于幼睿 劉珊珊

摘 要：本文介紹了靖邊原油庫(kù)10kV供電線路采用光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)的工作原理并應(yīng)用實(shí)踐，證明其在復(fù)雜工況下能夠平穩(wěn)運(yùn)行，為供電線路運(yùn)維管理帶來便捷，提出類似情況下推廣應(yīng)用的觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：10kV電力線路;光纖縱差保護(hù)系統(tǒng);應(yīng)用實(shí)踐

1 引言

隨著光電技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，新型的光電技術(shù)和產(chǎn)品在不斷開發(fā)和推廣應(yīng)用，電力線路光纖縱差保護(hù)技術(shù)便是其一，正在取代傳統(tǒng)電力保護(hù)技術(shù)。石油化工、油氣儲(chǔ)運(yùn)等行業(yè)也在自動(dòng)化控制、數(shù)字化建設(shè)等方面飛速發(fā)展，對(duì)供電線路要求的平穩(wěn)、安全也在提高，一定程度上供電系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠已成為石化行業(yè)的首要決定因素。靖邊原油庫(kù)作為陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)榆林煉油廠的原料供給和保障庫(kù)，其運(yùn)行的可靠性意義重大。

2 靖邊原油庫(kù)概況及供電要求

靖邊原油庫(kù)設(shè)計(jì)有4具50000 m3外浮頂儲(chǔ)油罐，原油儲(chǔ)存總?cè)萘繛?00000m3，為一級(jí)石油天然氣站場(chǎng)?？傆?jì)算負(fù)荷1025kW，主要為二級(jí)負(fù)荷，消防負(fù)荷為一級(jí)負(fù)荷。10kV開關(guān)站兩回電源分別引自榆林煉油廠110kV變電站（一級(jí)負(fù)荷）兩段不同10kV饋出母線。榆林煉油廠區(qū)域電纜采用橋架及電纜溝敷設(shè)方式，途經(jīng)高低壓電氣裝置、生產(chǎn)工藝裝置等區(qū)域，工況復(fù)雜，存在電磁干撓等影響因素，榆林煉油廠區(qū)域外，以架空裸導(dǎo)線方式敷設(shè)至靖邊原油庫(kù)，沿線與包茂高速、地方道路、其它高壓電力線路交叉。其中與包茂高速交叉采用電纜直埋的方式;與其它設(shè)施交叉裸導(dǎo)線與其保持應(yīng)有的安全距離，最后至原油庫(kù)10kV開關(guān)站，全線基本在天然林場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，為荒無人煙區(qū)域，存在較大的外界因素影響，很難管理。根據(jù)上述工況描述及今后原油庫(kù)擴(kuò)容的可能，必須要有可靠的供電系統(tǒng)保障安全生產(chǎn)。

3 10kV線路光纖縱差保護(hù)的組成及原理等

光纖縱差保護(hù)實(shí)際上是一種差動(dòng)保護(hù)。是將兩側(cè)的電氣量先轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，再通過光纖進(jìn)行雙側(cè)通訊，對(duì)兩側(cè)的電氣量進(jìn)行比較。

3.1光纖通訊系統(tǒng)

光纖通信系統(tǒng)通常由光發(fā)/收信機(jī)、光纖、中繼器以及光纖藕合器五個(gè)組成部分，并在系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)不同的功能。

（1）光發(fā)/收信機(jī)：是實(shí)現(xiàn)電/光-光/電轉(zhuǎn)換的光端機(jī)。（2）光纖：是整個(gè)系統(tǒng)的通訊通道。（3）中繼器：由光檢測(cè)器、光源和判決再生電路組成。（4）光纖耦合器：是連接兩段光纖的器件。

3.2 10kV線路光纖縱差保護(hù)原理

通過光纖技術(shù)，將對(duì)端的電流、功率信號(hào)傳過來，光纖保護(hù)裝置將本側(cè)采集的模擬量和對(duì)端采集的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，從而計(jì)算故障點(diǎn)在線路的內(nèi)側(cè)還是外側(cè)，準(zhǔn)確的判斷出故障點(diǎn)。

3.3 可能影響光纖縱差保護(hù)正確動(dòng)作的因素

（1）差動(dòng)保護(hù)基于基爾霍夫定理，正常運(yùn)行和外部短路時(shí)兩端電流之和為零。但是長(zhǎng)距離架空輸電線路和電纜線路，線路的分布電容導(dǎo)致該電流再為零，流過保護(hù)將是線路的電容電流，使保護(hù)容易誤動(dòng)。

如上圖1所示，I1=I2+I3，由此可見，線路兩側(cè)容易產(chǎn)生差流，兩側(cè)距離越長(zhǎng)，差流越大。為避免造成誤動(dòng)，應(yīng)提高啟動(dòng)電流值及適當(dāng)?shù)脑鲈O(shè)電容電流補(bǔ)償。

（2）光差保護(hù)屬于電流型的微機(jī)保護(hù)，當(dāng)TA（電流互感器）斷線，極易造成兩側(cè)的采樣值有誤，進(jìn)而使得保護(hù)誤動(dòng)。為此，應(yīng)增設(shè)TA斷線閉鎖差動(dòng)保護(hù)。

3.4 光纖縱差保護(hù)的可靠性分析

一般的差動(dòng)保護(hù)用的是控制電纜形成差流回路，為防止CT二次回路負(fù)載太大，差流回路的電纜不可能很長(zhǎng);但光纖差動(dòng)不存在這個(gè)局限性，可以保護(hù)線路的全長(zhǎng)。

此外，光纖差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)還具有抗干擾能力性強(qiáng)，傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定，集成度高，故障處理較為簡(jiǎn)單等因素，這使得光纖差動(dòng)保護(hù)在確保安全供電的過程中發(fā)揮重大的作用。在運(yùn)行過程中，合理分配參數(shù)，使得縱差保護(hù)系統(tǒng)的靈敏度和可靠度進(jìn)一步提高。

4 光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)在靖邊原油庫(kù)供電線路的應(yīng)用實(shí)踐

靖邊原油庫(kù)的供電線路從建設(shè)至投產(chǎn)光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)經(jīng)實(shí)踐后，筆者總結(jié)出如下幾點(diǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)：

1.靖邊原油庫(kù)外輸工藝設(shè)計(jì)有在線檢漏系統(tǒng)，該系統(tǒng)的正常運(yùn)行需要以光纜作為外輸首站和末站數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享的硬件支撐。因此，為該項(xiàng)目的電力線路縱差保護(hù)提供了完全可以依托的有利好條件，實(shí)施不需要有太大的資金投入，更不會(huì)影響整個(gè)項(xiàng)目實(shí)施工期。

2.基于電力線路所處的運(yùn)行工況考慮，無論是電源側(cè)榆林煉油廠110kV變電站，還是負(fù)荷側(cè)靖邊原油庫(kù)10kV開關(guān)站，作為一級(jí)負(fù)荷，都需要有安全可靠、智能先進(jìn)的設(shè)備設(shè)施確保一級(jí)石油天然氣站場(chǎng)安全平穩(wěn)運(yùn)行，這也符合國(guó)家對(duì)石油化工行業(yè)重大危險(xiǎn)源的安全設(shè)施的強(qiáng)制要求。

3.生產(chǎn)運(yùn)行中或多或少的將會(huì)存在物的不安全狀態(tài)、人的不安全行為、環(huán)境的不安全因素及管理方面的缺失，一旦出現(xiàn)故障，縱差保護(hù)系統(tǒng)會(huì)將故障反饋給值守人員，值守人員也可以有的放矢地開展維搶修工作，提高工作效率，盡快恢復(fù)供電生產(chǎn)，減少經(jīng)濟(jì)損失，凸顯強(qiáng)于傳統(tǒng)的繼電保護(hù)功能的優(yōu)勢(shì)。

4.電力線路光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中己有應(yīng)用的成熟案例，特別是在110kV及上電壓等級(jí)的輸配電線路中應(yīng)用更加廣泛，為了提高用電的可靠性，可以采取此項(xiàng)技術(shù)措施。

5.專業(yè)技術(shù)人員可以根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需要在試產(chǎn)階段調(diào)試整定光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)的定值，相對(duì)一般的電力線路保護(hù)更加契合于生產(chǎn)，起到了為安全生產(chǎn)保駕護(hù)航的作用，達(dá)到了應(yīng)用實(shí)踐的預(yù)期效果。

6.電力線路光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)為雙側(cè)監(jiān)控，電源側(cè)和用戶側(cè)站點(diǎn)守值人員均可時(shí)實(shí)監(jiān)控且實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)備份，監(jiān)管主體較傳統(tǒng)的保護(hù)方式不再單一且方便獲取歷史數(shù)據(jù)。因?yàn)槠洳捎霉饫w傳輸數(shù)據(jù)，傳輸速度快且不受電磁干撓，誤動(dòng)作概率小。2018年8月投產(chǎn)至今光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)的故障率為0、誤動(dòng)率為0，期間出現(xiàn)過供電線路3次異常而導(dǎo)致饋出單元保護(hù)跳閘的情況下，系統(tǒng)第一時(shí)間反饋故障提示，提示內(nèi)容與現(xiàn)場(chǎng)排查情況相符，這充分的證明該系統(tǒng)具有性能的可靠性、響應(yīng)的快速性、提示的精準(zhǔn)性。

總之，靖邊原油庫(kù)10kV供電線路應(yīng)用光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)為供電線路運(yùn)維管理帶來便捷。同時(shí)，證明了其成效的顯著和功能的可靠，值得在同行業(yè)類似的情況下推廣實(shí)踐。

5 結(jié)束語

根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行對(duì)電氣系統(tǒng)安全性、可靠性的嚴(yán)格要求及石化行業(yè)的高危特性。靖邊原油庫(kù)10kV架空電力線路應(yīng)用了光纖縱差保護(hù)系統(tǒng)，提高了供電線路的運(yùn)行可靠性、安全性和穩(wěn)定性，降低了值守人員排除故障恢復(fù)供電的難度，為安全生產(chǎn)提供了堅(jiān)強(qiáng)的技術(shù)措施保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳然.煤礦采區(qū)變電所光纖縱差保護(hù)研究及實(shí)踐[J].同煤科技，2016，148（2）：23-24.

作者簡(jiǎn)介：

于幼睿（1982—），男，漢族，研究生學(xué)歷，寧夏銀川人，工程師、經(jīng)濟(jì)師，長(zhǎng)期從事石油天然氣儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)站、線路的電氣及自動(dòng)化管理工作。

劉珊珊（1986—），男，漢族，本科學(xué)歷，工學(xué)學(xué)士，陜西西安人，工程師、經(jīng)濟(jì)師，長(zhǎng)期從事石油天然氣儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)站、線路的工程項(xiàng)目建設(shè)工作。

（陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)管道運(yùn)輸?shù)谝环止?，陜?靖邊 718500）