纵联电流差动保护
纵联差动保护原理
纵联差动保护原理
纵联差动保护是电力系统中常用的保护方式之一，用于检测和保护多个平行的发电机或变压器组的差动故障。
其原理是根据比较线圈中电流的差值来判断系统是否存在差动故障，并发出保护信号。
在纵联差动保护中，一组比较线圈置于发电机或变压器的两端，同时连接到保护装置中。
当正常运行时，比较线圈中的电流应该是相等的，差动电流为零。
而当系统发生差动故障时，比较线圈中的电流会出现差异，差动电流会产生并流入保护装置。
保护装置对比较线圈中的电流进行比较，并设定一个差动电流阈值。
当差动电流超过阈值时，保护装置会判断为故障发生，并发出保护信号，触发断路器进行故障切除，保护系统的正常运行。
为了提高纵联差动保护的检测能力和可靠性，通常还会采用差动电流的变比校正，以消除发电机或变压器的变比误差对差动保护的干扰。
此外，还可以通过差动电流的零序和负序成分的检测来区分故障类型，提高保护的选择性。
总之，纵联差动保护通过比较发电机或变压器两端的电流差异来检测差动故障，从而保护电力系统的安全运行。
它是一种常用且有效的保护方式，广泛应用于电力系统中。
纵联电流差动保护概述
纵联电流差动保护概述摘要：纵联电流差动保护有明确的选择性，逐渐成为高压线路的主保护。
本文首先重点介绍了纵联电流差动保护的保护原理，然后分析了影响纵联电流差动保护的性能因素及其解决办法，最后介绍了纵联电流差动保护在现场的对调工作。
关键字：纵联电流差动保护；选择性；原理；解决办法；对调0、引言根据继电保护在电力系统中所担负的任务，通常继电保护装置必须满足四个基本要求，即选择性、快速性、灵敏性和可靠性。
随着微机保护技术和光纤通信技术的日益成熟，纵联电流差动保护逐渐成为高压线路的主保护，其保护原理简单，有明确的选择性和很好的速动性，可以实现线路全长范围内故障的无时限切除。
1、纵联电流差动保护原理纵联保护在电网中可实现全线速动，理论上具有绝对的选择性。
电流差动保护是较为理想的一种保护原理，其选择性不是靠延时，不是靠方向，也不是靠定值，而是靠基尔霍夫电流定律：流向一个节点的电流之和等于零【1】。
图1-1 纵联电流差动保护原理（b）比率制动特性设流过两端保护的电流、以母线流向被保护线路的方向规定为其正方向。
以两端电流的相量和作为继电器的动作电流，如式1-1（a），该电流有时也称作差动电流、差电流。
另以两端电流的相量差作为继电器的制动电流，如式1-1（b）。
式1-2 比率制动特性两折线公式而当线路外部短路时，经计算，其工作点落在动作特性的不动作区，差动继电器不动作。
差动继电器可以区分线路外部短路（含正常运行）和线路内部短路。
继电器的保护范围是两端TA之间的范围。
【2】2、影响差动保护的性能因素及其解决办法2.1 电流互感器的误差和不平衡电流同型号的电流互感器性能也不能保证完全一致，电流互感器之间存在误差；电流互感器励磁电流的影响也会带来误差；保护装置采样回路的误差等。
以上误差都会引起不平衡电流，不平衡电流增大会影响差动保护的灵敏度。
电流互感器的误差可以通过选取同一厂家同一批次的相同型号电流互感器来尽量减小，而对于保护装置采样回路的误差，则要求保护厂家采取措施尽量减小它的影响。
纵联差动保护原理
纵联差动保护原理
纵联差动保护是一种电力系统中常用的保护方式，用于检测和保护主变压器、发电机、母线等重要设备的故障。
其基本原理是比较设备两侧电流的差值，当差值超过设定值时，即认为发生了故障，触发保护动作。
纵联差动保护的工作原理可以分为两个阶段：采样和比较。
首先，在设备两侧分别安装电流互感器，采样得到两侧电流的信号。
这些信号经过放大和调节后，送入差动继电器。
差动继电器进行差动计算，即计算两侧电流的差值。
如果差值低于设定值，差动继电器保持动作，表示系统正常。
但当差值超过设定值，差动继电器即判定为发生故障，触发保护装置的动作。
纵联差动保护的核心是差动继电器，其内部包含了一个差动计算单元和一个保护决策单元。
差动计算单元计算两侧电流的差值，并将结果送入保护决策单元。
保护决策单元根据计算结果，进行故障判定和相应的保护动作。
纵联差动保护的设计要考虑到系统的复杂性和可靠性。
在设计时，需要合理选择互感器的参数、差动计算的方式和设定值。
此外，还需要考虑到与其他保护装置的协调工作，使整个保护系统能够快速、准确地检测和定位故障，并采取适当的措施进行隔离和保护。
综上所述，纵联差动保护通过比较设备两侧电流的差值来检测和保护设备的故障。
它是一种重要的电力系统保护方式，能够有效地提升系统的可靠性和安全性。
纵联电流差动保护
4.4.1 纵联电流差动保护原理
外部短路时穿过两侧电流互感器的实际短路电流 可I re以s 采 用以下方法计算：
（2）带制动特性的差动继电器特性 这种原理的差动继电器有两组线圈：制动线圈和动作线圈。
制动线圈流过两侧互感器的电流之差（循环电流） Im ，In 动作线圈流过两侧互感器的电流之和 Im ，In动作条件为：
I mI nKI mI nIo0p
K
I op 0
制动系数，在0~1之间选择。 很小，克服继电器机械摩擦或保证电路状态发生翻转做需要的值。
比率制动方式
Ires0.5I mI n， Ires0.5I mI n 标积制动方式
Ires I mI nco1s8( 0m)n co1s8( 0m)n0
0
co1s8( 0m)n0
在差动继电器的设计中，差动的动作门坎随着 I res 的增大而增大， I res 起制动作用，称为制动电流。动作
的电流（不平衡电流）为：
I unb I mI nnT 1（ A I MI N)
电流继电器正确动作时，差动电流（动作电流） I 应r 躲过
最大不平衡电流，即：
Ir I mI n Iunb
4.4.1 纵联电流差动保护原理
在工程上，不平衡电流稳态值采用电流互感器的10% 的误差曲线按下式计算：
Iun b 0.1KstKnp Ik
因此可以从高频信号的连续和间断反应两端电流相位比 较结果，构成相位纵联保护。
下面结合图形具体说明。
区外故障时
4.输电线纵联差动保护
保护的动作值将随外 部故障时的不平衡电流 增大而增大
I r ≥ K res I unb
K res = 制动系数
4.4.2 两侧电流的同步测量
基于数据通道的同步方法 基于GPS统一时钟的同步方法
4. 2
输电线路纵联保护两侧信息量的交换
输电线路目前常用的通信方式为：
导引线通信 电力线载波通信 微波通信 光纤通信
4.2.2
电力线载波通信
有“相-相”和“相-地”两种连接方式 “我国广泛运用” 1. 阻波器 2. 耦合电容器 3. 连接滤波器 4. 电缆 5. 载波收发信机 6. 接地开关
Zr ⋅ Δ I
⋅
保护的反方向短路，保护安装 处的电流、电压的关系为： ⋅ ⋅
ΔU = Δ I ⋅ Z s
考虑各种因素的影响，反方向故 障时功率方向为正的判断依据为： ⋅
90 > arg
0
ΔU
Zr ⋅ Δ I
⋅
> −900
4.3.1
工频故障分量的方向元件
负序、零序方向元件在正方向 故障时，功率方向为正的判断 ⋅ 为： ΔU
零序方向纵联保护与负序方向相同
因此需取断路器线路侧电压互感器信号
4.3.3 闭锁式距离纵联保护的构成 闭锁式距离纵联保护利用线路两侧三段式 距离保护，以III段作为启信元件，以II段方向 判别元件作停信元件。
4.3.3 闭锁式距离纵联保护的构成
闭锁式距离纵联保护利用线路两侧三段式距离保护，以III 段作为启信元件，以II段方向判别元件作停信元件。
4.4
纵联电流差动保护
4.4.1
纵联差动保护原理
一、发电机相间短路的纵联差动保护将发电机两侧变比和型号相同的电流互感器二次侧图示极性端纵向连接起来，差动继电器KD 接于其差回路中，当正常运行或外部故障时，I 1 与 I 2 反向流入，KD 的电流为 11TA I n - 22TA I n =1I ' - 2I '≈0 ，故KD 不会动作。
当在保护 区内K2点故障时， I1与 I2 同向流入，KD 的电流为：11TA I n + 22TA I n =1I ' + 2I '=2k TAI n当 2k TA I n 大于KD 的整定值时，即 1I '- (3)max max /unb st unp i k TA I K K f I n =≠0 ,KD动作。
这里需要指出的是：上面的讨论是在理想情况下进行的，实际上两侧的电流互感器的特性（励磁特性、饱和特性）不可能完全一致，误差也不一样，即nTA1≠nTA2，正常运行及外部故障时， 2k TAI n ≥I set ，总有一定量值的电流流入KD, 此电流称为不平衡电流，用Iunb 表示。
通常，在发电机正常运行时，此电流很小，当外部故障时，由于短路电流的作用，TA 的误差增大，再加上短路电流中非周期分量的影响，Iunb 增大，一般外部短路电流越大，Iunb 就可能越大，其最大值可达：.min.min .min ()brk brk op ork brk op I I I K I I I >≥≤+式中：Kst ——同型系数，取；Kunp ——非周期性分量影响系数，取为1～；fi ——TA 的最大数值误差，取。
为使KD 在发电机正常运行及外部故障时不发生误动作， KD 的动作值必须大于最大平衡电流，即Iop=(Krel 为可靠系数，取）。
越大，动作值Iop 就越大，这样就会使保护在发电机内部故障的灵敏度降低。
此时，若出现较轻微的内部故障，或内部经比较大的过渡电阻Rg 短路时，保护不能动作。
简述输电线路纵联差动保护的原理
简述输电线路纵联差动保护的原理
输电线路纵联差动保护是一种常用的保护方式，用于检测和定位输电线路的故障。
其原理是通过比较线路两端的电流差值，来判断是否有故障发生，并且能够定位故障发生的位置。
具体而言，纵联差动保护是基于基尔霍夫电流定律和分流器原理设计的。
在一条正常工作的输电线路中，线路两端的电流是相等且方向相反的。
如果发生了线路故障，比如短路或接地故障，会导致电流产生偏差。
纵联差动保护通过监测线路两端的电流差值来判断故障的存在。
纵联差动保护通常由保护继电器和电流互感器组成。
电流互感器用于测量线路两端的电流，并将测得的电流信号传输给保护继电器。
保护继电器会比较线路两端的电流差值，如果差值超过设定的阈值，则判断为故障发生。
纵联差动保护不仅能够检测到线路上的故障，还能够定位故障的位置。
当故障发生时，保护继电器会通过测量电流差值的大小来判断故障的位置。
根据不同的故障类型，可以采用不同的定位方法，如使用方向元件或差动比率定位等。
总的来说，纵联差动保护通过比较线路两端的电流差值来检测和定位输电线路上的故障。
它具有响应速度快、可靠性高等优点，被广泛应用于输电线路的保护系统中。
《课程讲解》-4.4 纵联电流差动保护
故障启动发 信机元件
收信比较时间
启
收
元件，功能分 析见后页
发信机操作 发
I1KI2 元件，正波发信信 信
器
收信比较时间t 3 元件
时间元件 在t 3收到输电线路上的高频信号后，将延时 后t有3 输出，并展宽 时间t 4。
延时 t 3时间才有输出的原因
t3
t3
180° 360°
因此可以从高频信号的连续和间断反应两端电流相位比 较结果，构成相位纵联保护。
下面结合图形具体说明。
区外故障时
~
Im
k2 ~
In
180° 360°
t
180° 360°
当某端的电流处于正半波时，由该端保护向输电线上发出高频信号。 该高频信号可以同时被本端保护和对端保护所接收。
可见，区外故障时，两端电流反向，输电线路上存在连续的高频信号。
K st
当两侧互感器的型号、容量相同时取0.5，不同取1。
K np
非周期分量系数。
Ik
外部短路时流过互感器的短路电流（二次值）。
可见：不平衡电流的大小和外部短路电流的大小有关，短路 电流越大，不平衡电流越大。
4.4.1 纵联电流差动保护原理
因此，差动保护的判据有两种思路： （1）躲过最大不平衡电流Iunb.max，这种方法可以防止 区外短路的误动，但对区内故障则降低了差动保护的灵 敏度；
部短路时有足够灵敏度的要求。
KsenIIsretIkI.smeitn2
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。
若纵差动保护不满足灵敏度要求，可采用带制动特性 的纵差动保护。
4.4.1 纵联电流差动保护原理
第四章输电线纵联保护
继电保护装置从TA,TV获取电压电流，形成或提取两端被比较的电气量特征，一方面 发送信息，一方面接收信息（通信通道），比较两端电气量特征，符合条件则动作 并告知对方。
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4-1 输电线纵联保护概述
2、分类
A、按通道类型分 1)导引线纵联保护（需敷设导引线电缆） 2)电力线载波纵联保护（以线路为通道） 3)微波纵联保护 4)光纤纵联保护（短线路纵联保护主要通道形式） B、按保护动作原理分 1)方向比较式纵联保护（通道中传送逻辑信号） 2)纵联电流差动保护（通道中传送两侧电气量信号）
1、载波通道的构成 1)输电线路。 2)阻波器 由电感线圈和可变电容器并联组成的回路。f0为并联谐振的频率。 这样，高频讯号被限制在输电线范围内，而不穿越到相邻线路上。 50Hz工频电流阻波呈现较小阻抗，不影响其传输。
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4-2 输电线纵联保护两侧信息的交换
8).高频收发讯机。 发讯机发出讯号，通过高频通道，送到对端收讯机中，也被自己的收讯机接收，高频 收讯机接收由本端和对端所发送的高频讯号，经过比较判断后，再动作于继电保护。 发讯分故障时发讯和长期发讯。
2、载波通道的特点
对于中长距离的输电线路，敷设专门的辅助导线，技术上、经济上是不合理的。 利用输电线路本身作为一个通道，在输电线传送50Hz工频电流的同时，迭加传送 一个讯号，以进行线路两端电气量的比较。讯号采用50～400kHz的高频电流。 1)无中继通信距离长（几百公里）； 2)经济，使用方便； 3)工程施工比较简单
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电力系统继电保护 ——方向比较式纵联保护和纵联电流差动保护
四、影响正确工作的因素及应对措施
2. 功率倒向对方向比较式纵联保护的影响及应对措施 增加延时返回元件。
3. 分布电容对方向比较式纵联保护的影响及应对措施 一端断开，另一端三相合闸充电 负序方向元件：按躲过空载线路两相先闭合时出现的稳态负 序电容电流进行整定；或增大保护启动时间；或用方向阻抗 元件代替负序方向。
电气工程及其自动化专业课程
电力系统继电保护
武汉理工大学自动化学院
唐金锐
tangjinrui@
输电线路纵联保护
一、输电线路纵联保护概述 二、输电线路纵联保护两侧信息的交换 三、方向比较式纵联保护 四、纵联电流差动保护
方向比较式纵联保护
一、工频故障分量的方向元件 二、闭锁式方向纵联保护 三、闭锁式距离纵联保护 四、影响正确工作的因素及应对措施
四、影响正确动作的因素
3. 负荷电流对纵联电流差动保护的影响
重负荷情况下发生经大电阻短路，有可能动作量小于制动 量而拒动 全电流纵联差动保护的主要缺点：为了提高重负荷情况下 保护耐受过渡电阻的能力，不得不降低制动系数K的值， 同时也就降低了外部故障时的防卫能力。
为了消除负荷电流的影响，增强保护的耐过渡电阻能力， 提高保护的灵敏度，利用电流的故障分量构成差动保护判 据。
三、闭锁式距离纵联保护
由两端完整的三段式距离保护附加高频通信部分组成： （1）核心变化：距离保护II段的跳闸时间元件增加了瞬时 动作的与门元件。本侧II段动作且收不到闭锁信号。实现 了纵联保护瞬时切除全线任意点短路的速动功能。
（ 2 ）闭锁式零序方向纵联保护的实现原理与闭锁式距离 纵联保护相同，三段式零序方向保护代替三段式距离保护
变压器纵联差动保护原理
变压器纵联差动保护原理变压器纵联差动保护是一种用于保护变压器的重要保护装置，主要用于检测变压器绕组之间的电流差异，以便快速准确地判断是否发生了内部故障。
以下是变压器纵联差动保护的基本原理：1. 基本原理：-纵联差动保护通过比较变压器绕组之间的电流来检测潜在的内部故障。
正常工作状态下，变压器的输入电流等于输出电流，即两侧绕组电流相等。
当发生内部故障时，如绕组短路或绝缘故障，绕组之间的电流差异将导致纵联差动电流。
2. 电流比较：-纵联差动保护系统会同时监测变压器高压绕组和低压绕组的电流。
这些电流通过电流互感器（CT）测量，并传输到差动保护设备中。
设备将两侧电流进行比较，正常情况下两侧电流应该平衡。
3. 设定电流和灵敏性：-差动保护设备设有一定的电流差动保护设定值。
当变压器内部发生故障时，导致两侧电流不平衡，超过设定值时，差动保护将启动，产生差动保护动作信号。
4. 差动保护动作：-一旦检测到电流差异超过设定阈值，差动保护设备会发出保护动作信号。
这通常包括切断电源、关闭刀闸等措施，以隔离变压器并防止故障蔓延。
5. 灵敏性和稳定性：-纵联差动保护需要在足够灵敏的同时保持稳定性，以防止误动作。
因此，设定值的选择、电流互感器的准确性和保护装置的灵敏性都是设计中需要考虑的关键因素。
6. 复合差动保护：-为了提高保护的可靠性，有时会采用复合差动保护，结合其他保护元件，如零序电流保护、过流保护等。
这样可以增加差动保护的鲁棒性，减少误动作的可能性。
变压器纵联差动保护是确保变压器正常运行和防止故障蔓延的关键保护装置之一。
通过及时、准确地检测内部故障，它有助于提高电力系统的可靠性和稳定性。
大学课件 电力系统继电保护 纵联电流差动保护
Ir Kres Ires
式中， Kres 为制动系数，根据差动保护原理应用于不同的 被保护元件上（线路、变压器、发电机等）选取不同的值。
比率制动方式—— Ires 采用
Ires 0.5 Im In
量是被保护线路两端电流的相量差）或采用
计算（制动
Ires 0.5 Im In 计算（制动量是被保护线路两端电流的标
4.4.2 两侧电流的同步测量
两侧的“同步数据”——指两侧的采样时刻必须严格 同时刻和使用两侧相同时刻的采样点进行计算。 常见的同步方法有基于数据通道的同步方法和基于全 球定位系统GPS同步时钟的同步方法。
1 基于数据通道的同步方法
采样时刻调整法（应用较多） 采样数据修正法 时钟校正法
如下图所示，线路两侧保护中任意规定一侧为主站，另一侧为从站。 两侧固有采样频率相同，采样间隔为Ts，由晶振控制。tm1、 tm2、…tmj为主站时标采样时刻点；ts1、ts2、…tsi为从站时标采 样时刻点。
时间t3元件对收到的高频电流进行整流并延时t3后有输出，并展宽t4时间：
区内短路时 高频电流间断时间长
t3延时满足收信机 回路有输出
保护跳 闸
区外短路时
高频电流间断时间短
小于t3延时满足收 信机回路无输出
保护不 跳闸
2 纵联电流相位差动保护的动作特性与相继动作
（1）纵联电流相位差动保护的闭锁角及其整定——为了保证在任何 外部短路条件下保护都不误动，需要分析外部短路时两侧收到的高 频电流之间不连续的最大时间间隔即对应工频的相角差，以整定t3 延时。
通道延时的测定 正式开始同步采样前，主站在tm1时刻向从站发送一帧信息，该信息包括 主站当前时标和计算通道延时td的命令，从站收到命令后延时tm时间将从 站当前时标和延时时间送回给主站。由于两个方向的信息传送是通过统一 途径，可认为传输延时相同。主站收到返回信息的时刻为tr2，可计算出通
纵联电流差动保护
• 在正常行运行及区外故IM障时I，N
，
流过差动继Iunb电器Im的 I电n 流（nT1A不（I平M衡电IN流) ）为：
Ir
•电流继电器正Ir 确 I动m 作 I时n ，I差unb动电流（动作 电流） 应躲过最大不平衡电流，即：
4.4.1 纵联电流差动保护原理
• 在工程上，不平衡电流稳态值采用电流 互感器的10%的误差曲线按下式计算：
4.4.1 纵联电流差动保护原理
• 外部短路时穿过两侧电流互感器的实际Ires短
路电流 可以采用以下方法计算：比率制动方式
I res 0.5 Im In ，I res 0.5 Im In
标积制动方式
I
res
Im In cos(180 mn )
0
cos(180 mn ) 0 cos(180 mn ) 0
（1）躲过最大不平衡电流Iunb.max，这种方法可以防止 区外短路的误动，但对区内故障则降低了差动保护的灵 敏度；
（2）采用浮动门坎，即带制动特性的差动保护。因为 区外故障时流过差动回路的不平衡电流与短路电流的大 小有关系，短路电流小，不平衡电流也越小，因此可以 根据短路电流的大小调整差动保护的动作门坎。
4.4.2 纵联电流相位差动保护
• 在传递相位信息时，两端保护仅在本端 正半波（负半波）时启动发信机发送高频信 号，这样外部故障时两端电流按照规定的正 方向相位为反相，则输电线路上将出现连续 的高频信号；若是内部故障，两端电流近似 同相，输电线路上将出现间断的高频信号。 • 因此可以从高频信号的连续和间断反应
可见，区内故障时，两端电流同相，向线路发送高频信号的时刻基本相 同，因此，输电线路上的高频信号是不连续的。
对称短路 时启动
纵联电流差动保护
K2点短路（区外）：M侧电流为正，N侧电流为负
IM IN 0
K1点短路（区内）：两侧电流均为正方向
IM IN IK
Ires 0.5 Im In
Ires 0.5( Im In )
Ires Im In cosmn
（1） （2）比率制动方式 （3）标积制动方式
➢ 区外短路或正常运行时，（1）与（2）效果相同 ➢ 单侧电源内部短路，（1）与（2）效果相同，（3）更灵敏 ➢ 双侧电源内部短路，（1）更灵敏
不带制动特性
整定：
1.躲过外部短路时的最大不平衡电流
I set Krel Knp Ker K st I kmax
2.躲过最大负荷电流
I set K I rel Lmax
二者取较大者
灵敏度：单侧电源运行内部短路时
K sen
Ir I set
I kmin I set
2
带制动线圈
动作线圈：取和电流
Im In
制动线圈：取循环电流 Im In
动作方程：
Im In k Im In Iop0
制动特性：动作电流不是定值，而是随制动电流变化，称为制动特性。
两侧电流的同步测量
基于数据通道的同步方法
两侧电流的同步测量
基于统一时钟的同步方法
Байду номын сангаас
纵联电流相位差动保护
负序电压滤过器
Umn
R1
R1 jX
1
Uab
jX 2 R2 jX
2
Ubc
负序电流滤过器
影响纵联电流差动保护正确动作 的因素
1.电流互感器的误差和不平衡电流 2.输电线路的分布电容电流及其补偿措施
3.负荷电流对纵联电流差动保护的影响
纵联电流差动保护
K2点短路（区外）：M侧电流为正，N侧电流为负
IM IN 0
K1点短路（区内）：两侧电流均为正方向
IM IN IK
Ires 0.5 Im In
Ires 0.5( Im In )
Ires Im In cosmn
（1） （2）比率制动方式 （3）标积制动方式
➢ 区外短路或正常运营时，（1）与（2）效果相同 ➢ 单侧电源内部短路，（1）与（2）效果相同，（3）更敏捷 ➢ 双侧电源内部短路，（1）更敏捷
U bc
负序电流滤过器
影响纵联电流差动保护正确动作旳原因
1.电流互感器旳误差和不平衡电流 2.输电线路旳分布电容电流及其补偿措施
3.负荷电流对纵联电流差动保护旳影响
不带制动特征
整定：
1.躲过外部短路时旳最大不平衡电流
I set Krel Knp Ker K st I kmax
2.躲过最大负荷电流
I set K I rel Lmax
两者取较大者
敏捷度：单侧电源运营内部短路时
K sen
Ir I set
I kmin I set
2
带制动线圈
动作线圈：取和电流 制动线圈：取循环电流
Im In Im In
动作方程：
Im In k Im In Iop0
制动特征：动作电流不是定值，而是随制动电流变化，称为制动特征。
两侧电流旳同步测量
基于数据通道旳同步措施
两侧电流旳同步测量
基于统一时钟旳同步措施
纵联电流相位差动保护
Hale Waihona Puke 负序电压滤过器U mn
R1
R1 jX
1
U
ab
jX 2 R2 jX 2
线路纵联差动保护的原理
线路纵联差动保护的原理线路纵联差动保护，听起来有点高深，其实它就像我们生活中保护自己的“小卫士”。
想象一下，咱们在马路上走，突然有车冲过来，肯定得迅速躲开吧？这就是保护机制的核心！线路纵联差动保护就是在电力系统中，负责监测电流的变化，一旦发现异常，它就会“警报大作”，确保设备的安全。
你可能会问，什么叫纵联差动保护呢？简单说，就是通过比较进出电流的差别来判断设备是否出现故障。
就好比咱们买水果，秤上显示的重量跟实际不符，肯定得检查一下。
正常情况下，电流进来的数量和出去的数量应该是一样的，就像你进门和出门时拿的包包一样多。
如果有“包包”少了，那就得引起警觉了。
这套保护机制工作起来可是一点不含糊。
它通常会把进线和出线的电流进行实时比较，如果发现电流有明显的差异，就会发出“嘿，出问题了”的信号，进而迅速切断电源。
就像你在家里看到电器冒烟，第一反应肯定是拔掉插头，防止火灾发生。
这样一来，线路上的设备就能得到及时的保护，避免出现更大的损失。
在电力系统中，纵联差动保护可不是单枪匹马，它往往和其他保护装置一起联手作战。
想象一下，一个保安队伍，大家分工明确，互相配合。
当其中一个发现了可疑人员，立刻就会通知其他人，形成合力来解决问题。
这样一来，整体的保护效果就大大提升了。
哎，生活中也是这样，团队的力量就是大！这种保护机制在实际应用中也特别灵活。
无论是变电站还是发电厂，线路纵联差动保护都能派上用场。
比如说，发电机一旦发生短路，电流变化很大，保护系统就会迅速响应，切断电源，确保其他设备不受影响。
说白了，就是为设备撑起一把保护伞，抵挡风雨，给我们带来安心。
这套系统的设计也不是一朝一夕能完成的。
它需要专业的人士进行细致的调试和维护，确保每一个环节都能顺畅运行。
就像开车上路，车子得定期保养，不然出个小故障，那就麻烦大了。
电力系统也一样，时刻保持良好的状态，才能避免突发事件。
在未来，随着科技的进步，线路纵联差动保护的技术也会越来越先进。
纵联差动保护
（2）带制动特性的差动继电器
Ir
带制动特性的差动继电器动作方程为： m I n K res I res I
I 其中：K res为制动系数，res 为制动电流。
I set
• • m
动作区
非动作区
I res
I res 取值又可分为两种形式：
I res | I
I res | I
• m
- I
r
I
m
I
K2故障（或正常运行）时： K1故障（内部短路）时：
Im In
Ir 0
I m , I n 接近同相 I r 0
具有很大量值
因此利用差动电流的幅值大小可以区分区外和区内短路。 考虑实际在正常运行或外部故障时，由于两端TA不可能完全相同，以及两端 TA饱和情况不一致等因数，流入KD的电流通常不为零（不平衡电流），因而在设 计差动继电器的动作判据时需考虑其影响。
2.电流纵差保护的动作方程及特性
（1）不带制动特性的差动继电器
不带制动特性的差动继电器动作方程为： m I n I set I
Ir
动作区
I set
I set 的整定有两个方面 ： 1）躲过外部短路时的最大不平衡电流 2）躲过最大负荷电流 取以上两者的最大值作为整定值。
非动作区
I res
n
•
|
n| | I|来自（3）差动继电器典型动作方程及特性
I
m
I
n
K res I
I op 0
m
I
n
I
m
I
n
纵联保护第03讲
4.5.1 纵联电流相位差动
电流差动的主要问题： • 数据同步 • 传输数据量大，对通道要求高 • 易受互感器饱和的影响
纵联电流相位差动保护在以上几方面具有优势
4.5 纵联电流差动保护
4.5.1 纵联电流相位差动
（一）基本原理
仅利用输电线路两端电流相位 在区外短路时相差180°区内短 路时相差为0°,也可以区分区 内、外短路,这就是纵联电流相 位差动保护原理。 此时只需要两端传递各自的相 位信息，即可构成电流相位比 较式纵联差动保护。
.
I m
Rg
.
I n
图4－30 负荷电流对纵联电流差动保护的影响示意图
4.5 纵联电流差动保护
4.5.4 影响纵联电流差动保护的因素及其措施 （三）影响因素之三：负荷电流
解决措施： 故障分量差动保护 差动电流：
制动电流：
M
.
Im
Im In Im In K Im In Im In Im In Im In
当该电流为正(或负)半波时,操作发信机 发出连续的高频电流, 而当该电流为负(或正)半波时,则不发高 频电流。
4.5 纵联电流差动保护
4.5.1 纵联电流相位差动
（二）原理框图
收信比较时间t3元件
时间t3 元件对收到的高频电流进行整流并延时t3 后有输出,并展宽t4 时间。 区外短路时高频电流间断的时间短,小于t3 延时, 收信机回路无输出,保护不能跳闸。 区内短路时高频电流间断时间长, t3 延时满足, 收信机回路有输出,保护跳闸。 实际上考虑短路前两侧电势的相角差、分布电 容的影响、高频信号的传输延迟等因素,在区外 短路时收到的高频信号不完全连续,会有一定的 间断时间,同样在区内短路时收到的高频电流间 断时间也会小于半周波,因而对t3 要进行整定。
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电力系统继电保护
4.3.1 纵联电流差动保护原理
不带制动特性
整定：
1.躲过外部短路时的最大不平衡电流
I set Krel Knp Ker K st I kmax
2.躲过最大负荷电流
I set K I rel Lmax
二者取较大者
灵敏度：单侧电源运行内部短路时
K sen
Ir I set
I kmin I set
4.4.3 纵联电流相位差动保护
负序电流滤过器
电力系统继电保护
4.4.4 影响纵联电流差动保护正确动作的因素
1.电流互感器的误差和不平衡电流 2.输电线路的分布电容电流及其补偿措施
电力系统继电保护
4.4.4 影响纵联电流差动保护正确动作的因素
3.负荷电流对纵联电流差动保护的影响
电力系统继电保护
电力系统继电保护
4.4.2 两侧电流的同步测量
基于统一时钟的同步方法
电力系统继电保护
4.4.3 纵联电流相位差动保护
电力系统继电保护
4.4.3 纵联电流相位差动保护
电力系统继电保护
4.4.3 纵联电流相位差动保护
负序电压滤过器
Umn
R1
R1 jX
1
Uab
jX 2 R2 jX
2
Ubc
电力系统继电保护
2
电力系统继电保护
4.3.1 纵联电流差动保护原理
带制动线圈
动作线圈：取和电流
Im In
制动线圈：取循环电流 Im In
动作方程：
Im In k Im In Iop0
制动特性：动作电流不是定值，而是随制动电流变化，称为制动特性。
电力系统继电保护
4.4.2 两侧电流的同步测量
基于数据通道的同步方法
电
力
系
统
4.4 纵联电流差动保护
继
电
保
护
南京信息工程大学 电气工程与自动化系
4.3.1 纵联电流差动保护原理
K2点短路（区外）：M侧电流为正，N侧电流为负
IM IN 0
K1点短路（区内）：两侧电流均为正方向
IMቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ IN IK
电力系统继电保护
4.3.1 纵联电流差动保护原理
Ires 0.5 Im In
Ires 0.5( Im In )
Ires Im In cosmn
（4.18） （4.19）比率制动方式 （4.20）标积制动方式
➢ 区外短路或正常运行时，（4.18）与（4.19）效果相同 ➢ 单侧电源内部短路，（4.18）与（4.19）效果相同，（4.20）更灵敏 ➢ 双侧电源内部短路，（4.18）更灵敏