WXH-803光纖電流差動(dòng)保護的研究

光纖電流差動(dòng)保護是高壓超高壓線(xiàn)路主保護的發(fā)展方向，本文介紹了基于32位DSP所研制開(kāi)發(fā)的WXH-803數字式光纖電流差動(dòng)保護、在500kV系統動(dòng)模情況及330kV掛網(wǎng)運行情況。該裝置采用96點(diǎn)高采樣率、快速短窗算法，采用故障分量差動(dòng)、全電流差動(dòng)、零序差動(dòng)作為差動(dòng)保護的判據，在500kV系統動(dòng)模中典型動(dòng)作時(shí)間16－18ms。
關(guān)鍵詞：微機線(xiàn)路保護；光纖；電流差動(dòng)保護；快速短窗算法

Study of WXH-803 Current Differential Protection Based on Fibre-optic

LI Rui-sheng¹,WANG Qiang¹,WEN Ming-hao²,WANG Er-han¹

(1. XJ Business department of Electric protection and automation ，Xuchang , Henan 461000 ;2.Huazhong University of Science and Technology , Wuhan 430074)

Abstract：With the development of tele-communication in power system , current differential protection based on fibre-optic may be development trend for main protection of EHV power transmission line . This paper presents WXH-803 current differential protection system developed with 32-bit DSP , its dynamic simulation test in 500kV system and its tentative running in 330kV power line . The protection relay regards fault component current differential , phase full current differential , zero-sequence current differential as criterions with 96 sample points per power cycle and short-window fast algorithm , spends 16-18ms operating in 500kV dynamic simulation test .
Keywords：microcomputer-based line protection，fibre-optic，current differential protection，short-window fast algorithm

0 引言
分相電流差動(dòng)保護原理簡(jiǎn)單，不受系統振蕩、線(xiàn)路串補電容、平行互感、系統非全相運行、單側電源運行方式的影響，差動(dòng)保護本身具有選相能力，保護動(dòng)作速度快，最適合作為主保護。近年來(lái)，光纖技術(shù)、DSP技術(shù)、通信技術(shù)、繼電保護技術(shù)的迅速發(fā)展為光纖電流差動(dòng)保護的應用提供了機遇。隨著(zhù)通信技術(shù)的向前發(fā)展和光纖等通信設備的成本下降，超高壓線(xiàn)路光纖電流差動(dòng)保護將會(huì )更廣泛的使用。目前國內外大公司相繼推出了新的光纖電流差動(dòng)保護，國外公司如GE公司的L90, ABB公司的REL561、東芝公司的GRL-100、阿爾斯通的P554等，國內公司南瑞公司的RCS—931、四方公司的CSL—103、國電南自的PSL-603等各有其特點(diǎn)。
2000年許繼電氣公司推出基于32位DSP所研制開(kāi)發(fā)的WXH-801/802微機線(xiàn)路保護,在姚(孟)－鄭(州)線(xiàn)、江(門(mén))－茂(名)線(xiàn)等7條500kV線(xiàn)路運行良好。但一直沒(méi)有與之配套的光纖電流差動(dòng)保護。WXH-803數字式光纖電流差動(dòng)保護就是許繼電氣為800系列配套開(kāi)發(fā)的光纖電流差動(dòng)保護。

1 光纖電流差動(dòng)保護通信插件設計
保護CPU采用TI公司的DSP數字信號處理器C32系列，完成16位A/D采樣、數據計算、故障判別等功能。通信CPU完成主從定位、數據收發(fā)、采樣同步調整、同步校準功能、通道檢測等功能。保護CPU和通信CPU之間通過(guò)雙口RAM完成并行數據交換，如圖1。接收數據時(shí)，光收發(fā)模塊傳來(lái)64Kb/s的同步串行數據，先把它變?yōu)椴⑿袛祿椭镣ㄐ臗PU，完成對數據的檢錯、同步計算后，將正確的帶有同步信息的數據通過(guò)雙口RAM送給差動(dòng)CPU插件。發(fā)送數據時(shí)，通信CPU把差動(dòng)CPU插件傳來(lái)的采樣數據變?yōu)?4Kb/s同步串行數據送至光收發(fā)模塊，由光收發(fā)模塊將串行數據信號轉化成光信號，通過(guò)光纖通道傳送。

差動(dòng)保護兩側交換的是數字信號,通道采用專(zhuān)用光纖或復接PCM(微波或光纖通道)數據接口?？紤]到復接通信設備一般是在通信機房，離保護間隔有一定距離，在通信機房設有一個(gè)64kb/s(亦可為2M kb/s)同向數據接口與通用PCM設備相連，采用同步通訊方式，通信規約符合CCITT標準中關(guān)于G.703碼型協(xié)議。保護間隔內的差動(dòng)保護將數據通過(guò)光纖傳送給64kb/s同向數據接口。專(zhuān)用、復用通信接口示意圖如圖2、3所示。專(zhuān)用方式下，發(fā)送數據采用內部時(shí)鐘，即兩側裝置發(fā)送時(shí)鐘工作在“主—主”方式下，接收時(shí)鐘采用從接收數據流提取的時(shí)鐘。復用方式下，發(fā)送數據采用從接收數據流中提取的時(shí)鐘，即兩側裝置發(fā)送時(shí)鐘工作在“從—從”方式下，接收時(shí)鐘仍采用從接收數據流提取的時(shí)鐘。

2 光纖電流差動(dòng)保護配置
WXH-803數字式光纖電流差動(dòng)保護裝置采用96點(diǎn)高速采樣、快速變數據窗相量算法(以下快速短窗算法)?？焖俣檀八惴ㄔ赪XH-801/2數字式線(xiàn)路保護中作為短窗方向元件使用^[1]。變窗算法不需要半周整數倍的數據窗，根據變窗算法計算相量的最小數據窗為四分之一周波。主保護采用故障分量差動(dòng)、穩態(tài)量電流差動(dòng)、零序差動(dòng)，后備保護由三段式相間距離和接地距離以及六段零序方向保護(四段零序電流及二段不靈敏零序電流保護)構成的全套后備保護，并配有自動(dòng)重合閘。
(a) 故障分量差動(dòng)保護