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【摘 要】 基于光纤通信特有的优势，光纤差动保护被广泛应用于电力线路中。目前，光纤差动保护的功能正逐步完善，其在保障国家电网安全稳定运行方面起着重要作用。本文分析了线路光纤差动保护的基本原理以及工作特性，并探讨了光纤差动保护存在的不足点以及改善措施。
【关键词】 光纤差动保护；电力线路；应用
一、前言
光纤作为传导载体有着非常好的抗干扰性，利用光纤传导信号可大大加强继电保护动作行为的快速性。随着光纤技术、通信技术的迅速发展和光纤等通信设备的成本下降，电力通信网络的发展和普及为光纤保护的大规模应用提供了充足的通道资源。目前我国大部分电网220kV以上线路保护采用光纤作为保护通道，光纤保护在发生各类故障时，均能快速准确判断故障并正确出口动作，具有良好的选择性和快速性。
差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，根据“电路中流入节点电流的总和等于零”原理，差动保护把被保护的电气设备看成是一个接点，那么正常时流进被保护设备的电流和流出的电流相等，差动电流等于零，差动继电器不动作。当设备出现故障时，流进被保护设备的电流和流出的电流不相等，当不平衡电流大于差动保护装置的整定值時，保护动作，将被保护设备的各侧断路器跳开，使故障设备断开电源。
二、光纤差动保护的基本工作原理
光纤差动保护的原理和一般的纵联差动保护原理基本上是一样的，都是保护装置通过计算三相电流的变化，判断三相电流的向量和是否为零来确定是否动作，当接在电流互感器的二次侧的电流继电器（包括零序电流）中有电流流过达到保护动作整定值的时候，保护动作，跳开故障线路两侧的开关。不同的是光纤电流差动保护借助于线路光纤通道，实时地向对侧传递采样数据，同时接收对侧的采样数据，电流采样信号通过编码变成码流形式后，转换成光信号经光纤送至对侧保护，保护装置收到对侧传来的光信号先解调为电信号，各侧保护利用本地和对侧电流数据按相进行差流计算。根据电流差动保护的制动特性方程进行判别，判为区内故障时动作跳闸，判为区外故障时保护不动作。双侧测量线路保护的基本原理主要以基尔霍夫电流定律为基础的差流测量，不考虑TA误差和线路电容电流的影响，在正常运行或外部故障时Id=0，差动保护可靠不动作，在内部故障时Id=Ik，差动保护可靠动作。
光纤电流差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来的，基本保护原理也是基于基本电流定律，它能够理想地使保护实现单元化，原理简单，不受运行方式变化的影响。
光纤纵联差动保护是将被保护线路各端电流的大小和相位送至对端并进行比较，从而判定本线路范围内是否发生短路故障的保护方法。由于这种保护无须与相邻线路的保护在动作参数上进行配合，因此不光可以实现全线速动，还不用与其它保护相配合，降低了继电保护整定的难度，减少了整定计算人员的工作量。
三、影响差动保护的重要因素
（一）线路电容电流对装置的干扰
在常用的输电线路中，高压导线采用的主要是专业导线，其特点就是线路的感抗相对小，但是电容大。输电线路的距离越长这种情况越明显，在出现短路的情况下，线路中由于过负荷而产生的高频率分量对线路中的电流、电容影响，让电容电流突然增大，因此容易产生误动作。
（二）互感器与差动保护
1、互感器过饱和
一般为了克服互感器饱和，在差动保护装置上采用较高的制动系数和浮动制动门槛来保证严重情况下不出现误动作。
2、线路两侧互感器不同步的影响
在线路中如果两侧的CT工作特性出现差异，包括CT的暂态、稳态、保护程度等，或者两侧CT二次回路的时间常数出现异常，都会影响差动保护装置。若此情况发生在区外短路、区外故障切除，差动保护就会出现误动。一般的防治方法是，在两侧使用的CT尽量保证是同一个厂家、同批次的同型号CT，从硬件上克服不一致的可能性。另外，在保护的计算中，采用较高的制动系数和浮动门槛，通过提高差动动作的参数来避免两侧CT出现工作特性差异的危害。
3、互感器断线的干扰
在电网正常运行的过程中，互感器发生断线，这时同侧的电气元件将按照正常程序出现应有的动作；但是对于该互感器的对侧线路上的电气元件是不会进行动作的，也就不会向同侧的保护装置发出异常信号，这是为了保证其不出现误动。但是区域外的故障有可能引发区内的电气元件的误动，而引起连锁反应，导致误动，这时应当采取措施进行防范。
四、施工工艺问题
光纤保护是超高压线路的主保护，通道的安全可靠对电力系统的安全、稳定运行起到重要的作用。由于光缆传输需要经过转接端子箱、光缆机、电缆层和高压线路等连接环节，并且光纤的施工工艺复杂、施工质量要求高，因此如果在保护装置投入运行前的施工、测试中存在误差，则会导致保护装置的误动作，进而影响全网的安全稳定运行。
1、通道双重化问题
光纤保护用于220kV及以上电网时，按照220kV及以上线路主保护双重化原则的要求，纵联保护的信号通道也要求双重化，高频保护由于是在不同的相别上耦合，因此能满足双通道的要求，如果使用2套光纤保护作为线路的主保护，通道双重化的问题则一直限制着光纤保护的大规模推广应用。
2、光纤保护管理界面的划分问题
随着保护与通信衔接的日益紧密，继电保护专业与通信专业管理界面日益难以区分，如不从制度上解决这一问题，将直接影响到光纤保护的可靠运行。对于独立纤芯的保护，通信专业与继电保护专业管理的分界点在通信机房的光纤配线架上。配线架以上包括保护装置的那段尾纤，属于继电保护专业维护，这就要求继电保护专业人员具备一定的光纤校验维护技能。
3、光纤保护在旁路代路上的问题
线路光纤保护在旁路代路时不方便操作，由于光纤活接头不能随便拔插，每次拔插都需要重新作衰耗测试，而且经常性拔插也容易造成活接头的损坏，因此不宜使用拔插活接头的办法实现光纤通道的切换，目前都是采取旁路保护单独增设一套光纤差动保护的方法来解决，已有部分厂家在谋求解决光纤保护切换问题的办法，如使用光开关来实现光纤通道切换。 五、光纤差动保护的不足点以及改善措施
1、增加远跳启动判断
现今，为了切除故障，以防电网事故不断扩大，我国已在电路线中装设两套全线速动保护，光纤差动保护目前已被广泛应用于线路保护中。在线路保护中，光纤差动保护装置收到远跳命令后立即出口跳断路器，当由于各种干扰和误碰等原因，光纤差动保护远跳出口将导致运行设备跳闸，影响供电可靠性和电网安全。因此，笔者认为应该将本地启动判断添加至光纤差动保护的远跳功能中去，从而提高光纤差动保护的远跳功能安全性。
2、光纤差动保护无法保证完整的线路保护
光纤差动保护的基本原理很简单，主要是依据霍夫电流定律，有选择地进行线路保护，其保护的定值整定也较简单，通常只有分相差动电流和零序差动电流等定值。从光纤差动保护的原理上看，其并不能实现对电力线路的完整保护。光纤差动保护在保护电力线路时，其只能反应两侧TA之间的线路全长，作为主保护使用，因此通常还需附带其他后备保护以弥补不足。
3、可靠的光纤通道
光纤通道对与光纤差动保护来说，具有重要的影响力。在某种程度上说，光纤差动保护对光纤通道具有很强的依赖性，其要求光纤通道不能出现信号中断而且误码率要很低，并且光纤通道不能交叉和自环，从而保证其双向传输保持对等。但是，光纤通道不以人的意志为转移，其可能会发生故障，差动保护会误动。因此，笔者认为，应该在差动保护中设置跳闸命令的四取三回路，如果出现四次有三次满足跳闸，那么通道才可以跳闸，这在一定程度上保障了线路的安全。
5、定期进行线路检查
目前，我国电网主要采用复用PCM方式，光纤差动保护对光纤通道具有很强的依赖性，差动保护的装置与复用PCM之间不具有非直联性。当线路出现故障，并且没有经验丰富的维修人员以及有效的检测手段，光纤差动保护将难以实现正常动作，因此，在电力线路保护中，应该实行定期检查，并提高维修人员的职业技能，同时完善线路检测手段，从而保证线路的安全运行。
六、结束语
目前，光纤差动保护已被广泛应用于线路保护中，其具有较强的稳定性、不易受外界的干扰等特点，这是光纤差动保护的优势所在。本文研究了光纤差动保护的工作原理，分析了光纤差动保护存在的不足点并提出了改善措施。
参考文献：
[1]姜伟一.光纤差动保护在电力线路的应用[J].民营科技-2012，（12）：58
[2]陆路，陈雨，邬祥宏，殷鸣.光纤差动保护在500kV線路保护中的应用[J].江苏电机工程-2013，（2）：52
[3]石恒初，王珍意.光纤差动保护远跳功能的应用与分析[J].云南电力技术-2011，（11）：54
[4]王芊，刘国伟.光纤差动保护的导引线接口装置[J].电力系统保护与控制-2012，（12）：87
[5]朱翠媚.多端线路光纤差动保护的分析[J].中国电网技术-2012，（7）：20
【关键词】 光纤差动保护；电力线路；应用
一、前言
光纤作为传导载体有着非常好的抗干扰性，利用光纤传导信号可大大加强继电保护动作行为的快速性。随着光纤技术、通信技术的迅速发展和光纤等通信设备的成本下降，电力通信网络的发展和普及为光纤保护的大规模应用提供了充足的通道资源。目前我国大部分电网220kV以上线路保护采用光纤作为保护通道，光纤保护在发生各类故障时，均能快速准确判断故障并正确出口动作，具有良好的选择性和快速性。
差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，根据“电路中流入节点电流的总和等于零”原理，差动保护把被保护的电气设备看成是一个接点，那么正常时流进被保护设备的电流和流出的电流相等，差动电流等于零，差动继电器不动作。当设备出现故障时，流进被保护设备的电流和流出的电流不相等，当不平衡电流大于差动保护装置的整定值時，保护动作，将被保护设备的各侧断路器跳开，使故障设备断开电源。
二、光纤差动保护的基本工作原理
光纤差动保护的原理和一般的纵联差动保护原理基本上是一样的，都是保护装置通过计算三相电流的变化，判断三相电流的向量和是否为零来确定是否动作，当接在电流互感器的二次侧的电流继电器（包括零序电流）中有电流流过达到保护动作整定值的时候，保护动作，跳开故障线路两侧的开关。不同的是光纤电流差动保护借助于线路光纤通道，实时地向对侧传递采样数据，同时接收对侧的采样数据，电流采样信号通过编码变成码流形式后，转换成光信号经光纤送至对侧保护，保护装置收到对侧传来的光信号先解调为电信号，各侧保护利用本地和对侧电流数据按相进行差流计算。根据电流差动保护的制动特性方程进行判别，判为区内故障时动作跳闸，判为区外故障时保护不动作。双侧测量线路保护的基本原理主要以基尔霍夫电流定律为基础的差流测量，不考虑TA误差和线路电容电流的影响，在正常运行或外部故障时Id=0，差动保护可靠不动作，在内部故障时Id=Ik，差动保护可靠动作。
光纤电流差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来的，基本保护原理也是基于基本电流定律，它能够理想地使保护实现单元化，原理简单，不受运行方式变化的影响。
光纤纵联差动保护是将被保护线路各端电流的大小和相位送至对端并进行比较，从而判定本线路范围内是否发生短路故障的保护方法。由于这种保护无须与相邻线路的保护在动作参数上进行配合，因此不光可以实现全线速动，还不用与其它保护相配合，降低了继电保护整定的难度，减少了整定计算人员的工作量。
三、影响差动保护的重要因素
（一）线路电容电流对装置的干扰
在常用的输电线路中，高压导线采用的主要是专业导线，其特点就是线路的感抗相对小，但是电容大。输电线路的距离越长这种情况越明显，在出现短路的情况下，线路中由于过负荷而产生的高频率分量对线路中的电流、电容影响，让电容电流突然增大，因此容易产生误动作。
（二）互感器与差动保护
1、互感器过饱和
一般为了克服互感器饱和，在差动保护装置上采用较高的制动系数和浮动制动门槛来保证严重情况下不出现误动作。
2、线路两侧互感器不同步的影响
在线路中如果两侧的CT工作特性出现差异，包括CT的暂态、稳态、保护程度等，或者两侧CT二次回路的时间常数出现异常，都会影响差动保护装置。若此情况发生在区外短路、区外故障切除，差动保护就会出现误动。一般的防治方法是，在两侧使用的CT尽量保证是同一个厂家、同批次的同型号CT，从硬件上克服不一致的可能性。另外，在保护的计算中，采用较高的制动系数和浮动门槛，通过提高差动动作的参数来避免两侧CT出现工作特性差异的危害。
3、互感器断线的干扰
在电网正常运行的过程中，互感器发生断线，这时同侧的电气元件将按照正常程序出现应有的动作；但是对于该互感器的对侧线路上的电气元件是不会进行动作的，也就不会向同侧的保护装置发出异常信号，这是为了保证其不出现误动。但是区域外的故障有可能引发区内的电气元件的误动，而引起连锁反应，导致误动，这时应当采取措施进行防范。
四、施工工艺问题
光纤保护是超高压线路的主保护，通道的安全可靠对电力系统的安全、稳定运行起到重要的作用。由于光缆传输需要经过转接端子箱、光缆机、电缆层和高压线路等连接环节，并且光纤的施工工艺复杂、施工质量要求高，因此如果在保护装置投入运行前的施工、测试中存在误差，则会导致保护装置的误动作，进而影响全网的安全稳定运行。
1、通道双重化问题
光纤保护用于220kV及以上电网时，按照220kV及以上线路主保护双重化原则的要求，纵联保护的信号通道也要求双重化，高频保护由于是在不同的相别上耦合，因此能满足双通道的要求，如果使用2套光纤保护作为线路的主保护，通道双重化的问题则一直限制着光纤保护的大规模推广应用。
2、光纤保护管理界面的划分问题
随着保护与通信衔接的日益紧密，继电保护专业与通信专业管理界面日益难以区分，如不从制度上解决这一问题，将直接影响到光纤保护的可靠运行。对于独立纤芯的保护，通信专业与继电保护专业管理的分界点在通信机房的光纤配线架上。配线架以上包括保护装置的那段尾纤，属于继电保护专业维护，这就要求继电保护专业人员具备一定的光纤校验维护技能。
3、光纤保护在旁路代路上的问题
线路光纤保护在旁路代路时不方便操作，由于光纤活接头不能随便拔插，每次拔插都需要重新作衰耗测试，而且经常性拔插也容易造成活接头的损坏，因此不宜使用拔插活接头的办法实现光纤通道的切换，目前都是采取旁路保护单独增设一套光纤差动保护的方法来解决，已有部分厂家在谋求解决光纤保护切换问题的办法，如使用光开关来实现光纤通道切换。 五、光纤差动保护的不足点以及改善措施
1、增加远跳启动判断
现今，为了切除故障，以防电网事故不断扩大，我国已在电路线中装设两套全线速动保护，光纤差动保护目前已被广泛应用于线路保护中。在线路保护中，光纤差动保护装置收到远跳命令后立即出口跳断路器，当由于各种干扰和误碰等原因，光纤差动保护远跳出口将导致运行设备跳闸，影响供电可靠性和电网安全。因此，笔者认为应该将本地启动判断添加至光纤差动保护的远跳功能中去，从而提高光纤差动保护的远跳功能安全性。
2、光纤差动保护无法保证完整的线路保护
光纤差动保护的基本原理很简单，主要是依据霍夫电流定律，有选择地进行线路保护，其保护的定值整定也较简单，通常只有分相差动电流和零序差动电流等定值。从光纤差动保护的原理上看，其并不能实现对电力线路的完整保护。光纤差动保护在保护电力线路时，其只能反应两侧TA之间的线路全长，作为主保护使用，因此通常还需附带其他后备保护以弥补不足。
3、可靠的光纤通道
光纤通道对与光纤差动保护来说，具有重要的影响力。在某种程度上说，光纤差动保护对光纤通道具有很强的依赖性，其要求光纤通道不能出现信号中断而且误码率要很低，并且光纤通道不能交叉和自环，从而保证其双向传输保持对等。但是，光纤通道不以人的意志为转移，其可能会发生故障，差动保护会误动。因此，笔者认为，应该在差动保护中设置跳闸命令的四取三回路，如果出现四次有三次满足跳闸，那么通道才可以跳闸，这在一定程度上保障了线路的安全。
5、定期进行线路检查
目前，我国电网主要采用复用PCM方式，光纤差动保护对光纤通道具有很强的依赖性，差动保护的装置与复用PCM之间不具有非直联性。当线路出现故障，并且没有经验丰富的维修人员以及有效的检测手段，光纤差动保护将难以实现正常动作，因此，在电力线路保护中，应该实行定期检查，并提高维修人员的职业技能，同时完善线路检测手段，从而保证线路的安全运行。
六、结束语
目前，光纤差动保护已被广泛应用于线路保护中，其具有较强的稳定性、不易受外界的干扰等特点，这是光纤差动保护的优势所在。本文研究了光纤差动保护的工作原理，分析了光纤差动保护存在的不足点并提出了改善措施。
参考文献：
[1]姜伟一.光纤差动保护在电力线路的应用[J].民营科技-2012，（12）：58
[2]陆路，陈雨，邬祥宏，殷鸣.光纤差动保护在500kV線路保护中的应用[J].江苏电机工程-2013，（2）：52
[3]石恒初，王珍意.光纤差动保护远跳功能的应用与分析[J].云南电力技术-2011，（11）：54
[4]王芊，刘国伟.光纤差动保护的导引线接口装置[J].电力系统保护与控制-2012，（12）：87
[5]朱翠媚.多端线路光纤差动保护的分析[J].中国电网技术-2012，（7）：20