继电保护-光纤保护

1光纤保护随着国民经济的进展，光纤通信技术在电力系统的应用正在逐步推广，由光纤作为通的优点更为突出。一、光纤保护的根本原理光纤保护是将线路两侧的电气量调制后转化为光信号，以光缆作为通道传送到对侧，解调后直接比较两侧电气量的变化，然后依据特定关系，判定内部或外部故障的一种保护。光纤保护主要由故障判别元件和信号传输系统〔PCM端机、光端机以及光缆通道〕组6-16所示。故障判别元件即继电保护装置，利用线路两侧输入电气量的变化，依据特定关系来区通过PCM端机的调制器将发送电气量的模拟信号调制数字信号进展发送，经光缆通道传活动连接器活动连接器接头电气量电气量调制器光发光发调制器继电保护解调器解调器光收光收继电保护PCM端机

光端机

接头 活动连接器

光端机

PCM端机图6-16光纤保护的组成方框图输到线路对侧；光端机的光收局部收到被保护线路对侧的数字光信号后，通过PCM端机的解PCM端机调制器的作用是将各路模拟信号进展采样和模/数转换、编码，与键控信号的并行编码一同转换成适合光缆传输的串行码；PCMPCM这些并行码经数/模转换和键控解码，解调出各路的模拟信号和键控信号。光缆通道的作用是将被保护线路一侧反响电气量的光信号，传输的被保护线路的另一侧。二、信号传输系统6-16PCM和光缆组成光纤数字传输系统。〔一〕PCM端机PCM调制器ee调制器的原理是脉冲编码调制M调制器由时序电路、模拟信号编码电路、键控信号编码电路、并/串转换及集合电路组成。PCM解调器PCM解调器由时序电路、串/并转换电路、同步电路、模拟解调电路及键控解码电路组成。〔二〕两侧装置中，每一侧光端机包括光发送局部和光接收局部。光信号在光纤中单向传输，两侧光端机需要两根光纤。一般承受四芯光缆，两芯运行，两芯备用机插接。光发送局部光发送局部主要由试验信号发生器、PCM码放大器、驱动电路和发光管LED组成。其核心元件是电流驱动的发光管LED。驱动电流越大，输出光功率越高。PCM码经过放大，LEDPCM冲为“1”码时，输出一个光脉冲，输入“0”码时，没有光信号输出。光接收局部光接收局部的核心元件是光接收管PIN冲信号，经前置放大器、主放大器放大，成为电压脉冲信号，经比较整形后，复原成PCM码。〔三〕由光纤组成。光纤是一种很细的空心石英丝或玻璃丝，直径仅为100μm~200μm。光在光纤中单向传播。三、继电保护局部近年常用的电流差动光纤保护有综合比较三相电流和分相电流差动比较两种比较原理。以分相电流差动比较原理为例进展分析。〔一〕分相电流差动比较原理的动作判据和动作区分相电流差动比较原理的动作判据的分析方法原则上可以分为两类：一类以差动电流

IR

IKD

=f〔IR

〕表示，称为制动特性，另一类用线路两侧电流I、Im n的相位关系表示，称为相位特性。下面，以制动特性为例进展分析。动作判据动作判据功能要求：内部故障电流较小时，有足够的灵敏度；外部故障电流阅读，允许电流误差相应增大，以提高保护防误动力量。6-17R短路时，I从故tr nImInItrRtrk反向，保护ImInItrRtrkmI

，K1，要求当I

Im时，保护能正n m n 250%

图6-17单侧电源供电系统满足此要求的动作判据为 I K I I K Im n 1 m n 2 mIn

KI I3OP p

IOP

〔6-17〕式中，I、I—线路两侧的三相电流或零序电流；m n1 2 K、K、K0.5、1、21 2 p I—固定值〔电流偏移量，当I A时，取0.5p I—整定值；IOPI —动作量；m nGI I K Im n 2 mIn

KI3OP

I—制动量，且pGGG0

当G0时；当G0时。

〔6-18〕这种原理是将线路两侧的A、B、C三相电流及零序电流四个量直接传输至对侧，分相进展差动比较。动作区及其特点53125”53125”区作动44”In=f〔I

，动作区如图618所示阴影区。图中，mI4mIN4550%1有3 IOP0 46-185Ip即可实现。1 2 4”、5”K、K4、5I1 2 K K 点取决于 、、K K 2 3 OP随着故障电流的增大，信号值接近电路的工作电压时，电路中的信号消灭饱和，动作边界曲线4”、5”不再与直线4、5平行，消灭其次折点，渐渐趋于与两坐标轴平行，其次折I=20A处。〔二〕分相电流比较差动保护的实现如图6-19所示为分相电流比较差动保护原理方框图。分相电流比较差动保护主要分为两局部：前置电路和动作判据电路。4 前置电路主要由50Hz的带通滤波器合图6-19所示的调相调幅电路组成，承受调相调幅电路可以将本侧信号后移约30°并进展幅值调整，补偿对侧电流信号传输过程中的相位滞后和幅值变化。此时，M、M4 动作判据电路是对判据中的各个信号进展加、减、整流和鉴别等进展处理。本侧电流和对侧电流信号I经加法器1和整流器1形成动作量In I ，加法器3在G点的最终输出为m nIn

23、4的输出为

GI I K In 2 In

KI I3OP p

〔6-19〕 I K I I K I KI I 〔6-20〕 m n 1 m n 2 m n 3OP p与动作值IOP经比较器比较，满足保护的动作判据时，使断路器跳闸，同时发出跳闸信号。m nImM4调相器调幅器加法器1反整流器1K2本侧相50Hz前置电路加法器3反K1加法器4ImmI)相Gn整流器2In对侧调幅器2整流器3加法器2比较器100Hz跳闸M5In-I保P持指示灯IOP-K3-KI3OP复归按钮0V图6-19分相电流比较差动保护原理方框图四、按分相差动比较原理构成的分相比较光纤纵联保护按分相差动比较原理构成的分相比较光纤纵联保护方框图如图6-20所示，主要由电流/电压变换器、差动元件、负序突变量起动元件、规律回路和PCM调制、解调器以及光端机组成。PCM调制器调制后传送至对侧。4传输系统传送的经电流/电压变换器转换后的回路电压信号和远跳或外部远传的四个键K1~K，被调制成一路脉冲信号，由光端机的发送电路〔E/O-光电转换电路〕转换成光脉冲信号待传输。同时，由光端机接收的对侧光脉冲信号被其接收电路〔O/E〕转换成电4PCM解调器解调后，复原成四个模拟量和四个键控信号，分送至各相电流差动元件和规律电路。差动元件对两侧电流信号进展比较，差动元件的动作应满足动作判据。本侧电流信号均通过带通滤波器滤除直流重量和高次谐波，对侧电流在解调电路中被滤波，相位调整电路用以补偿对侧电流在传输过程中的相位滞后断线时供给闭锁信号并经规律回路输出告警信号。起动元件由三相式负序电流滤过器、三相全波整流器、负序电流突变量形成电路组成。TATAIuKKKK1 2 3 4I/UIvPCMI/UIwEOI/UI0调制I/U