差动保护讲稿.课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,光纤差动保护通信及保护原理简介,,南京南瑞继保电气公司,,朱晓彤 931、943、953,,,Email:,,,张哲 902,,Tel: 025-52100582，,,Email:,,,石铁洪 901,,Tel: 025-52100719，,,Email:,,,金华锋 931、943、953,,,Email:,,,,,光纤差动保护,,高频方向、高频距离保护的通信构成,,FOX40,、,MUX64,原理及注意事项,目 录,,光纤差动保护,,保护配置,,硬件方案,,采样同步,,数据交换/通信构成,,差动保护,,2M与64K接口的区别,,保护配置,型 号,主 要 功 能,,,,,纵 联 保 护,,后 备 保 护,重合闸,RCS-901,变化量和零序方向,工频变,,化量,,距离,三段式相间和接地距离,,二段零序方向过流(A型),,四段零序方向过流(B型),单重,,三重,,综重,RCS-902,纵联距离和零序方向,,,,RCS-931,光纤分相电流差动,,,,,光纤差动保护,,保护配置,,硬件方案,,采样同步,,数据交换/通信构成,,差动保护,,2M与64K接口的区别,,装置硬件总体方案,,装置采用单片机+DSP的模块化设计,,由于选用了大容量内存的高速数字信号处理器(DSP)和大规模的集成电路，装置的核心部分都集中到一块CPU插件上，改变了以往因运算速度、存储容量和印制板布线等原因而将保护功能分布在多个 CPU插件上的设计方案。

因新选用的DSP具有运算速度快、内存大的特点，单片DSP就完成了所有的主后备保护功能，并有较大的冗余与其他采用DSP的产品相比，不需扩展外部存储器，设计更加简洁可靠单片机负责装置总起动、通信接口、事件记录、故障录波等辅助功能,,,单片机外接大容量存储器,,,FLASH（1MB）,,带掉电保持RAM（1MB）,,30个定值区,,,设计精细、可靠的硬件方案,独立的数据采集系统,,,单片机（总起动元件）与DSP（保护测量）的数据采样系统在电子电路上完全独立，只有总起动元件动作才能开放出口继电器正电源，从而真正保证了任一器件损坏不致于引起保护误动,,实时并行计算,,在较高的采样率（每周24点）的前提下，装置保证在每个采样间隔内完成所有保护运算和逻辑判别，实现了对所有保护继电器（主保护与后备保护）实时并行计算，主要继电器采用全周傅氏算法，具有很高的可靠性及安全性由于先进DSP的选用，在实现实时并行计算的条件下，时间仍有较大的冗余设计精细、可靠的硬件方案,,设计精细、可靠的硬件方案,事件报告实时整理,,,,事件报告的整理与保护逻辑计算同一点完成，避免了在某些特殊情况下，多个CPU插件由于起动不同时造成报告的报文错位或丢失。

采用高速具有采样保持器和多路转换开关的14位并行A/D转换器，,安全性高,,单独的单片机处理显示、键盘等人机接口,,汉字液晶显示、打印（支持网络打印）,,部分开关量可选择强电光耦,,通信接口板可选择以太网、光纤或双绞线,,较大的硬件冗余度（可扩展3块出口板）,设计精细、可靠的硬件方案,,设计精细、可靠的硬件方案,装置采用整体面板、全封闭机箱，强弱电严格分开，取消传统背板配线方式，同时在软件设计上也采取相应的抗干扰措施，装置的抗干扰能力大大提高静电放电试验满足GB14598.4 IV级,,快速瞬变干扰试验满足GB14598.10 IV级,,1MHz脉冲群干扰试验满足,,GB14598.13 III级,,设计精细、可靠的硬件方案,RCS-900系列保护装置硬件设计简洁、可靠，运算速度快，存储容量大，冗余度高，抗干扰性能强，满足保护就地安装的要求光纤差动保护,,保护配置,,硬件方案,,采样同步,,数据交换/通信构成,,差动保护,,2M与64K接口的区别,,测通道延时Td,主机,从机,tmr,tms,tss,tsr,采样同步,,,从机采样时刻调整,,主机,从机,采样同步,,,采样同步特点,通道双向延时相等是采样同步的前提；,,一侧“主机方式” 为1，另一侧必须为0，且“主机方式”设置同系统方式无关；,,两侧装置采样同步与外接电气量无关，只要两侧装置通信正常，即能 保证采样同步；,,只有在装置上电或失步后，才需要测通道延时，测定延时后，装置不再需要传输时间信息；,,从机时刻调整采样间隔，保证两侧装置采样时刻在允许的误差范围内；装置实时监测采样时刻误差，若超出范围，需退出差动保护，重新进行同步过程。

光纤差动保护,,保护配置,,硬件方案,,采样同步,,数据交换/通信构成,,通道方案,,码型变换,,时钟提取,,通道监视,,保护原理,,2M与64K接口的区别,,一 专用光纤,,二 复接PCM,通道方案,,,一根光纤只用来传输一个方向的保护信息，不与其它任何信息复用一对光纤可用来传输（双向）一条线路两侧的保护信息专用光纤,,专用光纤,,,,,RCS-931,,,,,RCS-931,,,,,,保护机房,,,,,,保护机房,,保护信息按G.703同向接口形式，以64Kbit/s的速率复接到PCM交换机，,和其它信息复用,后一起传输复接PCM,,复接PCM,,RCS-931,,MUX-64B,,,PCM交换机,,RCS-931,,MUX-64B,,PCM交换机,保护机房,通信机房,通信机房,保护机房,,光纤差动保护,,保护配置,,硬件方案,,采样同步,,数据交换/通信构成,,通道方案,,码型变换,,时钟提取,,通道监视,,保护原理,,2M与64K接口的区别,,通信接口的功能框图,,G.703 码型变换,,第一步 一个,64kbit/s,周期分成四个单位间隔,,第二步 二进制的“,1”,被编成四个比特的码组：,1100,,第三步 二进制的“0”被编成四个比特的码组：1010,第四步 通过交替变换相邻码组的极性，把二进制信号转换成三电平信号,第五步 每第八组破坏了码组的极性交替。

破坏的组对八比特组的最后一比特进行标志,,,代码变换规则,,第一步 一个64kbit/s周期分成四个单位间隔,,第二步 二进制的“1”被编成四个比特的码组：1100,,第三步 二进制的“0”被编成四个比特的码组：1010,,第四步 通过交替变换相邻码组的极性，把二进制信号转换成三电平信号,,第五步 每第八组破坏了码组的极性交替破坏的组对八比特组的最后一比特进行标志,,通信接口的功能框图,“码型变换”模块完成码型变换的1~3步,,光纤差动保护,,保护配置,,硬件方案,,采样同步,,数据交换/通信构成,,通道方案,,码型变换,,时钟提取,,通道监视,,保护原理,,2M与64K接口的区别,,通过控制字“专用光纤”置“1”或清“0”来设置通信时钟；,,采用专用光纤时，“专用光纤”置“1”，时钟方式采用“主－主”方式；,,复接PCM方式时，“专用光纤”清“0”，时钟方式采用“从－从”方式；,时钟方式,,,,内时钟(主─主)方式,时钟方式,,,图3.5.3 外时钟(从─从)方式,时钟方式,,,若通过64Kb/s同向接口复接PCM通信设备，必须采用外部时钟方式，即两侧装置的发送时钟工作在“从─从”方式。

数据发送时钟和接收时钟为同一时钟源，均是从接收数据码流中提取，否则会产生周期性的滑码现象若两侧采用,SDH,通信网络设备时，两侧的通信设备不必进行通信时钟设定若两侧采用,PDH,准同步通信设备时，还得对两侧的PDH通信设备进行通信时钟设定即把一侧的通信时钟设为主时钟（内时钟），另一侧通信时钟设为从时钟，否则会因为,PDH,的速率适配，而产生周期性的数据丢失（或重复）问题时钟方式,,,光纤差动保护,,保护配置,,硬件方案,,采样同步,,数据交换/通信构成,,通道方案,,码型变换,,时钟提取,,通道监视,,保护原理,,2M与64K接口的区别,,通道监视,,通道延时,,失步次数,,误码总数,,报文异常数,,报文间超时,,主机,从机,tmr,tms,tss,tsr,通道延时,,,满足数据窗后，进入同步状态；,,通道中断等原因、导致两侧采样失步（ΔTs超出范围），装置统计的“失步次数”＋1,,主机,从机,失步次数,,,误码、报文异常数,,7E,同步信息,ia,ib,ic,Kgl1,Kgl2,Crc16,7E,报文,,报文,,报文,,报文,,由于数据流的比特位在传输过程中发送错误,,导致,Crc16,校验出错，,”,误码总数,”,＋,,1;,,,导致同步字节“,7E”,出错，“报文异常数”＋,1,；,,报文间超时,,报文,空闲,报文,空闲,报文,…,报文,空闲,dt1,,dt2,,…,,dtn,,同步时前后两报文间的时间间隔dtn应保持恒定，若Δdtn＞门槛，“报文间超时”＋1,,通道问题,,通道中断,,（随机的）误码/（周期性）滑码,,目前的保护装置往往统计“误码率”，判断其是否超出门槛来决定是否报警,,实际应用中即使有周期性的滑码，其“误码率”也不一定会超出门槛，装置是否可以根据“随机的”和“周期性”的差别来作为报警的另一判据？,,由于装置判断“周期性”有难度，对于每一套装置是否由“网管”来进行监控？,,通道自环时时钟方式的设定,,,RCS-931,,MUX-64B,,,PCM交换机,,RCS-931,,MUX-64B,,PCM交换机,保护机房,通信机房,通信机房,保护机房,方式1,方式4,方式3,方式2,方式1、2，“专用光纤”置“1”；方式3、4，“专用光纤”置“0”,,光纤差动保护,,保护配置,,硬件方案,,采样同步,,数据交换/通信构成,,保护原理,,2M与64K接口的区别,,保护原理,,影响差动保护灵敏度的主要因素,,电容电流,,TA饱和或两侧TA不平衡,,TA断线或,采样,异常,,电流差动继电器,,差动投入条件,,变化量相差动继电器,,稳态相差动继电器,,零序差动继电器,,电容电流补偿,,远跳、远传1、远传2,,差动继电器特点,,差动投入条件,,,,变化量差动,,,稳态差动Ⅰ段,,,稳态差动Ⅱ段,,,零序差动,,,电容电流补偿条件,,“容抗整定和实际系统不相符合”判据：,,,,,其中Icd为正常情况下的实测差流，即实际的电容电流；,,实测电容电流和经,XC1,计算得到的电容电流具有可比性（至少有一个＞,0.1In,），并且较大的,0.75,倍＞较小值，可认为“容抗整定和实际系统不相符合”。

当实测电容电流和经,XC1,计算得到的电容电流都小于,0.1In,时，认为两者不具备可比性，不再判别容抗整定是否同实际系统相符电容电流补偿条件,,投入电容电流补偿的必要条件为：,,,“容抗整定和实际系统相符合”,,零序差动试验,,通道自环,,抬高差动电流高定值、差动电流低定值,,整定Xc1，使得U/Xc1>0.1In,,加三相 ，满足补偿条件,,增加单相电流，使得零序电流＞零序启动电流,,零序差动动作，动作时间为120ms左右,,,远跳,、远传1、远传2,保护装置采样得到远跳开入为高电平时，经过专门的互补校验处理，作为开关量，连同电流采样数据及CRC校验码等，打包为完整的一帧信息，通过数字通道，传送给对侧保护装置对侧装置每收到一帧信息，都要进行CRC校验，经过CRC校验后再单独对开关量进行互补校验只有通过上述校验后，并且经过连续三次确认后，才认为收到的远跳信号是可靠的收到经校验确认的远跳信号后，若整定控制字“远跳受起动,控制”整定为“0”，则无条件置三跳出口,，起动A、B、C三相出口跳闸继电器，同时闭锁重合闸；,若整定为“1”，则需本装置起动才出口远跳、,远传1、远传2,,差动保护特点,差动保护采用两侧差动继电器交换允许信号的方式，安全性高。

装置异常或TA断线，本侧的起动元件和差动继电器可能动作，但对侧不会向本侧发允许信号，从而保证差动保护不会误动,,变化量差动继电器，,由于只反映故障分量，不反映负荷电流，因此,灵敏度高，动作速度快零差保护引入了低制动系数、经电容电流补偿的稳态相差动选相元件，灵敏度高，在长线经高阻接地时也能选相跳闸；,,所有差动继电器的制动系数均为0.75，并采用了浮动的制动门槛，抗TA饱和能力强,,差动保护特点,,,装置采用了经差流开放的电压起动元件，,负荷侧装置能正常起动,,,差动保护能自动适应系统运行方式的改变,,,装置能,实测电容电流,，根据差动电流验证线路容抗整定是否合理,差动保护特点,,装置能,实时监测通道工作情况,，当通道发生故障或通道网络拓扑发生变化时，装置能起动新的同步过程，直至两侧采样重新同步，同时记录同步次数及通道误码总数等；两侧采样没有同步时，差动保护自动退出差动保护特点,,综上所说，RCS-931分相电流差动保护具有灵敏度高、动作速度快、安全可靠，不受系统运行方式影响等特点差动保护特点,,2M速率与64K速率的区别,2M速率省去两侧PCM交换机设备，通信链路上减少了中间环节，减少了传输时延,,2M速率增加了传输带宽，可以传输更多保护信息,,同后备保护一样，差动保护也采用24点计算，动作性能根据快速稳定,,由于在传输采样值的同时也传输了相量值，通道误码时稳态量差动不受数据窗的影响，动作速度几乎不受影响,,2M速率与64K速率的区别,功率＝功率谱密度×带宽，带宽越宽，噪声功率越大，2M速率接收灵敏度较低，因此传输距离较短,,64k，1310nm光端机技术参数,实测64K光端机指标，用于陕西“段家－马营”330kV线路，通道距离为73公里,发信功率,默认功率,＋6dB,,＋9dB,＋6dB+9dB,样本1,-15.9,-8.8,,-6.6,-5.2,样本2,-15.5,-8.8,,-6.5,-5.1,提升,,+6.9,,+9.15,+10.55,平均,-16.0/-9.0/-7.0/-5.5,,,,,波 长,1310nm,,1310nm,,,接收灵敏度,-45.4 dBm,,-45.5 dBm,,,动态范围,全动态,,全动态,,,光纤类型,单模CCITT Rec.G652,,单模CCITT Rec.G652,,,每10公里衰减,< 4db/10km (3.6),,< 4db/10km (3.6),,,最大距离（3dBm余量）,93.5 KM,,93.75KM,,,,,64k，1550nm光端机技术参数,实测64K光端机指标，用于淮安上（河）马（坝）500kV线，通道距离为92公里,,型 号,VAOTE01C-A板,VAOTE01C-B板,发光功率 （跳线选择）,-10.8/,-4.1,/+0.4/+2.4 dBm,-12.3/,-4.1,/+0.5/+3.0 dBm,波 长,1550nm,1550nm,接收灵敏度,-46.7 dBm,-46.3 dBm,动态范围,全动态,全动态,光纤类型,单模CCITT Rec.G652,单模CCITT Rec.G652,每10公里衰减,< 3db/10km,< 3db/10km,最大传输距离（3dBm余量）,154 KM,154 KM,淮安上（河）马（坝）线,18dB/92KM约合2dB/10KM,,最大传输距离（6dBm余量）,大于200KM,大于200KM,,2M光端机技术参数,,发信功率,默认功率,＋6dB,＋9dB,＋6dB+9dB,样本1,-15.6,-11.3,-8.1,-6.3,样本2,-16.9,-13.0,-9.7,-8.1,样本3,-15.7,-12.5,-9.5,-7.8,样本4,-15.7,-12.1,-9.0,-7.5,提升,,+3.75,+6.9,+8.55,平均,-16.0/-12.0/-9.0/-8.0,,,,波 长,1310nm,,1310nm,,接收灵敏度,-35.6 dBm,,-35.5 dBm,,动态范围,全动态,,全动态,,光纤类型,单模CCITT Rec.G652,,单模CCITT Rec.G652,,每10公里衰减,< 4db/10km (3.6),,< 4db/10km (3.6),,最大距离（3dBm余量）,62.0 KM－样本3,,62.5KM－样本4,,实测2048K光端机指标,,2M速率与64K速率的区别,2M速率现有产品：,,RCS-931XM, RCS-943XM, RCS-953XM,,,RCS-901F, RCS-902F,,,FOX-41A, MUX-2M,,,光纤差动保护,,高频方向、高频距离保护的通信构成,,FOX40、MUX64原理及注意事项,,,,,,,,,RCS-901,,,,,,,FOX-40F,,,,,,,FOX-40F,,,,,,RCS-901,保护机房,保护机房,,MUX-64B,PCM,,交换机,RCS-901,FOX-40F,MUX-64B,PCM,,交换机,RCS-901,FOX-40F,保护机房,通信机房,,光纤差动保护,,高频方向、高频距离保护的通信构成,,FOX40、MUX64原理及注意事项,,,FOX、MUX使用时的注意事项,FOX仅有一个OPT/PCM跳线，以选择专用光纤/复用通道传输方式,,MUX无跳线,,FOX的工作原理,光耦开入,,CPU控制数据采集、处理、输出,,串行控制器完成数据的收、发,,FPGA完成光纤信道编解码,,光端机完成光/电转换,,继电器节点输出,,MUX的工作原理,光端机完成光纤信号的收发,,CPLD完成G.703编码码型变换的第4、5步,,专用接口芯片完成电平转换，复接到PCM的G.703的同向接口卡上,,通道异常时的处理方法,通过装置自环（近程光自环，近程电自环，远程电自环，远程光自环）以判断故障点，注意FOX跳线的选择。

注意观测FOX的告警灯和MUX的告警灯,,必要时可通过RS-232C口将笔记本和FOX相连，以观测通道误码用误码仪测试通道，硬件电口自环，在实际工作速率上测试谢 谢！,,。