光纤差动保护动作原因分析
一起220KV线路光纤纵差保护装置误动原因分析
摘要：文章介绍一起由于单侧电流互感器饱和引起的光纤差动保护误动事故，通过对保护误动原因的查找、分析，给出了几种防止电流互感器饱和的方法，以提高光纤差动保护的正确动作率。
关键词：光纤差动保护；电流互感器；ta饱和；保护误动引言光纤作为继电保护的通道介质，具有不怕超高压与雷电电磁干扰、对电场绝缘、频带宽和衰耗低等优点。
电流差动保护原理简单，不受系统振荡、线路串补电容、平行互感、系统非全相运行方式的影响。
差动保护本身具有选相能力，而且动作速度快，最适合作为主保护。
因此利用光纤通道构成的电流差动保护具有一系列的优点，得到了广泛的应用。
光纤电流差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来的，基本原理也是基于克希霍夫基本电流定律，是测量两侧电气量的保护，能快速切除被保护线路全线范围内的故障，不受过负荷及系统振荡的影响，灵敏度高。
它的主要缺点是对电流互感器的要求较高，即要求线路两侧光差保护所使用电流互感器的传变特性一致，防止任一侧电流互感器饱和导致保护误动作。
本文通过对光差保护误动原因的查找、分析，给出了几种防止电流互感器饱和的方法，以提高光差保护动作的正确率。
1 故障简介线路ⅰ第一套保护（rcs-931）61ms b相电流差动保护动作、171ms 三相电流差动保护动作、208ms远方起动跳闸，第二套保护（csc103d）216ms远方跳闸出口；133ms断路器b 相跳闸、268ms断路器a、c相跳闸。
线路ⅰ对侧第一套保护（rcs-931）61ms b相电流差动保护动作、173ms远方起动跳闸、188ms 三相电流差动保护动作，第二套保护（csc103d）183ms 远方跳闸出口；110ms断路器b相跳闸、223ms断路器a、c相跳闸。
2 故障分析由于母线保护动作跳开两段母线，各断路器均三相跳开，因此未引起值班人员的重视。
对线路ⅰ两侧保护动作报告提取后，发现rcs-931保护b相电流差动保护动作，断路器b相先于a、c两相跳闸，初步判断为母线故障引起的光纤差动保护误动作。
光纤差动保护工作中的问题探析
光纤差动保护工作中的问题探析摘要:文章分析了光纤电流差动保护中存在的一些问题，并结合实际案例提出了解决方案，对解决好光纤通道的干扰问题起到了关键的作用。
关键词:继电保护光纤通道光纤电流差动保护解决方案Abstract: the article analyzed the optical fiber current differential protection problems, and and actual case put forward the solutions,To solve the problem of fibre channel interference to play a key role.Keywords: relay protection fibre channel optical fiber current differential protection solutions1前言光纤电流差动保护原理简单,不受系统振荡、线路串补电容、平行互感、系统非全相运行、单侧电源运行方式等影响,其优势正逐步取代传统的保护。
差动保护本身具有选相能力、保护动作速度快等优点,因而最适合作为主保护[1]。
但随着应用范围的不断扩大,运行中的光纤电流差动保护由于通道的原因暴露出许多问题,经常因通道异常而退出运行,给系统的安全稳定运行带来隐患。
在云南电网最近几年的新建、扩建、改造工程中,逐步采用并形成了光纤纵联保护的组合配置模式[2]。
以下针对云南电网内发生的纵联保护未动作事件,分析光纤通道异常及光纤差动保护拒动的原因,并提出可行有效的改进方案,使电网中继电保护更准确和迅速,从而实现电网安全、稳定、可靠、有效地运行。
2光纤电流差动保护存在的问题光纤电流差动保护采用基于基本电流定律的保护原理,继承了电流差动保护的优点,采用可靠稳定的光纤传输通道,确保了传送电流的幅值和相位能正确可靠地传送到对侧。
光纤通道在光纤电流差动保护中起重要作用,保护通道的异常影响着光纤电流差动保护,因此须对通信通道中的各个环节包括光端机、通道衰耗、复用接口盒、时钟设置以及现场的复用设备等进行详细检查,防止由于通信通道导致保护不能正常工作。
光差保护原理
光差保护原理光差保护（Differential Protection）是一种用于电力系统保护的重要保护方式之一，主要应用于高压输电线路和变电站的保护。
光差保护的原理基于测量电力系统中不同位置的电流值，通过比较这些电流值的差异来检测故障并实施保护动作。
以下是光差保护的基本原理：1.差动电流原理：•光差保护的核心原理是测量电力系统两个不同位置的电流，并比较它们之间的差异。
正常情况下，系统中的电流在不同位置应该是相等的。
如果在系统中发生了故障，例如线路或设备出现短路，那么两个位置的电流将会发生差异。
2.光纤通信：•光差保护中常使用光纤作为电流的传感器。
光纤传感器能够将电流转化为光信号，通过光纤传输到差动保护装置。
这样的设计使得光差保护对于大范围的高压输电线路和变电站都非常适用。
3.比率性质：•差动保护通常使用电流变比的概念，将不同位置的电流转化为标准化的值进行比较。
这可以通过电流互感器实现，确保在测量电流时考虑到变压器的变比。
4.差动元件：•差动保护装置通常包括比较元件，如差动电流继电器。
这些元件对来自两个测量点的电流进行比较，并设定一个阈值，当差异超过阈值时，差动保护装置将触发保护动作。
5.灵敏度和饱和特性：•差动保护需要在正常运行情况下对小电流变化具有高灵敏度，同时对大电流的变化有饱和特性，以避免误动作。
这一般通过差动电流继电器的设计来实现。
总体而言，光差保护通过测量不同位置的电流并比较它们之间的差异来检测电力系统中的故障。
这种保护方式能够快速、精确地定位故障点，并对系统进行及时的切除，以保护设备和确保电力系统的安全稳定运行。
光纤电流差动保护装置
光纤电流差动保护装置1.引言1.1 概述光纤电流差动保护装置是一种用于保护电力系统的重要设备。
它基于光纤通信技术和电流差动保护原理，能够准确、快速地检测出电力系统中的故障和异常情况，并采取相应的措施进行保护。
与传统的电流差动保护装置相比，光纤电流差动保护装置具有更高的抗干扰能力和更快的反应速度。
它采用光纤作为信号传输介质，能够有效地抵抗电磁干扰和外界干扰。
同时，光纤的传输速度快，能够在毫秒级的时间内完成信号的传输和处理，从而更快地响应系统故障，提高保护的准确性和可靠性。
光纤电流差动保护装置广泛应用于各类电力系统中，特别是对于大型发电厂、变电站等关键设备的保护具有重要意义。
它可以监测电力系统中的故障电流，并实时判断故障的类型和位置。
一旦发现异常情况，光纤电流差动保护装置能够立即发出警报信号，并采取自动或手动的方式切除故障电路，避免故障扩大和对系统造成更大的损害。
总之，光纤电流差动保护装置是一种先进的电力系统保护装置，通过光纤通信技术和电流差动原理，能够实现对电力系统的快速、准确保护。
它的广泛应用将进一步提升电力系统的可靠性和安全性。
在未来，随着科技的进步和应用场景的变化，光纤电流差动保护装置的功能和性能还将不断提升，为电力系统的保护提供更加有效的手段。
文章结构的完整性和合理性对于读者来说至关重要，它可以帮助读者更好地理解文章的内容和逻辑。
本文将按照以下结构进行阐述：1. 引言1.1 概述：介绍光纤电流差动保护装置的背景和概念，强调其在电力系统中的重要性和应用场景。
1.2 文章结构：简要概述本文的结构，提供读者对文章内容的整体框架和逻辑的把握。
1.3 目的：明确本文的目标，即通过深入探讨光纤电流差动保护装置的原理和应用，为读者提供有关该装置的全面了解。
2. 正文2.1 光纤电流差动保护装置的原理：详细介绍光纤电流差动保护装置的工作原理、基本组成和关键技术。
包括光纤传感、电流差动保护原理和性能指标。
2.2 光纤电流差动保护装置的应用：探讨光纤电流差动保护装置在电力系统中的典型应用场景，如电力变电站和电力输配电网等。
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常用的光纤传感器技术，用于检测和保护高电流系统或高压系统中的线圈和电缆。
它基于光纤传感器的原理，利用两个相邻的光纤传感器，在电流或电压发生差异时触发保护装置。
光纤差动保护的应用范围十分广泛，包括发电厂、变电站、电力系统等。
光纤差动保护主要由光纤传感器、信号处理器和保护装置组成。
光纤传感器是核心部件，它由两根光纤组成，分别作为感测和参考。
两根光纤通常由玻璃或塑料制成，具有较高的抗干扰性能和精确度。
感测光纤安装在需要保护的设备附近，用于感测电流或电压变化；参考光纤则固定在一个不受保护的设备上，用于参考基准。
当电流或电压在两根光纤之间发生差异时，光纤差动保护会触发保护装置，以及时断开电流或电压源，避免设备受损。
触发过程主要包括光纤传感器输出信号的检测、信号处理和保护动作的执行。
光纤差动保护的原理是基于光纤的全内反射特性。
在正常工作状态下，感测光纤和参考光纤之间的光信号保持完全相等，光纤传感器的输出为零。
然而，当电流或电压发生变化时，例如线圈内部出现故障或电缆断裂，电流或电压会通过感测光纤和参考光纤之间的磁场或电场产生差异。
这种差异会影响光纤的折射率，导致感测光纤和参考光纤之间的光信号不再相等，进而触发光纤差动保护。
光纤差动保护的核心是信号处理器。
当差动信号被感测到后，传感器会将这一信息传递给信号处理器。
信号处理器会对信号进行滤波、放大和调整，以使信号在满足保护装置需求的同时，尽量减少误报。
经过信号处理后，差动信号会被传送到保护装置，触发相应的保护动作，例如断开故障区域或切断电源。
光纤差动保护具有很多优点。
首先，它具有抗干扰能力强、误报率低的特点。
光纤传感器可以抵抗电磁场干扰和放电现象，可靠性高。
其次，光纤差动保护的安装、调试和维护相对简单，可适应不同系统和设备的需求。
最后，光纤差动保护对环境要求较低，适用于各种恶劣条件下的应用。
总之，光纤差动保护是一种利用光纤传感器技术实现的设备保护装置。
光纤差动保护学习
光纤差动保护学习光纤差动保护学习11、频率跟踪的问题由于差动保护的动作特性和制动特性都是由两侧电流构成的，同时两侧电流对于频率变化关系是一致的。
因为电流是穿越性的。
因此不必进行频率的跟踪处理。
差动保护是不受影响的。
如果是差动保护和距离保护在一块板上处理频率是比较困难的。
因为进行频率测量用的是电压的频率，在振荡的情况下两侧的频率是不一致的。
因此差动保护最好和其它的分开，单纯的电流保护作为后备应该如何处理呢？差动和其它保护合在一起如何处理呢结论：配距离保护作后备保护，就应该增加一块DSP板。
共2块DSP板＋1块CPU（设计上可参考深圳南瑞的产品）配过流保护作后备保护，保护功能放在CPU侧完成。
考虑是否增加测量功能22、差动保护判据的选择SEL321线路保护装置：（当线路任意一侧三相电流均大于15A（IN=5A）或3A（IN=1A）继电器时，87L2被制动。
当线路任意一侧有两相或更多相的电流大于3Inom时，87LG被制动。
）PRS－D753D分相电流差动元件保护：装置以分相电流差动元件为全线速动的主保护，并配有零序电流差动元件的后备差动段。
装置集成了全套的距离及零序保护：三段式相间距离、三段式接地距离保护和四段零序电流方向保护，作为后备保护，并配有灵活的自动重合闸功能。
装置内带有内置光通信板，以光接口的方式对外通信，传输保护用电流数据及开关量信息；同时，装置还配有独立的外置光通信转换装置，可实现与电站PCM设备的复接，实现长距离线路的纵差保护。
1.2.保护功能基本配置差流速断保护相关电流差动保护突变量电流比率差动保护稳态量电流比率差动保护零序电流比率差动保护独立快速跳闸段（突变量距离继电器）三段式接地距离保护三段式相间距离保护（可配置）二到六段零序电流保护及反时限零序电流保护差流及零序差流越限告警TA断线告警及闭锁差动保护TA饱和检测和闭锁TV断线自动投入过流保护全相运行振荡闭锁功能合闸于故障保护选相及出口跳闸功能远传和远跳功能一次重合闸功能及重合闸闭锁三相不一致保护带电流判别的失灵启动各差动保护元件、差流越限告警、TA断线和TA饱和检测、电容电流和并联电抗器补偿及远传和远跳功能等在主保护板（WB620B）上运行，阶段式距离及零序过流保护、重合闸、三相不一致保护等在后备保护板（WB620P）上运行。
RCS-931光纤差动保护原理及保护范围
① 提高起动电流定值
② 必要时进行电容电流补偿
表2-2 各种电压等级下每百公里线路的正序及零序 容抗值和额定电压下的工频电容电流值
线路电压（KV） 正序容抗（ ） 电容电流（A）
220
3700
34
330
2860
66
500
2590
111
750
2240
193
注：零序容抗约为正序容抗的1.5倍。
电流纵差保护的主要问题（3）
（3）弱电侧电流纵差保护存在的问题
• 当有一侧是弱电源侧或无电源侧，在线路内部 短路时，无电源侧起动元件可能不起动。例如 无电源侧变压器中性点不接地，短路前线路空 载，短路后由于既无电流突变量又无零序电流， 起动元件不动作。起动元件不动作，程序在正 常运行程序。此时无电源侧差动继电器没有进 行计算，不会向对侧发允许信号。导致电源侧 电流纵差保护拒动。
弱电侧电流纵差保护存在的问题
M IM
IN N
931
931
弱电源侧
如图示：假设N侧是纯负荷侧，变压器中性 点不接地，则故障前后IN都是0，保护不起 动，本侧保护不能跳闸，同时不能向对侧 发允许信号，对侧保护也不能跳闸。
低压差流起动元件
• 解决措施： • 除两相电流差突变量起动元件、零序电流起动
元件和不对应起动元件外，931保护再增加一 个低压差流起动元件：
① 差流元件动作。 ② 差流元件的动作相或动作相间电压 U 、
U 0.6U N 。 ③ 收到对侧的允许信号。 这样弱电源侧保护起动，两侧保护都可以跳闸
电流纵差保护的主要问题（4）
（4）三相 TWJ 1 发允许信号的作用
M
N
• 在N侧断路器处于三相跳闸状态下线路上发生 短路。N侧所有起动元件都不会起动，故而N 侧无法向M侧发允许信号，导致M侧电流纵差 保护拒动。
光纤差动
首先，光纤差动保护的原理和一般的纵联差动保护原理基本上是一样的，都是保护装置通过计算三相电流的变化，判断三相电流的向量和是否为零来确定是否动作，当接在CT（电流互感器）的二次侧的电流继电器（包括零序电流）中有电流流过达到保护动作整定值是，保护就动作，跳开故障线路的开关。
即使是微机保护装置，其原理也是这样的。
★★★但是，光纤差动保护采用分相电流差动元件作为快速主保护，并采用PCM光纤或光缆作为通道，使其动作速度更快，因而是短线路的主保护！另外，光纤差动保护和其它差动保护的不同之处，还在于所采用的通道形式不同。
纵联保护的通道一般有以下几种类型：1.电力线载波纵联保护，也就是常说的高频保护；2.微波纵联保护，简称微波保护；3.光纤纵联保护，简称光纤保护；4.导引线纵联保护，简称导引线保护。
至于对光纤通道的具体要求，我没有找到详细的答案，我认为有以下几点应该做到：1.由于采用PCM光纤或光缆作为通道，主要是要求线路两侧的数据实现主、从方式严格同步；2.当保护装置运行时，必须成对使用，即两侧都运行；3.进行整定时，线路两侧必须一侧整定为主机，另一侧整定为从机；4.光纤接口的技术指标必须满足要求，例如单模光纤、多模光纤的发送功率，接收灵敏度，抗干扰性能，等等指标。
750kV输电线路具有传输容量大、输送距离远、经济效益好的特点，但同时也存在线路分布电容大、故障时高频分量丰富、直流分周期分量衰减缓慢的影响保护工作的因素。
文章分析了750kV输电线路的电容电流、暂态过程对线路电流差动保护以及距离保护的影响，并对线路保护的动模试验以及实际系统的人工接地试验中线路保护的动作情况进行了介绍。
关键词：继电保护；动模试验；人工接地由于特高压输电线路具有传输容量大、输送距离远、经济效益好的特点，我国目前正在进行特高压输电系统的研究。
于2005年9月在西北建成的750kV输电线路即是其中的一部分。
与500kV超高压输电线路相比，750kV输电线路的输送容量更大、线路距离更长、系统短路容量更大，因而对线路继电保护的要求也就更高。
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关于线路光纤差动保护误动的原因分析
1、摘要
2014年5月30日晚22：57分，在内蒙杭锦旗源丰生物热电厂，发生两条线路光纤差动保护动作跳闸事故；后经调度同意恢复线路供电，在操作1#主变进行冲击合闸时，本条线路光纤差动保护动作跳闸，经检查1#主变没有任何故障，申请调度令再次恢复供电，调度同意并仅限最后一次恢复供电，当又一次次操作1#主变进行冲击合闸时，本条线路光纤差动保护动作跳闸。
至此，不能正常运行。
2、根本概况及事故发生经过
内蒙杭锦旗源丰生物热电厂有两台发电机变压器组，主变高压侧为35KV系统，两路进线由上级220KV变电站引来，两路进线之间有母联开关，启动备用变压器由Ⅰ段母线供电。
由于两路进线在上级变电站为同段母线输送，所以正常运行时母联合环，两台机组并列运行。
听当值运行人员讲，5月30日晚22:08分，事故发生之前系统报出过TV断线、零序过压、主变过负荷故障，并且C相系统电压均为零的状况，即刻到35KV配电室巡视，最终发现在Ⅱ段主变出线柜跟前闻见焦糊味。
当即汇报调度采取措施，申请调度断开35KV母联开关310，保证Ⅰ段发电机变压器组正常运行。
然后意在使Ⅱ段发电机变压器组退出运行，以便检查Ⅱ段主变出线柜焦糊味的来源情况。
结果在间隔50分钟后，当晚22:57分左右，2#主变差动保护动作,跳开上下压侧开关,发电机解列.Ⅰ段、Ⅱ段线路光纤差动保护莫名其秒的同时动作跳闸，1#主变上下压侧开关紧跟着也跳闸,造成全厂停电事故。
上述情况发生后，向调度汇报，申请恢复线路供电，以保厂用系统不失电平安运行。
调度要求自行检查故障后在送电,在晚上23:50分,检查出2#主变出线柜C相CT接地烧毁,后向调度汇报并经调度同意恢复了供电。
厂用电所带设备运转正常后，方案启动Ⅰ段发电机变压器组,调度同意.在3:49分,操作1#主变冲击合闸时，本条线路光纤差动保护动作跳闸，同时向调度汇报。
在检查1#主变没有任何故障后，申请调度令,恢复杭源一回线供电.调度同意并仅限最后一次恢复供电, 4:52分, 操作1#主变冲击合闸时, 本条线路光纤差动保护再次动作跳闸,11:33分申请调度恢复本厂厂用电系统,经调度同意,在11:39分恢复了厂用电系统.
根据其它运行人员反映，在此次事故之前，也有光纤差动保护动作跳闸的事情发生，而且不只一次。
并且奇怪的是，在两台机组并列运行时，想让两台机组分段运行。
在分断联络开关时，线路光纤差动保护也会同时动作跳闸,两条线路全部失电。
或是正常操作断开一条线路时,也会使另一条线路光纤差动保护动作跳闸，说明光纤差动保护动作非常不可靠,存在着巨大引患.
3、光纤差动保护误动的原因分析
经过认真检查,2#主变出线柜C相CT接地烧毁〔一次对二次及地绝缘为零〕,B相CT也有严重拉弧现象,C相CT二次侧也有拉弧过的痕迹.A、B、C相CT一次触头螺丝没有紧死，有不同程度的虚接现象。
必须重新更换CT.这也说明相关装置报出TV断线、零序过压、主变过负荷故障的原因所在, C相CT接地并存在严重拉弧现象,那么 C相系
统电压可能为零.由于C相CT已经烧毁,影响到二次绕组电流的准确度〔C相二次直流电阻增大数倍〕,至使主变差动保护动作,后备保护动作过负荷报警,主变主保护及后备保护动作还是可靠的.因为故障确实存在.
为什么主变差动保护动作会引起线路光纤差动保护动作呢?而且是两条线同时动作.主变出线柜CT烧毁的故障,针对光纤差动保护属于区外故障,不可能引起光纤差动保护动作.光纤差动保护的保护区间是线路两侧CT之间的引出线及整条线路,如果在此范围外动作,根本属于误动作.
一般光纤差动保护误动可能有以下几种原因：
1、线路两侧光纤差动保护CT的极性不对应，并非都指向线路。
正常运行时,两侧电流叠加在一起产生差动电流,但没有制动电流.
2、CT的选型不一致，不是同厂同型产品，两侧CT在区外故障及故障恢复时，暂态特性偏差并较大，引起保护误动。
3、光纤差动保护装置本身的制动特性差，主变冲击合闸产生的励磁涌流中，直流分量和二次谐波对其影响较大。
根据上述事故经过,光纤差动保护屡次误动,第一种情况的可能性是最大的,但是不可能两条线的光纤差动保护同时动作,或是正常操作断开一条线路时,另一条线路光纤差动保护动作跳闸,这是不合理的现象.第二种情况也有可能发生,但经核实两侧光纤差动保护所用CT都是同厂同型号的CT,变比也一致,而且当时并不存在短路故障电流，误动的可能性不会太大;第三种情况也存在,但只局限于主变冲击合闸时
发生,从几次的主变冲击合闸励磁涌流来看,并非是类似的故障电流,对光纤差动的影响根本可以排除.
由于Ⅰ段母线给启备变供电, 最后在启备变带上厂用电后,提高厂用的负荷电流,在311光纤差动保护装置上,看各侧的电流及差流.结果发现,311本侧有电流,对侧314没有电流,差流就是有电流一侧的电流值,而且三相都是如此.所以主变冲击合闸时,光纤差动保护动作是必然的.在检查321线路光纤差动保护装置时发现,315侧有电流,321侧没电流;当时只有314杭源一回供电,315杭源二回没有供电,那么315侧怎么会有电流.只有一种可能性,那就是两条线的光纤差动保护的光纤通道接交叉了.
为了落实光纤通道接错的真实性,又去了220KV变电站,在35KV 室内的,314及315出线光纤差动保护装置上,观察各侧电流采样及差流,结果同311及321进线光纤差动保护装置上看到的情况吻合,没投运的有对侧电流,投运的反而没有对侧电流.
4、结论:
杭源一回线、二回线光纤通道互为交叉，光缆熔接错误。
即：314开关同321开关的光纤差动保护装置互为收发，315开关同311开关的光纤差动保护装置互为收发，造成两条线同时误动作跳闸，或是冲击主变时误动作跳闸。
5、总结：
事故的发生存在着偶然性，但是事故的发生又有必然导致其发生的原因，事故就是事故，不可能凭白无顾的发生。
事故发生的原因在
事故发生之前处于潜伏状态，一但条件满足，会有意想不到的后果。
如果在新投运之前，相关单位继电保护专业对两条线进行对调，马上会发现通道错误的现象，在送电前就可以改正。
即使在投运后，曾经也发生过光纤差动保护误动作的事情，这就要引起运行人员的注意，当时如果多观察装置上的采样，也能发现各侧电流和差流不正常的现象，急时纠正，急时处理，也会防止此次事故的发生。
中化二建电仪安装调试队
2014年6月8日。