几种型号的分相电流差动保护的异同

几种常见型号的分相电流差动保护的比较

本文将对目前工区范围内常见的几种分相电流差动的保护原理，装置结构、日常运行操作等方面做一个简要的介绍和比较，从而找出其共性和不同之处，为日常运行工作提供参考。

1. 分相电流差动的基本原理

1) 基本原理

保护通过通讯通道把一端的带有时标的电流信息数据传送到另一端，各侧保护利用本地和对侧电流数据按相将同一时刻的电流值进行差动电流计算，比较两端的电流的大小与相位，以此判断出是正常运行、区内故障还是区外故障。 M I N I

以母线指向线路为正方向，根据基尔霍夫电流定律，在不考虑电容电流和CT 采样误差的情况下：正常运行或区外故障时一侧电流由母线流向线路，为正值，另一侧电流由线路流向母线，为负值，两电流大小相同，方向相反，所以0M N I I +=，差流元件不动作。区内故障时两侧实际短路电流都是由母线流向线路，和参考方向一致，都是正值，差动电流会很大，满足差动方程，差流元件动作。

2) 与相差高频在原理上的区别

相差高频保护是比较被保护线路两侧电流相位的高频保护。当两侧故障电流相位相同时保护被闭锁，两侧电流相位相反时保护动作跳闸。

两者区别在于相差高频不比较电流值只比较相位，分相电流差动同时比较两侧的电流幅值和相位。

3) 保护的通道

分相电流差动保护需要将线路两端的电流信息进行比较，应此要有专门的通道来传输这

些电流信息，目前保护通道主要有载波通道与光纤通道。由于光纤通道具有可靠性好，传输信息量大的优点，因此分相电流差动保护均使用光纤通道。

光纤通道分为两种：一种为复用通道，另一种为专用通道。

专用光纤通道：专用纤芯方式相对比较简单，运行的可靠性也比较高，220kV及以下线路光纤保护多采用专用纤芯方式

复用光纤通道：两地之间通过通信网通信。由于通信网是复用的，所以需要用通信设备进行信号的复接。多用于500kV长距离输电线路。

2.分相电流差动保护的优势

与高频距离、相差高频等纵联保护相比分相电流差动主要有以下优点：

A.分相电流的差动保护中只要引入电流量就能实现故障判别，而无需引入电压量。因

而在原理上得到了很大的简化。

B.分相电流差动保护中只对电流值进行测量计算，不对故障距离阻抗进行计算，因此

提高了耐过渡电阻的能力。

C.分相电流差动保护中只要对两端电流差值和相位进行测量计算就能明确选出故障

相，故障选相变得非常容易，而这在其它保护方法中是难点。

D.分相电流差动保护不受系统振荡影响。在系统振荡时两端电流方向与正常时相同，

相位的摆动完全一致，即使在系统振荡时发生故障，保护装置也能根据两端电流相

位变化正确动作。

3.220kV、500kV线路保护配置原则

根据《华东电网继电保护应用技术原则》规定，对于具有光纤通道的输电线路，优先配置光纤纵联差动保护。同杆并架线路应尽量采用分相电流差动保护作为线路主保护。

目前工区内220kV、500kV的线路保护陆续升级改造为双重化配置的分相电流差动保

护。常见型号有南自的PSL-603，南瑞的PCS-931、四方的CSC-103和ABB的REL-561等。典型的双重化配置方式为：PCS-931+ PSL-603、PCS-931+ CSC-103、

PCS-931+REL-561。

4.常见型号的保护软件原理介绍

以上保护虽然都是基于基尔霍夫电流定律，但是在具体的实现手段、装置结构上还是有很大区别的。

首先将各保护的基本信息列表如下：

1)各保护的基本配置

保护型号保护配置

PCS-931G 分相电流差动（包含了变化量差动，稳态差动Ⅰ段、Ⅱ段），零序电流差动，工频变化量距离快速Ⅰ段，三段式相间、接地距离，零序方向过流

PSL-603U 分相电流差动，零序电流差动，快速距离，三段相间、接地距离保护，零序方向过流保护，零序反时限

CSC-103A 纵联电流差动，三段式相间和接地距离，四段式零序及零序反时限

REL-561 分相电流差动，三段式距离，零序方向过流

2)各保护的基本参数

保护型号保护动作时间整定范围

PCS-931G 工频变化量：近端3～10ms末端

<20ms

差动保护全线路跳闸时间：<25ms

距离Ⅰ段：≈20ms

距离Ⅱ段、Ⅲ段：0～10s 电流变化量启动元件0.1～0.5 I n

零序过流启动元件0.1～0.5 I n

距离保护0.01～25Ω/0.05～125Ω

后备段零序跳闸延迟时间：0～10s

PSL-603U 快速距离：近端3～10ms

纵联保护全线速动不大于25ms

距离Ⅰ段：<20ms

距离方向元件：最小动作时间10ms

零序方向元件：最小动作时间10ms 电流突变量启动元件：0.05A～2.5A 零序电流辅助气动元件：0.05A～2.5A 最小阻抗值为0.01Ω

CSC-103A 差动元件：2倍整定时<20ms

距离元件Ⅰ段：近处故障<15ms

零序电流Ⅰ段：差动元件0.1～2I n

距离元件0.01～40Ω/0.05～200Ω零序过流元件0.1～20 I n

3)各保护的实现原理

A.装置启动方式的差别

国外分相电流差动和国内分相电流差动保护在保护启动方式上存在根本不同。国外保护只要满足线路两侧差流高于门槛启动电流和制动电流即可选项动作，而国内保护均设置了装置总启动元件，在装置总启动元件动作后才开放出口正电源或负电源（PSL-603U开放出口负电源）。

启动元件动作之后才开放出口继电器正电源，主要起到了在系统正常运行时闭锁保护，而在系统发生异常时，使微机保护进入故障处理程序的作用，从而提高了装置工作的可靠性。

REL-561保护同样考虑到了保护动作安全性的问题，为了保证安全性，跳闸回路采用4取2或4取3逻辑，即连续进行4次测量，如果其中有2或3次满足跳闸条件方可跳闸。以江都变为例，REL-561的定值中Evaluate整定项，整定为3 of 4，即为4取3逻辑。

国内保护的动作方式如图1：