一種四端線路光纖差動保護裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種四端線路光纖差動保護裝置及方法，屬于繼動保護自動化領域。
【背景技術】
[0002] 電流差動保護原理基于基爾霍夫定律，對于四端線路系統(tǒng)，可將兩個T型節(jié)點或 者一個"十"型節(jié)點等效視為放大了的節(jié)點，仍然滿足基爾霍夫定律。當被保護區(qū)外故障時， 所有被保護線路流過的電流之和即差動電流為0,當區(qū)內故障時，差動電流就是故障電流。 考慮線路的對地電容后，區(qū)外故障或正常運行時線路上流出的電流與流入的電流將在幅值 和相角上產生偏差，此時的差動電流為不平衡電流，區(qū)別故障的差動電流和不平衡電流的 大小就可區(qū)分區(qū)內、區(qū)外故障。
[0003] 如不考慮輸電線路的分布電容、分布電導、區(qū)內并聯(lián)電抗器W及電流互感器傳變 誤差和飽和的等因素的影響，差動保護只要躲過不大的平衡電流，就可W保證差動保護在 任何故障下都能正確動作。對于短架空線路，分布電容電流小，在外部故障的時候，不會產 生很大的不平衡電流。對于電纜線路，分布電容相對架空線路大，在線路較長或者電壓等級 較高的情況下，線路分布電容電流較大，而且故障電流中的非周期分量可導致電流互感器 飽和等因素，在線路有穿越性電流的情況下可能引起很大的不平衡電流，必須采取制動措 施，防止保護誤動作。運些情況對于多端線路電流差動都是一樣的。然而四端或者更多端 線路，還可能有W下因素造成保護的誤動或者拒動： 1、 多T型線路區(qū)外故障時，其中一端線路流過的電流可能是其他幾端線路的電流之 和，容易引起電流互感器飽和，如圖1所示，外部故障時可能引起D端電流互感器飽和； 2、 多T型線路內部故障時，可能有電流流出其中一個端子，使得差動電流減小，容易引 起保護的拒動，如圖2所示，內部故障時可能有電流流出情況； 3、 線路上的串聯(lián)補償電容和并聯(lián)電抗W及線路上是否有變壓器等因素也同樣影響保 護的動作性能。
[0004] 為了防止保護外部故障時誤動，通常做法就是采用制動策略，即在動作特性中加 入了制動量。但是在外部故障下電流互感器嚴重飽和的情況下，若保護只靠制動的辦法還 是會誤動，同時，加過大的制動量會影響內部故障時保護的靈敏性。
[0005] 有鑒于此，本發(fā)明人對此進行研究，專口開發(fā)出一種四端線路光纖差動保護裝置 及方法，本案由此產生。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種四端線路光纖差動保護裝置及方法。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的解決方案是： 一種四端線路光纖差動保護裝置，包括差動CPU模塊、零序CPU模塊、距離CPU模塊、交 流插件、通信管理模塊、光接口模塊、信號模塊、跳合閩插件、顯示模塊和電源插件，其中，所 述交流插件與差動CPU模塊、零序CPU模塊、距離CPU模塊的信號輸入端相連，將采集到的 電流電壓信號分別發(fā)送給差動CPU模塊、零序CPU模塊、距離CPU模塊；所述信號模塊、跳合 閩插件分別與差動CPU模塊、零序CPU模塊、距離CPU模塊的信號輸出端相連，所述通信管 理模塊分別與差動CPU模塊、零序CPU模塊、距離CPU模塊相連，所述光接口模塊與差動CPU 模塊相連，顯示模塊與通信管理模塊相連。
[0008] 作為優(yōu)選，所述差動CPU模塊、零序CPU模塊、距離CPU模塊均采用32位或64位 處理器控制。
[0009] 作為優(yōu)選，所述顯示模塊采用液晶顯示模塊，具體可W采用觸摸屏。
[0010] 作為優(yōu)選，所述電源插件為各個模塊提供直流5V和直流24V工作電源。
[0011] 上述結構的四端線路光纖差動保護裝置工作原理：電源模塊為各個模塊提供所有 的工作電源。交流插件采集交流電壓電流信號傳送至差動CPU、零序CPU、距離CPU,=個CPU 通過CAN總線接受和發(fā)送信息到通訊管理模塊，同時通訊管理模塊通過內部數(shù)據(jù)總線方式 顯示信息到液晶顯示模塊，同時也接受液晶顯示模塊的操作信息。光口模塊單獨連接到差 動CPU,接受對側發(fā)送的信息同時發(fā)送本側的信息。差動CPU模塊、零序CPU模塊、距離CPU 模塊根據(jù)邏輯判斷控制信號模塊和跳合閩模塊，給外部發(fā)送所需要的信息W及控制外部斷 路器的分合。
[0012] 上述結構的四端線路光纖差動保護裝置使用時，分別安裝在四端線路的各個端口 上，當線路區(qū)域內或區(qū)域外出現(xiàn)故障時，及時作出準確動作或不動作的判別，實現(xiàn)相間和接 地距離保護、帶方向零序保護、=相一次重合閩帶檢同期功能、手合檢同期和失靈保護等功 能。
[0013] 一種四端線路光纖差動保護方法，包括如下步驟： 1) 將上述結構的四端線路光纖差動保護裝置安裝在四端線路的各個端口上，其中，第 一端口的保護裝置分別與第二端口和第四端口的保護裝置通訊連接，第二端口的保護裝置 與第=端口的保護裝置通訊連接； 2) 通信正常時，電流信息同時在兩個方向上傳輸，一條傳輸鏈路是由第四端口（鏈頭D 端）開始，且W第四端口的電流為基準，第四端口的電流傳送到第一端口后，第一端口將本 端口的電流和第四端口的電流同步后，發(fā)往第二端口；第二端口將本端口的電流和第四端 口的電流同步后，然后將第四端口、第一端口和第二端口的數(shù)據(jù)一同打包發(fā)往第=端口（鏈 尾C端)，第S端口收到后，將本端口的電流與第四端口、第一端口和第二端口的電流同步， 得到了四個端口的同步電流數(shù)據(jù)；另外一條傳輸鏈路過程基本與上一條傳輸鏈路相同，傳 輸方向由第=端口開始，經(jīng)第一端口和第二端口中轉，最后在第四端口得到四個端口的同 步電流數(shù)據(jù)； 3) 由于線路各端保護裝置是獨立進行采樣的，不能保證采樣的同步 性，必須采取數(shù)據(jù)修正同步，數(shù)據(jù)傳輸時2個端口的延時采用W下公式：
，其中，Tl為發(fā)送端的數(shù)據(jù)發(fā)送時刻，T2為接收端的數(shù) 據(jù)接收時刻，T3為接收端數(shù)據(jù)再次發(fā)送時刻，T4為發(fā)送端數(shù)據(jù)接收時刻，數(shù)據(jù)發(fā)送端和接 收端各自W相同的頻率進行獨自采樣，他們之間的相角差為0，T 4減去傳輸延時Td,計算 得到接收端的T3時刻在發(fā)送端對應的時刻t (i)，W及接收端的電流數(shù)據(jù)對應的采樣序號 M(i)，將與序號對應的發(fā)送端的電流矢量旋轉0，得到與接收端T3時刻的同步電流矢量， 對于接收端的處理過程和發(fā)送端類似，數(shù)據(jù)經(jīng)過修正后，進行差動保護計算； 4)四端線路光纖差動保護裝置根據(jù)差動保護計算結果執(zhí)行相應的保護動作。
[0014] 作為優(yōu)選，所述第=端口的保護裝置與第四端口的保護裝置通訊連接，形成備用 通道，當工作中的其他某條通訊通道發(fā)生故障時，可W實現(xiàn)通道自動切換，投入備用通道， 使差動保護恢復工作。
[0015] 本發(fā)明所述的四端線路光纖差動保護裝置及方法，具有W下優(yōu)點： 1、 在原先=端線路光纖差動的基礎上只需要增加單臺線路光纖差動保護W及專用光 纖通道和設備就能實現(xiàn)； 2、 四端線路光纖差動保護不僅僅適用于四端的線路光纖差動保護，也適用于=端或者 兩端線路的光纖差動保護； 3、 采用創(chuàng)新的數(shù)據(jù)同步方式，保證四端線路四側差動保護裝置的可靠性。
[0016] W下結合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細描述。
【附圖說明】
[0017] 圖1為現(xiàn)有技術中的故障示意圖(外部故障）； 圖2為現(xiàn)有技術中的故障示意圖（內部故障）； 圖3為本實施例的四端線路光纖差動保護裝置模塊框圖； 圖4為本實施例的四端線路光纖差動保護裝置安裝示意圖； 圖5為本實施例的采樣數(shù)據(jù)同步修正示意圖； 圖6為本實施例的差動動作特性圖。
【具體實施方式】
[0018]如圖3所示，一種四端線路光纖差動保護裝置，包括差動CPU模塊1、零序CPU模塊 2、距離CPU模塊3、交流插件4、通信管理模塊5、光接口模塊6、信號模塊7、跳合閩插件8、 顯示模塊9和電源插件，其中，所述交流插件4與差動CPU模塊1、零序CPU模塊、距離CPU 模塊3的信號輸入端相連，將采集到的電流電壓信號分別發(fā)送給差動CPU模塊、零序CPU模 塊、距離CPU模塊；其中，差動CPU模塊1 :根據(jù)交流插件采集的電流電壓信號，運用差動保 護原理計算并判斷線路故障是否屬于區(qū)域內故障；零序CPU模塊2 :根據(jù)交流插件采集的電 流電壓信號，運用零序保護原理計算并判斷線路故障是否屬于區(qū)域內故障；距離CPU模塊 3:根據(jù)交流插件采集的電流電壓信號，運用距離保護原理計算并判斷線路故障是否屬于區(qū) 域內故障。
[0019] 所述信號模塊7、跳合閩插件8分別與差動CPU模塊1、零序CPU模塊2、距離CPU 模塊3的信號輸出端相連，其中，信號模塊7 :用于向外部發(fā)送裝置各類運行信號、告警信號 和動作信號；跳合閩插件8 :根據(jù)差動CPU模塊1、零序CPU模塊2、距離CPU模塊3的計算 結果，執(zhí)行裝置動作出口命令。
[0020]所述通信管理模塊5分別與差動CPU模塊1、零序CPU模塊2、距離CPU模塊3相 連，通信管理模塊5用于裝置內部通信管理，W及裝置與變電站自動化系統(tǒng)的通信管理。所 述光接口模塊6單獨連接到差動CPU模塊1，接收對側發(fā)送的信息同時發(fā)送本側的信息，顯 示模塊9與通信管理模塊相連。電源插件為各個模塊提供直流5V和直流24V工作電源。
[0021] 在本實施例中，所述顯示模塊9采用液晶顯示模塊，具體采用觸摸屏。差動CPU模 塊1、零序CPU模塊2、距離