分布式DTU光差保护原理简介

2022-02-23 15:05:51 admin 94

分布式DTU的国家电网标准尚未正式发布,但部分省份已经开始使用,如山东、江苏等省,山东省对分布式DTU的光差保护有要求。今天我们就来看看它。光纤差动保护原理。

光纤电流差动保护是在电流差动保护的基础上发展而来的。基本保护原理基于基尔霍夫基本电流定律,可以理想地使保护单元化。运行方式改变的影响,由于两侧的保护装置没有电连接,提高了运行的可靠性。目前,电流差动保护广泛应用于电力系统的主变压器、线路和母线。其灵敏度高、动作简单可靠、动作迅速、对电力系统振荡的适应性强、非全相运行等优点是其他保护形式无法比拟的。光纤电流差动保护在继承电流差动保护优点的同时,以其可靠稳定的光纤传输通道,保证了传输电流的幅值和相位正确可靠地传输到对端。


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一、分布式DTU原理介绍

光纤分相电流差动保护通过线路光纤通道将采样数据实时传输到对端,同时接收对端的采样数据。执行差分电流计算。根据电流差动保护的制动特性方程判断,当判断为内部故障时,动作跳闸,当判断为外部故障时,保护不动作。

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△ 光纤电流差动保护系统示意图

当线路正常运行或发生区外故障时,线路两侧的电流相位反转。如上图,假设M侧为送电端,N侧为受电端,M侧电流为母线流向线路,N侧电流为线路流向母线,两侧电流大小相等,方向相反。电流为零;当线路发生故障时,故障电流从母线以相同方向流向线路,线路两侧电流之差不再为零。当满足电流差动保护的动作特性方程时,保护装置发出跳闸指令,迅速将故障相移开。

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对于光纤分相电流差动保护,差动保护一般为采用双斜坡制动功能,确保在发生穿越故障时的稳定性。图中,Id代表差动电流,Ir代表制动电流,K1和K2分别代表不同的制动斜率。

这种制动特性曲线可以保证小电流时的高灵敏度,大电流时的高可靠性。在这种情况下,具有更高斜率的制动特性更可靠。

由于线路两侧电流互感器的测量误差和超高压线路运行过程中产生的充电电容电流,差动保护使用本、对端电流数据计算实时差值时分相电流,其值不是为零,即存在一定的不平衡电流。必须设置光差动保护来避免这个电流值,这就是上图所示的最小差动电流整定值Isl不为零的原因。如何避免不平衡电流对差动保护的影响?不同类型的保护装置采用不同的整定方法。一般采用固定阈值法进行设置。即保护装置在正常工作时测得的差动电流作为保护线路的纯容性电流,并将电流值乘以一个系数(通常为2-3)作为差动电流的动作阈值。

当差动元件判断为该区域故障并发出跳闸指令时,除使线路一侧的断路器跳闸外,还通过光纤通道,使对侧断路器快速跳闸。

二、分布式DTU对通信系统的要求

光纤电流差动保护通过通信通道双向传输电流数据,实时计算两侧保护。一般采用两种通信方式:一种是保护设备以64Kbps/2Mbps速率,按照ITU-T推荐G.703规定的数字通信系统复用器的64Kbps/2Mbps数据通道同向接口,即复用PCM方法;另一种是保护装置的数据通信采用专用纤芯进行双向传输,速率为64Kbps/2Mbps,即专用光纤模式。

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△ 光纤差动保护与通信系统连接示意图

光纤电流差动保护需要线路两侧的保护装置采样是同时和同步的,因此时钟同步对于光纤电流差动保护至关重要。当前差动保护采用专用光纤通道时,保护装置的同步时钟一般采用“主从”方式,即两侧保护的一侧使用内部时钟作为主时钟,另一侧保护应设置为从时钟模式。设置为从时钟侧的保护设备,其时钟信号是从对侧保护传来的信息码中提取的,以保证与对侧时钟同步。采用复用PCM模式时,复用数字通信系统的数据通道作为主时钟,两边的保护器件都应设置为从时钟模式,即都从其中提取同步时钟信号复用数字通信系统,否则保护装置将无法与通信系统数据信道进行复用。

三、分布式DTU示例介绍

变电站1、2线保护是由GXH803-102微机保护(简称B套)和GPSL603-621微机保护(简称A套)组成的双纤微机快速保护。主要保护为分相电流差动保护和零序电流差动保护,以距离和零序方向电流保护作为后备保护。

以GPSL603保护为例,光纤相电流差动保护装置采用相电流差动保护作为纵向保护。

分相电流差动保护可通过64KB/S数字同向接口复用端子、2M数字或专用光缆作为通道传输三相电流等数字信号。使用专用光纤作为通信介质时,采用1Mbps的传输速率,大大提高了保护性能,采用内置光收发器,无需任何光电转换设备即可独立完成光电转换过程。

差动继电器动作简单可靠,动作速度快。当故障电流超过额定电流时,保证脱扣时间小于25ms。即使发生大接地电阻故障后故障电流小于额定电流,也能在30ms内正确运行。零序电流差动保护大大提高了整个器件的灵敏度,增强了承受过渡电阻的能力。

分相电流差动保护主要由差动CPU模块和通讯接口组成。差分CPU模块完成采样数据的读取、滤波和波形、数据发送、接收、数据同步、故障判断、跳闸逻辑输出;通信接口完成与光纤的光电物理接口功能,专门安装的PCM复用接口设备完成数据模式转换,时钟提取相当于接口功能。

1) 分布式DTU起始元素

差动保护的起动元件包括相电流突变起动元件、零序辅助起动元件、低压起动元件和采用TWJ的辅助起动元件。

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分布式DTU相电流突变启动元件:

保护启动元件用于启动故障处理程序并打开保护跳闸继电器的负电源,各保护模块以相电流突变作为主要启动元件,并确定启动阈值由突变启动值加上浮动阈值,当系统振荡时,突变启动元的阈值自动升高。零序电流启动元件和静稳损伤检测元件是辅助启动元件。延时30ms,保证相电流突变元件优先动作。

标准是:

△IΦ>IQD+1.25△It

Φa、b、c三相不同,T为20ms

△IΦ为相电流突变

△是相电流不均匀度 实测最大值

当任一相电流突变连续3次大于启动阈值时,保护启动。

零序电流辅助启动元件:

为防止经过远距离故障或大电阻故障时相电流突变启动元件灵敏度不足而设置。元件在零序电流大于启动阈值 30ms 后开始工作。

低压辅助启动元件:

辅助启动元件用于弱馈负载侧,当对侧启动但本侧不启动时,该元件接通。当相电压小于 52V 或相间电压小于 90V 时,排除对侧吸合故障。

(注:对于单电源或一侧的大电源和另一侧的小电源系统,当发生故障时,启动元件对一侧相电流突变的灵敏度无电源或弱电可能不足以满足两端差动保护同时启动,是退出的必要条件,可能会拒绝动作。)

使用 TWJ 的辅助启动元件:

作手合闸故障时,一侧启动,另一侧不启动时,未接通。用于侧面保护的激活元件。

2)相位差原理

动作标准如下:

│IM+IN│>Icd………………(1)

│IM+IN│>4Ic………………(2)

│IM+IN│≦Iint………………(3)

│IM+IN│>KBL│IM-IN│…(4)

KBL为微分比例系数,内部固定为0.5,Icd为设定值(微分启动电流值); Iint 是额定电流的四倍;零序差动作为高阻接地故障的辅助保护,原理同差动相位差动,零序差动比例系数保护内部固定为KOBL=0.8,Ic为正常时计算的电容电流手术。

3) 分布式DTU通信可靠性

在光纤差动保护中,通信可靠性是影响保护性能的关键因素。因此,通信受到密切和细致的监控。对每一帧的数据进行crc校验,错误丢弃,错误帧数达到一定值时报通道无效;通信比特率是恒定的,每秒接收的帧数不是恒定的。如果丢失帧数大于给定值,则该通道将报告为中断。上述两种情况发生后,会发出报警信号,封锁封锁。保护,通信恢复后自动恢复。

4) 分布式DTU跳闸逻辑

差动保护可以分相跳闸。当该区域发生单相故障时,将单独切断该相。保护发出脱扣指令后,故障相250ms内仍有电流,再次发出三脱扣指令;如果 250ms 内故障相仍有电流,则重新发出永久跳闸命令。

两相以上的区域发生故障时,跳过三相。

当控制字采用三相跳闸时,三相跳闸随时发生。

零序电流差分为两级,第一级有60ms的延迟,用于选相和跳闸,第二级有150ms的延迟,三级跳闸。

只有当两边的差动动作时,才确定主相区有故障。

收到对方的远程跳转指令后,发送永久跳转。

5)分布式DTU手动合闸故障处理

手动合闸时,差动保护自动升至额定电流In,防止正常合闸时因线路充电电流引起差动保护误动作。

6) 分布式DTU永久跳转和远传功能

该功能是在本端发生永久性故障或同时发生永久性故障时,发送永久性跳转退出。此时永久跳转指令通过光纤传输到对侧,对侧被阻挡。闭合开关以防止对侧开关在故障时重合闸。保护接收到光纤通道远传后,发送一个60ms的永久跳转退出信号。该功能可通过控制字开启和关闭。

7) 远跳远传功能

该装置具有一个远跳功能和两个远传信号通道,可实现远跳和远传信号的功能。跳远的开路输入连续8ms确认后,与采样数据一起打包为数字信息,编码,CRC校验,光电转换后发送到对端。接收对端数据后,进行crc校验,解码提取远程跳闸信号,连续3次接收对端远程跳闸信号后,确认退出跳闸。当远程跳闸用于直接跳闸时,可以通过本地启动来闭锁。当保护控制字设置为远程脱扣并被就地启动闭锁时,保护??在收到对端远程脱扣信号后500ms后不脱扣,并发出“长时间不返回的脱扣信号”时间”。信息。同时,在远传信号的开路输入连续确认5ms后,将远传信号的相同处理传送到对端。

分布式DTU操作注意事项:

1)根据两套保护的配置,只要其中一套保护投入运行,就要求两套保护的运行电源(保护屏上)投入运行。原因是GPSL603保护只配备了断路器控制装置和WXH-803保护装置只配置了操作箱,因为两者密不可分,所以有以上要求。

2)当WXH803装置出现故障或需要完全停止保护时,应先断开脱扣出口压板,再断开直流电源。当设备发出“报警I”信号时,一般是硬件异常、定值错误、采样错误等,同时保护插座电路的+24V电源被阻断。建议将二次故障信号作为紧急缺陷通知调度员或相关继电保护人员进行处理。

3)差动保护的输入和输出应同时进行。当通道出现异常或故障时,应撤出两侧差动保护。如果只抽出一侧压差板,另一侧会发出“对侧纵向压差出口”的信息,对侧保护被闭锁。

4)装置重合器退出时,仅断开重合器出口压板,重合方式应与另一组运行中重合器的重合方式一致。“地点。


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