當前，我國電力工業(yè)發(fā)展很快，區(qū)域型大電網(wǎng)已初見規(guī)模，將來還要實現(xiàn)全國聯(lián)網(wǎng)。電網(wǎng)結構越來越強，不同地區(qū)之間的聯(lián)系越來越緊密。在這種形勢下，對繼電保護的要求也越來越高，而且側重于動作的可信賴性。要求系統(tǒng)發(fā)生故障時，必須快速切除，決不能發(fā)生繼電保護拒動的事故。這樣全線速動的縱聯(lián)保護對高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定運行起到尤為重要的作用，它也是保證電網(wǎng)穩(wěn)定的一道防線。 　　高壓線路縱聯(lián)保護主要是依賴于通道，使線路兩端的保護裝置進行故障信息的交換，進而判別出是本線故障，還是區(qū)外故障。從而使兩端的保護裝置：在區(qū)外故障時，不動作；在區(qū)內故障時，快速動作，切除故障。在華北網(wǎng)運行的縱聯(lián)保護根據(jù)使用信號的方式，主要分為下面幾類：（1）閉鎖式保護（2）允許式保護（3）遠方跳閘保護（4）電流差動保護 　　以上保護的通道類型主要有：專用載波（專用收發(fā)信機）、復用載波、復用微波、專用光纖、復用光纖等方式。其中，專用載波保護運行情況不是很理想，反映在抗誤動能力較差，在運行中多次發(fā)生因收信間斷而造成的保護誤動事故。復用載波保護情況稍好，但也存在抗干擾能力差的問題。在華北電網(wǎng)，縱聯(lián)保護較早的采用了微波作為傳輸介質，尤其是500KV系統(tǒng)保護。最大的特點是：一次系統(tǒng)的故障與微波通信通道發(fā)生故障兩者之間幾乎沒有相關性，在系統(tǒng)故障時，這就為繼電保護提供了良好的通道條件。但微波通道也存在一些問題，如：易發(fā)生衰落，造成通道中斷。中間轉接環(huán)節(jié)較多，其間若有一個中繼站有問題，則要停保護，而且有可能要停數(shù)條線路的保護。 　　隨著通信技術的發(fā)展，在縱聯(lián)保護通道的使用上，已經(jīng)由原來的單一的載波通道變?yōu)楝F(xiàn)在的載波、微波、光纖等多種通道方式。由于光纖通道所具有的先天優(yōu)勢，使它與繼電保護的結合，在電網(wǎng)中會得到越來越廣泛的應用。 　　1 光纖通道作為縱聯(lián)保護通道的優(yōu)勢 　　光纖通道首先在通信技術中得到廣泛的應用，它是基于用光導纖維作為傳輸介質的一種通信手段。光纖通道相對于其他傳統(tǒng)通道（如：電纜、微波等）具有如下特點： 　?。?） 傳輸質量高，誤碼率低，一般在10-10以下。這種特點使得光纖通道很容易滿足繼電保護對通道所要求的“透明度”。即發(fā)端保護裝置發(fā)送的信息，經(jīng)通道傳輸后到達收端，使收端保護裝置所看到的信息與發(fā)端原始發(fā)送信息完全一致，沒有增加或減少任何細節(jié)。 　?。?） 光的頻率高，所以頻帶寬，傳輸?shù)男畔⒘看?。這樣可以使線路兩端保護裝置盡可能多的交換信息，從而可以大大加強繼電保護動作的正確性和可靠性。 　?。?） 抗干擾能力強。由于光信號的特點，可以有效的防止雷電、系統(tǒng)故障時產生的電磁方面的干擾，因此，光纖通道最適合應用于繼電保護通道。 　　以上光纖通道的三個特點，是繼電保護所采用的常規(guī)通道形式所無法比擬的。在通道選擇上應為首選。但是由于光纜的特點，抗外力破壞能力較差，當采用直埋或空中架設時，易于受到外力破壞，造成機械損傷。若采用OPGW，則可以有效的防止類似事件的發(fā)生。 　　2 光纖通道與繼電保護配合的幾種方式 　　目前，縱聯(lián)保護采用光纖通道的方式，得到了越來越廣泛的應用，在現(xiàn)場運行設備中，主要有以下幾種方式： 　　（1）專用光纖保護： 　　光纖與縱聯(lián)保護（如：WXB-11C、LFP-901A）配合構成專用光纖縱聯(lián)保護。采用允許式，在光纖通道上傳輸允許信號和直跳信號。此種方式，需要專用光纖接口（如：FOX-40），使用單獨的專用光芯。優(yōu)點是：避免了與其他裝置的聯(lián)系（包括通信專業(yè)的設備），減少了信號的傳輸環(huán)節(jié)，增加了使用的可靠性。缺點是：光芯利用率降低（與復用比較），保護人員維護通道設備沒有優(yōu)勢。而且，在帶路操作時，需進行本路保護與帶路保護光芯的切換，操作不便，而且光接頭經(jīng)多次的拔插，易造成損壞。 　?。?）復用光纖保護： 　　光纖與縱聯(lián)保護（如：7SL32、WXH-11、CSL101、WXH-11C保護）配合構成復用光纖縱聯(lián)保護。采用允許式，保護裝置發(fā)出的允許信號和直跳信號需要經(jīng)音頻接口傳送給復用設備，然后經(jīng)復用設備上光纖通道。優(yōu)點是：接線簡單，利于運行維護。帶路進行電信號切換，利于實施。提高了光芯的利用率。缺點是：中間環(huán)節(jié)增加，而且?guī)非袚Q設備在通信室，不利于運行人員巡視檢查，通信設備有問題要影響保護裝置的運行。 　?。?）光纖縱聯(lián)電流差動保護： 　　光纖通道的大容量、較高的抗干擾能力，為縱聯(lián)電流差動的應用提供了可能。首先得到應用的是模擬式的光纖縱聯(lián)電流差動，當前已很少采用。隨著大規(guī)模集成電路的應用，數(shù)字式電流差動廣泛應用開來。目前，在華北網(wǎng)運行的縱聯(lián)電流差動保護有：REL-561（ABB）、LFCB-102（GEC）、MCD（三菱）、LFP-943（南瑞）、7SD511（西門子）等保護裝置。采用的通道方式有復用光纖方式和專用光纖方式。 　　因專用（或復用）光纖保護主要的區(qū)別就是通道形式不一樣，但構成縱聯(lián)的原理與常規(guī)保護沒有區(qū)別，所以，不再進一步分析。鑒于光纖縱聯(lián)電流差動保護原理簡單，應用前景廣泛，對通道依賴性強，下面主要對縱聯(lián)電流差動保護的應用進行分析、討論。 　　3 光纖縱聯(lián)電流差動保護應用中應注意的幾個問題 　　電流差動原理的保護是較為簡單的，也是最為有效的保護方式。通過計算線路兩側電流的差值的有無，從而判別區(qū)內或區(qū)外故障。 　　區(qū)外故障時：故障電流為穿越性電流，兩側電流的差值為零。 　　區(qū)內故障時：故障電流由線路兩側向故障點流，兩側電流差值為兩側故障電流的和。 　　在實際應用中，220KV以上系統(tǒng)保護多要求采用分相電流差動保護方式，，它是把本側的三相電流采樣值傳送到對側，進行同步比較，從而計算出電流差值，，經(jīng)一定邏輯后，做出跳閘與否的選擇。在動作特性上，均采用比例制動原理，只是各家的制動特性不一樣，有兩段式，也有三段式。各廠家在內部算法上也各有千秋，在此不做詳細的分析，本文從運行角度對實際運行中存在的一些問題進行分析。 　　1、保護之間的連接問題： 　　縱聯(lián)電流差動保護與通信設備的連接有自身的特點，與常規(guī)保護不一樣。常規(guī)保護傳輸?shù)脑试S信號、直跳信號可以說是傳輸?shù)氖敲?，是開關量（或0或1）。而縱聯(lián)電流差動保護傳輸?shù)闹饕菙?shù)字量（也含開關量），它是把本側的三相電流采樣值（分相式差動）傳送到對側，進行同步比較，從而計算出電流差值，經(jīng)一定邏輯后，做出跳閘與否的選擇。針對這個特點，縱聯(lián)電流差動保護必須采用特殊的連接方式與設備，才能達到目的。通常，有以下幾種連接方式： 　?。?）直接相連方式： 　　A：保護裝置具有光接口，保護與保護之間通過光纖直接相連。此種方式可靠性高。當采用850nm波長的光纖設備與多模光纖配合使用時，具有經(jīng)濟性好，且易于實現(xiàn)的特點。但由于光纖衰耗偏大（相對1300nm波長），傳輸距離一般不超過10KM，所以在幾公里的短線路上經(jīng)常采用。 　　B： 在保護裝置之間，通過雙絞線或同軸電纜，依照G703同向接口協(xié)議，進行電接口直接相連的方式。要求保護具有電接口，但這種方式抗干擾能力差，而且數(shù)字量不宜進行長距離的傳輸。所以，一般不使用這種方式。 　?。?）復用方式： 　　A：保護裝置電接口通過雙絞線或同軸電纜，與通信PCM設備64kbps接口直接相連，然后上通道進行傳輸。在現(xiàn)場，通常保護室與通信室較遠，而且數(shù)字信號直接在電纜中傳輸極易受干擾，所以，這種方式很少采用。 　　B：保護裝置光接口通過光纖與光電轉換設備相連，然后光電轉換設備與通信PCM復用設備64kbps接口依照G703協(xié)議，進行連接。由于光信號抗干擾能力強，可以用于變電站內保護室和通信室之間的連接。而且?guī)窌r可以很方便的進行電信號的切換。所以，這種方式被廣泛的采用。 　　2：同步問題： 　　在復用接口與通信設備連接時，大部分接口均支持G703同向方式（也有些設備要求提供反向接口）。為了滿足64kbps數(shù)據(jù)通道收發(fā)數(shù)據(jù)同步復接的要求，必須采用主從時鐘方式。否則，將因時鐘不同步，造成滑碼的出現(xiàn)，保護裝置反映出的就是CRC校驗碼告警。在某些保護裝置中，對接口沒有做出要求，但時鐘必須設為主從方式，因為兩端保護裝置在計算差流時，必須保證同步，否則，對差流的計算就會造成誤差。 　　有一些縱聯(lián)電流差動保護內部，有多種通道連接方式選擇，如：光纖直聯(lián)方式、經(jīng)光電轉換進64kbps接口等方式。這些方式均需采用跳線進行切換，否則，也會造成兩側保護計算差流的不同步。在實際運行中，曾發(fā)生過這種情況：維護人員更換備用插件時，由于未對跳線進行核對，造成保護裝置CRC校驗誤碼增加，有時達到告警定值。這也是由于數(shù)據(jù)不同步造成的。 　　縱聯(lián)電流差動保護涉及通道設備、通信方式較多，現(xiàn)在運行中的有專用光纖保護、復用光纖保護、復用微波保護，這些保護與通常的只傳輸命令信號的允許式復用、專用保護要求不一樣。它要對通道的方式做出一些要求，比如：要對光纖直聯(lián)還是經(jīng)光電轉換連接上光纖或微波、通信主設備的同步方式、誤碼率等指標進行規(guī)定。正是由于在通道上的技術環(huán)節(jié)較多，造成保護裝置通道告警后（有時是瞬時的），不容易分辨是保護的問題，還是通信的問題。所以，對現(xiàn)場維護人員來說，要把繼電保護工作做好，就要加強保護專業(yè)與通信專業(yè)之間的溝通。 　　3：CT飽和問題： 　　在差動保護設計中，CT飽和問題是必須考慮的一個問題。對于通常的220KV雙母線系統(tǒng)，在發(fā)生區(qū)外故障時，由于線路兩端CT特性不一致，有可能在保護裝置內部產生差流，由于整定值小于額定電流，有可能造成保護誤動。這個問題在一般的保護裝置中靠比例制動原理已經(jīng)得到解決。但是在500KV系統(tǒng)，一次系統(tǒng)多采用一個半接線（如圖），當K1點發(fā)生短路時，流過5012的電流有兩部分，一部分為1母線通過5011開關提供的IA，另一部分為對側通過線路提供的IB。此時，在IA和IB的作用下，5012CT有可能嚴重飽和，一般的電流輸入方式下，是5011CT與5012CT合并后進入A端保護裝置，此時，將使輸入到A端保護中的電流與一次值有較大誤差，在兩側保護裝置中形成差流。而且A側保護中制動電流是｜IA-IB｜，此值可能不是很大，造成制動電流不夠，極有可能使差動保護誤動出口。針對CT飽和，不同的廠家采用不同應對策略。有采用CT飽和檢測器以提高制動特性的的、有采用自適應制動特性的等各種方法，但這些方法均影響了保護動作的靈敏度。較為有效的方法就是線路每側采用兩組CT繞組，進入保護裝置進行制動（用最大電流進行制動）。這樣可以在不影響原保護靈敏度的前提下,提高保護在區(qū)外故障且CT飽和時,保護抗誤動的能力。 　　4：CT斷線的判別： 　　對于電流縱差保護來說，CT斷線的判別是很重要的一個功能，若處理不當，就有可能造成保護誤動?，F(xiàn)運行的所有縱差保護中，有如下幾種方式：一種是引入另一個CT或同一CT的不同繞組，與本身CT進行比較（如：零序電流），若不一致則為CT斷線，閉鎖保護；若一致則為系統(tǒng)故障，開放保護。另一種是利用通道，交換線路兩側的零序電流情況，判別方法同上。還有利用檢測電壓變化率或零序電壓來閉鎖保護的。以上幾種方式，我們感覺利用通道比較兩端的零序電流的方式比較好，它充分利用了光纖通道的優(yōu)勢，又減少了外部的接線，簡化了裝置。對于采用電壓變化量來閉鎖、開放保護的方式，我們認為不可取，因為造成電壓波動的因素太多，如：投切電抗器、電容器，發(fā)電機調整無功等，而且高阻接地時，電壓的變化量并不是很大，最大問題是躲過渡電阻能力大大下降。所以，國產保護中，還沒有用電壓變化量來開放保護的方式。 　　5：電容電流補償問題： 　　目前，在500KV超高壓電網(wǎng)中，縱聯(lián)電流差動應用比較廣泛。針對超高壓、長距離輸電線路，電容電流的影響不能不考慮進去。現(xiàn)在進口保護普遍的做法是在定值項中，對電容值（或充電電流）進行設定。但是作為限制一次過電壓的一種手段，500KV線路普遍裝設了高壓電抗器對線路電容進行一定的補償。但是，當電抗器因故退出運行時，此時保護內預設的充電電流值，就失去了意義，并且影響了保護的動作性能?，F(xiàn)場必須重新進行定值的整定，給運行帶來不便。是否可以采用一個開入量（如：高壓電抗器的刀閘輔助接點），來控制此項定值的切換。這樣，運行方式切換起來就較為方便。 　　6：光纜與保護配合問題 　　根據(jù)京津唐電網(wǎng)調度規(guī)程：線路不允許無縱聯(lián)保護運行。即：當兩套縱聯(lián)保護因故退出時，要把線路拉開。因此，在光纖與縱聯(lián)保護的配合上，不允許同一線路的兩套縱聯(lián)保護使用一條光纜。防止因光纜出現(xiàn)問題，造成運行線路停運。對于雙回線路，允許每條線路的其中一套可以共用一條光纜，而另一套則必須走其他光纜或通道。 　　目前，在光纖保護的應用中存在的主要問題是：（1）光纖設備及光纜造價較高，這成為制約光纖保護應用的主要障礙。但隨著光纜的廣泛應用及制造廠家規(guī)模的擴大，成本必然會逐漸降低。（2）目前，縱聯(lián)電流差動保護國產化程度不高，制造廠家主要是國外廠家，如：ABB、三菱、西門子、GEC等。但是國產保護（如：南瑞LFP-943）也有投入運行的業(yè)績。但在超高壓線路上還沒有得到應用。但隨著國產保護制造業(yè)的技術進步，國產光纖縱聯(lián)電流差動保護會得到越來越廣泛的應用。 　　4小結 　　隨著通信技術的發(fā)展，繼電保護可以選擇的通道類型越來越多。當前，光纖網(wǎng)絡的形成，就為繼電保護采用高性能的通道提供了硬件基礎。但如何有效的利用它，使它為繼電保護更好的服務，這也不是很容易做到的。這需要工程設計、運行、維護、通信、保護各專業(yè)之間的協(xié)調、溝通?？傊?，光纖通道在以后繼電保護中的應用會越來越廣泛，還會有許多新問題有待于我們去解決。