張朝軍

近些年來，隨著電子技術、通信技術和計算機技術的飛速發(fā)展，縱聯(lián)差動保護裝置的性能得到了很大的提高，使其在中、低壓短線路中得到了越來越廣泛的應用?？v聯(lián)差動保護具有原理簡單、運行可靠、動作快速、準確等諸多優(yōu)點，而且這種保護無須與相鄰線路的保護在動作參數(shù)上進行配合，可以實現(xiàn)全線速動。因此，在城市軌道交通系統(tǒng)10KV線路中采用縱聯(lián)差動保護可以很好地解決供電系統(tǒng)保護的選擇性不好的問題。

一、光纖差動原理

隨著北京、上海、天津等大城市已進入軌道交通網絡化時代，供電系統(tǒng)在軌道交通運營中，擔負著為列車和各種運營設備提供電能的重要任務，而光纖差動保護是供電系統(tǒng)安全的重要保證和前提，其廠家主要有：AAB、西門子等，現(xiàn)在我們就西門子廠家來介紹其光纖差動原理;

1、西門子（7SJ686和7SD68）

對于一個正常運行的保護對象，從一側流入的電流等于從另一側流出的電流（圖 3中虛線所示）。該電流從被保護范圍的一端流入，從另一端流出。如果回路中出現(xiàn)了差流，則可以清楚地表明該范圍出現(xiàn)了內部故障。

1）、動態(tài)啟動閥值

2）、合閘時動態(tài)啟動閥值

3）、穩(wěn)態(tài)啟動閥值

如果當前的穩(wěn)態(tài)閥值超過穩(wěn)態(tài)啟動閥值，差動保護進入比相判別。

對于7SD68保護裝置，差動繼電器在所設置的差動值指的是繼電器扣除了 CT誤差和長線路充電電容電流后的純差動電流，因此可不需要考慮CT 的非線性和飽和所造成的誤差，計算公式：

ID =︱ IRel1 +IRel2︱

IS≈ I diff> + ε1*︱IRel1 ︱+ε2*︱IRel2︱+1.4%* IN

差動動作條件：ID> IS

其中IS：不再需要考慮CT 的非線性和飽和所造成的誤差的差動定值，I diff>是設計差動定值，IRel1是本側實際運行電流，IRel2是對側實際運行電流，ε1、ε2為實際線路運行中電流系數(shù)（若IRel1和IRel2電流大于額定電流時，ε1、ε2按15%取值，若IRel1和IRel2電流小于額定電流時，ε1、ε2按5%取值），IN為額定電流。

二、光纖差動保護回路接線及單體調試

1、電流回路接線分析

縱差保護是以電流大小和相位比較為基礎的，因此在保護區(qū)域的各站都必須安裝一個保護裝置.本站的保護裝置分別檢測本站的電流，同時通過光纖通信連接將本站的電流傳動到對側站的保護裝置，以便進行電流比較.如圖1所示，A站的接收端（RXD）通過光纖連接至B站的傳送端（TXD），B站的接收端（RXD）通過光纖連接至A站的傳送端（TXD）.如果A站和B站時間發(fā)生內部短路，配置A站和B站斷路器就會同時跳閘。

縱聯(lián)差動保護的動作原理是基于比較線路兩側電流的大小和相位。因此，需在被保護線路兩站側（A站和B站）裝設電流互感器和斷路器，電流互感器一次側極性端，對于A、B站，P1端指向母線，P2端指向線路（廠家對于電流互感器安裝方式不同，也有P2端指向母線，P1端指向線路），再以輔助導線將兩側電流互感器的二次線圈S1和S2端，根據(jù)相應的極性要求接入對應的保護裝置上（不同的保護裝置，縱聯(lián)差動保護兩側二次電流計算方式有兩種：矢量差和矢量和），以圖2一次電流的安裝方式為例，若保護裝置縱聯(lián)差動保護兩側二次電流計算方式是矢量和，依據(jù)圖3所示，那么：

對于A站，A相電流互感器的二次線圈S1端接入保護裝置的A1端，（B、C相的S1分別接B1、C1端），A相電流互感器的二次線圈S2端接入保護裝置的A2端，（B、C相的S2分別接B2、C2端）。

對于B站，A相電流互感器的二次線圈S1端接入保護裝置的A1端，（B、C相的S1分別接B1、C1端），A相電流互感器的二次線圈S2端接入保護裝置的A2端，（B、C相的S2分別接B2、C2端）。

若只改變B站電流互感器二次接線，那么：

對于A站，A相電流互感器的二次線圈S1端接入保護裝置的A1端，（B、C相的S1分別接B1、C1端），A相電流互感器的二次線圈S2端接入保護裝置的A2端，（B、C相的S2分別接B2、C2端）。

那么對于B站，必須使A相電流互感器的二次線圈S2端接入保護裝置的A1端，（B、C相的S2分別接B1、C1端），A相電流互感器的二次線圈S1端接入保護裝置的A2端，（B、C相的S1分別接B2、C2端）。

通過以上接線我們可以知道，只要電流互感器一次電流極性和保護裝置縱聯(lián)差動計算方式（矢量差或矢量和）確定，我們就可以確定電流互感器二次極性接線。

2、單體調試

對于光纖差動保護的單體調試，需要用光纖將上一站出線柜與下一站進線柜連起來，這樣的調試給人員操作、通訊、信息查看帶來很大不便，為了更方便的實現(xiàn)單體，我們用兩根光纖分別把本站一段母線環(huán)網出線開關柜與二段母線環(huán)網進線開關柜，本站一段母線環(huán)網進線開關與二段母線環(huán)網出線開關連起來，對出線開關柜保護CT二次加電流至整定值，本開關柜差動保護動作，斷路器跳閘，對應的進線開關柜被聯(lián)跳，斷路器跳閘，同時檢查整定值的準確性以及跳閘出口、燈光、連片的完好性，保證外加電流量符合差動保護裝置的算法。

對于7SJ686，為了更準確、方便模擬實際運行狀態(tài)，以動態(tài)啟動閥值為例，假設定值0.3A，通過繼電保護測試儀創(chuàng)建狀態(tài)序列，狀態(tài)1電流為0.1A（當任一項電流大于0102斷路器合位電流判據(jù)時，裝置認為線路已充電），當狀態(tài)2施加0.38A時（變化量0.28A），差動保護可靠不動，當狀態(tài)3施加0.42A時（變化量0.32A），差動保護A相應可靠動作。用同樣的方法可校驗B相、C相的精度。

對于7SD68，為了調試方便，可設定對側電流為零，僅對本側施加電流量（I diff>設為3A），那么：在本側施加的啟動動作電路為3.23A，計算如下：

ID> IS，即：︱IRel1 ︱> 3 + ε1*︱IRel1 ︱+1.4%* IN

︱IRel1 ︱>3.23

三、光纖差動保護的系統(tǒng)調試

單體調試只是針對光纖差動系統(tǒng)的繼電器進行調試，而兩站之間一次電纜的接線是否正確、兩站之間光纖電纜是否完好、兩站的電流互感器的二次接線及極性是否正確，電流互感器連片是否有開路狀態(tài)，均不易發(fā)現(xiàn)。等待高壓電纜敷設、安裝完畢，光纜熔接完畢，且衰減率測試合格;繼電器單機調試完畢后，就要進行系統(tǒng)調試——雙繼電器調試。保證兩側差動回路極性符合保護裝置的算法。

試驗步驟如下：

（1）以主變電所饋向牽引變電所35kV電纜為例，如圖1。

（2）在主變電所利用三相調壓器加電壓，在牽引變電所使用100mm2軟銅線將所有牽引變壓器、動力變壓器低壓側三相短路接地，如圖2，同時確保牽引變壓器和動力變壓器一次電纜接線完畢。

（3）理論計算一次電纜電流值，以石家莊地鐵一號線人民廣場牽引變電所為例，變壓器參數(shù)如下表：

（4）接線完畢后，先合四個變壓器斷路器，再合牽引變電所的斷路器，最后合主變電所的開關。緩慢升壓至380V，同時注意調壓器的電流在允許的范圍內，如果接線與電流互感器、差動繼電器的極性均正確，則從CD1、CD2讀取的相電流應相同，差動電流應為零，

（5）降下電流，關閉電源。將主變電所電流互感器與差動繼電器之間的二次短封（A相短封），此時再加電壓到380V，CD1、CD2讀取A相差動電流都應不為零?；謴椭髯冸娝娏骰ジ衅?，將牽引變電所電流互感器與差動繼電器之間的二次短封（A相短封），此時再加電壓到380V，CD1、CD2讀取A相差動電流也都應不為零。依次試驗B、C相。

（6）試驗完畢后，將電流降至零，關閉電源，將所有臨時接線均拆除干凈，將現(xiàn)場收拾干凈，經過此次試驗后，變電所主接線、二次接線均不得隨意拆動。

此試驗雖然施加380V模擬正常運行情況，但是380V電壓，對人身安全還是致命的，且?guī)щ娒娲螅ｋU系較高。

為了降低危險系數(shù)，我們也可以用升流設備（如互感器特性測試儀、繼電保護測試儀）對三相電纜的其中兩相或三相施加電流，例如，將牽引變電所A、B相一次電纜短封，主變電所通過互感器特性測試儀給AB相施加電流，就可以從CD1、CD2讀取A、B相差動電流，依次試驗BC相。

（作者單位：中鐵電氣化局集團第一工程有限公司）