷（故障，可以是相间短路或者接地短路等故障像小偷偷宝藏一样破坏电路的正常运行）突然出现，从一头流入宝藏的水突然增多或者减少，另一个看守的就能通过他们之前定好的通信方式（光纤就是他俩的通信方式）迅速知道情况不对了。
说到这里，你可能会问，那光纤在这当中到底起什么特别的作用呢？其实光纤就像一个信息高速公路，两端收集到的电流信息能快速又准确地在上面传送，这样一旦线路两端电流差值超过了我们设定的一个正常范围（这个范围是根据工程实际和相关原理设定的，就好比看守宝藏的两人心里清楚正常水流波动范围是多少一样），保护装置就会迅速动作，把电路断开，防止故障进一步影响整个电力系统。
老实说，我一开始也不明白为什么一定要用光纤呢。
后来研究了才知道，光纤传输信息又快又不容易受干扰，对于精确地比较两端电流的差动保护来说是非常理想的。
比如说，如果用普通电缆传输电流检测信号，就像是用一条嘈杂的小路传递消息，可能会有杂音（干扰），但是光纤就干净利落多了。
在实际应用上，在大型变电站和发电厂的电力线路保护中经常能看到光纤差动保护的身影。
这就像给那些电力系统的心脏和血管加上了一道道精准的防护栏，一旦哪里有差池，立马就保护起来，避免大面积停电之类的严重后果。
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• 动作电流(差动电流)为：
Id IM IN
Id
• 制动电流为：
Ir IM IN
I cdset
• 差流元件基本动作方程：
{ Id Icdset
Id 0.75Ir
0.75
Ir
区内故障示意图
Es M
TA
1
N
TA
ER
2
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Id >>Ir ，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。
C1 C2 3C Cg
C0 Cg
1
cg
C 3 (C1 C0 )
I MC
I MC1 I MC2
I MC0
(U M1
U M 2
U M0 )
2X C1 2X C2 2X 0
U M1 U M 2 U M 0 U M 0 U M 0
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 | ik ikT / 2 | k1 | ikT / 2 ikT | k2In
区内、区外的判断
6
5
id kir
2X C1 2X C2 2X C1 2X C1 2X 0
U M U M 0 U M 0
2X C1
2X0
同理求出 I NC
U N U N0
U N0
2X C1
2X0
ห้องสมุดไป่ตู้
I C
I M I N
(U M U M 0
U M 0 ) (U N U N 0
4 3
id im in , ir im in
2 1
0
使差动保护抗区外饱 -1 和能力不小于2.5ms。 -2
-3
10
20
30
40
50
60
70
80
饱和开放： 虚拟制动电流抗TA饱和判据
5.3.1输电线路电容电流的影响
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。
高压输电线路模型
Zms
Em ~
M
Zl 2Xc
Zns
N 2Xc
~ En
单回线模型单回线线路一般用于110kV电压等级
双回无互感模型
M Zl
Zms 2Xc
Em ~
ZlI 2Xc
N Zns
2Xc
2Xc
~ En
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
M
Zms 2Xc
Em ~
2Xc
Zl Zcom ZlI
N Zns
2Xc
2Xc
~ En
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
不同电压等级下的分布电容及电容电流（每百公里）
电压等级（kV） 正序电容（uF） 零序电容（uF） 电容电流（A） 正序容抗（Ω ） 零序容抗（Ω ）
220 0.86 0.605 34 3700 5220
330 1.113 0.763
66 2860 4172
500 1.23 0.84 111 2590 3790
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
5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
B( )
H (i)
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；
750 1.367 0.93 193 2340 3420
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。
i1
?
s1
s 2 e2 u2
?
i2
t (90
) max
I max
R2
(1 T1) 0
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
TA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
区外故障示意图
Es M
TA
N
TA
ER
1 IM
2 IN
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。
5.3 输电线路纵联电流差动保护应解决的主要问题
U N0 )
2X C1
2X0
2X C1
2X0
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
Ls u U m sin( t a)
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
1 2
c
1 2
c
1 2
cg
3c
1 2
cg
等效为