分布式DTU的國家電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)尚未正式發(fā)布，但部分省份已經(jīng)開始使用，如山東、江蘇等省，山東省對分布式DTU的光差保護有要求。今天我們就來看看它。光纖差動保護原理。

光纖電流差動保護是在電流差動保護的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的?；颈Ｗo原理基于基爾霍夫基本電流定律，可以理想地使保護單元化。運行方式改變的影響，由于兩側(cè)的保護裝置沒有電連接，提高了運行的可靠性。目前，電流差動保護廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的主變壓器、線路和母線。其靈敏度高、動作簡單可靠、動作迅速、對電力系統(tǒng)振蕩的適應(yīng)性強、非全相運行等優(yōu)點是其他保護形式無法比擬的。光纖電流差動保護在繼承電流差動保護優(yōu)點的同時，以其可靠穩(wěn)定的光纖傳輸通道，保證了傳輸電流的幅值和相位正確可靠地傳輸?shù)綄Χ恕?/p>

一、分布式DTU原理介紹

光纖分相電流差動保護通過線路光纖通道將采樣數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)綄Χ?，同時接收對端的采樣數(shù)據(jù)。執(zhí)行差分電流計算。根據(jù)電流差動保護的制動特性方程判斷，當(dāng)判斷為內(nèi)部故障時，動作跳閘，當(dāng)判斷為外部故障時，保護不動作。

△ 光纖電流差動保護系統(tǒng)示意圖

當(dāng)線路正常運行或發(fā)生區(qū)外故障時，線路兩側(cè)的電流相位反轉(zhuǎn)。如上圖，假設(shè)M側(cè)為送電端，N側(cè)為受電端，M側(cè)電流為母線流向線路，N側(cè)電流為線路流向母線，兩側(cè)電流大小相等，方向相反。電流為零；當(dāng)線路發(fā)生故障時，故障電流從母線以相同方向流向線路，線路兩側(cè)電流之差不再為零。當(dāng)滿足電流差動保護的動作特性方程時，保護裝置發(fā)出跳閘指令，迅速將故障相移開。

對于光纖分相電流差動保護，差動保護一般為采用雙斜坡制動功能，確保在發(fā)生穿越故障時的穩(wěn)定性。圖中，Id代表差動電流，Ir代表制動電流，K1和K2分別代表不同的制動斜率。

這種制動特性曲線可以保證小電流時的高靈敏度，大電流時的高可靠性。在這種情況下，具有更高斜率的制動特性更可靠。

由于線路兩側(cè)電流互感器的測量誤差和超高壓線路運行過程中產(chǎn)生的充電電容電流，差動保護使用本、對端電流數(shù)據(jù)計算實時差值時分相電流，其值不是為零，即存在一定的不平衡電流。必須設(shè)置光差動保護來避免這個電流值，這就是上圖所示的最小差動電流整定值Isl不為零的原因。如何避免不平衡電流對差動保護的影響？不同類型的保護裝置采用不同的整定方法。一般采用固定閾值法進行設(shè)置。即保護裝置在正常工作時測得的差動電流作為保護線路的純?nèi)菪噪娏?，并將電流值乘以一個系數(shù)（通常為2-3）作為差動電流的動作閾值。

當(dāng)差動元件判斷為該區(qū)域故障并發(fā)出跳閘指令時，除使線路一側(cè)的斷路器跳閘外，還通過光纖通道，使對側(cè)斷路器快速跳閘。

二、分布式DTU對通信系統(tǒng)的要求

光纖電流差動保護通過通信通道雙向傳輸電流數(shù)據(jù)，實時計算兩側(cè)保護。一般采用兩種通信方式：一種是保護設(shè)備以64Kbps/2Mbps速率，按照ITU-T推薦G.703規(guī)定的數(shù)字通信系統(tǒng)復(fù)用器的64Kbps/2Mbps數(shù)據(jù)通道同向接口，即復(fù)用PCM方法；另一種是保護裝置的數(shù)據(jù)通信采用專用纖芯進行雙向傳輸，速率為64Kbps/2Mbps，即專用光纖模式。

△ 光纖差動保護與通信系統(tǒng)連接示意圖

光纖電流差動保護需要線路兩側(cè)的保護裝置采樣是同時和同步的，因此時鐘同步對于光纖電流差動保護至關(guān)重要。當(dāng)前差動保護采用專用光纖通道時，保護裝置的同步時鐘一般采用“主從”方式，即兩側(cè)保護的一側(cè)使用內(nèi)部時鐘作為主時鐘，另一側(cè)保護應(yīng)設(shè)置為從時鐘模式。設(shè)置為從時鐘側(cè)的保護設(shè)備，其時鐘信號是從對側(cè)保護傳來的信息碼中提取的，以保證與對側(cè)時鐘同步。采用復(fù)用PCM模式時，復(fù)用數(shù)字通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通道作為主時鐘，兩邊的保護器件都應(yīng)設(shè)置為從時鐘模式，即都從其中提取同步時鐘信號復(fù)用數(shù)字通信系統(tǒng)，否則保護裝置將無法與通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)信道進行復(fù)用。

三、分布式DTU示例介紹

變電站1、2線保護是由GXH803-102微機保護（簡稱B套）和GPSL603-621微機保護（簡稱A套）組成的雙纖微機快速保護。主要保護為分相電流差動保護和零序電流差動保護，以距離和零序方向電流保護作為后備保護。

以GPSL603保護為例，光纖相電流差動保護裝置采用相電流差動保護作為縱向保護。

分相電流差動保護可通過64KB/S數(shù)字同向接口復(fù)用端子、2M數(shù)字或?qū)Ｓ霉饫|作為通道傳輸三相電流等數(shù)字信號。使用專用光纖作為通信介質(zhì)時，采用1Mbps的傳輸速率，大大提高了保護性能，采用內(nèi)置光收發(fā)器，無需任何光電轉(zhuǎn)換設(shè)備即可獨立完成光電轉(zhuǎn)換過程。

差動繼電器動作簡單可靠，動作速度快。當(dāng)故障電流超過額定電流時，保證脫扣時間小于25ms。即使發(fā)生大接地電阻故障后故障電流小于額定電流，也能在30ms內(nèi)正確運行。零序電流差動保護大大提高了整個器件的靈敏度，增強了承受過渡電阻的能力。

分相電流差動保護主要由差動CPU模塊和通訊接口組成。差分CPU模塊完成采樣數(shù)據(jù)的讀取、濾波和波形、數(shù)據(jù)發(fā)送、接收、數(shù)據(jù)同步、故障判斷、跳閘邏輯輸出；通信接口完成與光纖的光電物理接口功能，專門安裝的PCM復(fù)用接口設(shè)備完成數(shù)據(jù)模式轉(zhuǎn)換，時鐘提取相當(dāng)于接口功能。

1) 分布式DTU起始元素

差動保護的起動元件包括相電流突變起動元件、零序輔助起動元件、低壓起動元件和采用TWJ的輔助起動元件。

分布式DTU相電流突變啟動元件：

保護啟動元件用于啟動故障處理程序并打開保護跳閘繼電器的負電源，各保護模塊以相電流突變作為主要啟動元件，并確定啟動閾值由突變啟動值加上浮動閾值，當(dāng)系統(tǒng)振蕩時，突變啟動元的閾值自動升高。零序電流啟動元件和靜穩(wěn)損傷檢測元件是輔助啟動元件。延時30ms，保證相電流突變元件優(yōu)先動作。

標(biāo)準(zhǔn)是：

△IΦ>IQD+1.25△It

Φa、b、c三相不同，T為20ms

△IΦ為相電流突變

△是相電流不均勻度 實測最大值

當(dāng)任一相電流突變連續(xù)3次大于啟動閾值時，保護啟動。

零序電流輔助啟動元件：

為防止經(jīng)過遠距離故障或大電阻故障時相電流突變啟動元件靈敏度不足而設(shè)置。元件在零序電流大于啟動閾值 30ms 后開始工作。

低壓輔助啟動元件：

輔助啟動元件用于弱饋負載側(cè)，當(dāng)對側(cè)啟動但本側(cè)不啟動時，該元件接通。當(dāng)相電壓小于 52V 或相間電壓小于 90V 時，排除對側(cè)吸合故障。

（注：對于單電源或一側(cè)的大電源和另一側(cè)的小電源系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生故障時，啟動元件對一側(cè)相電流突變的靈敏度無電源或弱電可能不足以滿足兩端差動保護同時啟動，是退出的必要條件，可能會拒絕動作。）

使用 TWJ 的輔助啟動元件：

作手合閘故障時，一側(cè)啟動，另一側(cè)不啟動時，未接通。用于側(cè)面保護的激活元件。

2）相位差原理

動作標(biāo)準(zhǔn)如下：

│IM+IN│>Icd………………(1)

│IM+IN│>4Ic………………(2)

│IM+IN│≦Iint………………(3)

│IM+IN│>KBL│IM-IN│…(4)

KBL為微分比例系數(shù)，內(nèi)部固定為0.5，Icd為設(shè)定值（微分啟動電流值）； Iint 是額定電流的四倍；零序差動作為高阻接地故障的輔助保護，原理同差動相位差動，零序差動比例系數(shù)保護內(nèi)部固定為KOBL=0.8，Ic為正常時計算的電容電流手術(shù)。

3) 分布式DTU通信可靠性

在光纖差動保護中，通信可靠性是影響保護性能的關(guān)鍵因素。因此，通信受到密切和細致的監(jiān)控。對每一幀的數(shù)據(jù)進行crc校驗，錯誤丟棄，錯誤幀數(shù)達到一定值時報通道無效；通信比特率是恒定的，每秒接收的幀數(shù)不是恒定的。如果丟失幀數(shù)大于給定值，則該通道將報告為中斷。上述兩種情況發(fā)生后，會發(fā)出報警信號，封鎖封鎖。保護，通信恢復(fù)后自動恢復(fù)。

4) 分布式DTU跳閘邏輯

差動保護可以分相跳閘。當(dāng)該區(qū)域發(fā)生單相故障時，將單獨切斷該相。保護發(fā)出脫扣指令后，故障相250ms內(nèi)仍有電流，再次發(fā)出三脫扣指令；如果 250ms 內(nèi)故障相仍有電流，則重新發(fā)出永久跳閘命令。

兩相以上的區(qū)域發(fā)生故障時，跳過三相。

當(dāng)控制字采用三相跳閘時，三相跳閘隨時發(fā)生。

零序電流差分為兩級，第一級有60ms的延遲，用于選相和跳閘，第二級有150ms的延遲，三級跳閘。

只有當(dāng)兩邊的差動動作時，才確定主相區(qū)有故障。

收到對方的遠程跳轉(zhuǎn)指令后，發(fā)送永久跳轉(zhuǎn)。

5）分布式DTU手動合閘故障處理

手動合閘時，差動保護自動升至額定電流In，防止正常合閘時因線路充電電流引起差動保護誤動作。

6) 分布式DTU永久跳轉(zhuǎn)和遠傳功能

該功能是在本端發(fā)生永久性故障或同時發(fā)生永久性故障時，發(fā)送永久性跳轉(zhuǎn)退出。此時永久跳轉(zhuǎn)指令通過光纖傳輸?shù)綄?cè)，對側(cè)被阻擋。閉合開關(guān)以防止對側(cè)開關(guān)在故障時重合閘。保護接收到光纖通道遠傳后，發(fā)送一個60ms的永久跳轉(zhuǎn)退出信號。該功能可通過控制字開啟和關(guān)閉。

7) 遠跳遠傳功能

該裝置具有一個遠跳功能和兩個遠傳信號通道，可實現(xiàn)遠跳和遠傳信號的功能。跳遠的開路輸入連續(xù)8ms確認后，與采樣數(shù)據(jù)一起打包為數(shù)字信息，編碼，CRC校驗，光電轉(zhuǎn)換后發(fā)送到對端。接收對端數(shù)據(jù)后，進行crc校驗，解碼提取遠程跳閘信號，連續(xù)3次接收對端遠程跳閘信號后，確認退出跳閘。當(dāng)遠程跳閘用于直接跳閘時，可以通過本地啟動來閉鎖。當(dāng)保護控制字設(shè)置為遠程脫扣并被就地啟動閉鎖時，保護??在收到對端遠程脫扣信號后500ms后不脫扣，并發(fā)出“長時間不返回的脫扣信號”時間”。信息。同時，在遠傳信號的開路輸入連續(xù)確認5ms后，將遠傳信號的相同處理傳送到對端。

分布式DTU操作注意事項：

1）根據(jù)兩套保護的配置，只要其中一套保護投入運行，就要求兩套保護的運行電源（保護屏上）投入運行。原因是GPSL603保護只配備了斷路器控制裝置和WXH-803保護裝置只配置了操作箱，因為兩者密不可分，所以有以上要求。

2）當(dāng)WXH803裝置出現(xiàn)故障或需要完全停止保護時，應(yīng)先斷開脫扣出口壓板，再斷開直流電源。當(dāng)設(shè)備發(fā)出“報警I”信號時，一般是硬件異常、定值錯誤、采樣錯誤等，同時保護插座電路的+24V電源被阻斷。建議將二次故障信號作為緊急缺陷通知調(diào)度員或相關(guān)繼電保護人員進行處理。

3）差動保護的輸入和輸出應(yīng)同時進行。當(dāng)通道出現(xiàn)異常或故障時，應(yīng)撤出兩側(cè)差動保護。如果只抽出一側(cè)壓差板，另一側(cè)會發(fā)出“對側(cè)縱向壓差出口”的信息，對側(cè)保護被閉鎖。

4）裝置重合器退出時，僅斷開重合器出口壓板，重合方式應(yīng)與另一組運行中重合器的重合方式一致?！暗攸c。