一种适用于中低压短线路的光纤纵差保护方案
贺敏1，陆于平1，宋斌2，相咸政2
(1．东南大学电气工程系，江苏南京210096；2．电力自动化研究院深圳所，江苏南京210003)
摘要：分析了中低压短线路纵差保护的现状，对电流综合量继电器与普通电流继电器在各种短路情况下的灵敏度比较，复式比率差动继电器与常规比率差动继电器在各种短路电流情况下的动作性能比较等进行了研究。提出了一种适用于中低压短线路的复式比率电流综合量差动保护原理方案。此方案可提高保护的灵敏度，同时为光纤纵差保护采用异步通信方式提供可能，达到降低保护装置成本的目的。
关键词：短线路；异步通信；纵差保护；光纤Application research of opticalfiber differential protection used in mediu m＿lowvoltage shorter transmission line
HE Min1，LUYu－ping1，SONGBin2，XIANGXian－zheng2
(1．Southeast University，Nanjing 210096，China； 2．Nanjing Automation Research Institute，Nanjing 210003，China)
Abstract：This paperfirstreviews and analyzes the status of differential protection used in shortertransmission line，studying asynchronouscommunicationfor opticalfiber differentialprotection，comparing sensitivity of complex current relay to common currentrelay under differentfaulttypes，analyzing characteristic ofcompound differentialrelaytotraditional differentialrelay under differentshortcircuit current．Then，itrepresentsthe compound differential protection scheme usedin complex current，which applied to shortertransmission line in middle orlowervoltage powersystem．This scheme can improve sensitivity ofprotection，and makeitpossible to asynchronous communication foropticalfiberdifferential protection，and reduce costof protection set．
Key words：shortertransmission line；asynchronous communication；differentialprotection；opticalfiber
1 引言
随着电力事业的飞速发展，尤其是我国各大城市陆续开工的城市地铁项目，电力系统中出现了越来越多的中低压短线路。这些短线路若采用传统的电流保护或距离保护，在整定值与动作时间上都难以配合。因此采用纵联差动保护就成为一种必然选择［1］。电流纵差保护由于原理简单、运行可靠、动作快速准确且不需要与相邻线路的保护进行配合等诸多优点，使其在线路保护中得到广泛应用。对于距离较短的输电线路可以采用短引线差动保护［2］，但短引线差动保护二次回路由于引线较长，TA的二次负载较大，从而引起线路两侧的TA特性不匹配，并且TA的二次回路接线也较复杂，这些都将直接影响差动保护的动作特性和安全性。当然也可采用以导引线为通道的纵联差动保护，但导引线通道易受外界干扰，抗干扰能力差，易受线路故障影响，影响差动保护的安全可靠运行。目前，光纤通道技术已逐渐成熟，由于光纤传输不受电磁干扰的影响，通信误码率低，工作稳定，在安全性和可靠性方面与导引线通道相比有显著优势。同时，光纤通道频带宽，容量大，可以缓解电力系统的通道拥挤问题。因此，利用光纤传输的微机线路纵联差动保护得到了越来越广泛的研究和应用［3］。
2 光纤纵差保护的基本原理
纵联差动保护，就是利用某种通信通道将输电线路各端的保护装置纵向连结起来，将输电线各端的电气量传送到对端进行比较，以判断是本输电线路内部故障还是外部故障，从而决定是否动作切除本线路。电流纵联差动保护就是将被保护线路各端电流的大小和相位送至对端并进行比较，从而判定本线路范围内是否发生短路故障的保护方法［4］。由于这种保护无须与相邻线路的保护在动作参数上进行配合，因而可以实现全线速动。目前已经广泛应用的光纤纵差保护通过高速数据通信接口，实现线路两侧数据同步采样。同步采样的原理就是将线路两侧装置中的一侧作为同步端，另一侧作为参考端。以同步方式交换两侧信息，参考端采样间隔固定，并在每一采样间隔中固定向对侧发送一帧信息。同步端随时调整采样间隔，如果满足同步条件，就向对侧传输三相电流采样值；否则，启动同步过程，直到满足同步条件为止。因为同步通信方式所要求的外围辅助电路较为复杂且装置的整体造价较高，所以不太适用于中低压短线路的光纤纵差保护。因此采用异步通信方式就成为一种可能。但采用异步通信方式的通信波特率较低(一般为9600 BPS)，为提高纵联差动保护可以利用的数据采样密度(一般为每个周波12点采样)，就必须压缩线路两侧需要交换的数据量。为此可以采用电流综合量的纵联差动保护，这样需要传输的数据量就很小，而且使用电流综合量，还可以提高故障时电流继电器的灵敏度。