纵联电流差动保护
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，I1与I2反向流入，KD的电流为11TAIn-22TAIn=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：11TAIn+22TAIn=1I'+2I'=2kTAIn当2kTAIn大于KD的整定值时，即1I'-(3)max max/unb st unp i k TAI 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，2kTAIn≥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 brkop ork brk opI II K I I I>≥≤+式中：Kst——同型系数，取0.5；Kunp——非周期性分量影响系数，取为1～1.5；fi ——TA的最大数值误差，取0.1。
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Iunb.max，即Iop=KrelIunb.max(Krel为可靠系数，取1.3）。
Iunb.max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。
对于大、中型发电机，即使轻微故障也会造成严重后果。
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。
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-
2）有制动作用
M IM
k1
IN
N k2
动作线圈： Im In
IImm
Im KD
Im In
I r In
IInn
制动线圈： Im In
Ir
动作方程： Im In k Im In Iop0
动作区
I
op0
I res
动作特性：动作电流不是定值，而是随制动电流变化的特性。
二、纵联电流差动保护的工作原理
M IM
k1
IN N
M IM
IN N k2
区内故障 I IM IN IK1
区外故障 I IM IN 0
工作原理 ——故障特征分析
2. 两端电流相位特征
假设：电源电势相角相等 ，无分布电容、TA、TV
无误差。
M IM
k1
IN N
M IM
IN N k2
区内故障
区外故障
0
180
工作原理 ——电流差动保护
谢谢！
引起保护误动，特别是对于超高压长线路，电容电流的影
响更为严重 。
M
.
IM
.
.
I MN
IN
N d
.
I CM
1 2
XC
.
I CN
图4－29 长距离输电线路的等值电路
四、影响因素分析
2、影响因素之二：电流互感器误差和不平衡电流
差动保护原理是建立在对一次系统的分析基础上的，但保 护所采用的电流信号是互感器的二次输出信号。二次信号 和一次信号之间的传变误差，导致了不平衡电流的出现。
——相位差动保护 1.电流相位特征
内部故障
外部故障
IM
IN
纵联差动保护
6.2 纵联差动保护6.2.1 基本原理6.2.1.1 定义差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护装置，一般分为纵联差动保护和横联差动保护。
变压器的差动保护属纵联差动保护，横联差动保护则常用于变电所母线等设备的保护。
6.2.1.2 基本原理变压器纵差保护是按照循环电流原理构成的变压器纵差保护的原理要求变压器在正常运行和纵差保护区（纵差保护区为电流互感器TA 1、TA 2之间的范围）外故障时，流入差动继电器中的电流为零，即2•'I －2•''I ＝0，保证纵差保护不动作。
但由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差保护的正确工作，就须适当选择两侧电流互感器的变比，使得正常运行和外部故障时，两个电流相等。
(a) 双绕组变压器正常运行时的电流分布 (b) 三绕组变压器内部故障时的电流分布（图6.4 变压器纵差保护原理接线图）在图6.4（a ）双绕组变压器中，变压器两侧电流1•'I 、1•''I 同相位，所以电流互感器TA 1、TA 2二次的电流2•'I 、2•''I 同相位，则2•'I －2•''I ＝0的条件是2•'I ＝2•''I ，即 2•'I ＝2•''I ＝11i n I •'＝21i n I •'' (6.1) 即 12i i n n ＝11••'''I I ＝T K (6.2) 式中，1i n 、2i n ——分别为TA 1、TA 2的变比； T K ——变压器的变比。
若上述条件满足，则当变压器正常运行或纵差保护区外故障（以下简称“区外故障”或“区内故障”）时，流入差动继电器的电流为K I •＝2•'I －2•''I ＝0 (6.3)当区内故障时，2•''I 反向流出，则流入差动继电器的电流为K I •＝2•'I ＋2•''I ＞ 0 (6.4) 当K I ＞ 0时，差动继电器动作，驱动变压器两侧断路器分闸，对变压器起到保护作用。
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
纵联电流差动保护定义
纵联电流差动保护定义《说说纵联电流差动保护定义那些事儿》嘿，朋友们！今天咱来唠唠一个听起来挺专业的玩意儿——纵联电流差动保护定义。
这名字是不是乍一听有点唬人？别急，听我慢慢道来，保证让你搞明白这到底是啥。
咱先从最通俗的角度来理解。
想象一下，有一条电力线路，就好比是一条输送能量的“高速公路”。
而纵联电流差动保护呢，就是这条高速公路上的“超级交警”。
它的任务呀，就是时刻盯着线路的两端，看看进来的电流和出去的电流是不是一样多。
为啥要这么盯着呢？这就好比你开车上高速，在入口交了一定的费用，那到出口的时候，如果交的费用不一样，是不是就有点不对劲啦？同样的道理，在线路上，如果进来的电流和出去的电流不一致，那就说明有问题啦。
可能是哪里漏电了，也可能是被调皮的“电老鼠”偷了电。
这时候，纵联电流差动保护这个“超级交警”就会立刻警觉，然后果断出手，把问题给解决掉，防止出现大麻烦。
而且哦，这个“超级交警”可厉害了，它的反应那叫一个迅速。
一旦发现有电流不一样的情况，马上就行动，速度快得像闪电一样。
它可不允许那些小毛病慢慢变成大问题，简直就是把隐患扼杀在摇篮里啊！有时候我就在想，要是生活中也有这么厉害的“保护神”就好了。
比如，我们吃零食的时候，要是有个“零食纵联电流差动保护”，一旦发现多吃的零食卡路里和消耗的不一样，就立马提醒我们别再吃啦，免得长肉肉，哈哈！当然啦，这只是开个玩笑。
纵联电流差动保护在电力系统中那可是起着至关重要的作用。
它就像是一个默默守护的卫士，保障着电力线路的安全稳定运行，让我们能安心地用上电，不用担心突然停电啦、跳闸啦这些烦心事。
总之，纵联电流差动保护定义虽然听起来挺专业，但其实理解起来也不难。
它就是电力线路上的“守护神”，时刻守护着电流的平衡，保障着我们的生活不受停电困扰。
怎么样，这下你是不是对这个“高大上”的东西有了更清晰的认识啦？。
浅论输电线路电流纵联差动保护的优缺点及存在问题的解决方法
Science &Technology Vision科技视界0引言随着社会的快速发展,电力系统在人们生活中所占的地位已经越来越重要,因此,维护输电线路的安全稳定运行,就成为了一个对当前所以电力从业人员来说都十分重要的问题。
在输电线路的保护中,距离保护及电流电压保护只需将其中一端线路的电流电压引入继电保护装置,但是由于多种原因,这种保护装置可能将区外故障误判为区内故障,因此,只有将保护的无时限保护范围缩短至小于线路的全长。
例如,保护I 段的定值一般设定为线路全长的80%到85%,在被保护线路其余部分发生故障时,都只能由II 段来切除。
但对于某些重要的线路来说,是不允许出现此类情况的,所以从为了实现能够无时限切除被保护线路的全长的目标出发,现阶段许多输电线路都采用了纵联保护的原理。
1电流纵联差动保护的原理及优点所谓输电线路的纵联保护,就是用某种通信通道将输电线路两端的保护装置纵向联结起来,将各端的电气量(电流、功率的方向等)传送到对端,将两端的电气量比较,以判断故障在本线路范围内还是在线路范围之外,从而决定是否切断被保护线路。
因此,理论上这种纵联保护具有绝对的选择性[1]。
而电流纵联差动保护的原理,是基于基尔霍夫电流定律的。
其判据为:∑I ≥I ZD式中∑I 为流入差动继电器的总电流,I ZD 为保护动作整定值。
图1-1输电线路电流纵联差动保护原理图在图1-1中,KD 为差动继电器,设电流的正方向为母线流向被保护线路的方向。
当线路内部故障时(如k1点短路),流经输电线路两侧的故障电流均朝正方向,且I ̇M +I ̇N =I ̇k ,式中I ̇k为k1点的短路电流;当线路正常运行或被保护线路外部短路时(如k2点短路),输电线路两侧的电流大小相等且方向相反,I ̇M +I ̇N=0。
即在内部短路时,短路电流很大,差动继电器动作;而外部短路时,短路电流几乎为0,差动继电器不动作。
从上述原理的叙述中,可以看出,电流纵联差动保护具有如下诸多优点:能正确地判别内部故障和外部故障,灵敏度高,简单可靠,全线速动,流入继电器的总电流不受系统运行方式、非全相运行和系统振荡等影响,本身具有选相功能,这些优点都是距离保护及电流电压保护所没有的,故如今电流差动保护已经成为输电线路主保护的首选原理之一,全国各地长期的运行经验也证明了其优越性。
《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
电力系统继电保护电子教案第四章输电线纵联保护
1. 环流式导引线保护
.
IM
* *
.
Im
.
IN
同极性端子
* *
.
In
动作线圈 动作线圈
导引线
制动线圈
同极性端子 制动线圈
线路两侧电流互感器的同极性端子经导引线连接起 来。继电器的动作线圈跨接在两导引线芯之间。如 果有制动线圈则它被串接在导引线的回路中。
.
IM
* *
.
Im
.
IN
* *
.
In
动作线圈 动作线圈
M
IM
k1 I N N
根据基尔霍夫电流定律(KCL)
可知：
UM
UN
在集总参数电路中，任何时刻，
内部故障
对任意一节点，所有支路电流相 量和等于零。用数学表达式表示 M IM
I N N k2
如下： I 0
区外故障
对于输电线路MN可以认为是一个节
点。
内部故障
I IM IN Ik
外部故障
I IM IN 0
.
IM
* *
.
Im
.
k1
IN
*
*
.
In
动作线圈 动作线圈
动作线圈中两侧电流同相
制动线圈
制动线圈的制动电流小于 动作线圈中的动作电流
制动线圈
在内部故障时，动作线圈中两侧电流同相，制动线圈 的制动电流小于动作线圈中的动作电流，保护能够可 靠动作。
2．均压法
.
IM
*
*
.
Im
.
IN
* *
.
In
平衡线圈 平衡线圈
(4)光纤通道
光纤通道与微波通道有相同的优点。光纤 通信也广泛采用(PCM)调制方式。当被保 护线路很短时,通过光缆直接将光信号送到 对侧,在每半套保护装置中都将电信号变成 光信号送出,又将所接收之光信号变为电信 号供保护使用。由于光与电之间互不干扰, 所以光纤保护没有导引线保护的问题,在经 济上也可以与导引线保护竞争。
全数字化电流纵联差动保护实验步骤
6.3实验项目6.3.1 电流差动纵联保护速断实验6.3.1.1 区内A相接地故障实验PCS-931中采用了电流差动纵联保护作为线路主保护，针对电流差动纵联保护的性能选择“状态序列”菜单进行测试，步骤如下：（1）PCS-931的设置（两台都整定）（1.1）按基本接线完成双端接线方式，使用了两台PCS-931保护设备。
（已完成）（1.2）在数字化继电保护装置PCS-931中，使用面板按键查看并修改电流差动保护的整定值，定值情况如下：表6.1 全数字化保护装置PCS-931电流差动保护定值（1.3）PCS-931装置正确选择软压板：主菜单---运行操作—压板投退—功能软压板---光纤通道一软压板置1、光纤通道二软压板置1”；主菜单---定值整定—保护定值----“差动纵联保护”置1，“通信内时钟”控制字置1，“停用重合闸”控制字置1，“电流补偿”、“禁用重合闸”、“单相重合闸”、“三相重合闸”、“重合闸检同期”、“重合闸检无压”和其他保护控制字置0。
注：“单相重合闸”、“三相重合闸”、“停用重合闸”、“禁用重合闸”有且只能有一个控制字置1，否则，重合闸整定错误。
保存口令“+左上—”（2）ONLLY软件参数的设置电流差动保护属于使用线路两端电气量的保护，具体配置细节有如下修改。
（2.1）IEC 61850配置由于涉及线路两端的信息量，因此线路两端都需要进行IEC61850配置，需要两个控制块，具体操作步骤如下：IEC61850配置通过IEC61850配置程序，能实现电流电压通道选择、比例系数、采样率、SMV和GOOSE信息等的配置，能模拟合并单元（MU）传输采样值，利用订阅、发布GOOSE 信息或接收、发送硬节点开关量的功能，实现保护的闭环测试。
SMV服务进行采样值传输，交换信息是基于发布/订阅机制，SMV配置的功能是用来进行其相关参数设置。
GOOSE，即面向通用对象的变电站事件( Generic Object Oriented Substation Event)，它可以传输开入（智能终端的常规开入等），开出（跳闸、遥控、启动失灵、联锁、自检信息等），实时性要求不高的模拟量（环境温湿度、直流量）等信息。
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
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 In - 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 TAI n 大于KD 的整定值时，即 1I ' - (3)maxmax /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。
4.4 纵联电流差动保护
4.4.1 纵联电流差动保护原理
（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 I 圈。制动线圈流过两侧互感器的电流之差（循环电 I
m n
流）
，
I I m n
，动作条件为：
动作线圈流过两侧互感器的电流之和
Im In K Im In I op 0
滞后 E 的角度考虑最不利情况，设为60°； M侧电流 I M m
滞后 E 的角度考虑最不利情况，设为90°； N侧电流 I n n
因此两侧电流相位差可达到100°。
4.4.2 纵联电流相位差动保护
当按照上述原则整定闭锁角以后，还要校验在区内短路 最不利于动作时保护的动作灵敏度。 对于如图所示的系统： k1
（2）区内故障
~
k1
~
E m
M
I m
L 6 延迟 100
I n
N
E n
L 122 6 100
t3
180°
360°
4.4.2 纵联电流相位差动保护
从上述分析可以看到，由于误差的影响，M侧保护可能
不能跳闸，为了解决这一问题，当N侧跳闸后，则停发高
频信号，M侧则只能收到自己发出的高频信号，间隔180°， 满足跳闸条件，随机跳闸。 这种一侧保护随着另一侧保护动作而动作的情况称为 保护的“相继速动”，保护的相继速动使得一侧的保护切
K
I op0
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。
4.4.1 纵联电流差动保护原理
区外故障时（k2点短路），
~
k2
~
I m
纵联差动保护测试
纵联差动保护测试摘要：随着冀中电网变电站综合自动化改造的不断深入，微机型继电保护装置得到广泛应用，对测试技术提出了更高的要求。
由于继电保护人员对微机型继电保护测试方法不统一、操作不规范、参数设置不恰当，导致测试结果不准确、误差较大，针对华油冀中电网的微机型保护装置和昂立继电保护测试仪介绍纵联电流差动保护的测试方法和试验流程，统一、规范继电保护试验，提高继电保护人员的工作效率和运维水平。
关键词：光纤纵差保护原理、保护设置、试验接线、整组试验、页面设置、结果记录一、线路光纤纵差保护原理纵联差动保护利用光纤通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到对侧，每侧保护根据对侧电流的幅值和相位比较结果区分是区内还是区外故障。
纵联差动继电器由三部分组成：变化量相差动继电器、稳态相差动继电器和零序差动继电器。
1、变化量相差动继电器的动作方程如下：（式1）Φ=A，B，C其中，为工频变化量差动电流，即为两侧电流变化量矢量和的幅值；为工频变化量制动电流，即为两侧电流变化量矢量差的幅值；为“差动电流高定值”（整定值）和4倍实测电容电流的大值；实测电容电流由正常运行时的差流获得。
2、稳态Ⅰ段相差动继电器的动作方程如下：（式2）Φ=A，B，C其中，为差动电流，即为两侧电流矢量和的幅值；为制动电流，即为两侧电流矢量差的幅值；定义同上。
3、稳态Ⅱ段相差动继电器的动作方程如下：（式3）Φ=A，B，C其中，为“差动电流低定值”（整定值）和 1.5倍实测电容电流的大值；、定义同上。
稳态Ⅱ段相差动继电器经40ms延时动作。
4、零序差动继电器的动作方程如下：（式4）其中，为零序差动电流，即为两侧零序电流矢量和的幅值；为零序制动电流，即为两侧零序电流矢量差的幅值；为零序起动电流定值；定义同上；零序差动继电器经100ms延时动作。
1.RCS—943型光差保护试验举例1、保护设置1.保护定值设置：电流变化量起动值：0.2A；差动电流高定值：2.0A；差动电流低定值：1.5A。
纵联差动保护
定义所谓输电线的纵联保护，就是用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各端的电气量（电流、功率的方向等）传送到对端，将两端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围外，从而决定是否切断被保护线路。
因此，理论上这种纵联保护具有绝对的选择性。
差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护装置，一般分为纵联差动保护和横联差动保护。
变压器的差动保护属纵联差动保护，横联差动保护则常用于变电所母线等设备的保护。
2特性由于纵联差动保护只在保护区内短路时才动作，不存在与系统中相邻元件保护的选择性配合问题，因而可以快速切除整个保护区内任何一点的短路，这是它的可贵优点。
但是，为了构成纵联差动保护装置，必须在被保护元件各端装设电流互感器，并将它们的二次线圈用辅助导线连接起来，接差动继电器。
由于受辅助导线条件的限制，纵向连接的差动保护仅限于用在短线路上，对于发电机、变压器及母线等，则可广泛采用纵联差动保护实现主保护。
3变压器的纵联差动保护及其原理所谓变压器的纵联差动保护，是指由变压器的一次和二次电流的数值和相位进行比较而构成的保护。
纵联差动保护装置，一般用来保护变压器线圈及引出线上发生的相间短路和大电流接地系统中的单相接地短路。
对于变压器线圈的匝间短路等内部故障，通常只作后备保护。
纵联差动保护装置由变压器两侧的电流互感器和继电器等组成，两个电流互感器串联形成环路，电流继电器并接在环路上。
因此，电流继电器的电流等于两侧电流互感器二次侧电流之差。
在正常情况下或保护范围外发生故障时，两侧电流互感器二次侧电流大小相等，相位相同，因此流经继电器的差电流为零，但如果在保护区内发生短路故障，流经继电器的差电流不再为零，因此继电器将动作，使断路器跳闸，从而起到保护作用。
变压器纵差保护是按照循环电流原理构成的，变压器纵差保护的原理要求变压器在正常运行和纵差保护区（纵差保护区为电流互感器TA1、TA2之间的范围）外故障时，流入差动继电器中的电流为零，保证纵差保护不动作。
光纤电流差动保护
里繁颐综呸在字王嫌刺超肉晰本喇溯腺碘嚷柑酒便翁蚊突境钓约赶厉结古光纤电流差动保护光纤电流差动保护
根据光纤构成材料分为： 以二氧化硅为主要成分的石英光纤 多种成分玻璃光纤 液体纤芯光纤 朔料包层石英光纤 全朔料光纤 氟化物光纤等
光纤的分类
指雅陇蝗歼翅出战愤乾舷尿署铆占瘁遁托赡逾傍彝蟹附偏袜倡忍望疼飘茫光纤电流差动保护光纤电流差动保护
PCM的高次群设备
站灰洋舅耳全藩刹拉惯酮坑戒述存搬蔗观保披镍空恨势陡售稼橡甄番甘饺光纤电流差动保护光纤电流差动保护
保护
通 信 终 端
远 动
同 向 数 据 接 口
PCM
微波或 光纤通道
接 口
同 向 数 据 接 口
嘱废遥赌呛俄填贿补万衬烤耘撕焉艇赛攘茂怒澈堡蔓但靡产趟阶膨俏紧漂光纤电流差动保护光纤电流差动保护
鹿鸿杨蒜霍砷扁裁婚谋锹戊斧绷湍斧栅乍英稍脓划廖液扬噬恐倡盟佩侠瞩光纤电流差动保护光纤电流差动保护
光纤通信缺点：
（1）光纤弯曲半径不能过小，一般不小于30mm； （2）光纤的切断和连接工艺要求高； （3）分路、耦合复杂。
室玄牺霉蝶裳槽炬硅啮剃棠猪巧闽蔚磁瞒鼠娘酒簧照豺挫茫啸敷惺柄昆隙光纤电流差动保护光纤电流差动保护
五、电流数据同步处理
1、采样数据修正法；
2、采样时刻调整法；
3、时钟校正法；
4、采样序号调整法；
5、GPS同步法；
6、参考相量同步法。
纵联电流差动保护所比较的是线路两端的电流相量或采样值，而线路两端保护装置的电流采样是各自独立进行的。为了保证差动保护算法的正确性，保护也必须比较同一时刻两端的电流值。
嘘晋君框沦惋垦氟诚幽修梆牲匹肿月指地嘴扳森庞低虞素宵绚朝蜗寂览芋光纤电流差动保护光纤电流差动保护
电力系统继线路纵联保护基础知识讲解
输电线路纵联保护概述
. 2.方向比较式纵联保护 . 利用输电线路两端功率方向相同或相反的特征可以
构成方向比较式纵联保护。 . 当系统中发生故障时，两端保护的功率方向元件判
别流过本端的功率方向，功率方向为负者发出闭锁 信号，闭锁两端保护，称为闭锁式方向纵联保护； . 或者功率方向为正者发出允许信号，允许两端保护 跳闸，称为允许式方向纵联保护。
. 缺点是保护性能和投资受导引线长度影响。线路越 长，安全可靠性越低，投资越大。
14
输电线路纵联保护两侧信息的交换
. . 输电线路用来作为载波通道时，必须在输电线路上装设专
用的加工设备，将同时在输电线路上传送的工频和高频电 流分开，并将高频收、发信机与高压设备隔离，以保证二 次设备和人身的安全。 . 电力线载波的方式主要有两种：一种是高频收、发信机通 过结合电容器连接在输电线路两相导线之间，称为“相—相” 制；另一种是高频收、发信机通过结合电容器连接在输电 线一相导线与大地之间，称为“相—地”制。 “相—相”制高频 通道的衰耗小，但所需加工设备多，投资大； . “相—地”制高频通道传输效率低，但所需加工设备少，投 资较小。目前，国内外一般都采用“相—地”制，高频通道。
. 根据基尔霍夫电流定律，正常运行或外部故障的输电线 路，在不考虑分布电容和电导的影响时，任何时刻其两端 电流相量和等于零。故障时故障点有短路电流流出，两端 电流相量和等于流入故障点的电流。
7
输电线路纵联保护概述
. 2.两侧功率方向的故障特征。 . 发生区内故障时，两端功率方向为母线流向线路，两
侧功率方向相同，同为正方向。 . 发生区外故障时，远故障点端功率由母线流向线路，
功率方向为正，近故障点端功率由线路流向母线，功 率方向为负，两侧功率方向相反。
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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
~
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。
方程为： Ir KreIsres
4.4.1 纵联电流差动保护原理
2.输电线路纵联电流差动保护特性分析
（1）不带制动特性的差动继电器特性
动作方程： Ir I mI n Iset Ise的t 选择方法：
1）躲过外部短路时的最大不平衡电流
Ise tK rபைடு நூலகம் K n l K peK rsItk.max
2）躲过最大负荷电流
Im In 很大，动作作用很强
提高了内部短路时 保护动作的灵敏性
I mI nKI mI nIo0 p
4.4.2 纵联电流相位差动保护
1.纵联电流相位差动保护的工作原理 纵联电流差动保护要求传输两端的电流相量，对传输设
备的容量和速率都有较高的要求，并要求两端的数据要严 格同步，利用电力线载波通道很难满足要求。因此纵联电 流差动保护主要用于发电机、变压器和母线等元件上。
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；
纵联电流相位差动保护仅利用输电线路的两端电流相位 在区外短路时相差180°、区内短路时相差0°来区分故障范 围。此时需要传递两端各自的相位信息，需要传递的信息 量小。
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。
区内故障时
~
Im
k1
~
In
180° 360°
t
180°360°
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
I
II
不对称短 路时启动
I
II 2
1 t2 0
启动跳闸 元件
& 跳闸
I
I
t3 t4 1
I
I 2
0 t1
TA
I2
4.4 纵联电流差动保护
——纵联电流差动保护 ——纵联电流相位差动保护
4.4.1 纵联电流差动保护原理
1.纵联电流差动保护原理
IM
~
k1
IN k 2 ~
Im
KD
In
Ir
I r I mI n I mnT1A （I MI M) In n1T（ A IN IN)
4.4.1 纵联电流差动保护原理
1.纵联电流差动保护原理 在正常行运行及区外故障时， IM ，I流N过差动继电器
（1）不带制动特性的差动继电器特性 灵敏度检验：保护应满足在单侧电源运行发生内
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
过 滤
故障启动发 信机元件
发信机操作
收信比较时间
启
收
元件，功能分 析见后页
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。
Ise t KreIlL.max
可非互外靠周感部系 期器短数分1同路0，量型% 时取系系流误数1数.过差2，，~电系差取2流数动0互.回5感或路器1 采的用最速大饱短和路变电流流器（时二取次1；值） 采用串联电阻时取1.5~2；
线路正常运行时的最大负荷电流的二次值
取两者中的较大者作为整定值。
4.4.1 纵联电流差动保护原理
4.4.1 纵联电流差动保护原理
区外故障时（k2点短路），
~
Im
Im In
Im In 很大，制动作用强 Im In 很小，动作作用弱
k2 ~
In
提高了外部短路时 不动作的可靠性。
I mI nKI mI nIo0 p
4.4.1 纵联电流差动保护原理
区内故障时（k1点短路），
~
Im
k1
~
In
Im In 较小，制动作用较弱 Im, In近似同相