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1、电流差动保护原理及应用 研究背景 建立在基尔霍夫电流定律的基础之上 广泛应用于电力系统诸多重要电气设备之中， 而且都是主保护。 具有灵敏度高，简单可靠和动作速度快等诸 多优点。研究框架 电流差动保护原理及应用 差动保护 输电线路 变压器 发电机 母线 输电线路纵联差动保护主 纵联差动保护基本原理要 不平衡电流内 输电线路纵联电流差动保护特性分析容 通信通道 两侧电流的同步测量 输电线路纵联差动保护纵联差动保护基本原理： M IM IN N k1 k2 In Im KD Ir 输电线路纵联差动保护 当线路MN正常运行和被保护线路外部（k2点短 路时，按规定的电流正方向看，M侧电流为正，N侧 电流
2、为负，两侧电流大小相等、方向相反， I IM IN 0 反应在电流互感器二次回路中流过差动继电器中的电流为故障点总的短路电流的二次值，即 I I 1 I I 0 I r m n M N KTA 输电线路纵联差动保护 当线路内部短路（k1点）时，流经输电线两侧的故障电流均为正方向，且 I I M I N I k1 反映在电流互感器二次侧流入到差动继电器中的电流为故障点总的短路电流的二次值，即 Ir Im In 1 KTA IM IN I k1 KTA 输电线路纵联差动保护 当流入继电器的电流 I r 大于继电器整定的动作电流I op.r 时，?疃；痰缙鞫鳌?由以上分析看出，纵差保护范围为线路两端
3、TA之间的距离，在保护范围外短路，保护不动作，故不需要与相邻元件在保护动作值和动作时限上配合，因此可以实现瞬时切除故障。 输电线路纵联差动保护 在理想情况下正常运行或外部故障时，可认为流入继电器的电流 I r 0 。 实际由于线路两端TA特性不完全相同，将导致在二次回路中电流不相等，产生不平衡电流 I umb 。 I r I m I n I umb 输电线路纵联差动保护 模型所产生的误差不平衡电流的产生 测量所产生的误差 模型误差：指实际被保护元件中还存在其他无法测量的支 路 所带来的误差。例如输电线路中存在分布电容， 分布电容就 构成了无法测量的支路，电容上流过的电流都 转换为不平衡电流。
4、测量误差：指装置测量到的电流与实际一次电流之间存在 的差异。例如TA饱和误差，在TA饱和时，TA的励磁阻抗将 会下降很大，差动保护会产生很大的不平衡电流。 输电线路纵联差动保护不平衡差流产生原因及其应对措施： 与一次电流的关系 措施 分布电容电流 无关 最小动作电流，补偿 励磁电流 无关 励磁涌流识别 TA变比 有关 最小动作电流（制动特性 TA汲出电流 有关 制动特性（最小动作电流） 二次回路暂态过程 有关 制动特性 TA饱和 有关 TA饱和识别 TA回路故障 无关 启动元件、其它措施 A/D有效长度 有关 最小动作电流 随机噪声 无关 最小动作电流 数据同步误差 有关 制动特性输电线路纵联
5、差动保护 不带制动特性的差动继电器特性特性分析 带有制动线圈的差动继电器特性 输电线路纵联差动保护继电器的动作方程为 I r I m I n I set式中 I r 流入差动继电器的电流； I set 差动继电器的动作电流的整定值； 躲过外部短路时的最大不平衡电流 I set 的选取 躲过最大负荷电流 输电线路纵联差动保护躲过外部短路时的最大不平衡电流 I set K rel K np K er K st K k .max式中 K rel 可靠系数，取1.21.3； K np 非周期分量系数，当差动回路采用速饱和变流器时 为1；当差动回路是用串联电阻降低不平衡电流时， 为1.51.2； K e
6、r 电流互感器的10误差系数； K st 同型系数，在两侧电流互感器同型号时取0.5， 不 I k .max 同型号时取0.5。相同型号时取1。 外部短路时流过电流互感器的最大短路电流。 输电线路纵联差动保护 躲过最大负荷电流 考虑正常运行时一次侧电流互感器二次断线时差动继电器在流过线路的最大负荷电流时保护不动作，即 I set K rel K L.max 式中 K rel 可靠系数，取1.21.3； K L.max 线路正常运行时的最大负荷电流的二次值。 输电线路纵联差动保护 取以上两个整定值中较大的一个作为差动继电器的整定值。保护应满足线路在单侧电源运行发生内部短路时有足够的灵敏度，即 I
7、r I k .min K sen 2 I set I set 式中 I k .min 单侧最小电源作用且被保护线路末端短路时，流过保 护的最小短路电流。 若纵差保护不满足灵敏度要求，可采用带制动特性的纵差保护。 输电线路纵联差动保护带有制动线圈的差动继电器特性 这种原理的差动保护继电器有两组线圈，制动线圈流过两侧互感器的循环电流 Im In ，在正常运行和外部短路时制动作用增强，在动作线圈中流过两侧互感器的和电流 Im In ，在内部短路时制动作用减弱（相当于无制动作用），而动作的作用极强。 输电线路纵联差动保护 M IM IN N k1 k2 In Im 继电器的动作方程为 Im In Im
8、 In I m I n K I m I n I op 0 Ir 这种动作电流 I m I n 随着制动电流 式中，K为制动系数，可在01之间选 动 作 I 择；op 很小的门限，克服继电器动作 I m I n 0 变化的特征称为制动特性。不 特 动作区 机械摩擦或保证电路状态发生翻转需 仅提高了内部短路时的灵敏性而且提高 性 要的值。 了在外部短路时不动作的可靠性，因而 I op 0 I res 在电流差动保护中得到了广泛的应用。输电线路纵联差动保护 通 导引线通道 信 电力线载波通道 通 微波通道 道 光纤通道 输电线路纵联差动保护导引线通道 这种通道需要铺着导引线电缆传送电气量信息，其投资随线路长度而增?樱毕呗方铣?0km以上）时就不经济了。导引线越长，自身的运行安全性越低。在中性点接地系统中，出了雷击外，在接地故障时地中电流会引起地电位升高，也会产生感应电压，所以导引线的电缆必须有足够的绝缘水平（例如15kV的绝缘水平），从而使投资增大。一般导引线中直接传输交流二次电量波形，故导引线保护广泛再用差动保护原理，但导引线的参数（电阻和分布电容）直接影响保护性能，在技术上也限制了导引线保护用于较长的线路。
