一、现状分析
近年来，随着电力系统规模的扩大，电压等级的升高，由于结构和制造上的原因，发电机、变压器这些重要设备发生事故的次数也随之增加。
根据国家电力调度通信中心和中国电力科学研究院的全国调查脚，我国1995 —2002年IOOMW及以上发电机完全纵差保护在1998．2002年运行中共动作55次，正确动作率仅为70．91％(39次)。误动的原因有运行维护不良、误接线，误整定和制造质量问题。
长期的运行经验表明差动保护是能灵敏区分区内和区外的故障的，当前其主要矛盾仍集中在非故障情况下的电磁干扰如励磁涌流和内部故障的鉴别上。国内外大量的科技工作者都在积极探索完善目前的差动保护原理，同时也探索和提出了一些新的原理应用到差动保护中。
二、发电机纵差保护
1.发电机故障和不正常运行状态
1）发电机定子绕组相间短路：定子绕组相间短路会产生很大的短路电流，严重损坏发电机。应装设纵联差动保护。
2）发电机定子绕组匝间短路：匝间短路将出现很大的环流，使绝缘老化，甚至击穿绝缘发展为单相接地或相间短路，扩大发电机损坏范围。
3）发电机定子绕组单相接地：定子绕组单相接地是易发生的一种故障。单相接地后，其电容电流流过故障点的定子铁芯，当此电流较大或持续时间较长时，会使铁芯局部熔化。因此，应装设灵敏的反应全部绕组任一点接地故障的100%定子绕组单相接地保护。
4）发电机转子绕组一点接地和两点接地：转子绕组一点接地，由于没有构成通路，对发电机没有直接危害。再发生另一点接地，则转子绕组一部分被短接，会烧毁转子绕组，由于部分绕组短接，破坏磁路的对称性，造成磁势不平衡而引起机组剧烈振动，产生严重后果。应装设转子绕组一点接地保护和两点接地保护。
5）发电机失磁：由转子绕组断线、励磁回路故障或灭磁开关误动等原因造成。这种故障不仅对发电机造成危害，而且对电力系统安全也会造成严重影响。应装设失磁保护。
2.发电机纵差保护原理
纵差保护作用：反应发电机定子绕组及其引出线的相间短路，是发电机的主要保护。
纵差保护原理：比较发电机两侧的电流的大小和相位，它是反映发电机及其引出线的相间故障。发电机纵联差动保护的构成的两侧电流互感器同变比、同型号。
由BCH—2型继电器构成的发电机纵差动保护，其原理接线图如下：
发电机纵差保护原理接线图
当发电机正常运行且发生外部故障时如图所示：
外部故障时电流流向
由图可知当发生外部短路时流经继电器的两个短路电流差接近为零（其实是不平衡电流，但是在设计继电器时会将不平衡电流躲过），所以继电器不动作。由线路上其它的继电保护装置动作切除故障。
当发电机发生保护区内故障时如图所示：
内部故障时电流流向
由图可知当发生内部短路时流经继电器的电流为两个短路的和其值远大于继电器的整定电流，故继电器动作立即切除故障。 其中
——最大不平衡电流
——为电流互感器的变比
3.发电机纵差动保护的整定计算
（1）动作电流的整定：纵差动保护的动作电流应按下面两个条件进行整定，取其中较大者作为差动保护的动作电流。 ①躲过外部短路电流时的最大不平衡电流，即
TA k .max ss ap rel unb.max rel act /n I K K 10%K I K I ==
式中：10%——电流互感器的误差； r e l
K ——可靠系数，取1.3 ap K ——非同期分量系数，采用BCH —2型差动继电器时，取1；
ss K ——同型系数，两侧电流互感器同型时，取0.5；
k .max I ——外部故障时由发电机供给的最大短路电流；
TA n ——电流互感器的变比。
②为避免电流互感器二次回路断线时误动作，保护的动作电流应大于发电机的额定电流，即
N I K I rel act =
（2）灵敏度校验：按单机运行时，发电机出口两相短路来校验差动保护的灵敏度，即
2
I I act
k.min
≥=sen K 式中：
k.min I ——发电机出口两相短路时，流经保护的最小两相短路电流。
（3）断线监视部分的整定：断线监视继电器KMN 的动作电流，应按躲过正常运行的不平衡电流整定。根据运行经验，一般取
N
I 2.0I act
为防止外部故障时断线监视继电器误发信号，其动作时限应大于发电机后备保护
的最大动作时限。
4、微机比率制动式纵联差动保护原理
微机比率制动式纵差保护仅反应相间短路故障。具有比率制动特性的差动保护的二次接线如图2所示。当差动线圈匝数W d 与制动线圈匝数W res 的关系为
时：差动电流：
制动电流：
式中：
， ——一次电流；
，
——二次电流；
n a ——电流互感器变比。
图 2 比率制动式差动保护原理接线图
差动保护的制动特性如图3中的折线ABC 所示。图中，纵坐标为差动电流
I d ，横坐标为制动电流I res 。
为了正确进行整定计算，首先应了解纵差保护的不平衡电流与负荷电流和外部短路电流间的关系。
发电机纵差保护用的10P级电流互感器，在额定一次电流和额定二次负荷条件下的比误差为±3%。因此，纵差保护在正常负荷状态下的最大不平衡电流不大于6%。但随着外部短路电流的增大和非周期暂态电流的影响，电流互感器饱和，不平衡电流将急剧增大，实际的不平衡电流与短路电流的关系曲线如图3中的曲线OED所示。
图 3 比率制动式差动保护的制动特性
5、微机比率制动式纵联差动保护整定计算
发电机外部短路时，差动保护的最大不平衡电流由式(1)进行估算
(1)
式中：K ap——非周期分量系数，取1.5～2.0；
K
cc
——互感器同型系数，取0.5；
K
er
——互感器比误差系数，取0.1；
——最大外部三相短路电流周期分量。
比率制动特性纵差保护需要整定计算以下三个参数：
1)确定差动保护的最小动作电流，即确定图3中A点的纵座标I op.0为
(2)
式中：K rel——可靠系数，取1.5；
I
gn
——发电机额定电流；
I
unb.0
——发电机额定负荷状态下，实测差动保护中的不平衡电流。
实际可取I op.0＝(0.10～0.30)I gn／n a，一般宜选用(0.10～0.20)I gn／n a。如
果实测I unb.0较大，则应尽快查清I unb.0增大的原因，并予消除，避免因I op.0过大
而掩盖一、二次设备的缺陷或隐患。
发电机内部短路时，特别是靠近中性点经过渡电阻短路时，机端或中性点侧
的三相电流可能不大，为保证内部短路时的灵敏度，最小动作电流I op.0不应无根
据地增大。
2)确定制动特性的拐点B。定子电流等于或小于额定电流时，差动保护不必
具有制动特性，因此，B点横坐标
I
＝(0.8～1.0)I gn／n a (3) res.0
当I res.0＞I gn／n a时，应调整保护内部参数，使其满足式(3) 。
3)按最大外部短路电流下差动保护不误动的条件，确定制动特性的C点，
并计算最大制动系数。
设C点对应的最大动作电流为I op.max，其值为
I
＝K rel I unb.max (4) op.max
式中：K rel——可靠系数，取1.3～1.5。
C点对应的最大短路电流与最大制动电流I
相对应。C点的最大制
res.max
动系数K res.max按下式计算
K
＝I op.max／I res.max＝K rel K ap K cc K er (5) res.max
式(5)的计算值为K res.max＝0.15，可确保在最大外部短路时差动保护不误动。但考
虑到电流互感器的饱和或其暂态特性畸变的影响，为安全计，宜适当提高制动系
数值。图3中，取C点的K res.max≈0.30。
该比率制动特性的斜率S为
(6)
A、B、C三点确定的制动特性，确保在负荷状态和最大外
部短路暂态过程中可靠不误动。
按上述原则整定的比率制动特性，当发电机机端两相金属性短路时，差动保护的
灵敏系数一定满足K sen≥2.0的要求，不必进行灵敏度校验。
三、发电机纵差保护实例
发电机参数表一
n
b
F S Xd X "
* =0.14*100/158.8=0.88 S b －取系统最大阻容量为100MVA ，S n =158.8MVA 。
1、保护所用互感器：
发电机机端TA ： 6LH 8000/5A Y 接线 5P20 发电机中性点TA ： 1LH 8000/5A Y 接线 5P20 2、发电机出口二次额定电流I gn.2f
发电机一次额定电流I gn=(Pn/COS?)/√3Uf1n
=13500/(0.85×1.732×13.8)=6645（A ）
式中：Pn 为发电机额定容量；COS?为发电机功率因数；Uf1n 为发电机机端额定电压。
I gn.2f ＝I gn/n a =6645/（8000/5）=4.153（A ）
3、基 本 整 定：
1）按照发电机外部短路时差动保护的最大不平衡电流整定：
式中：K ap ——非周期分量系数，取1.5～2.0；
K cc ——互感器同型系数，取0.5； K er ——互感器比误差系数，取0.1；
——最大外部三相短路电流周期分量。
n
a
—互感器变比
发电机出口最大短路电流的计算，取系统最大运行方式，同时有
另一台机组在运行：a、为了简化计算,网络化简,求综合正序阻抗X
1∑2阻抗变换如下图4
：
b、求各电源的转移阻抗：
系统对d
2
点转移阻抗为X
czy
=
083
.0
088
.0
015
.0
083
.0
0.083
0.015
+
?
+
+=0.1053
F
1
对d
2
点转移阻抗为X
f1zy
=0.088
F
2
对d
2
点转移阻抗为X
f2zy
=
0.015
0.088
0.083)
(0.088
0.083
0.083)
(0.088
?
+
+
+
+=1.257 c、由转移电抗求各电源的计算电抗：
X
cjs
=0.1053×
100
100
＝0.1053
X
f1js
=0.088×
100
85
.0
135
=0.14
X
f2js
=1.257×
100
85
.0
135
=1.996
d、周期分量的有效值如下：
d2点三相短路各电源供给的短路电流周期分量有效值（I
z
）表二
最大不平衡电流:依整定计算导则,I unb.max=Kap·Kcc·Ker·I(3)k.max/n,许继厂家建议最大不平衡电流不考虑同型系数:
I unb.max=Kap×Ker×I k.max
=2×0.1×79.57KA=15.91（KA）
4、差动电流起动定值I d.op.min的整定：
(1)、I d.op.min为差动保护最小动作电流值；应按躲过正常发电机额定负载
时的最大不平衡电流整定（二次），即:
I d.op.min =Krel×2×0.03×I f2n=1.5×2×0.03×4.153=0.37（A）
（2）、依整定计算导则:实际可取(0.1～0.3)If2n, 许继厂家建议取：0.2～0.3；
当一次电流小于1.2倍互感器额定电流时,误差不超过±3%,因此按工程经验取为0.3If2n；
则: I d.op.min =0.3×If2n=0.3×4.153=1.25（A）取：1.0A；
式中：I f2n—发电机二次额定电流；
Krel—可靠系数取：1.5；
5、最小制动电流或拐点电流I res.0
I
res.0
＝(0.8～1.0)I gn／n a
＝0.8×4.153=3.32(A) 取:2A
6、比率制动系数的整定
(1)、最大的动作电流I d.0P.max计算。按躲过区外短路时最大动作电流的计算
I
d.0P.max
≥I op.max／I res.max＝K rel K ap K cc K er ×I K.max/n TA
=1.5×2×0.5×0.1×I K.max/n TA
=0.15×1.05×I gn.2f/ x d”
=0.15×1.05×4.15/0.14=4.67(A)
I
K.max ==1.05/ x
d
”=7.5, x
d
”=0.14
(2)制动系数斜率S的理论值计算。区外最大短路电流的相对值为
I
= I K.max* =7.5
Res..max
斜率比率差动最大斜率：
=(0.15×7.5-0.37)/(7.5-3.32)=0.181
厂家建议取:S=0.5，故取：S=0.5。
7、灵敏度校验
按上述原则整定的比率制动特性，当发电机端两相金属性短路时，差动保护的灵敏系数一定满足K sen≥2,即：
按发电机端两相金属性短路时计算,根据计算最小短路电流(d2点) I (2)d.min 和相应的制动电流Ir,在动作特性曲线上查得对应的动作电流Id,则灵敏系数为：
K
=I (2)d.min/I d.op=25.67/5.42=4.736>2 灵敏度满足要求。
sen
式中:
I (2)d.min=√3/2×1/ x
”=0.866×1/0.14×4.153=25.67(A)
d
I d.op=S(I
- I res.0)+ I d.op.min=S(0.5I (2)d.min- I res.0)+ I d.op.min
res
=0.5(0.5I (2)d.min- I res.0)+ I d.op.min
=0.5(0.5×25.67-2)+1=5.42(A)
四、变压器纵差保护
1.变压器纵差保护原理
变压器的纵联差动保护原理同发电机的纵差保护原理是一样的，是通过比较变压器各侧的电流的大小和相位而构成的保护。不同的是变压器纵差动保护具有一些特点：
（1）由于变压器两侧的额定电压不同、两侧电流互感器的型号不同、饱和特性和励磁电流也不同使得两侧电流互感器型号不同产生的不平衡电流所以在进行整定计算时，引入同型系数。
（2）由于电流互感器选用的是标准化变比，电流互感器的计算变比与实际变比不同使得计算变比与标准变比不同产生的不平衡电流，所以要采用自耦变流器，或利用差动继电器的平衡线圈予以补偿。
（3）由于调整分接头实际上就是改变变压器的变比，其结果破坏了电流互感
器二次电流的平衡关系，产生了新的不平衡电流。所以要提高保护动作电流，即在整定计算时，引入调压系数。因为变压器有如此纵联差动保护特点，所以变压器的纵联差动保护原理接线图如下：
当变压器正常运行且发生外部故障时如图所示：
由图可知当发生外部短路时流经继电器的两个短路电流差接近为零（其实是不平衡电流，但是在设计继电器时会将不平衡电流躲过），所以继电器不动作。
由线路上其它的继电保护装置动作切除故障。
当变压器发生保护区内故障时如图所示：
由图可知当发生内部短路时流经继电器的电流为两个短路的和其值远大于继电器的整定电流，故继电器动作立即切除故障。且当内部短路时，无论是单电源，还是双电源，保护都能正确测量到短路点电流。
2.变压器的纵差保护的整定计算
（1）纵差动保护起动电流的整定
①躲开电流互感器二次回路断线时差动回路的电流。在正常运行的情况下，如果某一侧电流互感器的二次回路发生断线故障，差动回路中将有负荷电流流过，为防止保护误动作，其启动电流应大于变压器的最大负荷电流Lmax I 。当负荷电流不能确定时，可采用变压器的额定电流N I 。引入可靠系数rel K （一般取1.3）则保护装置的起动电流为
L.max rel act I K I
②躲开保护范围外部短路时的最大不平衡电流unb.max I ，即保护装置的起动电流应为
unb.max rel act I K I =
③躲开变压器的励磁涌流。当变压器的纵差保护采用波形鉴别或二次谐波制动的原理构成时，它本身就具有躲开变压器的励磁涌流的性能，所以无需再另做考虑；当采用具有饱和铁芯的差动继电器时，虽然可利用励磁涌流中的非周期分量使铁芯饱和来避越励磁涌流的影响，但根据运行经验，差动保护的起动电流仍需躲过变压器的额定电流，即
N I K I r e l a c t =
上述计算中最大者作为变压器纵差保护的起动电流。 （2）纵差保护灵敏系数的校验
变压器的纵差保护的灵敏系数可按下式进行校验
act
k.min
I I =
sen K
式中k.min I 应采用保护范围内部短路时，流过差动回路的最小短路电流。按照要求，灵敏系数不应低于2.当灵敏系数不能满足要求时，则需要采用具有制动特性的差动继电器。
应当注意的是，即使灵敏系数能够满足要求，但对变压器内部的匝间短路、轻微故障等情况，纵差动保护往往也不能迅速二灵敏地动作。运行经验表明，在此情况下，常常都是瓦斯保护首先动作，然后待故障进一步发展，差动保护才动作。
四、变压器差动保护实例
一台双绕组降压变压器，容量为20MV A ，电压比为1102 2.5%/11±?kv ，Yd11接线，k U =10.5%，归算到平均电压10.5kv 的系统最大电抗和最小点抗分别为0.44Ω和0.22Ω,10kv 侧最大负荷电流为900A 。 1.确定基本侧电流
（1）变压器一次额定电流
1）110KV 侧：
A I N 105110
310203=??=
2）11KV 侧：
A I N 105011
310203=??=
[注:求额定电流应用变压器实际额定电压] （2）电流互感器变比：
1)110KV 侧计算变比及选用变比
51053?=
?cal TA n ; 选用 5
250
=TA n [注：3是由于变压器高压侧采用星形接线] 2）11KV 侧： 51050=?cal TA n ； 选用 5
1250
=TA n (3) 电流互感器二次电流 1）110KV 侧：
A I N 6.350
86
.1815/25010532==?=
[注：3为接线系数] 2）11KV 侧： A I N 2.410502==
[注：选用二次电流大的一侧作为基本侧]
(4)求低压母线三相短路归算到基本侧的短路电流
Ω=?44.0max s X
Ω=?22.0min s X
579.020
5.101005.10100%2
2
=?=?=N T d T S U U X
A I
d 7226)
579.022.0(310103)3(max
=+?=
?
2.基本侧动作电流计算值确定 （1）按躲过外部短路条件：
)(...ph unb u unb TA unb rel OP I I I K I ++=?
A A I OP 1880187987226)05.005.01.01(3.1≈=?++?= rel K ------可靠系数，取为1.3；
TA unb I .-----两侧电流互感器电流误差引起的不平衡电流； u unb I ?.-----变压器调分接头引起的不平衡电流；
（2）按躲过励磁涌流：
T N rel OP I K I .=
A I OP 136510503.1=?=
（3）按CT 二次短线条件：
A I cal OP 11709003.1=?=?
选一次计算动作电流：
A I cal OP 1880=?
[注：计算动作电流应取条件的最大值。] 3.校验灵敏度：
在6.6KV 侧两相短路最小短路电流为：
A X X E I
T s d 4907)
579.044.0(3101023)(3233
max )2(min
=+?=+=?? 归算至110KV 侧的短路电流为： A I d 435115
5
10000max =?=?
[注：因电源在高压侧，所以单电源变压器求灵敏度系数时，应归算至电源侧。] 110KV 侧流入继电器的电流为
A A I T 1.1507.1550
435
3≈=?=
11KV 侧继电器动作电流：
A I r OP 5.78
60==?
保护的灵敏度为
01.25.7/1.15==sen K >2
满足要求。
五、参考文献
[1].高春如.大型发电机组继电保护整定计算与运行技术（第二版）中国电力出版社.2010
[2].李火元.电力系统继电保护(非继电专业适用).高等教育出版社 .2009 [3].张保会，尹项根. 电力系统继电保护(第二版).中国电力出版社.2010 [4].陈珩. 电力系统稳态分析(第二版).中国电力出版社.2010
分析主变纵差动保护不平衡电流原因及解 决方法 摘要：本文从对变压器纵差保护原理进行阐述的基础上，较详细地分析了纵差保护不平衡电流的形成原因，并提出了解决变压器纵差保护中不平衡电流的方法。 关键词：主变；纵差保护；不平衡电流；解决方法 前言：纵差动保护是变电站主变压器的主保护，它灵敏度高、选择性好，在变压器保护上运用较为成功。但是变压器纵差保护一直存在励磁涌流难以鉴定的问题，虽然已经有几种较为有效的闭锁方案，又因为高压输电线路长度的增加、静止无功补偿容量的增大以及变压器硅钢片工艺的改进、磁化特性的改善等因素，使得变压器纵差保护所固有原理性矛盾更加突显。 一、变压器纵差保护原理 纵差保护作为变压器内部故障的主保护，将有许多特点和困难。变压器具有两个或更多个电压等级，构成纵差保护所用电流互感器的额定参数各不相同，由此产生的纵差保护不平衡电流将比发电机的大得多，纵差保护是利用比较被保护元件各端电流的幅值和相位的原理构成的，根据KCL基本定理，当被保护设备无故障时恒有各流入电流之和必等于各流出电流之和。当被保护设备内部本身发生故障时，短路点成为一个新的端子，此时电流大于“0”，但是实际上在外
部发生短路时还存在一个不平衡电流。事实上，外部发生短路故障时，因为外部短路电流大，特别是暂态过程中含有非周期分量电流，使电流互感器的励磁电流急剧增大，而呈饱和状态使得变压器两侧互感器的传变特性很难保持一致，而出现较大的不平衡电流。因此采用带制动特性的原理，外部短路电流越大，制动电流也越大，继电器能够可靠制动。 另外，由于纵差保护的构成原理是基于比较变压器各侧电流的大小和相位，受变压器各侧电流互感器以及诸多因素影响，变压器在正常运行和外部故障时，其动差保护回路中有不平衡电流，使纵差保护处于不利的工作条件下。为保证变压器纵差保护的正确灵敏动作，必须对其回路中的不平衡电流进行分析，找出产生的原因，采取措施予以消除。 二、纵差保护不平衡电流分析 1、稳态情况下的不平衡电流 变压器在正常运行时纵差保护回路中不平衡电流主要是由电流互感器、变压器接线方式及变压器带负荷调压引起。 （1）由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生。正常运行时变压器各侧电流的大小是不相等的。为了满足正常运行或外部短路时流入继电器差动回路的电流为零，则应使高、低压两侧流入继电器的电流相等，即高、低侧电流互感器变比的比值应等于变压器的变比。但是，实际上由于电流
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1 1 TA I n -2 2 TA I n = 1 I'- 2 I'≈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： 1 1 TA I n +2 2 TA I n = 1 I'+ 2 I'=2k TA I n 当2k TA I n 大于KD的整定值时，即 1 I'-(3) max max / 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 TA I 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
光纤差动保护 光纤电流差动保护是在电流差动保护的基础上演化而来的，基本保护原理也是基于克希霍夫基本电流定律，它能够理想地使保护实现单元化，原理简单，不受运行方式变化的影响，而且由于两侧的保护装置没有电联系，提高了运行的可靠性。目前电流差动保护在电力系统的主变压器、线路和母线上大量使用，其灵敏度高、动作简单可靠快速、能适应电力系统震荡、非全相运行等优点是其他保护形式所无法比拟的。光纤电流差动保护在继承了电流差动保护的这些优点的同时，以其可靠稳定的光纤传输通道保证了传送电流的幅值和相位正确可靠地传送到对侧 1 原理介绍 光纤分相电流差动保护借助于线路光纤通道，实时地向对侧传递采样数据，同时接收对侧的采样数据，各侧保护利用本地和对侧电流数据按相进行差动电流计算。根据电流差动保护的制动特性方程进行判别，判为区内故障时动作跳闸，判为区外故障时保护不动作。光纤电流差动保护系统的典型构成如图1所示。 当线路在正常运行或发生区外故障时，线路两侧电流相位是反向的。如图所示，假设M侧为送电端，N侧为受电端，则，M侧电流为母线流向线路，N侧电流为线路流向母线，两侧电流大小相等方向相反，此时线路两侧的差电流为零；当线路发生区内故障时，故障电流都是由母线流向线路，方向相同，线路两侧电流的差电流不再为零，当其满足电流差动保护的动作特性方程时，保护装置发出跳闸令快速将故障相切除。 2 对通信系统的要求 光纤电流差动保护借助于通信通道双向传输电流数据，供两侧保护进行实时计算。其一般采用两种通信方式：一种是保护装置以64Kbps／2Mbps速率，按
ITU-T建议G.703规定于数字通信系统复用器的64Kbps／2Mbps数据通道同向接口，即复用PCM方式；另一种是保护装置的数据通信以64Kbps／2Mbps速率采用专用光纤芯进行双向传输，即专用光纤方式。(详见图3) 光纤电流差动保护要求线路两侧的保护装置的采样同时、同步，因此时钟同步对光纤电流差动保护至关重要。当电流差动保护采用专用光纤通道时，保护装置的同步时钟一般采用"主-从"方式，即两侧保护中一侧采用内部时钟作为主时钟，另一侧保护则应设置成从时钟方式。设置为从时钟侧的保护装置，其时钟信号从对侧保护传来的信息编码中提取，从而保证与对侧的时钟同步。当采用复用PCM方式时，复用数字通信系统的数据通道作为主时钟，两侧保护装置均应设置为从时钟方式，即均从复用数字通信系统中提取同步时钟信号：否则保护装置将无法与通信系统数据通道进行复接。
变压器纵差动保护动作电流的整定原则是什么? .(1)大于变压器的最大负荷电流； (2)躲过区外短路时的最大不平衡电流； (3)躲过变压器的励磁涌流。 39．什么是自动重合闸？电力系统为什么要采用自动重合 闸？ 答：自动重合闸装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。电力系统运行经验表明，架空线路绝大多数的故障都是瞬时性的，永久性故障一般不到10%。因此，在由继电保护动作切除短路故障之 后，电弧将瞬间熄灭，绝大多数情况下短路处的绝缘可以自动恢复。因此，自动将断路器重合，不仅提高了供电的安全性，减少了停电损失，而且还提高了电力系统的暂态稳定水平，增大了高压线路的送电容量。所以，架空线路要采用自动重合闸装置。 什么是主保护、后备保护、辅助保护？ 答：主保护是指能满足系统稳定和安全要求，以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。 后备保护是指当主保护或断路器拒动时，起后备作用的保护。后备保 护又分为近后备和远后备两种：（1）近后备保护是当主保护拒动时， 由本线路或设备的另一套保护来切除故障以实现的后备保护（2）远后 备保护是当主保护或断路器拒动时，由前一级线路或设备的保护来切 除故障以实现的后备保护. 辅助保护是为弥补主保护和后备保护性能的不足，或当主保护及后备 保护退出运行时而增设的简单保护。 、何谓主保护、后备保护？何谓近后备保护、远后备保护？(8分) 答：所谓主保护是指能以较短时限切除被保护线路（或元件）全长上的故障的保护装置。（2分） 考虑到主保护或断路器可能拒动而配置的保护，称为后备保护。（2分） 当电气元件的主保护拒动时，由本元件的另一套保护起后备作用，称为近后备。（2分）
变压器纵差动保护动作电流的整定原则差动保护初始动作电流的整定原则，是按躲过正常工况下的最大不平衡电流来整定;拐点电流的整定原则，应使差动保护能躲过区外较小故障电流及外部故障切除后的暂态过程中产生的最大不平衡电流。比率制动系数的整定原则，是使被保护设备出口短路时产生的最大不平衡电流在制动特性的边界线之下。 为确保变压器差动保护的动作灵敏、可靠，其动作特性的整定值(除BCH型之外)如下: Idz0=(0.4,0.5)IN, Izd0=(0.6,0.7)IN, Kz=0.4,0.5 式中，Idz0为差动保护的初始动作电流;I,zd0为拐点电流;Kz =tgα点电流等于零的;IN为额定电流(TA二次值)。 电流速断保护限时电流速断保护定时限过电流保护的特点 速断保护是一种短路保护，为了使速断保护动作具有选择性，一般电力系统中速断保护其实都带有一定的时限，这就是限时速断，离负荷越近的开关保护时限设置得越短，末端的开关时限可以设置为零，这就成速断保护，这样就能保证在短路故障发生时近故障点的开关先跳闸，避免越级跳闸。定时限过流保护的目的是保护回路不过载，与限时速断保护的区别在于整定的电流相对较小，而时限相对较长。这三种保护因为用途的不同，不能说各有什么优缺点，并且往往限时速断和定时限过流保护是结合使用的。 瞬时电流速断保护与限时电流速断保护的区别就是，瞬时是没有带时限的，动作值达到整定值就瞬时出口跳闸，不经过任何延时。而限时电流速断是带有延时的，动作值达到整定值后经过一定的延时才启动出口跳闸;
瞬时电流速断保护与限时电流速断保护的区别,限时电流速断保护与过电流保护有什么不同, 瞬时电流速断和限时电流速断除了时间上的区别外就是他们在整定的大小和范围的不同，瞬时速断保护的范围比限时的要小，整定动作值要比限时速断的要大。 过电流保护和限时电流速断的区别? 电流速断，限时电流速断和过电流保护都是反映电流升高而动作的保护装置。 区别:速断是按躲开某一点的最大短路电流来整定，限时速断是按照躲开下一级相邻元件电流速断保护的动作电流来整定，而过流保护是按躲开最大负荷电流来整定的。 由于电流速断不能保护线路的全长，限时电流速断又不能作为相邻元件的后备保护，因此保证迅速而又有选择的切除故障，常将三者组合使用，构成三段电流保护。 过电流保护的整定值为什么要考虑继电器的返回系数,而电流速断保护则不需要考虑, 这是综合考虑保护的灵敏性和可靠性的结果。为了保证保护的灵敏性，动作的整定值 应当尽量小，但是过电流的动作值与额定运行电流相差不大，这样有可能造成保护误动作，从而降低了供电的可靠性。所以我们为过电流保护加了时限，过电流必须要持续一定的时间才会动作，如果在时限内电流降到返回值以下，那么保护就复归不用动作了，从而在不降低灵敏性的情况下增加了可靠性。而电流速断本身动作电流比较大，且没有时间的限制，只要电流一超过速断的整定值，马上动作跳闸，所以不需要设置返回值。 何谓线路过电流保护,瞬时电流速断保护?和它们的区别, 两种保护的基本原理是相同的。
1概述 光纖縱聯電流差動保護是近年來發展相當快的輸電線路保護之一，它借助光纖通道傳送輸電線路兩端的資訊，以基爾霍夫電流定律為依據，能簡單、可靠地判斷出區內、區外故障。對於線路保護來說，分相電流差動保護具有天然的選相能力和良好的網路拓撲能力，不受系統振盪、非全相運行的影響，可以反映各種類型的故障，是理想的線路主保護。光纖通信與輸電線無直接聯繫，不受電磁干擾的影響，可靠性高，通信容量大。光纖縱聯電流差動保護既利用了分相電流差動的良好判據，又克服了傳統導引線方式的種種缺陷，具有其他保護無以比擬的優勢，因此，近年來國內外各大公司均加強在該領域的研 究開發，各自相繼推出了此類保護產品。 就光纖縱差保護的應用環境來說，隨著國家電力工業的發展，通訊技術的日新月異，光纜及光纖設備費用的急劇下降，光纖通訊網在電力系統的架設越來越普遍。如廣東目前已建成了光纜1300km，SDH （Synchronous Digital Hierarchy）站點30多個，以珠江三角洲為中心的SDH自愈環電力光纖網路。目前，許多地方都把發展光纖通信主幹網作為電力通信的發展方向和重要任務，這都為繼電保護所需要的穩定、可靠的數位化資訊傳輸通道創造了有利條件。在光纖網路敷設的光纜中，除提供數據共用光纖通道介面，滿足數據通信、寬頻多媒體、圖像資訊等的需求外，還提供了繼電保護專用的纖芯，這為高壓輸電線的電流縱聯差動保護提供了複用光纖通道（與SDH共用的數
據通道）和專用光纖通道（利用光纖網路中繼電保護用纖芯構成）。另外，由於光纖電流差動保護簡單、可靠，不受線路運行方式的影響，在城網和短輸電線路中大量採用。如上海電網已把採用光纖分相電流縱差保護作為電網繼電保護“十五”規劃的一個重要配置原則來執行，目前已投運和即將投運的光纖電流差動保護達194套。因城網中輸電線大多較短，光纖芯直接接入不需附加複接設備，管理也較方便，故在城網中光纖電流差動保護以專用光纖通道方式為多。 光纖傳輸通道的穩定與否是光纖縱聯差動保護正確工作的基礎，一旦光纖傳輸通道發生故障，光纖縱聯差動保護將不能正常工作。實際上，為提高保護裝置的可靠性，當光纖傳輸通道發生故障時，保護裝置會將電流縱聯差動保護自動退出。光纖通道的可靠性雖然較高，但也有損壞的可能性，如光纜斷芯、熔纖品質不好、光纖跳線接頭鬆動、光纖受潮或接頭積灰導致損耗增大等。如1999年6月7日，塘鎮站到機場站的2158/2159兩條220kV線路光纖保護告警，故障原因是：線路龍門架上OPGW（Optical Fiber Composition Ground Wire）與站內普通光纜接線盒由於雨天受潮引起一束光纖（4根芯）衰耗增大。2000年7月20日，吳涇第二發電廠到長春站4410線的兩套光纖差動保護均通道告警，原因是該線OPGW光纜中有幾芯熔接品質不好，光纖調換到備用芯後恢復正常。 考慮光纖資訊傳輸通道有可能損壞，為保證高壓輸電線的安全運行，作為主保護的縱差保護不致由於通道故障而退出運行，確實有必要為同一套縱差保護裝置配置備用光纖通道。不論採用專用光纖通道
变压器纵差保护中不平衡电流的克服方法 纵差保护是一切电气主设备的主保护，它灵敏度高、选择性好，在变压器保护上运用较为成功。但是变压器纵差保护一直存在励磁涌流难以鉴定的问题，虽然已经有几种较为有效的闭锁方案，又因为超高压输电线路长度的增加、静止无功补偿容量的增大以及变压器硅钢片工艺的改进、磁化特性的改善等因素，变压器纵差保护的固有原理性矛盾更加突出。 1.变压器纵差保护基本原理 纵差保护在发电机上的应用比较简单，但是作为变压器内部故障的主保护，纵差保护将有许多特点和困难。变压器具有两个或更多个电压等级，构成纵差保护所用电流互感器的额定参数各不相同，由此产生的纵差保护不平衡电流将比发电机的大得多，纵差保护是利用比较被保护元件各端电流的幅值和相位的原理构成的，根据KCL基本定理，当被保护设备无故障时恒有各流入电流之和必等于各流出电流之和。 当被保护设备内部本身发生故障时，短路点成为一个新的端子，此时电流大于0，但是实际上在外部发生短路时还存在一个不平衡电流。事实上，外部发生短路故障时，
因为外部短路电流大，非凡是暂态过程中含有非周期分量电流，使电流互感器的励磁电流急剧增大，而呈饱和状态使得变压器两侧互感器的传变特性很难保持一致，而出现较大的不平衡电流。因此采用带制动特性的原理，外部短路电流越大，制动电流也越大，继电器能够可靠制动。 另外，由于纵差保护的构成原理是基于比较变压器各侧电流的大小和相位，受变压器各侧电流互感器以及诸多因素影响，变压器在正常运行和外部故障时，其动差保护回路中有不平衡电流，使纵差保护处于不利的工作条件下。为保证变压器纵差保护的正确灵敏动作，必须对其回路中的不平衡电流进行分析，找出产生的原因，采取措施予以消除。 2.纵差保护不平衡电流分析 2.1稳态情况下的不平衡电流 变压器在正常运行时纵差保护回路中不平衡电流主要是由电流互感器、变压器接线方式及变压器带负荷调压引起。 由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生。正常运行时变压器各侧电流的大小是不相等的。为了满足正常运行或外部短路时流入继电器差动回路的电流为零，则应使高、低压两侧流入继电器的电流相等，即高、低侧电流互感器变比的比值应等于变压器的变比。但是，实际上由于电流互感器的变比都是根据产品目录选取的标准变比，而变压器的变
电动机纵联差动保护 一、比率制动差动保护 （1）电动机二次额定电流 1 n TA I n =? （2）差动保护最小动作电流 I s =K rel (·K cc ·K er +Δm )I n ap K K rel ——可靠系数，取K rel =2 ap K ——外部短路切除引起电流互感器误差增大的系数（非周期分量系数）=2 ap K K cc ——同型系数，电流互感器同型号时取K cc =0.5，不同型号时K cc =1 K er ——电流互感器综合误差取K er =0.1 Δm ——通道调整误差，取Δm =0.01~0.02 I s =2 (2×0.5×0.1+0.02)I n =0.24 I n 一般情况下，取I s =(0.25~0.35)I n ，当不平衡电流较大时，I s =0.4I n （3）确定拐点电流I t 有些装置中拐点电流是固定的，如I t = I n ；当拐点电流不固定时可取I t = (0.5~0.8)I n （4）确定制动特性斜率s 按躲过电动机最大起动电流下差动回路的不平衡电流整定 最大起动电流I st ·max 下的不平衡电流I umb ·max 为 I umb ·max =(·K cc ·K er +Δm ) I st ·max ap K =2，K cc =0.5，K er =0.1，Δm=0.02，I st ·max =K st I n (取I st =10) ap K I umb ·max =(2×0.5×0.1+0.02)10I n =1.2I n 比率制动特性斜率为 t n st s umb rel I I K I I K s ??= ?max K rel =2，当I s =0.3 I n ，I t =0.8 I n ，K st =7 2 1.20.30.3470.8n n n n I I s I I ×?==? 一般取s =0.3~0.5 （5）灵敏系数计算 电动机机端最小两相短路电流为 (2)1 2K L I x x = ?′+ x ′- 电动机供电系统处最小运行方式时折算到S B 基准容量的系统阻抗标幺值 U B - 电动机供电电压级的平均额定电压U B =6.3(10.5)kV X L - 电动机供电电缆折算到S B 基准容量的阻抗标幺值 制动电流(2)res TA 2K I I n =相应的动作电流为
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
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 ＝1 1?? '''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
变压器纵差保护原理及不平衡电流分析与克服方法摘要：本文在阐述变压器纵差保护基本原理的基础上，对纵差保护不平衡电流进行了分析，并提出了变压器纵差保护中不平衡电流的克服方法。 关键词：变压器；纵差保护；不平衡电流；稳态；暂态 transformer differential protection principle and the unbalanced current analysis and overcoming method huang shengbin abstract: in this paper the transformer longitudinal differential protection based on the basic principle of longitudinal differential protection, the unbalanced current were analyzed, and put forward the transformer longitudinal differential protection of unbalance current in overcoming methods. keywords: transformer;longitudinal differential protection;unbalance current;steady-state；transient 引言 纵差保护是发电机、变压器、输电线路的主保护之一，应用非常广泛，尤其在变压器保护上运用较为成功。变压器的纵差动保护用来反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是变压器的主保护。变压器纵差动保护的基本工作原理与线路的纵差动保护相同，是通过比较变压器各侧电流的大小和相位而构成的保护。它
精心整理差动保护基本原理 1、母线差动保护基本原理 母线差动保护基本原理,用通俗的比喻，就是按照收、支平衡的原理进行判断和动作的。因为母线上只有进出线路，正常运行情况，进出电流的大小相等，相位相同。如果母线发生故障，这一平衡就会破坏。有的保护采用比较电流是否平衡，有的保护采用比较电流相位是否一致，有的二者兼有，一旦判别出母线故障，立即启动保护动作元件，跳开母线上的所有断路器。如果是双母线并列运行，有的保护会有选择地跳开母联开关和有故障母线的所有进出线路断路器，以缩小停电范围 2、什么是差动保护？为什么叫差动？这样有什么优点？ 差动保护是变压器的主保护，是按循环电流原理装设的。 主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。 I1与I2之和，即 3、 现在 4、 1 ?? 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 1. 2.单侧 为0.5秒左右。由上图可以看出本线路末端故障k1与下线路始端故障k2两种情况下，保护测量到的电流、电压几乎是相同的。如果为了保证选择性，k2故障时保护不能无时限切除，则本线路末端k1故障时也就无法无时限切除。可见单侧测量保护无法实现全线速动的根本原因是考虑到互感器、保护均存在误差，
不能有效地区分本线路末端故障与下线路始端故障。3.双侧测量保护原理如何实现全线速动为了实现全线速动保护，保护判据由线路两侧的电气量或保护动作行为构成，进行双侧测量。双侧测量时需要相应的保护通道进行信息交换。双侧测量线路保护的基本原理主要有以下三种：（1）以基尔霍夫电流定律为基础的电流差动测量；（2）比较线路两侧电流相位关系的相位差动测量；（3）比较两侧线路保护故障方向判别结果，确定故障点的位置。 上图为电流差动保护原理示意图， 点的总电流为零，正常运行时或外部故障时，线路内部故障时，即。忽略了线路电容电流后，在下线路始端发生故障时，差动电流为零；在本线末端发生故障时，差动电流为故障点短路电流，有明显的区别，可以实现全线速动保护。电流差动原理用于线路纵联差动保护、线路光纤分相差动保护 以及变压器、发电机、母线等元件保护上。 上图为相位差动保护（简称“相差保护”）原理示意图，保护测量的电气量为线路两侧电流的相位差。正常运行及外部故障时，流过线路的电流为“穿越性“的，相位差为1800；内部故障时，线路两侧电流的相位差较小。相位差动保护以线路两侧电流相位差小于整定值作为内部故障的判据，
光纤纵联电流差动保护通道异常
作者: 日期:
1概述 光纤纵联电流差动保护是近年来发展相当快的输电线路保护之一，它借助光纤通道传送输电线路两端的信息，以基尔霍夫电流定律为依据，能简单、可靠地判断出区内、区外故障。对于线路保护来说，分相电流差动保护具有天然的选相能力和良好的网络拓扑能力，不受系统振荡、非全相运行的影响，可以反映各种类型的故障，是理想的线路主保护。光纤通信与输电线无直接联系，不受电磁干扰的影响，可靠性高，通信容量大。光纤纵联电流差动保护既利用了分相电流差动的良好判据，又克服了传统导引线方式的种种缺陷，具有其他保护无以比拟的优势，因此，近年来国内外各大公司均加强在该领域的研究开发，各自相继推出了此类保护产品。 就光纤纵差保护的应用环境来说，随着国家电力工业的发展，通讯技术的日新月异，光缆及光纤设备费用的急剧下降，光纤通讯网在电力系统的架设越来越普遍。如广东目前已建成了光缆1300km SD（Synchronous Digital Hierarchy）站点30多个，以珠江三角洲为中心的SDH自愈环电力光纤网络。目前，许多地方都把发展光纤通信主干网作为电力通信的发展方向和重要任务，这都为继电保护所需要的稳定、可靠的数字化信息传输通道创造了有利条件。在光纤网络敷设的光缆中，除提供数据共用光纤通道接口，满足数据通信、宽带多媒体、图像信息等的需求外，还提供了继电保护专用的纤芯，这为高压输电线的电流纵联差动保护提供了复用光纤通道（与SDH共用的数据通道）和专用光纤通道（利用光纤网络中继电保护用纤芯构成）。另外，由于光纤电流差动保护简单、可靠，不受线路运行方式的影响，在城网和短输电线路中大量采用。如上海电网已把采用光纤分相电流纵差保护作为电网继电保护十五”规划的一个重要配置原则来执行，目前已投运和即将投运的光纤电流差动保护达194套。因城网中输电线大多较短，光纤芯直接接入不需附加复接设备，管理也较方便，故在城网中光纤电流差动保护以专用光纤通道方式为多。 光纤传输通道的稳定与否是光纤纵联差动保护正确工作的基础，一旦光纤传输通道发生故障，光纤纵联差动保护将不能正常工作。实际上，为提高保护装置的可靠性，当光纤传输通道发生故障时，保护装置会将电流纵联差动保护自动退出。光纤通道的可靠性虽然较高，但也有损坏的可能性，如光缆断芯、熔纤质量不好、光纤跳线接头松动、光纤受潮或接头积灰导致损耗增大等。如1999年6月7日，塘镇站到机场站的2158/2159两条220kV线路光纤保护告警，故障原因是：线路龙门架上OPGWOptical Fiber Composition Ground Wire ）与站内普通光缆接线盒由于雨天受潮引起一束光纤（4根芯）衰耗增大。2000年7月20 日，吴泾第二发电厂到长春站4410线的两套光纤差动保护均通道告警，原因是该线OPGV fc 缆中有几芯熔接质量不好，光纤调换到备用芯后恢复正常。 考虑光纤信息传输通道有可能损坏，为保证高压输电线的安全运行，作为主保护的纵差保护不致由于通道故障而退出运行，确实有必要为同一套纵差保护装置配置备用光纤通道。不论采用专用光纤通道或复用通道，在工程设计中，敷设的光缆要留有一定的备用芯线，当工作的纤芯由于受潮或断芯等故障导致数据传
（1）由变压器励磁涌流产生 变压器的励磁电流仅流经变压器接通电源的某一侧，对差动回路来说，励磁电流的存在就相当于变压器内部故障时的短路电流[3]。因此，它必然给纵差保护的正确工作带来不利影响。正常情况下，变压器的励磁电流很小，故纵差保护回路的不平衡电流也很小。在外部短路时，由于系统电压降低，励磁电流也将减小。因此，在正常运行和外部短路时励磁电流对纵差保护的影响常常可忽略不计。但是，在电压突然增加的特殊情况下，比如变压器在空载投入和外部故障切除后恢复供电的情况下，则可能出现很大的励磁电流，这种暂态过程中出现的变压器励磁电流通常称励磁涌流。 （2）由变压器外部故障暂态穿越性短路电流产生 纵差保护是瞬动保护，它是在一次系统短路暂态过程中发出跳闸脉冲。因此，必须考虑外部故障暂态过程的不平衡电流对它的影响。在变压器外部故障的暂态过程中，一次系统的短路电流含有非周期分量，它对时间的变化率很小，很难变换到二次侧，而主要成为互感器的励磁电流，从而使互感器的铁心更加饱和。3．变压器纵差保护中不平衡电流的克服方法 从上面的分析可知，构成纵差保护时，如不采取适当的措施，流入差动继电器的不平衡电流将很大，按躲开变压器外部故障时出现的最大不平衡电流整定的纵差保护定值也将很大，保护的灵敏度会很低。若再考虑励磁涌流的影响，保护将无法工作。因此，如何克服不平衡电流，并消除它对保护的影响，提高保护的灵敏度，就成为纵差保护的中心问题。 （1）由电流互感器变比产生的不平衡电流的克服方法 对于由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流可采用2 种方法来克服：一是采用自耦变流器进行补偿。通常在变压器一侧电流互感器（对三绕组变压器应在两侧）装设自耦变流器，将LH输出端接到变流器的输入端，当改变自耦变流器的变比时，可以使变流器的输出电流等于未装设变流器的LH的二次电流，从而使流入差动继电器的电流为零或接近为零。二是利用中间变流器的平衡线圈进行磁补偿。通常在中间变流器的铁心上绕有主线圈即差动线圈，接入差动电流，另外还绕一个平衡线圈和一个二次线圈，接入二次电流较小的一侧。适当选择平衡线圈的匝数，使平衡线圈产生的磁势能完全抵消差动线圈产生的磁势，则在二次线圈里就不会感应电势，因而差动继电器中也没有电流流过。采用这种方法时，按公式计算出的平衡线圈的匝数一般不是整数，但实际上平衡线圈只能按整数进行选择，
采样 相关概念： 定值中的“CT变比系数”： 将电流一次额定值大的一侧设定为1，小的一侧整定为本侧电流一次额定值与对侧电流一次额定值的比值。 如：本侧CT变比1250/5；对侧2500/1，则本侧CT变比系数整定为，对侧整定为1。 步骤： 本侧CT变比：a/b，对侧CT变比c/d。 （1）本侧加电流I1，则对侧显示差流：I1*a*d/b/c。 （2）对侧加电流I2，则本侧显示差流：I2*c*b/d/a。 模拟空充 相关概念： 没有CT断线时差动跳闸需同时满足如下条件： 1、两侧差动保护均投入（控制字+软压板+硬压板） 2、没有通道异常 3、有差流 4、本侧保护启动 5、对侧差动信号，即给本侧发差动允许信号（a、b同时满足） a、有差流 b、对侧分位无流或对侧启动 步骤： ①对侧分位，本侧合位。本侧加差流，则本侧跳，对侧不跳。 解释： 1、对侧分位无流+有差流->给本侧发允许信号 2、对侧不启动->对侧不跳 ②本侧分位，对侧合位。对侧加差流，则对侧跳，本侧不跳。
模拟弱馈 相关概念： 保护启动方式： 1、电流变化量启动 2、零序过流元件启动 3、位置不对应启动（针对偷跳） 4、弱馈启动（针对弱电源侧） 步骤： ①两侧合位。对侧加一低于正常值电压34V（1、之所以加34V是为了满足如下两条： a、满足弱馈条件<65%额定， b、大于33V避开PT断线，2、其实PT断线并不影响 弱馈启动，即只要加的电压满足<65%额定即可，也就是说不加也行。），本侧加差流，则两侧跳。 解释： 1、本侧启动+有差流->给对侧发允许信号 2、对侧弱馈+本侧允许信号->对侧启动（弱馈启动方式） 3、对侧启动+有差流->给本侧发允许信号 ②两侧合位。本侧加一低于正常值电压34V，对侧加差流，则两侧跳。 模拟远跳 步骤： 方法一： ①本侧投入“远跳经本侧控制”，本侧合位，对侧点TJR的同时本侧加一启动量， 则本侧跳。（若点的是ＴＪＲ继电器，则对侧也跳，但保护装置跳闸灯不亮。若点的是保护装置的TJR开入，则对侧开关不跳。） ②对侧投入“远跳经本侧控制”，对侧合位，本侧点TJR的同时对侧加一启动量， 则对侧跳。 （注：因TJR与启动量需要时间上的配合，较难把握，可采用如下简便方法。）
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 I n - 22 TA 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 TA I n 当 2k TA I n 大于KD 的整定值时，即 1I ' - (3)max max /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 TA I 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。对于大、中型发电机，即使轻微故障也会造成严重后果。为了提高保护的灵敏系数，有必要将差动保护的动作电流减小，要求最小动作电流=（IN 为发电机额定电流），而在任何外部故障时不误动作。显然，图所示的差动保护整定的动作电流已大于额定电流，无法满足这种要求。 具有比率制动特性的差动保护 保护的动作电流Iop 随着外部故障的短路电流而产生的Iunb 的增大而按比例的线性增大，且比Iunb 增大的更快，使在任何情况下的外部故障时，保护不会误动作。这是把外部故障
输电线路光纤电流差动保护原理及校验 摘要：本文分析输电线路光纤差动保护的基本原理；并以永丰变220kV早颜永线三侧线路光纤差动保护RCS-931ATMV为例，深入分析了该装置的光纤电流差动保护的构成特性及其校验方法。 1引言 近年来随着计算机技术及光纤通信技术的迅速发展，110kV及以上电压等级线路保护的快速主保护也在发生变化，逐步由原来的纵联高频保护和距离保护过渡到以光纤差动保护作为全线速动保护的发展阶段。本文结合工作实际，分析输电线路光纤电流差动保护的基本原理，并以220kV早颜永线为例，分析探讨娄底局第一套三侧线路光纤差动保护装置RCS-931ATMV的构成原理及校验方法。 2输电线路光纤纵联电流差动保护原理 输电线路两端的电流信号，通过采样、编码、光电信号转换、光纤传输到对端，保护装置接收到对端传过来的光信号转换成电信号再与本端电流信号构成纵联电流差动保护。基于光纤通信容量很大的优点，输电线路纵联保护采用光纤通道后，所以往往做成分相式的光纤纵联电流差动保护。输电线路分相电流差动保护具有良好的选相功能，哪一相电流差动保护动作那一相就是故障相，从而为220kV及以上电压等级的线路保护分相跳闸提供了高可靠性的判据。 输电线路光纤纵联电流差动保护的基本原理可结合图1来分析。如图所示流过保护两端的电流相量IM、IN，如图1中箭头所示以母线流向被保护线路的方向为正方向，虚线部分表示短路故障情况下的故障电流IK。以两端电流的相量和的幅值作为作为差动电流Id，如式 2，稳态相差动继电器 稳态相差动继电器的动作特性根据差动电流与制动电流的倍数关系分成二段特性动作方式。I段相差动制动系数较大为瞬动段，针对严重故障下的保护。首先介绍I段相差动继电器动作方程： IQ为电流差动启动定值。其动作特性范围可描述为如图3中线段1和线段2之间的部分区域。当满足上述稳态Ⅱ段相差动动作条件时，稳态Ⅱ段相差动继电器经25ms延时动作。 3，零序差动继电器 对于经高电阻接地故障时，由于短路电流比较小，故采用零序差动继电器具有较高的灵敏度，由零序差动继电器动作，通过低比率制动系数的稳态差动元件选相，构成零序差动继电器，经过45ms延时动作。其动作方程如式（7），ICD0
第四节 变压器纵联差动保护 一、变压器纵联差动保护的原理 纵联差动保护是反应被保护变压器各端流入和流出电流的相量差。对双绕组变压器实现纵差动保护的原理接线如下图所示。 为了保证纵联差动保护的正确工作，应使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，差回路电流为零。在保护范围内故障时，流入差回路的电流为短路点的短路电流的二次值，保护动作。 应使 22112 2 TA TA n I n I I I ‘’‘‘’‘=== 或 T TA TA n I I n n ==‘’‘1 1 12 结论： 适当选择两侧电流互感器的变比。 纵联差动保护有较高的灵敏度。 二、变压器纵联差动保护在稳态情况下的不平衡电流及减小不平衡电流的措施 在正常运行及保护范围外部短路稳态情况下流入纵联差动保护差回路中的电流叫稳态不平衡电流I bp 。 1．由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流 思考：由于变压器常常采用Y ,dll 的接线方式, 因此, 其两侧电流的相位差30o。此时，如果两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式，则二次电流由于相位不同，会有一个差电流流入继电器。如何消除这种不平衡电流的影响？ 解决办法：通常都是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形。
2．由两侧电流互感器的误差引起的不平衡电流 思考：变压器两侧电流互感器有电流误差△I ，在正常运行及保护范围外部故障时流入差回路中的电流不为零，为什么？ 为什么在正常运行时，不平衡电流也很小 ？ 为什么当外部故障时，不平衡电流增大？ 原因：电流互感器的电流误差和其励磁电流的大小、二次负载的大小及励磁阻抗有关， 而励磁阻抗又与铁芯特性和饱和程度有关。 当被保护变压器两侧电流互感器型号不同，变比不同，二次负载阻抗及短路电流倍数不同时都会使电流互感器励磁电流的差值增大。 减少这种不平衡电流影响的措施： （1）在选择互感器时，应选带有气隙的D 级铁芯互感器，使之在短路时也不饱和。 （2）选大变比的电流互感器，可以降低短路电流倍数。 （3）在考虑二次回路的负载时，通常都以电流互感器的10％误差曲线为依据，进行导线截面校验，不平衡电流会更小。最大可能值为： tx TA max .d bp K n I 0.1 I = 3．由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流 思考：两侧的电流互感器、变压器是不是一定满足 T 1TA 2 TA n 3 n n = 或 T 1TA 2 TA n n n =的关系？ 原因：很难满足上述关系。