關于WXH-803光纖電流差動保護研究

0 引言
分相電流差動保護原理簡單，不受系統振蕩、線路串補電容、平行互感、系統非全相運行、單側電源運行方式的影響，差動保護本身具有選相能力，保護動作速度快，最適合作為主保護。近年來，光纖技術、DSP技術、通信技術、繼電保護技術的迅速發展為光纖電流差動保護的應用提供了機遇。隨著通信技術的向前發展和光纖等通信設備的成本下降，超高壓線路光纖電流差動保護將會更廣泛的使用。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。
2000年許繼電氣公司推出基于32位DSP所研制開發的WXH-801/802微機線路保護,在姚(孟)－鄭(州)線、江(門)－茂(名)線等7條500kV線路運行良好。但一直沒有與之配套的光纖電流差動保護。WXH-803數字式光纖電流差動保護就是許繼電氣為800系列配套開發的光纖電流差動保護。

1 光纖電流差動保護通信插件設計
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、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之間通過雙口RAM完成并行數據交換，如圖1。接收數據時，光收發模塊傳來64Kb/s的同步串行數據，先把它變為并行數據送至通信CPU，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雙口RAM送給差動CPU插件。發送數據時，通信CPU把差動CPU插件傳來的采樣數據變為64Kb/s同步串行數據送至光收發模塊，由光收發模塊將串行數據信號轉化成光信號，通過光纖通道傳送。

差動保護兩側交換的是數字信號,通道采用專用光纖或復接PCM(微波或光纖通道)數據接口。考慮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標準中關于G.703碼型協議。保護間隔內的差動保護將數據通過光纖傳送給64kb/s同向數據接口。專用、復用通信接口示意圖如圖2、3所示。專用方式下，發送數據采用內部時鐘，即兩側裝置發送時鐘工作在“主—主”方式下，接收時鐘采用從接收數據流提取的時鐘。復用方式下，發送數據采用從接收數據流中提取的時鐘，即兩側裝置發送時鐘工作在“從—從”方式下，接收時鐘仍采用從接收數據流提取的時鐘。

2 光纖電流差動保護配置
WXH-803數字式光纖電流差動保護裝置采用96點高速采樣、快速變數據窗相量算法(以下快速短窗算法)。快速短窗算法在WXH-801/2數字式線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、穩態量電流差動、零序差動，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，并配有自動重合閘。
(a) 故障分量差動保護