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输电线路光纤电流差动保护原理及校验

摘要：本文分析输电线路光纤差动保护的基本原理；并以永丰变220kV早

颜永线三侧线路光纤差动保护RCS-931ATMV为例，深入分析了该装置的光纤电

流差动保护的构成特性及其校验方法。

1引言

近年来随着计算机技术及光纤通信技术的迅速发展，110kV及以上电压等级

线路保护的快速主保护也在发生变化，逐步由原来的纵联高频保护和距离保护过

渡到以光纤差动保护作为全线速动保护的发展阶段。本文结合工作实际，分析输

电线路光纤电流差动保护的基本原理，并以220kV早颜永线为例，分析探讨娄

底局第一套三侧线路光纤差动保护装置RCS-931ATMV的构成原理及校验方法。

2输电线路光纤纵联电流差动保护原理

输电线路两端的电流信号，通过采样、编码、光电信号转换、光纤传输到对

端，保护装置接收到对端传过来的光信号转换成电信号再与本端电流信号构成纵

联电流差动保护。基于光纤通信容量很大的优点，输电线路纵联保护采用光纤通

道后，所以往往做成分相式的光纤纵联电流差动保护。输电线路分相电流差动保

护具有良好的选相功能，哪一相电流差动保护动作那一相就是故障相，从而为

220kV及以上电压等级的线路保护分相跳闸提供了高可靠性的判据。

输电线路光纤纵联电流差动保护的基本原理可结合图1来分析。如图所示流

过保护两端的电流相量IM、IN，如图1中箭头所示以母线流向被保护线路的方

向为正方向，虚线部分表示短路故障情况下的故障电流IK。以两端电流的相量

和的幅值作为作为差动电流Id，如式

2，稳态相差动继电器

稳态相差动继电器的动作特性根据差动电流与制动电流的倍数关系分成二

段特性动作方式。I段相差动制动系数较大为瞬动段，针对严重故障下的保护。

首先介绍I段相差动继电器动作方程：

IQ为电流差动启动定值。其动作特性范围可描述为如图3中线段1和线段2

之间的部分区域。当满足上述稳态Ⅱ段相差动动作条件时，稳态Ⅱ段相差动继电

器经25ms延时动作。

3，零序差动继电器

对于经高电阻接地故障时，由于短路电流比较小，故采用零序差动继电器具

有较高的灵敏度，由零序差动继电器动作，通过低比率制动系数的稳态差动元件

选相，构成零序差动继电器，经过45ms延时动作。其动作方程如式（7），ICD0

为零序电流差动，ICD0=∣IZ0+IJ0+IY0∣即为早元、颜家、永丰三侧零序电流

矢量和的幅值。IR0为零序制动电流，IR0=∣IZ0∣+∣IJ0∣+∣IY0∣即为三侧

零序电流的幅值之和。IQ为差动电流启动定值。

4RCS-931ATMV线路光纤差动保护的校验分析

RCS-931ATMV装置光纤差动保护的校验可分为差动电流启动值，稳态I段、

II段相差动制动系数的校验、零序差动电流启动值三部分。永丰变早颜永线

RCS-931ATMV装置A通道采用数字复接方式连接颜家变，B通道采用数字复接

方式连接早元变，

4.1差动电流启动值的校验

所校验电流差动启动值IQ整定值为0.2A。本侧纵联码10010、通道A、通

道B纵联码分别为10020、10030。投差动保护硬压板、软压板及控制字，A、B

内部时钟均置为1，退出投两侧差动保护压板及控制字，整定详见附录。其余两

侧变电站RCS-931ATMV装置也对应整定。

根据校验规程保护装置应在0.95倍整定值时可靠不动作，在1.05倍整定值

时可靠动作，并在1.2倍整定值时记录动作时间。分别只给各侧同相加入所需倍

数启动电流数值，各相差动电流启动值测试结果如表1所示。由数据可以电流差

动启动值符合规程要求。

5总结

本文在介绍输电线路光纤纵联电流差动保护原理的基础上，以永丰变220kV

早颜永线南瑞继保RCS-931ATMV线路光纤差动保护为例，详细阐述了输电线路

光纤差动保护装置的实现原理，并介绍了一种输电线路光纤差动保护校验方法，

该方法具有操作方便，避免了多次改变电流输入量寻找动作边界点的麻烦，具有

一定的参考意义。

参考文献

[1]国家电网公司继电保护培训教材，国家电力调度通信中心编著.北京：中

国电力出版社，20