4.4 纵联电流差动保护
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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
I I m n
很大，制动作用强
I n
提高了外部短路时 不动作的可靠性。 很小，动作作用弱
I I m n
Βιβλιοθήκη Baidu
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。
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。
（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。
I k . min Ir K sen 2 I set I set
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 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
~
I M
k1
I N
KD
k2
~
I m
I n
I r
I I I r m n
1 ) Im （I M I M nTA
1 ) I n （I N I N nTA
I I Ir I m n unb
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：
I unb 0.1K st Knp I k
K st
当两侧互感器的型号、容量相同时取0.5，不同取1。
非周期分量系数。 外部短路时流过互感器的短路电流（二次值）。
取两者中的较大者作为整定值。
外部短路时流过电流互感器 互感器 互感器同型系数，取 10%误差系数 可靠系数，取 1.2~2 0.5或1 非周期分量系数，差动回路 的最大短路电流（二次值） 采用速饱和变流器时取 1； 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
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
外部短路时穿过两侧电流互感器的实际短路电流 I res 可 以采用以下方法计算：
I ，I 0.5 I I I res 0.5 I m n res m n I 180 mn ) I m n cos( I res 0
比率制动方式 标积制动方式
cos(180 mn ) 0 cos(180 mn ) 0
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 方程为： I r
K res I res
4.4.1 纵联电流差动保护原理
,I 近似同相 I m n
I KI I I I m n m n op 0
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。 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
4.4.1 纵联电流差动保护原理
1.纵联电流差动保护原理
I ，流过差动 在正常行运行及区外故障时，I M N 继电器的电流（不平衡电流）为：
1 ) I unb I m I n （I M I N nTA
电流继电器正确动作时，差动电流（动作电流） I r 应躲 过最大不平衡电流，即：
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
I I m n
I KI I I I m n m n op 0
4.4.1 纵联电流差动保护原理
区内故障时（k1点短路），
~
k1
~
I m
I 较小，制动作用较弱 I m n
I n
I 很大，动作作用很强 I m n
提高了内部短路时 保护动作的灵敏性
K np
Ik
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； （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。
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 I I 动作方程： I I
r m n set
I set 的选择方法：
1）躲过外部短路时的最大不平衡电流
I set Krel Knp Ker Kst I k.max
2）躲过最大负荷电流
I set Krel I L.max
区外故障时
~
k2
~
I m
I n
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。
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
I I m n
很大，制动作用强
I n
提高了外部短路时 不动作的可靠性。 很小，动作作用弱
I I m n
Βιβλιοθήκη Baidu
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。
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。
（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。
I k . min Ir K sen 2 I set I set
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 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
~
I M
k1
I N
KD
k2
~
I m
I n
I r
I I I r m n
1 ) Im （I M I M nTA
1 ) I n （I N I N nTA
I I Ir I m n unb
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：
I unb 0.1K st Knp I k
K st
当两侧互感器的型号、容量相同时取0.5，不同取1。
非周期分量系数。 外部短路时流过互感器的短路电流（二次值）。
取两者中的较大者作为整定值。
外部短路时流过电流互感器 互感器 互感器同型系数，取 10%误差系数 可靠系数，取 1.2~2 0.5或1 非周期分量系数，差动回路 的最大短路电流（二次值） 采用速饱和变流器时取 1； 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
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
外部短路时穿过两侧电流互感器的实际短路电流 I res 可 以采用以下方法计算：
I ，I 0.5 I I I res 0.5 I m n res m n I 180 mn ) I m n cos( I res 0
比率制动方式 标积制动方式
cos(180 mn ) 0 cos(180 mn ) 0
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 方程为： I r
K res I res
4.4.1 纵联电流差动保护原理
,I 近似同相 I m n
I KI I I I m n m n op 0
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。 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
4.4.1 纵联电流差动保护原理
1.纵联电流差动保护原理
I ，流过差动 在正常行运行及区外故障时，I M N 继电器的电流（不平衡电流）为：
1 ) I unb I m I n （I M I N nTA
电流继电器正确动作时，差动电流（动作电流） I r 应躲 过最大不平衡电流，即：
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
I I m n
I KI I I I m n m n op 0
4.4.1 纵联电流差动保护原理
区内故障时（k1点短路），
~
k1
~
I m
I 较小，制动作用较弱 I m n
I n
I 很大，动作作用很强 I m n
提高了内部短路时 保护动作的灵敏性
K np
Ik
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； （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。
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 I I 动作方程： I I
r m n set
I set 的选择方法：
1）躲过外部短路时的最大不平衡电流
I set Krel Knp Ker Kst I k.max
2）躲过最大负荷电流
I set Krel I L.max
区外故障时
~
k2
~
I m
I n
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。