北京四方光纤差动保护

一起110kV线路光纤差动保护通道故障分析及处理摘要：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克希霍夫基本电流定律，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，而且由于两侧的保护装置没有电联系，提高了运行的可靠性。

目前电流差动保护在电力系统的主变压器、线路和母线上大量使用，其灵敏度高、动作简单可靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等优点是其他保护形式所无法比拟的。

光纤电流差动保护在继承了电流差动保护的这些优点的同时，以其可靠稳定的光纤传输通道保证了传送电流的幅值和相位正确可靠地传送到对侧。

本文主要通过分析一起110kV光纤差动保护通道故障案例，以此帮助变电运行人员与保护专业人员快速处理光纤差动保护通道故障。

关键字：光纤差动保护；通信中断；自环；丢帧。

一、光纤差动保护通信及保护原理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，各侧保护利用本地和对侧电流数据按相进行差动电流计算。

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。

通信通道可采用64kbps或2Mbps接口，本次事件两侧变电站采用保护装置为北京四方继保自动化股份有限公司生产型号为CSC-163A数字式线路保护装置，其数字电流差动保护系统构成见图1,保护装置与通信系统连接方式见图2。

图1 数字电流差动保护系统示意图图2 保护装置与通信系统连接方式示意图上图中以M、N为两端均装设 CSC-163 保护装置，保护与通信终端设备间采用光缆连接。

保护侧光端机装在保护装置的背后。

通信终端设备侧需配套北京四方继保自动化股份有限公司光接口盒 CSC-186BV (AN)。

二、光纤差动保护的启动元件1)相电流差突变量启动元件；2) 零序电流（3I0）突变量启动元件；3) 零序辅助启动元件；4) 若馈启动元件；5) 远方召唤启动元件。

第一节3/2接线方式北京四方CSC-103A型输电线路纵联电流差动保护3/2接线方式下CSC-103A型纵联差动保护使用范围一、3/2接线方式的CSC-103A型220kV输电线路纵联差动保护(一)3/2接线方式CSC-103A型输电线路纵联差动保护组成1.北京四方公司生产的CSC-103A型输电线路电流差动保护屏包括：CSC-103A型电流差动保护装置，与通过复用光纤通道（一主一备两个通道）构成纵联差动保护。

CSC-103A型电流差动保护包括电流差动保护、后备距离、零序电流保护3项功能。

2.北京四方公司生产的CSC-103A型输电线路电流差动保护屏一般应用于3/2接线方式的220kV输电线路。

例如：徐庄、李庄变电站。

(二)3/2接线方式CSC-103A型输电线路保护装置正常运行状态：1.CSC-103A型输电线路保护装置面板指示灯及按键、按钮：●“运行”灯为绿灯：正常运行时点亮，纵联保护装置启动后闪烁。

●“跳A（跳B、跳C）”灯为红灯：正常运行时熄灭，当对应相保护动作跳闸时红灯点亮。

●“通道告警”灯为红灯：当复用光纤通道故障时红灯点亮。

●“告警”灯为红灯：正常运行时熄灭，当纵联保护装置出现异常时红灯点亮。

●“信号复归”按钮：用于复归故障、异常灯光，且退出当前显示的界面。

2.3/2接线方式CSC-103A型输电线路保护装置液晶界面循环显示：正常运行时液晶循环显示断路器的三相电流、零序电流、三相电压、零序电压及有功、无功数值，并显示电压与电流之间的角度（以A相电流为基准），屏幕下方显示当前定值区号，同时显示保护功能压板投入情况。

(三)3/2接线方式220kV输电线路CSC-103A型纵联差动保护屏压板配置及投入/退出操作说明：1.220kV输电线路CSC-103A型纵联差动保护屏的压板配置2.220kV输电线路CSC-103A型纵联差动保护屏的压板投入/退出操作说明1)投入CSC-103A型输电线路纵联差动保护“跳闸出口压板”、“启动失灵出口压板”前，应使用万用表测量压板两端对地电压和两端电压。

北京四方CSC-150型系列母线保护现场运行规程第一节北京四方CSC-150型系列母线保护现场运行规程北京四方CSC-150型母线保护当前安装使用范围1.CSC-150型母差微机保护屏的配置：1.1北京四方CSC-150型微机母线保护配置：快速虚拟比相式电流突变量保护、比率制动式电流母线差动保护（具有复压闭锁出口功能）、母联开关失灵保护（含母联死区保护）和母线充电保护。

2.CSC-150母线保护装置的正常运行2.1CSC-150型微机母线保护装置面板信号灯运行说明“保护运行”灯为绿灯，装置正常运行时点亮。

“母差动作”灯为红灯，母线保护动作出口时点亮。

“母联动作”灯为红灯，母联保护动作出口时点亮。

“交流异常”灯为红灯，交流电流或者交流电压回路异常时点亮。

“互联运行”灯为红灯，母线处于经刀闸互联状态时点亮。

“位置异常”灯为红色，刀闸辅接点与一次系统不对应或刀闸辅接点变位时点亮；“告警”灯为黄色，当发生装置其他异常时亮。

2.2CSC-150型微机母线保护装置正常运行时，“保护运行”绿色灯常亮，液晶屏的背光熄灭。

2.3CSC-150型微机母线保护装置发生异常时，液晶屏的背光点亮，直至异常消失。

2.4下列情况CSC-150型微机母线保护装置液晶屏背光点亮：2.4.1当母线保护发生异常时，液晶屏背光点亮，直至装置异常消失。

2.4.2当母线所接隔离开关的运行方式改变；2.4.3按下保护装置上的任意键（除复位键）微机型母线保护屏的配置：3.北京四方CSC-150母线保护装置压板配置及其投入/退出说明：（以平方站为例）3.1北京四方CSC-150母线保护装置压板配置3.2北京四方CSC-150型母线保护装置保护压板运行规定3.2.1在CSC-150型母线保护装置进行检验工作时，应退出母线保护屏上的所有压板。

3.2.2双母线接线方式下倒换母线运行方式前，应投入“互联投入”压板；母线倒闸操作结束应退出“互联投入”压板。

1)纵联方向距离（相间和接地距离）、纵联零序方向保护。

与远方信号传输装置配合，可构成专用闭锁式、允许式或复用闭锁式保护，逻辑由保护控制。

2)三段相间距离和三段接地距离保护，以及快速距离Ⅰ段保护。

3)四段零序方向保护和零序反时限保护，零序Ⅰ段自动带方向。

非全相时，设置了不灵敏Ⅰ段、带延时的零序Ⅳ段(T04－500ms)和零序反时限保护。

高中压线路保护及断路器辅助保护装置0056)通过了IEC61000-4标准中相关EMC的10项抗扰度最高等级要求。

7)装置可以选择提供3路高速的电(或光)以太网接口、2路LonWorks网络和RS-485接口、串行打印接口。

8)可采用IEC60870-5-103规约、四方继保CSC-2000规约或IEC61850标准通信，实现与变电站自动化系统和继电保护故障信息系统的接口。

9)满足网络对时、脉冲对时、IRIG-B码对时方式的要求。

10)大容量的故障录波，兼容COMTRADE格式。

可以保存不少于24次的扰动录波, 不少于2000条事件的记录，停电不丢失。

11)液晶显示采用汉化操作菜单，并提供四个快捷功能键，可以实现“一键化”操作。

12)动作过程透明化。

装置可以记录保护内部各元件的动作过程、逻辑过程和各种计算值，可通过上位机管理软件CSPC分析保护动作的全过程。

主要技术指标功率消耗1)直流电源回路：正常工作时，不大于40W；当保护动作时，不大于50W。

2)交流电流回路：当In=5A时，不大于0.3VA/相；当In=1A时，不大于0.1VA/相。

3)交流电压回路：在额定电压下不大于0.3VA/相。

额定参数交流电压Un：57.7V；线路抽取电压Ux：100V或57.7 V。

交流电流In：5A或1A。

交流频率：50Hz。

直流电压：220V或110V。

开入输入直流电压：24V(默认)，也可以选择220V或110V。

整组动作时间1)线路近端金属性故障，主保护平均动作时间不大于15ms。

北京四方光纤保护通道对调方案
一、远方保护信号传输装置CSY-102A
两侧装置时钟须设成“一主一从”方式，方式的设置由CPU插件上的J5跳线完成，单侧自环时，应设成主时钟方式，否则通道告警。

1、将装置11n59(+24V)与11n1相连，面板“发命令1”指示灯亮，对侧装置
面板“收指令1”指示灯亮；
2、将装置11n59(+24V)与11n2相连，面板“发命令2”指示灯亮，对侧装置
面板“收指令2”指示灯亮；
3、将装置11n59(+24V)与11n3相连，面板“发命令3”指示灯亮，对侧装置
面板“收指令3”指示灯亮；
4、将装置11n59(+24V)与11n4相连，面板“发命令4”指示灯亮，对侧装置
面板“收指令4”指示灯亮；
5、将装置11n59(+24V)与11n5相连，面板“发命令5”指示灯亮，对侧装置
面板“收指令5”指示灯亮；
二、纵联差动保护装置CSL-103A
因此工程采用专用光纤通道，两侧装置的同步通信时钟采用“一主一从”方式，方式的设置由64KB接口插件上的S1~S3跳线完成。

全部装置于“2—1”位置时为从时钟，全部置于“2—3”位置时为主时钟；两侧装置的采样必须一侧为参考端，另一侧为同步端，方式设置由通信CPU插件上的S1跳线完成，置于“1”位置为参考端，置于“0”位置为同步端；单侧自环时，应设成主时钟和参考端，否则通道告警。

1、本侧装置分别加A、B、C相电流，但不使保护动作，对侧装置面板循环
自检时在三相电容电流和三相制动电流中会显示相应的量；
2、当对侧差动保护起动元件起动或者对侧开关在三跳位置时，本侧才允许分
相电流差动和零序电流保护动作跳闸，起动元件可采用电压突变量起动元件，两侧差动保护压板都应投入。

1、基本原理说明以三圈变为例，则动作电流和制动电流的计算公式如下：.'.'.'lm h dz I I I I ++=∑-=-=11.max .21N i i zd I I I其中，dz I 为动作电流（及差流），zd I 为制动电流。

'hI 和'm I 是高压侧和中压侧经过相位校正和幅值补偿之后的电流，'l I 为低压侧经幅值补偿之后的电流。

N 为主变侧数，.maxI 为所有侧中最大的相电流，∑-=11.N i i I 为其他侧的（除最大相电流侧）同相电流之和。

CSC326的校正方式是在Y 侧校正，Δ侧不校正。

以变压器接线方式为Y 0/Y 0/∆－12－11为例，校正公式如下：3/)('B A A I I I •••-=3/)('C B B I I I •••-=3/)('A C C I I I •••-=式中，A I •、B I •、C I •为Y 侧TA 二次电流，A I •'、B I •'、C I •'为Y 侧校正后的各相电流。

2、平衡系数的计算由于相位校正的原因，用试验仪在高压侧某相（例如A 相）加入单相电流，从上述公式可以看出来，经校正后会在A 、C 两相出现大小相等，相位相反的电流，电流大小为所加电流大小的3/1。

即3'HAHA I I ••=，3'HAHC I I ••-=。

对于中压侧，按上述步骤加入单相电流，经相位校正后的电流，除了存在3/1的差异外，还有中压侧平衡系数的因素。

中压侧平衡系数的计算公式为：TAHTAMnH nM TAH TAM nM n nH n TAM nM TAH nH nM nH phM n n U U n n U S U S n I n I I I K ⋅=⋅===111111223/3/// 意即在中压侧某相加入单相电流A I •，经校正后的电流大小为3*'phMMA MA K I I ••=，3*'phMMA MC K I I ••-= 对于低压侧，不需要相位校正，但存在平衡系数的因素，低压侧平衡系数的计算公式为：TAHTALnH nL TAH TAL nL n nH n TAL nL TAH nH nL nH phL n n U U n n U S U S n I n I I I K ⋅=⋅===111111223/3/// 意即在低压侧某相加入单相电流A I •，经幅值补偿之后的电流大小为phL LA LA K I I*'••=。

第一节北京四方CSL-103C型110kV输电线路保护现场运行规程北京四方CSL-103C型输电线路保护使用范围1.北京四方CSL-103C型微机型线路保护装置功能：1.1北京四方CSL-103C型微机型线路保护装置设有分相式光纤电流差动保护、三段式相间距离、三段式接地距离、四段式零序方向电流保护和三相一次自动重合闸功能。

1.22.北京四方CSL-103C型微机型线路保护装置的正常运行状态：2.1“运行监视”指示灯；当正常运行时该指示灯亮；2.2“合位”指示灯；开关在合闸位置时该指示灯亮；2.3正常运行时，其余指示灯灭；装置面板LCD（液晶显示）显示的信息应与实际相一致。

2.4正常运行时LCD循环显示的信息：*母线电压*有功无功*当前定值区号XX、保护功能压板投入情况；如重合闸充电完好，显示“重合闸投入”。

*本侧三相电流*差动保护投入时且通道正常，显示对侧电流及三相电容电流。

3.北京四方CSL-103C型微机型线路保护装置打印机的正常状态：3.1“电源”指示灯应常亮；3.2“在线运行”灯应常亮；3.3“无纸”灯（OUT PAPER）：打印机无缺纸和卡纸现象。

4.北京四方CSL-103C型微机型线路保护屏上压板、切换开关配置及其操作规定：4.1CSL-103C型微机型线路保护屏上压板配置列表保护跳闸出口压板重合闸出口压板差动保护功能投入压板距离保护功能投入压板零序保护功能投入压板4.2北京四方CSL-103C型微机型线路保护屏上压板操作规定4.2.1输电线路保护屏上安装的保护跳闸出口压板、重合闸出口压板和保护功能压板的投入/退出操作，均应按照调度命令和继电保护定值单要求执行。

4.2.2投入输电线路保护屏“保护跳闸出口”压板前，应测量压板两端对地电压和端电压，确保断路器不因跳闸出口压板带有电压而发生误动跳闸。

断路器在合闸位置时，测量“保护跳闸压板”的一端应带负电，另一端不带电，压板两端应无电压。

4.2.3投入输电线路保护屏“重合闸出口”压板前，应测量压板两端对地电压和端电压，确保断路器不因重合闸出口压板带有电压而发生误动合闸。

第一节北京四方CSC-125A型过电压及远方判别保护现场运行规程北京四方CSC-125A型过电压及远方判别装置安装使用范围序号站名港东站港东站港东站港东站李庄站李庄站杜庄站杜庄站设备名称及调度编号2215港李一线2217港李二线2214秦港五线2212秦港六线2243/2242港李二线2253/2252港李一线2211徐杜二线2212徐杜一线保护型号CSC-125ACSC-125ACSC-125ACSC-125ACSC-125ACSC-125ACSC-125ACSC-125A备用备用备用备用备注1.2.3.4.5.6.7.8.一、CSC-125A型过电压及远方判别装置的正常运行状态CSC-125A型过电压及远方判别装置正常运行时，“运行”绿灯点亮，其他灯熄灭。

二、CSC-125A型过电压及远方判别装置各信号指示灯含义1.“运行”灯为绿色，装置正常运行时亮；2.“远方跳闸”灯为红色，当收到对侧远跳信号并发出跳闸命令时点亮；3.“过压跳闸”灯为红色，当本侧过压发出跳闸命令时点亮；4.“过压发信”灯为红色，当本侧过压发出远跳信号时点亮；5.“TV断线”灯为黄色，当本侧保护装置所接的电压回路发生断线时点亮；6.“通道故障”灯为红色，本侧与对侧保护装置使用的通讯通道发生故障时点亮；7.“告警”灯为红色，当过电压及远方判别保护装置发生异常时点亮；三、CSC-125A型过电压及远方判别保护装置的异常及处理：序号1.2.3.4.5.6.7.8.9.10."11."12."报文内容模拟量采集错跳闸失败装置参数错ROM和校验错定值错定值区指针错开出不响应开出击穿SRAM自检异常FLASH自检异常软压板错开入异常处理方法报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护1序号13."14."15."16."17."18."19."20."2 1." 2 2." 2 3." 2 4." 2 5." 2 6." 2 7." 2 8." 2 9."3 0." 31."32."33."34."报文内容压板模式未确认2开出EPROM出错开入通信中断开出通信中断传动状态未恢复开入击穿开入输入不正常开入自检回路出错2开入EPROM出错TV断线告警TA断线告警三相跳位开入异常TA断线告警通道1长期收信通道2长期收信通道1故障通道2故障远方跳闸开入异常三相相序不对应模拟通道异常外接3I0接反3次谐波过量告警处理方法报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度报告调度报告调度报告调度退纵联差动保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度退远跳及过压保护报告调度报告调度2。