5G 环境下差动保护在电力系统中的应用
摘要：电力无线专网可以接入的电网业务主要分为电网控制类、信息采集类、
移动应用类3种，包括配电自动化、用电信息采集、分布式电源、精准负荷控制、视频监控、移动作业等。目前，业务最低时延要求为10ms级，单业务带宽低于
4Mbit／s。未来，随着能源互联网的发展，物联网将成为电网的基本形态，迫切
需要实现各类负荷的精准控制，适应以特高压为骨干、各级电网协调发展的新型
电网模式；实现各级电网重要廊道的监视、巡检，引入可视化、实时化、精益化
的新型作业方式；实现用户双向互动、用电精细化管理，开展基于“互联网+”的新型业务模式。目前，光纤配网差动保护采用保护专用光缆，存在敷设费用高、地
下管沟资源不足等问题。如与现有配电自动化共用光缆，则存在保护两端站点之
间多次跳纤、造成可靠性降低等问题。基于5G网络的低时延高可靠关键技术，
提出了差动保护业务在5G环境下的应用，满足差动保护对端到端通信通道
10~12ms的时延要求。
关键词：5G环境；差动保护；电力系统
引言
电力通信网络系统是确保整个电力系统正常运行的重要组成部分，只有保证
电力通信网络系统的正常有效工作，才能够对各种数据信息进行有效的传输，因
此面对当下电力通信传输网络的一些常见故障，必须要采取有效的处理措施才能
够保证电力通信传输网络的正常工作。
１常见的通信网络故障
1.1网络通讯质量
不高当前，我国大多数变电站的通讯所用网线为铜线，因为铜线自身属性较软，极易出现断裂的现象，并且大多数的通信线路采用的是单芯铜线，在其使用
过程中并没有很好的抗干扰性能，在一些要求较为严格的场所，这种单芯铜线特
别容易受到周围器材的信号干扰，从而对通信质量产生了极大的影响。另一方面，我国最早建立的大多数变电站设备已经使用较长的时间了，大多进人了保养时期，这种情况下的网络通信设备往往不能保证传输过程中的稳定性，给通信网络的安
全性带来了极大的威胁。
1.2网络构架不够完善
经过调查研究发现，当下的电力通信网络虽然已经建立，但是网络构架相对
不够合理，尤其是很多的地方电力光缆通道没有形成一种环网，导致了通信设备
并不具备安全运行的条件，最终造成了电力通信传输网络的不稳定性容易出现故障，尤其是许多串联式的阻网通信路由方式，一旦中间的站点通信光缆或者是设
备出现了故障，将会造成整个通信网络的中断，影响到了信息的传输，造成了电
力系统无法正常有效运行。
1.3通讯网络层析划分不明确
我国的电力通讯网络主要分为以下３个层次：第一层次，国家级以及省级的
电力网络公司被定义为一级通讯网络；第二层次，省级和市级的电力通讯公司及
一些相关的供电部门被定义二级通讯网络；第三层次，主要是市一级的电力通讯
网络。由于在电力通讯网络的划分过程中，省一级以及市一级的层次划分并不明确，导致在电力网络线路架设的过程中规划不够明确，造成了一部分的电力通信
线路层次不明显，同时，对于通讯网络的信息传输也有一定的影响。
25G电网的业务特点
1、引言 高压输电线路采用基于基尔霍夫定理分相电流差动，做为线路保护的主保护，越来越多在高压、超高压输电线路中采用，它具有良好的选择性，能灵敏地、快速地切除保护区内地故障。输电线路双端差动电流保护中，需要两侧的电流，两侧电流在同一基准值下比较，即两侧电流统一到同一标么值。如果线路保护两侧CT变比不同，保护装置直接采用采样的二次电流差动运算，在正常运行状态负荷电流的影响会出现差动电流，区外故障保护装置亦会出现差动电流，导致保护装置误动作，线路差动保护需解决两侧CT 变比不一致的问题。 2．解决CT变比不一致的常规方法 线路差动保护解决CT变比不一致常规的方法有两种，均为需要本侧整定一项定值，该项定值为本侧CT变比与对侧变比的相互关系。以下介绍这两种方法： 1）整定两侧CT变比的比值 保护装置定值中的一项定值为两侧TA变比系数K CT，K CT=CT M/CT N,即两侧CT变比的比值,CT M为本侧CT变比，CT N为对侧CT变比。例如：本侧一次电流互感器变比为1250/5，对侧变比为2500/1，则本侧变比系数K CTM=0.1，对侧变比系数K CTN＝10，假设区外故障系统一次电流5000A,本侧二次电流20A,对侧二次电流2A,本侧二次电流与本侧变比系数相乘为2A,与对侧传送过来的二次电流相等，为同一基准值，对侧也同样处理。 2）整定大的一侧为1，小的一侧为与大的一侧之比 将电流一次额定值大的一侧整定为1，小的一侧整定为本侧电流一次额定值于对侧电流一次额定值的比值，该方法与两侧的电流二次额定值无关。例如：本侧一次电流互感器变比为1250/5，对侧变比为2500/1，则本侧TA变比系数K CT=0.5，对侧K CT=1。假设区外故障系统一次电流5000A,本侧二次电流20A,对侧二次电流2A,本侧二次电流与本侧变比系数相乘为10A,除以本侧额定电流为2A，与对侧传送过来的二次电流相等，为同一基准值，对侧也同样处理。 该两种方法均需知道本侧CT与对侧的关系，通道传送的是二次电流值，传输数据不需处理，传输数据不会溢出，缺点是本侧定值与对侧CT变比有关，不便于运行管理。 3．整定本侧CT变比、传送一次电流法 采用了自动适应于CT变比不一致的方法，仅整定本侧CT变比与对侧CT变比无关。利用输电线路一次电流相同的基本原理，在保护通道中不再传输电流二次采样值，而是传输由二次采样值根据本侧CT变比而处理后得到的一次电流值。 保护装置本侧采样所得二次电流I M值不再直接通过通道传到对侧，而要根据本侧的CT变比CT M将二次电流值I M转化为系统一次电流值，把转换后的本侧一次电流值通过差动通道传到对侧。转换公式如下： I M1=I M CT M(1) 其中：I M1为本侧一次电流值。 在实际的应用中，需要考虑I M1在很大时可能溢出的问题。一般要求在满足电力系统最大CT变比及保护装置最大精工电流的条件下，有I M121电网的纵联差动保护
第四章 电网的差动保护 第一节 电网的纵联差动保护 一、纵联差动保护的基本原理 纵差保护的基本原理是基于比较被保护线路始端和末端电流的大小和相位原理构成的。 （a ）正 常运行情 况 (b)区外短路情况 (c) 区内短路情况 在理想状态下，流入差动保护差回路中的电流为零。在正常运行时，流入差回路的电流 0''11'22≈-=-=TA TA r K I K I I I I 式中 K TA 、K TA '——分别为两侧电流互感器的变比。 当被保护线路外部K 点短路时，流入差动保护差回路中的电流为 0''1 1'22≈-=-=TA d TA d d d r K I K I I I I 式中 I 1d 、I 1d '——电源供给短路点的短路电流； 当被保护线路内部k 点短路时，如图4－1(c)所示。流入差动保护回路的电流为 TA d TA d TA d d d r K I K I K I I I I =+=+=''11'22 （4—3） 式中 I 1d 、I 1d '——线路两侧电源供给短路点的短路电流； I d ——流经短路点的短路电流。
故被保护线路内部故障时，流入差回路的电流为短路点短路电流的二次值，其值远大于差动继电器的起动电流，差动继电器动作，瞬时发出跳闸脉冲，断开线路两侧断路器。 二、纵联差动保护的不平衡电流 由于被保护线路两侧电流互感器二次负载阻抗及互感器本身励磁特性不一致，在正常运行及保护范围外部发生故障时，差回路中的电流不为零，这个电流叫差动保护的不平衡电流 I unb 。 1．稳态情况下的不平衡电流 该不平衡电流为两侧电流互感器励磁电流的差。当电流互感器进行10％误差校验后，每个电流互感器的误差均不会大于10%，电流互感器的误差为负误差，其差动回路中产生不平衡电流最大值为 式中 K err 一电流互感器 10％误差； K st —电流互感器的同型系数，两侧电流互感器为同型号时，取0.5，否则取l ； I d ?max —被保护线路外部短路时，流过保护线路的最大短路电流。 2．暂态不平衡电流 2．暂态不平衡电流 纵联差动保护是全线速动保护，需要考虑在外部短路时暂态过程中差回路出现的不平衡电流。在短路后的暂态过程中，短路电流中除周期分量电流外，还有按指数规律衰减的非周期分量。由于电流互感器原副边回路对非同期分量电流衰减时间常数不同，两侧电流互感器直流励磁程度不同，所以使暂态不平衡电流加大。在纵差动保护计算中，其最大值为 max max '?????=k np st err unb I K K K I 式中K np ——非周期分量的影响系数，在接有速饱和变流器时，取为1，否则取为1.5~2。 三、纵联差动保护的整定计算 为保证正常运行及保护范围外部故障时差动保护不动作，差动保护的动作电流按躲开外部故障时的最大不平衡电流整定 TA d np st err rel op K I K K K K I max ????= 式中 K rel 一可靠系数，在有速饱和变流器时取 1.3。 为防止电流互感器二次断线差动保护误动，按躲开电流互感器二次断线整定 TA d st err unb K I K K I max max ????=
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。 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。
首先，光纤差动保护的原理和一般的纵联差动保护原理基本上是一样的，都是保护装置通过计算三相电流的变化，判断三相电流的向量和是否为零来确定是否动作，当接在电流互感器的二次侧的电流继电器（包括零序电流）中有电流流过达到保护动作整定值是，保护就动作，跳开故障线路的开关。即使是微机保护装置，其原理也是这样的。 但是，光纤差动保护采用分相电流差动元件作为快速主保护，并采用PCM光纤或光缆作为通道，使其动作速度更快，因而是短线路的主保护！另外，光纤差动保护和其它差动保护的不同之处，还在于所采用的通道形式不同。纵联保护的通道一般有以下几种类型： 1.电力线载波纵联保护，也就是常说的高频保护，利用电力输电线路作为通道传输高频信号； 2.微波纵联保护，简称微波保护，利用无线通道，需要天线无线传输； 3.光纤纵联保护，简称光纤保护，利用光纤光缆作为通道； 4.导引线纵联保护，简称导引线保护，利用导引线直接比较线路两端电流的幅值和相位，以判别区内、区外故障。 差动保护 差动保护是输入CT（电流互感器）的两端电流矢量差，当达到设定的动作值时启动动作元件。保护范围在输入CT的两端之间的设备（可以是线路，发电机，电动机，变压器等电气设备）。
中文名 差动保护 外文名 Differential protection 目录 1.1概述 2.2原理 3.3技术参数 4.?环境条件 1.?工作电源 2.?控制电源 3.?交流电流回路 4.?交流电压回路 5.?开关量输入回路 1.?继电器输出回路 2.4功能 3.5主要措施 4.6缺点 概述编辑
电流差动保护是继电保护中的一种保护。正相序是A超前B,B超前C各是120度。反相序（即是逆相序）是 A 超前C,C超前B各是120度。有功方向变反只是电压和电流的之间的角加上180度，就是反相功率，而不是逆相序[1]。 差动保护是根据“电路中流入节点电流的总和等于零”原理制成的。 差动保护把被保护的电气设备看成是一个节点，那么正常时流进被保护设备的电流和流出的电流相等，差动电流等于零。当设备出现故障时，流进被保护设备的电流和流出的电流不相等，差动电流大于零。当差动电流大于差动保护装置的整定值时，上位机报警保护出口动作，将被保护设备的各侧断路器跳开，使故障设备断开电源。 原理编辑 差动保护
L90 技术规范指南 固件修订版 3.00 用于2或3终端输电线路的保护继电器应为综合型数字式继电器，该继电器应具备输电线路保护、故障测距、控制、监视和测量功能，而且，该继电器应能集成于变电站综合自动化系统中。保护系统应能实现三相跳闸逻辑或单相跳闸逻辑。 该继电器应具有自同步功能，其操作无需外部时钟信号，它应使用具备通讯丢失检测和报警功能的专用光纤通讯方式，通讯通道应具备确定通道工况、测量和连续补偿通道延时功能。 I．保护功能： 电流差动保护 ?电流差动保护应为具有自适应制动功能的相隔离保护 ?电流差动保护应适用于串联补偿线路 ?对于长距离的架空线路或电缆应用场合，电流差动保护应包括充电电流补偿功能 ?电流差动保护应能通过使用一次电流差动通讯方式集成直传跳闸（DTT）功能，直传跳闸或通过电流差动内部发送信号，或通过外部发送信号 ?应配备8个用户自定义纵联差动整定位，纵联方案通过一次电流差动通讯实现 ?继电器ID检查应支持直接光纤通讯接口、G.703通讯接口或RS422通讯接口 ?对于线路中带有抽头变压器的应用情况，应具备零序电流去除功能 ?应配备自适应灵敏电流干扰检测器 (故障检测器) ?应提供用于单相跳闸的跳闸逻辑 ?为了提高安全性，应提供CT饱和检测功能 ?应提供短引线保护功能 ?应提供通道平衡补偿功能，该功能应使用由继电器IRIG-B输入信号提供的GPS基准时间，此项功能应用于发送和接收延时可能不一致的SONET环网中 ?CT变比匹配应具备最多5倍偏差匹配能力 相间和接地距离保护 ?相间和接地距离保护特性应包括：mho、透镜和四边形特性 ?该元件应具有独立的方向、形状、范围、最大扭矩角、过流监视、零序补偿、死区和时间整定值 ?所有相间距离元件均应与CT 和VT配合工作，CT和VT的位置彼此独立，并位于三相星形-三角形连接变压器的任意侧，对于在串行补偿线路中的应用，距离元件应包括自适应到达范围特性，该到达范围应能够根据电流值自动进行调整以实现最高的安全性
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
1、变压器差动保护的工作原理 与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。 2、变压器差动保护与线路差动保护的区别： 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。因此，为了保证纵差动保护的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时，两侧二次电流相等。例如图8-5所示的双绕组变压器，应使 8.3.2变压器纵差动保护的特点 1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法 （1）励磁涌流：
在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6～8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。 （2）产生励磁涌流的原因 因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图8-6所示。此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。
（3）励磁涌流的特点： ①励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。
②励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。 ③励磁涌流的波形出现间断角。 表8-1 励磁涌流实验数据举例 （4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施： 采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护； ②利用二次谐波制动原理构成的差动保护； ③利用间断角原理构成的变压器差动保护； ④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。 2、不平衡电流产生的原因 （1）稳态情况下的不平衡电流
酶在环境保护方面的应用 摘要：随着科学技术的迅速发展，人类赖以生存的环境质量,是目前举世瞩目的重大问题。对日益严峻的全球化环境污染问题，酶在环保方面的应用日益受到关注，呈现出良好的发展前景。为环境保护污染治理提供了新的技术手段。?本文介绍了酶工程基本技术，包括酶制剂的生产、酶的分离纯化，酶的固定化技术、酶的改造和修饰等，综述了酶在环境保护方面，包括水净化、石油和工业废油的处理、白色污染的治理和环境监测等方面的研究和应用现状。 关键词：酶工程；环境保护；环境监测；废水处理；可生物降解材料开发；石油和工业废油 众所周知,酶作为一种高效生物催化剂,能在十分温和的条件下起高数率的催化作用, 并且具有高度的区域选择性和立体专一性。因此, 它有着化学催化剂所无可比组的优越性, 已经广泛应用在食品工业、药物工业和洗议剂工业。 近年来环境污染越来越严重，酶的作用也从工业生产转移至环境治理中来。 人类的生产和生活与自然环境密切相关，随着科学技术的不断发展，地球环境由于受到各方面因素的影响，正在不断恶化，人类开发利用自然资源的能力和范围不断扩大，随之而来的环境污染问题也越来越严重，已经成为举世瞩目的重大问题。环境污染已成为制约人类社会发展的重要因素，我国每年排放大量废水(416亿t)、废气和烟尘(2000万t)以及固体废弃物(i000亿t)，污染达到相当严重的地步。因此环境保护问题越来越受到人们的重视。20世纪以来，在化学和生物学之间的交叉地带形成的生物
技术占据了重要的地位，在工业、农业、医药、食品等方面得到了广泛的应用，并对解决当代资源、能源、环保等多方面问题起着举足轻重的作用。而作为生物工程的重要组成部分，酶和酶工程受到生物化学工作者的重视，几种新兴的技术产业已成为优先发展的高科技领域。 酶在环境保护方面的应用 1.酶在环境监测方面的应用 环境监测是了解环境情况、掌握环境质量变化，进行环境保护的一个重要环节。酶在环境监测方面的应用越来越广泛，已经在农药污染的监测、重金属污染的监测、微生物污染的监测等方面取得重要成果。? （1）利用胆碱酯酶检测有机磷农药污染? 最近几十年来，为了防治农作物的病虫害，大量使用各种农药。农药的大量使用，对农作物产量的提高起了一定的作用，然而由于农药，特别是有机磷农药的滥用，造成了严重的环境污染，破坏了生态环境。 为了监测农药的污染，人们研究了多种方法，其中采用胆碱酯酶监测有机磷农药的污染就是一种具有良好前景的检测方法。?胆碱酯酶可以催化胆碱酯水解生成胆碱和有机酸：?有机磷农药是胆碱酯酶的一种抑制剂，可以通过检测胆碱酯酶的活性变化，来判定是否受到有机磷农药的污染。20世纪50年代，就有人通过检测鱼脑中乙酰胆碱酯酶活力受抑制的程度，来检测水中存在的极低浓度的有机磷农药。现在可以通过固定胆碱酯酶的受抑制情况，检测空气或水中微量的酶抑制剂（有机磷等），灵敏度可达L。（2）利用乳酸脱氢酶的同工酶监测重金属污染?
差动保护 [1]电流差动保护是中的一种保护。正相序是A超前B,B超前C各是120度。反相序（即是逆相序）是 A 超前C,C超前B各是120度。有功方向变反只是和电流的之间的角加上180度，就是反相功率，而不是逆相序。 差动保护是根据“电路中流入电流的总和等于零”原理制成的。 差动保护把被保护的电气设备看成是一个节点，那么正常时流进被保护设备的电流和流出的电流相等，差动电流等于零。当设备出现故障时，流进被保护设备的电流和流出的电流不相等，差动电流大于零。当差动电流大于差动保护装置的整定值时，保护动作，将被保护设备的各侧跳开，使故障设备断开电源。 差动保护原理 差动保护 差动保护是利用电流定理工作的，当变压器正常工作或区外故障时，将其看作理想变压器，则流入变压器的电流和流出电流（折算后的电流）相等，差动不动作。当时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流和的正比于，差动继电器动作。 差动保护原理简单、使用电气量单纯、保护范围明确、动作不需延时，一直用于变压器做主保护。另外差动保护还有线路差动保护、差动保护等等。 变压器差动保护是防止变压器内部故障的主保护。其接线方式，按原理，把变压器两侧电流互感器二次线圈接成环流，变压器正常运行或外部故障，如果忽略，在两个互感器的二次回路臂上没有差电流流入继电器，即：iJ=ibp=iI-iII=0。 如果内部故障，如图ZD点短路，流入继电器的电流等于短路点的总电流。即：iJ=ibp=iI2+iII2。当流入继电器的电流大于，保护动作断路器跳闸。 技术参数 1.环境条件 正常温度： -10℃~55℃ 极限温度： -30℃~70℃ 存储温度： -40℃~85℃ 相对湿度：≤95%，不凝露 大气压力： 80~110kPa 2.工作电源 电压范围： 85~265V（AC或DC) 正常功耗：<10W 最大功耗：<20W 电源跌落：200ms 上电冲击：4A 隔离耐压：3kV
第3期(总第147期) 2008年6月 山 西 电 力 SHANXI EL ECTRIC POWER No 13(Ser 1147) J un 12008 双母线电流差动保护的基本原理及发展过程 王为华1,刘云峰2,郭小丽3 (11山西电力科学研究院,山西太原 030012;21晋城供电分公司,山西晋城 048000; 31太原供电分公司,山西太原 030012) 摘要:介绍了不同时期母线保护采用的技术,并进行了比较,分析了母线保护技术的发展趋势,阐述了母线微机保护技术的特点及其优越性。 关键词:母线保护;基本原理;发展过程中图分类号:TM77 文献标识码:A 文章编号:167120320(2008)0320066203 收稿日期:2008201205,修回日期:2008204202 作者简介:王为华(19632),男,山西榆社人,2000年毕业于太 原理工大学计算机及应用专业,工程师; 刘云峰(19782),男,山西晋城人,2000年毕业于华北电力大学电气专业,助理工程师; 郭小丽(19692),女,山西太原人,1990年毕业于临汾电力技校输配电运行与检修专业。 1 双母线完全电流差动保护和母联相位比 较式保护 20世纪70至80年代,双母线完全电流差动 和母联相位比较式母线保护,因其原理及二次接线简单等特点,在电网上广泛应用。111 元件固定连接的母线完全差动保护11111 工作原理(见图1) 双母线同时运行时,将元件固定连接于2条母线上,这种母线称为固定连接母线。其差动保护称为固定连接方式的母线完全差动保护 。 图1 原理接线图 在正常运行及区外故障时,启动元件KA ,选择元件KA1,KA2均无电流通过。区内母线1故障时,启动元件KA ,选择元件KA1均有故障电流通过,选择元件KA2的电流为零,因此母联断 路器及连接在1母上元件的断路器均动作跳闸。同理区内母线2故障时,将母联断路器及连接在2母 上元件的断路器动作跳闸。11112 双母线完全电流差动保护的评价 双母线完全电流差动保护的优点是: a )接线比较简单,调试方便,运行人员易于掌握; b )当元件固定连接时,母差保护有很好的选择性; c )当母联断路器断开时,母线差动保护仍有选择能力;在2组母线先后发生短路时,母线差动保护仍能可靠的动作。 其缺点是:当元件固定连接方式破坏时,若任1组母线上发生短路故障时,就会将2组母线上的连接元件全部切除,因此它适应运行方式变化的能力较差。 112 母联相位比较式母线差动保护11211 工作原理 总差动电流回路由母线上连接元件(不包括母联断路器)的电流互感器的二次回路组成,母联断路器的电流互感器的二次回路单独引出,接入相位比较回路(见图2)。 a 交流电流回路 · 66·
高压电动机差动保护原理及注意事项 差动保护是大型高压电气设备广泛采用的一种保护方式，2000KW以上的高压电动机一般采用差动保护，或2000kW(含2000kW)以下、具有六个引出线的重要电动机，当电流速断保护不能满足灵敏度的要求时，也装设纵差保护作为机间短路的主保护。差动保护基于被保护设备的短路故障而设，快速反应于设备内部短路故障。对被保护范围区外故障引起区内电流变化的、电动机启动瞬间的暂态峰值差流、首尾端CT不平衡电流等容易引起保护误判的电流，对于不同的差动保护原理，有不同的消除这些电流的措施。 差动保护的基本原理为检测电动机始末端的电流，比较始端电流和末端电流的相位和幅值的原理而构成的，正常情况下二者的差流为0，即流入电动机的电流等于流出电动机的电流。当电动机内部发生短路故障时，二者之间产生差流，启动保护功能，出口跳电动机的断路器。微机保护一般采用分相比差流方式。 图1 电动机差动保护单线原理接线图 为了实现这种保护，在电动机中性点侧与靠近出口端断路器处装设同一型号和同一变化的两组电流互感器TA1和TA2。两组电流互感器之间，即为纵差保护的保护区。电流互感器二次侧按循环电流法接线。设两端电流互感器一、二次侧按同极性相串的原则相连，即两个电流互感器的二次侧异极性相连，并在两连线之间并联接入电流继电器，在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器二次电流I·12与I·22之差。继电器是反应两侧电流互感器二次电流之差而动作的，故称为差动继电器。图1所示为电动机纵差保护单线原理接线图。 在中性点不接地系统供电网络中，电动机的纵差保护一般采用两相式接线，用两个BCH-2型差动继电器或两个DL-11型电流继电器构成。如果采用DL-11型继电器，为躲过电动机启动时暂态电流的影响，可利用出口中间继电器带0.1s的延时动作于跳闸。如果是微机保护装置，则只需将CT二次分别接入保护装置即可，但要注意极性端。一般在保护装置
华南理工大学网络教育学院《电力系统继电保护原理》课程作业答案171801 20170910 作业答题注意事项： 1）本作业共含客观题48题（单选20题，判断28题），主观题5题。所有题目答案务必填写在答题页面的答题表格中，填写在 题目中间或下面空白处的答案以0分计。单项选择题填写字 母ABCD之一，判断题大写V字表示正确，大写X表示错误。 其它填写方法将不能正确判别；主观题答案写在答题纸页面内 各题的表格方框内，其内容框大小可自行调节； 2）不要把答案拍摄成图片再贴入本文档，不要修改本文件中答题表格格式，务必将答题文件命名为“[学生姓名][答案].doc”, 用word2003格式存储并上传到网页，谢谢！ 3）提交作业答案文件时请删除所有题目，答案文件应仅含个人信息表、客观题答案表和主观题答题表，不含题目； 4）不标注本人姓名的文件名无效，仅将答案拷贝到网页编辑框而没有上传答案word附件的作业，可能会造成批阅速度、格式 正确性上的较大困难，请同学们理解。 作业题目 一、单项选择题（20题） 1、电力系统继电保护的四个基本要求，不包括（）。 （A）选择性；（B）速动性；（C）灵敏性；（D）针对性。 2、使用调试最方便的保护是（）。 (A)电磁式保护；（B）分立晶体管保护；（C）集成电路保护；（D）微机保护。
3、电力系统中发生概率最大故障是（）。 （A）三相短路；（B）两相短路；（C）单相接地故障；（D）两相接地故障。 4、（）不属于影响距离保护工作的因素。 （A）短路点过渡电阻；（B）电力系统振荡； （C）电压回路断线；（D）并联电容补偿。 5、目前，（）还不能作为纵联保护的通信通道。 （A）公用无线网络通道（wireless network）； （B）输电线路载波或高频通道(power line carrier)； （C）微波通道(microwave)； （D）光纤通道(optical fiber)。 6、可以作为相邻线路的后备保护的纵联差动保护是（）。 (A)分相电流纵联差动保护；(B)电流相位比较式纵联保护； (C)方向比较式纵联保护；(D)距离纵联保护； 7、（）是后加速保护的优点之一。 (A)能够快速地切除各段线路上发生的瞬时性故障； (B)可能使瞬时性故障米不及发展成为永久性故障，从而提高重合闸的成功率； (C)使用设备少，只需装设一套重合闸装置，简单、经济； (D)第一次是有选择性地切除故障，不会扩大停电范围，特别是在重要的高压电网中一般不允许保护无选择性的动作而后以重合闸来纠正（前加速的方式）。 8、下列方式不属于综合重合闸（简称综重）工作方式的是（）。 (A)两相重合闸方式； (B)三相重合闸方式； (C)单相重合闸方式； (D)停用重合闸方式。 9、双侧电源线路的过电流保护加方向元件是为了（）。 （A）保证选择性；(B)提高灵敏性；(C)加强可靠性；(D)提高速动性。 10、发电机定子绕组单相接地时，中性点对地电压（）。 （A）为零；（B）上升为线电压；（C）上升为相电压；（D）上升为线电压α倍（α表示由中性点到故障点的匝数占全部绕组匝数的百分数）。 11、互感器二次侧应有安全可靠的接地,其作用是（）。 A 便于测量时形成回路； B 以防互感器一、二次绕组绝缘破坏时,高电压对二次设备及人身的危害； C 有助于泄放雷电流； D 提高保护设备抗电磁干扰能力。 12、瞬时电流速断保护的动作电流应大于（）。
8.2 母线差动保护原理 ——单母线完全电流差动保护 ——高阻抗母线差动保护 ——具有比率制动特性的中阻抗母线差动保护
为了满足速动性和选择性的要求，母线保护都是按差动原理构成的。实现母线差动保护必须考虑在母线上一般连接着较多的电气元件（如线路、变压器、发电机等），因此就不能像发电机的差动保护那样，只用简单的接线加以实现。但不管母线上元件有多少，实现差动保护的基本原则仍是适用的。
（1）在正常运行以及母线范围以外故障时，在母线上所有连接元件中，流入的电流和流出的电流相等。 （2）当母线上发生故障时，所有与母线连接的元件都向故障点供给短路电流或流出残留的符合电流。 （3）从每个连接元件中电流的相位来看，在正常运行及外部故障时，至少有一个元件中的电流相位和其余元件中德电流相位是相反的。 根据原则（1）和原则（2）可构造电流差动保护，根据原则（3）可以构造电流比相式差动保护。
负荷1 电源 负荷2 1 I 2 I 3 I 3 21I I I +=负荷1 电源 负荷2 1 I 2 I 3 I 03 21=++I I I 若支路1、2、3上均安装相同变比的电流互感器，则三个电流互感器的电流之和应等于0（理想情况）。 =∑I
母线故障时的电流特征 若支路1、2、3上都安装有相同变比的电流互感器，则母线故障时，三个电流互感器的电流之和应等于短路电流（二次值）。 电源 1 I 2I 3 I 0321=+++k I I I I k I 依KCL ： 即： k I I I I -=++321
8.2.1 单母线完全电流差动保护 KD 1p I 2p I 3 p I pn I 1 s I 2 s I 3s I sn I KA I 0 11 TA 1 ===∑∑==n i pi n i si KA I n I I 正常工作时
微机变压器差动保护 一、微机变压器差动保护中电流互感器二次电流的相位校正问题电力系统中变压器常采用Y/D-11接线方式，因此，变压器两侧电流的相位差为30°。如果不采取措施，差回路中将会由于变压器两侧电流相位不同而产生不平衡电流。必需消除这种不平衡电流。 （中华人民共和国行业标准DL—400—91《继电保护和安全自 动装置技术规程》2.3.32条：对6.3MV A及以上厂用工作变压器和并 联运行变压器。10MV A及上厂用变压器和备用变压器和单独运行的 变压器。以及2MV A及以上用电速断保护灵敏度不符合要求的变压 器，应装设纵联差动保护。） （一）用电流互感器二次接线进行相位补偿 其方法是将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，将变压器三角形侧的电流互感器接成星形，如图1所示。 图1变压器为Y0/△-11连接和TA为△/Y连接的差动保护原理接线
图2 向量图 采用相位补偿后，变压器星形侧电流互感器二次回路差动臂中的电流2A I 、2B I 、2C I ， 刚好与三角形侧的电流互感器二次回路中的电流2a I 、2b I 、2c I 同相位，如图2所示。 （二） 用保护内部算法进行相位补偿 当变压器各侧电流互感器二次均采用星型接线时，其二次电流直接接入保护装置，从而简化了TA 二次接线，增加了电流回路的可靠性。但是如图3当变压器为Y 0/△-11连接 时，高、低两侧TA 二次电流之间将存在30°的角度差，图4（a ）为TA 原边的电流相量图。
图3 变压器为Y 0/△-11连接和TA 为Y/Y 连接的差动保护原理接线 图4 向量图 为消除各侧TA 二次电流之间的角度差，由保护软件通过算法进行调整。 1、常规差动保护中电流互感器二次电流的相位校正 大部分保护装置采用Y →△变化调整差流平衡，如四方的CST31、南自厂的PST-1200、WBZ-500H 、南瑞的LFP-972、RCS-985等，其校正方法如下： Y 0侧：2A I ' =（2A I －2B I ）/3 2B I ' =（2 B I －2 C I ）/3 2C I ' =（2C I －2 A I ）/3 △侧：2a I ' =2 a I 2 b I ' =2b I 2c I ' =2c I 式中：2A I 、2B I 、2C I 为Y 0侧TA 二次电流，2A I ' 、2B I ' 、2C I ' 为Y 0侧校正后的各相电流；2 a I 、2 b I 、2 c I 为△侧TA 二次电流，2a I ' 、2b I ' 、2 c I ' 为△侧校正后的各相电流。 经过软件校正后，差动回路两侧电流之间的相位一致，见图4（b ）所示。同理，对于三绕组变压器，若采用Y 0/ Y 0/△-11接线方式，Y 0侧的相位校正方法都是相同的。 2、RCS －978中电流互感器二次电流的相位校正
电力系统的变压器差动保护简介 在我国的电力运行系统中，变压器一直是一个非常重要的电力设备。变压器保障了国家电网系统的正常运作。随着我国变压器的技术不断取得突破，我国变压器也由小型及中型变压器逐步发展成了大型变压器。在我国的电力系统中大型变压器的使用还是比较广泛的，为了使大型变压器在一种被保护的状态下进行正常运行，我国的变压器相关技术人员就要在变压器的主要部件——继电器上做文章了，我们要在继电器的保护技术原理上来处理这一个问题。这里的保护问题，首先要保障的就是差动保护。差动保护的适当，可以实现大型变压器的经济技术方面性能提高的目的。文章重点讲述大型变压器的差动保护。现在在国家的电力运行体系中，较常用的差动保护的方式为制动比率方式的差动保护。 标签：电力系统；变压器差动保护；影响因素 前言 在我国的电力系统中，电流的升压和电流的降压是变压器的两大主要功能。正是拥有了电流升压和电流降压的两大功能，才使得变压器成为了我国电力系统中的一个重要的设备，甚至是一个必须存在的设备。这是由于在我国的电力体系中，存在着各个阶层的电压。就像民用电压和商用电压也会有所区别一样，不同用途的电压是不相同的。如果电力系统中的变压器在运行中出现了故障，那么就会在最大程度上影响到电力系统的安全性能和稳定性能。我国现在使用的变压器设备大多花费不菲，所以，在变压器的使用过程中，我们更需要对变压器进行保护，来保障变压器的运行安全。在一般的情况下，差动保护是一种基本的防护方式，这种方式主要是防护变压器在运行过程中内部出现故障的问题。下面来详细的讲解一下。 1 变压器差动保护的原理 差动保护在变压器的内部防护中的最主要的作用是及时的反馈变压器内部存在的短路现象，这里存在三个主要的短路故障现象：第一变压器内部绕组出现的故障；第二变压器内部引出线出现的故障；第三变压器的套管位置出现的故障。变压器的运行中的主要保护措施就是差动保护。差动保护可以有效的对变压器绕组线圈和引出线上的短路现象进行保护，同样还可以对常见的变压器内部单相接地短路故障进行有效的保护。这种差动保护主要是依靠在变压器的两边位置安装电流互感装置来实现的。由于电力系统中的变压器的电压的等级可变化，所以在安装变压器两边位置的互感装置时，要根据变压器的实际情况来进行互感装置的选择。在电力系统中，当电压达到350kV或者更高时，必须使用变压器的差动保护。 2 变压器的差动保护内部励磁的涌流和不平衡的电流的内容 关于变压器的差动保护内部励磁的涌流和不平衡的电流的叙述，我们从两个
变压器差动保护的基本原理及逻辑图 1、变压器差动保护的工作原理 与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。 2、变压器差动保护与线路差动保护的区别： 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。因此，为了保证纵差动保护的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时，两侧二次电流相等。例如图8-5所示的双绕组变压器，应使
8.3.2变压器纵差动保护的特点 1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法 （1）励磁涌流： 在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6～8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。 （2）产生励磁涌流的原因 因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90°，在电压瞬时值u=0瞬间合闸，铁芯中的磁通应为-Φm。但由于铁心中的磁通不能突变，因此将出现一个非周期分量的磁通+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样
经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图8-6所示。此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。
（3）励磁涌流的特点： ①励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。
②励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。 ③励磁涌流的波形出现间断角。 表8-1 励磁涌流实验数据举例 （4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施： 采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护； ②利用二次谐波制动原理构成的差动保护； ③利用间断角原理构成的变压器差动保护； ④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。 2、不平衡电流产生的原因 （1）稳态情况下的不平衡电流
电力系统差动保护装置 1.什么是纵联差动速断保护？ 纵联差动速断保护实质上为反映变压器两侧电流差而快速动作的保护，用以保证在变压器内部发生严重故障或变压器外部两侧CT间短路时而快速动作于跳闸。 2.怎么计算纵联差动速断保护的动作条件？ 保护动作判据为：Icd>Isd，Icd为两侧同相CT间实际差动电流，Isd为差动速断电流设定值；三相中任一相满足Icd>Isd差动保护即动作出口跳主变侧所有开关。 实际运行中差动电流=Ih*cosφ1+IL*ＫLｊｘ*cosφ2；式中：ＫLｊｘ（低压侧不平衡系数）=Ie2h（高压侧二次额定电流）/Ie2l （低压侧二次额定电流）cosφ1为高压侧的实际角度；cosφ2为低压侧的实际角度。 主变差动保护装置-二次谐波制动的比率差动保护（带ＣＴ断线闭锁功能） 该保护采用分相式，即Ａ、Ｂ、Ｃ任一相保护动作均出口，以下判据均以一相为 例。当以下各式同时成立时比率差动元件保护动作 其中：Ｉh、Ｉl分别为高、低压侧电流， Ｉsd为差动速断设定值；Ｉcdqd为差动保护门坎定值； Ｉzd为制动电流；二卷变压器取两侧电流平均值；三圈变压器取故障项的最大值； Ⅰ2cd为差动电流的二次谐波分量；Ｉcd为差动电流的基波分量； Ｋ2为二次谐波制动系数； 1)比率制动的差动保护：采用常规比率差动保护、利用二次谐波制动的原理，能可靠地躲过差动回路中的不平衡差动电流及励磁涌流的影响。其动作方程如下：Icd＞Icdqd Icd＞K1*Izd（两者是或门关系） 式中：Icd为差动电流，Izd为制动电流，K1为比率制动系数。Icdqd差动电流门槛定值。 对于双圈变压器：Icd＝|Ih＋IL|Izd＝|Ih一IL|／2 调试中的简单计算：如果比例差动动作，则Icd＝|Ih＋IL|>Icdqd；同时满足：Icd＝|Ih＋IL|>K1*Izd=K1*|Ih一IL|／2 上式是考虑到矢量计算，如果仅计算数值，假设高、低压侧相位正好相差180度； 则上不等式为：Icd＝|Ih-IL|>Icdqd； Icd＝|Ih-IL|>K1*Izd=K1*|Ih+IL|／2 方式一：若Ih>IL；则满足：Ih>IL+Ｉcdqd；Ih>IL*（2+K1）/（2-K1）比率差动才会动作；
差动保护电流计算 SANY GROUP system office room 【SANYUA16H-SANYHUASANYUA8Q8-
N S R600R F差动保护试验 一、差动保护是由于变压器内部故障引起的不平衡电流故障。采集变压器两侧电流三相保护电流，计算各侧经相角转换后的电流，各侧电流转换原则为： 1、各侧角度由Y向△转换，如Y/△-11接线方式的变压器，经各侧经相角转换后的电流。对于高压侧Y侧转换后的电流为：IA=Ia-Ic，IB=Ib-Ia，IC=Ic-Ib。低压侧△侧转换后的电流为：IA=Ia，IB=Ib，IC=Ic。对于变压器各侧额定电流计算方法为 2、对于变比系数转换，乔、中、低电流以高压侧基准，分别乘以高压侧与相应侧变比校正系数，KBHQ，KBHM，KBHL。 二、差动保护功能一般分为三个区域，以下图为例，分别是制动区，比率差动动作区，差动速断动作区。
1、差动速断功能：Ir1适用下列公式（1）：只要大于Icdqd 就保护动作。 2、比率差动功能：大于Ir1，小于Ir2适用于下列公式（2）：在这个区域要满足线性Kb1。大于Ir2适用于下列公式（3）：在这个区域要满足线性Kb2。 3、制动功能。 高压侧调整系数1.140400110=?=?=MVA A Kv Sn CT U 中压侧调整系数44.140150035=?=?=MVA A Kv Sn CT U 低压侧调整系数428.140400001033=??=??= MVA A Kv Sn CT U 2、额定电流计算： 3、设点计算加入电流：（Icdsd 、Icdqd 、Ir1、Ir2、Kb1、Kb2为已知数） 1）、Ir1至Ir2点之间的动作电流： Icdqd Ir Ir Kb Id +-?=)1(1…………………………………………① 2 ' 'Il Ih Ir +=……………………………………………………………② ''Il Ih Id +=…………………………………………………………③ Ieh Ih Ih = '……………………………………………………………④ Iel Il Il ='………………………………………………………………⑤ 由以上公式可得出 Ieh Id Ir Ih ?+=)2(……………………………………………………⑥ Iel Id Ir Il ?-=)2 (……………………………………………………⑦ 式中Ir 、Ieh 、Iel 、Icdqd 、Ir1为已知数或设定数，可算出Ieh 、Iel 。 当Ir=1.5Ie ，Icdqd=0.5Ie,Ir1=0.5Ie;已知Ieh=4.545,Iel=3.499。 Ih=9.09A,Il=3.5A 2)、大于Ir2的动作电流： Icdqd Ir Ir Kb Ir Ir Kb Id +-?+-?=)12(1)2(2…………………①