各种差动保护比较

采样值差动于常规相量差动的比较

与常规相量差动相比较，采样值差动的一个突出特点是它不是计算某一数据窗的差流值，而是通过多点重复判别来判定动作与否。利用这个特点，通过合理选择重复判别次数R，S，可有效抑制区外故障时TA暂态响应不一致对差动保护的影响。利用采样值差动能有效区分区内区外故障，同时也能有效鉴别励磁涌流，比传统相量差动更能保证故障快速动作具体分析见《采样值差动及其应用》胡玉峰、陈树德、尹相根，电力系统自动化，2000，24，No10，第42页。

基于故障分量的菜采样值差动保护与常规相量差动和采样值差动的比较常规的相量电流差动保护还是采样值电流差动保护，都无法解决差动保护在内部高阻接地故障时的敏度和负荷电流对差动保护的影响等问题．而基于故障分量的保护存原理上与正常运行时的负荷几关，与接地故障时的过渡电阻大小无直接关系，具有相当优越性

故障分量的差动保护与常规相量差动保护相比，其突出特点是可大幅度提高保护灵敏度，并可较好地解决高阻接地或轻微短路且有负荷电流流出时差动保护所存在的缺陷，

采样值电流差动保护可以提高电流差动保护的动作速度，但是并没有改善保护的灵敏度

故障分量差动保护动作特性详见||王维倚(Wang Weijian)．电气主设备继电保护原理与应用(The Theory and Application of Electric Main Equipments Protection)．北京I中国电力出版社(Beiiing：China Electdeal Powar Press)，1996/尹项根，陈德树，张哲，等(Yin Xianggent Chen Deshu—Zhang Zhe，et a1)．故障分量差动保护(DifferentialProtection Ba sed On Fault—Component)．电力系统自动化(Automation of Electric Power Systems)．1999．23(11)

由图中可以看出，由于制动区与动作区之间存在一个缓冲区，因而可使故障分量差动保护具有极为优良的动作选择性。

将采样值差动与故障分量原理相结合，同样可起到提高灵敏度的作用。对于采样值差动，由于存在过零点附近采样值差动判据不满足，最严重时可能出现过零点为两采样值的中点而导致连续两点不满足判据。故差动电流需达到一定幅值才能保证可靠动作。因而对于某些故障情况，如变压器轻微匝问故障同时有负荷

电流流出时，采样值差动同样存在一个灵敏度问题，将故障分量与采样值差动结合，是解决这一问题的有效方法，同时对于采样值差动判据i ≥Ki ，可充分利用故障分量缓冲区来消除判据的模糊区，具体方法是合理选择系数K，使其对应的模糊区完全落在缓冲区内．这样既结台了两种原理的优点，又克服了采样值差动模糊区的影响。

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采样值电流差动保护原理的研究

袁荣湘1陈德树1马天皓张哲1尹项根1

1.华中理工大学电力系，湖北武汉430074

2.中兴通讯公司监控产品部，广

东深圳518004

常规的电流差动保护中差动量和制动量的求取一般是反应电流的有效值或平均值等，通过滤波等办法消除非周期分量和谐波分量的影响。在计算机继电保护的有效值计算方法中，故障时引起的非周期分量和谐波分量尽管衰减很快，但可能在较长时间内影响计算的准确性，即采用时间窗为一个周期的算法，若开始几个采样值中含较高的非基波分量，则将影响与这些采样值相关的各个周期的计算结果。如果要保证保护动作的可靠性，势必影响保护的动作速度。若电流差动保护的动作判据按每一个采样值分别判断，则可以在原理上完全消除这种影响，有效地提高电流差动保护的动作速度与可靠性。正是基于这些方面的考虑，参考文献［1］讨论了采样值电流差动保护的有关问题，本篇将在此基础上对采样值电流差动保护与常规电流差动保护的关系和它们的动作边界变化区作进一步的研究。

1 电流差动保护的传统方法

电流差动保护适用任何数量支路的条件，其判据亦有很多种，但不论是哪一

种判据，其基本部分(动作量)总是以I

i 为基础的，其中I

i

为任一支路的电流

(规定母线流向线路为电流正方向)，n为线路数。各种判据的区别在于附加的制动项构成的方法不同，但它们都是各线路电流的函数，可简单将其归并为两端电

流，分别以I

m ,I

n

表示。这样可归纳出传统电流差动保护常见的动作判据有以下

几种形式：

|I

m +I

n

|≥I

；|I

m

+I

n

|≥K

1

(I

m

I

n

)；

|I

m +I

n

|≥K

2

max(I

m

,I

n

)；|I

m

+I

n

|≥K

3

|I

m

-I

n

|；

|I

m

+I

n

|2≥-K

4

I

m

I

n

cos

I m ,I

n

为两端电流向量；I

m

,I

n

为两端电流向量的幅值；I

为整定的动作门槛值；

K 1～K

4

为整定系数；为两端电流向量的夹角。

对电流差动保护的分析方法可采用以两端电流I

m

,I

n

的关系表示。这类分析

中有两种常见的方法：比率差动特性法是在线路两端电流相位相差180°的条件下作出的，主要适于分析在外部故障时保护的动作行为；相位特性法是在线路两端电流大小相等的条件下作出的，适于分析在线路两端电流大小相等时保护在内部和外部故障时的动作行为。对电流差动保护的分析也可以用差动电流和制动电流的关系表示，通常称为制动特性。传统电流差动保护性能的分析可参见文献［2］，在此不赘述。

2 采样值电流差动保护与常规电流差动保护的关系

采样值电流差动保护利用电流采样的瞬时值来实现基于相量的常规电流差动保护动作判据。假设故障时采样的电流仅由基波分量构成，即已滤去谐波分量、非周期分量等非工频成分，则前面的各种判据一般可简化为如下两种形式或这两种形式的组合，即

|A|>|B| (1)

或

|A|>C (C为常数) (2)

先考虑(1)式，对应的采样值电流差动保护判据为

|Asinθ|>|Bsin(θ-Δθ)|

(3)

式中A对应于Asinθ；B对应于Bsin(θ-Δθ);θ为变量；Δθ为两相量A 和B之间的角差；A，B分别为A，B的幅值。由于两相量角差可用区间［0,π］表示，故不妨设Δθ∈［0，π］。

当Δθ=0或π时，若(1)式成立，则(3)式恒成立；当0<Δθ<π时，不妨先设A=B,则(3)式判据变为

|sinθ|>|sin(θ-Δθ)|

(4)

当Δθ≤θ≤π时，(4)式成为sinθ>sin(θ-Δθ)，亦即

2sin(Δθ/2)cos(θ-Δθ/2)>0。

由于sin(Δθ/2)>0,则上式等价于cos(θ-Δθ/