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【摘 要】 在我国电网和电力通信网发展较快，光纤差动保护是进行高压线路的主保护较好的选择，基于此，本文在探讨光纤差动保护基本原理的基础之上分析了与之相关的问题。
【关键词】 光纤差动保护；高压电网；应用
引言：
光纤差动保护是先将两侧的电气量转换成数字信号，再通过光纤进行双侧通信的一种差动保护方式，凭借其高灵敏性、高可靠性、传输距离长等特点被广泛应用于输电线路的主保护中。光纤差动保护的原理是建立在比较同一时刻两侧电流量的基础上，因此可靠的通信网络是实现保护功能的前提和基础。
在光纤差动保护装置的应用中，通信的可靠性是一个薄弱环节，现场经常发生由于某种原因造成保护通道告警而闭锁光纤差动保护的现象，给系统的稳定性带来严重的隐患。
1、光纤差动保护的基本原理
光纤差动保护是在电流差动保护的基礎上演化而来，利用专用光纤通道实时地向对侧传递采样数据，同时接收对侧的采样数据，通过计算线路两端的电流，能简单、可靠地判断出区内、区外故障[2]。光纤差动保护的原理如图1所示：
设流过两侧保护的电流以母线流向本保护线路的方向为其正方向，则动作电流，制动电流。式中：Iqd为差动继电器的启动电流；Kr为比率制动系数。同时满足上述两个条件，差动保护动作。
为躲过外部故障不平衡电流，通常还采用比率制动特性原理的电流继电器，当动作电流与制动电流对应的工作点位于比率制动特性曲线动作区内，判为区内故障，差动继电器动作跳闸。当工作点落在非动作区内，判为区外故障，继电器不动作。
2、光纤差动保护在高压电网之中的应用
2.1、保护与通信设备之间的连接问题
光纤电流差动保护与通信设备的连接有自身的特点，它们受到被保护线路距离长短的制约。为了更好地实现光纤保护功能，通常有以下几种连接方式：
2.1.1、直接相连方式
保护装置具有光接口，保护与保护之间通过光纤直接相连。此种方式可靠性高。当采用850nm波长的光纤设备与多模光纤配合使用时，经济性好，且易于实现。但这种方式抗干扰能力较差，一般在传输距离不超过几十公里的短线路上采用。
2.1.2、复用方式
保护装置光接口通过光纤与光电转换设备相连，然后光电转换设备与通信复用设备以64kbps接口并依照G703协议，进行连接。由于光信号抗干扰能力强，多用于变电站内保护室和通信室之间的连接，而且旁路代路时进行电信号的切换很方便。一般在传输距离较长（几百公里）的线路上采用。
2.2、电流互感器断线的判别
对于光纤电流纵差保护来说，电流互感器断线的判别是非常重要的。若处理不当，有可能造成保护误动作。常用的判别方式有如下几种：一种是引入另一台电流互感器或同一台电流互感器的不同绕组，与本身电流互感器进行比较，若不一致则为电流互感器断线，闭锁保护；若一致则为系统故障，开放保护。另一种是利用光纤通道交换线路两侧的零序电流判别。利用通道比较两端的零序电流的方式效果比较好，它充分利用了光纤通道的优势，既减少了外部的接线，又简化了装置。
2.3、TA饱和
在高压输电系统中，短路电流的非周期分量是线路故障时引起TA饱和的首要原因。由于电流互感器的励磁特性是按工频设计的，在传变等效频率很低的非周期分量时，其励磁电流会大大增加，达到稳态时的数倍甚至数十倍，二次差电流也比稳态不平衡电流增大很多，很容易引起TA饱和。TA饱和时测量的电流相角和幅值均发生较大的变化，特别是区外故障只有单端TA饱和时，差动保护的测量值不再符合基尔霍夫电流定律，失去了理论基础。
2.4、角差整定异常告警
告警保护定值单“固定角度差定值”说明了保护装置同期电压情况，该项定值是指线路抽取电压超前母线A相电压的角度，如果该定值整定角度与实际超前角度之间的差值大于10°，则500ms后将发出“角差整定异常”告警。该“固定角度差定值”必须根据实际角度整定，只有在保护实际运行、线路带电时才能准确检查出该角度差值。
2.5、数据实验及实际应用效果
在实际的光纤差动保护应用分析中，先要对其接口参数进行分析和测试，然后对其通道传输的时间进行进一步的测试，最后，再根据电力电路中的空充线路和弱馈线路进行实验，逐步的得出其实际的使用效果，使光纤差动保护在电力线路中的作用更加的凸显出来。首先，对接口参数进行测试。先要准备好使用的器材，包括符合规格要求的光衰耗器，光功率器，来对接口的发射功率进行逐步的计算，对其灵敏度也进行计算，要保证光功率器的误差不能超过3db。同时，也要保障接受灵敏度的实际的操作误差也不能超过3db，最后，通过精密的计算来得出通道裕度，通道裕度是光接收功率和接收灵敏度之差，在实际的操作计算中，通道裕度不能够低于6db，10db则是实际的操作计算结果的上限值。然后，对通道传输的时间进行计算和测试。这一点也是非常关键的一点，通过对通道传输时间的计算和测试，可以得出光纤差动保护在实际应用中的工作效率，不仅对装置的使用指导有着重大的意义，对实际操作中可能存在的一些问题也可以进行及时的修改和完善，起到了较为重要的作用。在实际的测试当中，可以使用继电保护测试仪来进行测量，在同一时间，对同一装置的两侧进行实际的测量，并且通过测量采集到的数据进行计算和比较，通过数学公式的运用，样本的采集，即可以得出实际的通道传输时间，这样，就可以对光纤差动保护装置在电力电路中的应用有一个较为初步的了解，往往会起到较大的帮助。
3、光纤保护的检修与维护
为了更好地实现光纤保护功能，针对上述问题，通常在检修与维护中应该特别注意以下事项：
3.1、光纤质量检测光纤保护在新投产时，应对通信通道中各个环节的装置（如光端机、通道衰耗、复用设备、时钟设置等） 提供的各项技术指标进行检查，如检查光收发功率、接收灵敏度、光收发模块的稳定性是否满足要求；检查其屏蔽、装置接地、各接触点接触是否良好。
3.2、时钟设置差动保护的关键是线路两侧装置之间的数据交换，装置的时钟设置就显得非常重要。两侧装置的时钟设置可以有三种方式：两侧装置均采用从时钟方式；两侧装置均采用主时钟方式；一侧装置采用主时钟方式，另一侧装置采用从时钟方式。
3.3、电流差动保护定检光纤电流差动保护定检都是基于通道完好情况下，采用尾纤连接定检试验，误码率低。实际应用中往往由于前期设计、安装施工质量不高，随着装置的运行，光器件的老化等原因，通道率耗增大，误码率增大，应考虑在正常误码及许可误码的情况下保护装置的动作行为及通道的延时、间断对保护的影响。因此，做光纤保护的检修试验，除准备常规继电保护测试设备及工具外，还需准备光功率计、光衰耗仪、光误码仪、光纤跳线等。
4、结语
尽管光纤差动保护在高压电网的应用还有一定的局限性，还会有许多新问题有待于我们去解决。但从长远看，随着光纤网络的逐步完善、施工工艺和保护技术的不断提高，光纤保护将占据线路保护的主导地位。
参考文献：
[1]姜伟一.光纤差动保护在电力线路的应用[J].民营科技，2012，12：58.
[2]魏常信.光纤差动保护在电力线路的应用[J].科技创业家，2013，24：126.
[3]戴宪滨，孟垂懿，袁小华.光纤保护在高压电网中应用存在的问题[J].科技信息（学术研究），2007，14：243+245.
[4]徐雄军，吴志刚.光纤电流差动保护在高压线路保护中的应用[J].湖北电力，2009，04：22-24.
【关键词】 光纤差动保护；高压电网；应用
引言：
光纤差动保护是先将两侧的电气量转换成数字信号，再通过光纤进行双侧通信的一种差动保护方式，凭借其高灵敏性、高可靠性、传输距离长等特点被广泛应用于输电线路的主保护中。光纤差动保护的原理是建立在比较同一时刻两侧电流量的基础上，因此可靠的通信网络是实现保护功能的前提和基础。
在光纤差动保护装置的应用中，通信的可靠性是一个薄弱环节，现场经常发生由于某种原因造成保护通道告警而闭锁光纤差动保护的现象，给系统的稳定性带来严重的隐患。
1、光纤差动保护的基本原理
光纤差动保护是在电流差动保护的基礎上演化而来，利用专用光纤通道实时地向对侧传递采样数据，同时接收对侧的采样数据，通过计算线路两端的电流，能简单、可靠地判断出区内、区外故障[2]。光纤差动保护的原理如图1所示：
设流过两侧保护的电流以母线流向本保护线路的方向为其正方向，则动作电流，制动电流。式中：Iqd为差动继电器的启动电流；Kr为比率制动系数。同时满足上述两个条件，差动保护动作。
为躲过外部故障不平衡电流，通常还采用比率制动特性原理的电流继电器，当动作电流与制动电流对应的工作点位于比率制动特性曲线动作区内，判为区内故障，差动继电器动作跳闸。当工作点落在非动作区内，判为区外故障，继电器不动作。
2、光纤差动保护在高压电网之中的应用
2.1、保护与通信设备之间的连接问题
光纤电流差动保护与通信设备的连接有自身的特点，它们受到被保护线路距离长短的制约。为了更好地实现光纤保护功能，通常有以下几种连接方式：
2.1.1、直接相连方式
保护装置具有光接口，保护与保护之间通过光纤直接相连。此种方式可靠性高。当采用850nm波长的光纤设备与多模光纤配合使用时，经济性好，且易于实现。但这种方式抗干扰能力较差，一般在传输距离不超过几十公里的短线路上采用。
2.1.2、复用方式
保护装置光接口通过光纤与光电转换设备相连，然后光电转换设备与通信复用设备以64kbps接口并依照G703协议，进行连接。由于光信号抗干扰能力强，多用于变电站内保护室和通信室之间的连接，而且旁路代路时进行电信号的切换很方便。一般在传输距离较长（几百公里）的线路上采用。
2.2、电流互感器断线的判别
对于光纤电流纵差保护来说，电流互感器断线的判别是非常重要的。若处理不当，有可能造成保护误动作。常用的判别方式有如下几种：一种是引入另一台电流互感器或同一台电流互感器的不同绕组，与本身电流互感器进行比较，若不一致则为电流互感器断线，闭锁保护；若一致则为系统故障，开放保护。另一种是利用光纤通道交换线路两侧的零序电流判别。利用通道比较两端的零序电流的方式效果比较好，它充分利用了光纤通道的优势，既减少了外部的接线，又简化了装置。
2.3、TA饱和
在高压输电系统中，短路电流的非周期分量是线路故障时引起TA饱和的首要原因。由于电流互感器的励磁特性是按工频设计的，在传变等效频率很低的非周期分量时，其励磁电流会大大增加，达到稳态时的数倍甚至数十倍，二次差电流也比稳态不平衡电流增大很多，很容易引起TA饱和。TA饱和时测量的电流相角和幅值均发生较大的变化，特别是区外故障只有单端TA饱和时，差动保护的测量值不再符合基尔霍夫电流定律，失去了理论基础。
2.4、角差整定异常告警
告警保护定值单“固定角度差定值”说明了保护装置同期电压情况，该项定值是指线路抽取电压超前母线A相电压的角度，如果该定值整定角度与实际超前角度之间的差值大于10°，则500ms后将发出“角差整定异常”告警。该“固定角度差定值”必须根据实际角度整定，只有在保护实际运行、线路带电时才能准确检查出该角度差值。
2.5、数据实验及实际应用效果
在实际的光纤差动保护应用分析中，先要对其接口参数进行分析和测试，然后对其通道传输的时间进行进一步的测试，最后，再根据电力电路中的空充线路和弱馈线路进行实验，逐步的得出其实际的使用效果，使光纤差动保护在电力线路中的作用更加的凸显出来。首先，对接口参数进行测试。先要准备好使用的器材，包括符合规格要求的光衰耗器，光功率器，来对接口的发射功率进行逐步的计算，对其灵敏度也进行计算，要保证光功率器的误差不能超过3db。同时，也要保障接受灵敏度的实际的操作误差也不能超过3db，最后，通过精密的计算来得出通道裕度，通道裕度是光接收功率和接收灵敏度之差，在实际的操作计算中，通道裕度不能够低于6db，10db则是实际的操作计算结果的上限值。然后，对通道传输的时间进行计算和测试。这一点也是非常关键的一点，通过对通道传输时间的计算和测试，可以得出光纤差动保护在实际应用中的工作效率，不仅对装置的使用指导有着重大的意义，对实际操作中可能存在的一些问题也可以进行及时的修改和完善，起到了较为重要的作用。在实际的测试当中，可以使用继电保护测试仪来进行测量，在同一时间，对同一装置的两侧进行实际的测量，并且通过测量采集到的数据进行计算和比较，通过数学公式的运用，样本的采集，即可以得出实际的通道传输时间，这样，就可以对光纤差动保护装置在电力电路中的应用有一个较为初步的了解，往往会起到较大的帮助。
3、光纤保护的检修与维护
为了更好地实现光纤保护功能，针对上述问题，通常在检修与维护中应该特别注意以下事项：
3.1、光纤质量检测光纤保护在新投产时，应对通信通道中各个环节的装置（如光端机、通道衰耗、复用设备、时钟设置等） 提供的各项技术指标进行检查，如检查光收发功率、接收灵敏度、光收发模块的稳定性是否满足要求；检查其屏蔽、装置接地、各接触点接触是否良好。
3.2、时钟设置差动保护的关键是线路两侧装置之间的数据交换，装置的时钟设置就显得非常重要。两侧装置的时钟设置可以有三种方式：两侧装置均采用从时钟方式；两侧装置均采用主时钟方式；一侧装置采用主时钟方式，另一侧装置采用从时钟方式。
3.3、电流差动保护定检光纤电流差动保护定检都是基于通道完好情况下，采用尾纤连接定检试验，误码率低。实际应用中往往由于前期设计、安装施工质量不高，随着装置的运行，光器件的老化等原因，通道率耗增大，误码率增大，应考虑在正常误码及许可误码的情况下保护装置的动作行为及通道的延时、间断对保护的影响。因此，做光纤保护的检修试验，除准备常规继电保护测试设备及工具外，还需准备光功率计、光衰耗仪、光误码仪、光纤跳线等。
4、结语
尽管光纤差动保护在高压电网的应用还有一定的局限性，还会有许多新问题有待于我们去解决。但从长远看，随着光纤网络的逐步完善、施工工艺和保护技术的不断提高，光纤保护将占据线路保护的主导地位。
参考文献：
[1]姜伟一.光纤差动保护在电力线路的应用[J].民营科技，2012，12：58.
[2]魏常信.光纤差动保护在电力线路的应用[J].科技创业家，2013，24：126.
[3]戴宪滨，孟垂懿，袁小华.光纤保护在高压电网中应用存在的问题[J].科技信息（学术研究），2007，14：243+245.
[4]徐雄军，吴志刚.光纤电流差动保护在高压线路保护中的应用[J].湖北电力，2009，04：22-24.