差动保护及比率差动保护

比率制动式差动保护变压器差动保护:这里讲的是差动保护的一种，即变压器比例制动式完全纵差保护（以下简称差动）；二：差动保护的定义由于在各种参考书中没有找到差动保护的具体定义，这里只根据自己所掌握的知识给差动保护下一个定义：当区内发生某些短路性故障的时候，在变压器各侧电流互感器CT的二次回路中将产生大小相同，相位不同的短路电流，当这些短路电流的向量和即差流达到一定值时，跳开变压器各侧断路器的保护，就是变压器差动保护:下面我以两圈变变压器为例，针对以上所述变压器差动保护的定义，对差动保护进行阐述：1、图一所示：为一两圈变变压器，具体参数如下：主变高压侧电压U高=220KV,主变低压侧电压U低=110KV，变压器容量Sn=240000KVA,11'流过变压器高压侧的一次电流；I ” :流过变压器低压侧的一次电流；12'流过变压器高压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流；I2 ”：流过变压器低压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流；nh:高压侧电流互感器CT1变比；nl:低压侧电流互感器CT2变比；nB:变压器的变比；各参数之间的关系：11'12 ' nh I”/12 ”= nl I2 ' I2 ” I1'/l”= nh/ n 1=1/ nB2、区内：CT1到CT2的范围之内；3、反映故障类型：高压侧内部相间短路故障，高压侧（中性点直接接地）单相接地故障以及匝间、层间短路故障;四：差动的特性1、比率制动：如图二所示，为差动保护比率特性的曲线图:动作电流lop 4dIopo下面我们就以上图讲一下差动保护的比率特性：o：图二的坐标原点；f：差动保护的最小制动电流；d：差动保护的最小动作电流；P：比率制动斜线上的任一点；e： p点的纵坐标；b： p点的横坐标；动作区：在of范围内，由于电流小于最小制动电流，因此在此范围内，只要电流大于最小动作电流Iopo,差动保护动作；当电流大于f点时, 由于电流大于最小制动电流，此时保护开始进行比率制动运算，曲线抬高，此时只有当电流在比率制动曲线以上时保护动作；因此，图中阴影部分，即差动保护的动作区；制动区：当电流在落在曲线以下而大于最小动作电流的时候，由于受比率制动系数的制约，保护部动作，这个区域就是差动保护的制动区；比率制动系数K：实际上比率制动系数，就是图二中斜线的斜率，因此我们只要计算岀此斜线的斜率，就等于算出了比率制动系数。

1.比率差动是差动电流和制动电流的制约，要考虑到励磁涌流的影响；2.差流速断是当差流过定值后不考虑制动电流直接出口跳闸，在整定时就躲过励磁涌流。

3.变压器在正常负荷状态下，差动保护的最小动作电流大于额定电流下流入差动回路的不平衡电流，保护不会误动。

随着外部短路电流的增大，电流互感器可能饱和，误差随之增大，不平衡电流也就不断增大。

为防止差动保护误动作，引入比率差动保护。

其能可靠地躲过外部故障时的不平衡差动电流。

1.差动速断保护反映变压器内部或引出线严重短路故障，任一相电流大于整定值，保护跳闸并发信号，其动作方程为：Id>I1式中，Id为短路电流，I1差动保护定值。

Ih为高压侧电流，Il为低压侧电流TAP=（VWDG2×CT2×C）/（VWDG1×CT1）式中：VWDG1为高压侧线电压；VWDG2为低压侧线电压；CT1为高压侧CT变比；CT2为低压侧CT变比。

当相位调整选择“退”时，为外部接线补偿，C=3。

差动电流的计算方法为：Id=|Ih+ Il*TAP| ,其中Idh、Idl都为矢量。

制动电流的计算方法为：Ir= Imax |Ih、Il*TAP|。

（表示选择其中最大相）当相位调整选择“投”时，为内部软件补偿，。

C=1单加高压侧形成的差动电流的计算方法为：Idh=Ih线/3；单加低压侧形成的差动电流的计算方法为：Idl=Il*TAP；高压侧和低压侧同时施加，各相差动电流的计算方法为：Id=|Idh +Idl| ,其中Idh、Idl都为矢量。

高压侧和低压侧同时施加，各相制动电流的计算方法为：Ir=Imax |Idh、Idl|。

差动速断保护原理逻辑图如下：图6-1 差动速断保护原理逻辑图2.比率差动保护变压器在正常负荷状态下，差动保护的最小动作电流大于额定电流下流入差动回路的不平衡电流，保护不会误动。

随着外部短路电流的增大，电流互感器可能饱和，误差随之增大，不平衡电流也就不断增大。

三种电动机差动保护原理的分析摘要：国内常用比率制动式纵差保护以及国外运用广泛的高阻抗差动保护和磁平衡差动的保护，针对电动机差动保护经常误动得现状,分析这三种差动保护的优缺点以及误动的原因。

关键词：电动机差动保护比率制动高阻抗磁平衡误动0 概述微机型电动机保护广泛应用于发电厂和大型厂矿企业, 一般电动机都装设综合保护,火力发电厂厂用电设计技术规定上规定2MW及以上的电动机以及2MW以下中性点具有分相引线的电动机，当电流速断保护灵敏性不够时应装设纵联差动保护，作为电动机的相间短路或匝间短路的主保护。

1 基于比率制动的纵差保护的动作原理及分析比率制动式纵差保护继电器的差动电流id和制动电流ires各为id= i1- i2=（1- 2）/naires=（i1- i2）/2=（1+ 2）/2na当差动保护区外短路时外部短路电流k•ou为1= 2= k•ou，id =0随着外部短路电流k•ou的增大，虽然不平衡电流和差动电流id均有所增加，但是制动电流ires随k•ou的线性增大继电器的动作电流也就相应的增大，从而达到保护不误动的目的，保护动作的判据：|I1-I2|≥Iset|I1-I2|≥K|(I1+ I2)/2|Iset为保护最小的动作电流，K为比率制动系数。

比率制动差动保护就是依靠动作电流和制动电流的动态变化，当两个判据同时满足使保护在区内故障灵敏动作。

接入差动保护的电流为设置在电动机三相电缆输入端（中压开关柜）及电动机的中性点的三组电流互感器二次三相电流，电动机差动保护由三个分相差动原件组成。

由于用于电动机的差动保护CT空间安装位置不同，造成二次回路阻抗大小不一致CT有不同的传变特性，在电动机启动或者外部短路时，容易引起差动保护误动。

所以比率制动差动保护引入比率制动系数K。

在实际情况中可以给差动元件80~100ms的动作延时，以便躲过电动机启动时的不平衡电流，防止电动机启动时保护误动也可以在保护装置中增加谐波制动。

变压器差动保护一：这里讲的是差动保护的一种，即变压器比例制动式完全纵差保护（以下简称差动）；二：差动保护的定义由于在各种参考书中没有找到差动保护的具体定义，这里只根据自己所掌握的知识给差动保护下一个定义：当区内发生某些短路性故障的时候，在变压器各侧电流互感器CT的二次回路中将产生大小相同，相位不同的短路电流，当这些短路电流的向量和即差流达到一定值时，跳开变压器各侧断路器的保护，就是变压器差动保护三：下面我以两圈变变压器为例，针对以上所述变压器差动保护的定义，对差动保护进行阐述：1、图一所示：为一两圈变变压器，具体参数如下：主变高压侧电压U高=220KV,主变低压侧电压U低=110KV,变压器容量Sn=240000KVA,I1’：流过变压器高压侧的一次电流；I”：流过变压器低压侧的一次电流；I2’：流过变压器高压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流；I2”：流过变压器低压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流；nh：高压侧电流互感器CT1变比；nl：低压侧电流互感器CT2变比；nB：变压器的变比；各参数之间的关系：I1’/ I2’= nh I”/ I2”= nl I2’= I2”I1’/ I”= nh/ nl=1/ nB2、区内：CT1到CT2的范围之内；3、反映故障类型：高压侧内部相间短路故障，高压侧（中性点直接接地）单相接地故障以及匝间、层间短路故障；四：差动的特性1、比率制动：如图二所示，为差动保护比率特性的曲线图：下面我们就以上图讲一下差动保护的比率特性：o：图二的坐标原点；f：差动保护的最小制动电流；d：差动保护的最小动作电流；p：比率制动斜线上的任一点；e：p点的纵坐标；b：p点的横坐标；动作区：在of范围内，由于电流小于最小制动电流，因此在此范围内，只要电流大于最小动作电流Iopo，差动保护动作；当电流大于f点时，由于电流大于最小制动电流，此时保护开始进行比率制动运算，曲线抬高，此时只有当电流在比率制动曲线以上时保护动作；因此，图中阴影部分，即差动保护的动作区；制动区：当电流在落在曲线以下而大于最小动作电流的时候，由于受比率制动系数的制约，保护部动作，这个区域就是差动保护的制动区；比率制动系数K：实际上比率制动系数，就是图二中斜线的斜率，因此我们只要计算出此斜线的斜率，就等于算出了比率制动系数。

比率制动式差动保护原理比率制动式差动保护是电力系统中常用的一种保护方式，其原理是根据电力系统中不同位置的电流差值来判断系统中是否存在故障。

本文将从差动保护的基本原理、比率制动式差动保护的工作原理、实际应用中的优点和缺点以及未来的发展方向等方面对比率制动式差动保护原理进行详细阐述。

一、差动保护的基本原理差动保护是一种根据系统不同位置的电流值之差来判断系统中是否存在故障的保护方式。

其基本原理是通过比较系统两个端点的电流值来判断系统中是否存在故障，当电流值之差超过一定的阈值时触发保护动作，以保护系统正常运行。

在电力系统中，通常使用差动保护来保护变压器、发电机和输电线路等重要设备。

差动保护的工作原理是通过测量不同位置的电流值，然后将这些电流值进行比较，当存在差值超出一定范围时，即判断系统中存在故障，并触发相应的保护动作，以确保系统的安全运行。

二、比率制动式差动保护的工作原理比率制动式差动保护是一种常用的差动保护方式，其工作原理是通过测量系统中不同位置的电流值，并根据设定的比率进行差值比较，当电流差值超出设定的范围时，触发保护动作。

比率制动式差动保护可以根据系统的特点和要求进行定制，以满足不同系统的保护需求。

比率制动式差动保护的工作原理主要包括以下几个方面：1.电流测量：比率制动式差动保护通过电流互感器或电流变压器等设备对系统中不同位置的电流进行测量，然后将这些电流值输入到保护装置中进行比较。

2.比率设定：根据系统的特点和要求，设定差动保护的比率范围，当系统中的电流差值超出这一范围时触发保护动作。

3.差动比较：比率制动式差动保护将系统中的电流值进行比较，当存在差值超出设定范围时，即判断系统中存在故障，触发保护动作。

4.动作信号输出：当差动保护判断系统中存在故障时，输出相应的动作信号，触发保护设备进行相应的动作，以保护系统正常运行。

通过以上几个方面的工作原理，比率制动式差动保护可以对系统中的故障进行及时有效的保护，确保电力系统的安全稳定运行。

差动保护主要就是内部短路得保护 ,但当外部故障时有不平衡电流可能穿越差动保护电流互 感器,造成差动保护误动作. 因此为了躲过外部故障时不平衡电流引起差动保护动作,采用了制动电流来平衡穿越电流引起差动保护得启动电流.发电机采用机端电流作为制动电流,能在外部短路时取得足够得制动电流,又能在内部短路时减少中性点电流得制动作用.变压器采用二次谐波作为励磁涌流闭锁判据. 一般设有C T 断线闭锁保护.如下列图： 图中Ie 为额定电流, Ic d q d 为启动电流,I r 为制动电流,? Kb1为比率制动系数.IrUIr阴影局部为动作区比率差减制动恃性曲线图8 L 33 强压器型劲保护单相凉班接线图差动保护灵敏度与启动电流、制动系数与原理之间得关系摘要：分析了差动保护得有关整定原那么,明确提出了差动保护得灵敏度与许多因素有关,如定值、原理与实现方式等.不能仅改变某一个因素(如定值)来提升灵敏度,而需要综合考虑各个因素得影响,否那么适得其反.0 引言随着继电保护技术得不断开展与进步,技术人员对保护得熟悉越来越深刻,对许多继电保护约定俗成得做法开始了反思. 如规程上对差动保护规定：使用比率制动原理得差动保护,不要校核灵敏度,其灵敏度自然满足.那么这个“自然满足〞得灵敏度就是什么灵敏度呢其实对发电机差动保护而言,就就是在发电机机端发生两相短路,该差动继电器得灵敏度校验结果肯定能够满足要求；在现场运行过程中,经常有人将保护中得比率制动系数与比率制动斜率混淆,究竟这两个概念有什么区别,又有什么联系标积制动原理对提升差动保护得灵敏度有什么有利得地方,它与比率制动之间又有什么关系,它们之间从根本上就是否一致呢本文就这些用户所关心得问题展开深入得分析与讨论 ,并说明作者自己得观点[1,2] .1?差动保护灵敏度系数得定义与校验设流入发电机得电流为正方向,取继电电器差动电流Id为：??式中:I op为当时动作电流得整定值.?发电机差动保护得灵敏度就是指在发电机机端两相金属性短路情况下差动电流与动作电流得比值.此情况下,在(Iz , Id)平面上两相金属性短路得故障点应该在斜率为2得内部故障特性线得上方,而一般动作边界得制动系数不会超过1,所以根据规程中整定出来得动作边界肯定能够满足灵敏度系数Klm?2得要求.而实际上,真正灵敏度得校验应该就是在发电机中性点侧发生轻微相间故障得时候,差动电流与此时动作电流得比值,故长期以来用机端两相短路得情况来校验差动保护得灵敏度,就是否合理,有待进一步讨论.从物理概念上瞧,故障点与动作边界离得越远,该保护原理得灵敏度越高.校验发电机差动保护灵敏度应该就是在发电机发生各种内部故障得情况下差动保护得反响水平,所以要解决得根本问题就是发电机内部发生短路故障时精确得理论分析,国内已经有许多高校正在开展这方面得研究.同时,灵敏度还与多种因素有关,如定值、原理与实现方法等. 2具有制动特性得差动保护原理 2 . 1 制动特性曲线原理制动特性曲线可以分为过原点与不过原点2种不同得原理,其中过原点得通用特性为：?式中：I q为启动电流;I g为拐点就是电流；Kz为制动系数.同时,由于Id与Iz得取法各有不同,差动保护得特性亦就是有差异得, 将目前常用得取值方法归纳如表1所不同得原理可以得到不同特性,根据元件保护得要求可选择适合它们得不同得保护原理.对差动保护而盲,即使采用相同得原理,但如果整定值不同,性能也有很大差异,以下针对这些问题展开分析.2 o 2制动系数与斜率之间得转换关系制动系数与曲线斜率就是两个不同得物理概念,在传统保护中经常用到得制动系数K z得概念定义为：式中:Iz'为动作电流整定值.?最大制动系数等于最大动作电流整定值与对应得制动电流之比.由于制动曲线一般不过原点,所以制动系数与制动曲线得斜率K s一般不相等,不要把两者混为一谈.图1给出了制动系数与制动曲线斜率之间关系得几何说明.当区外发生最严重故障得时候,Kz取得最大值,将Iz=Iz,max代人式(6) 就可以得到制动系数得最大值Kz ,max0 ?从上面可以瞧出,比率制动系数实际上就是一个变数,它随制动电流得大小而变化,厂家给出得制动系数通常就是指制动特性曲线上制动段得斜率而不就是整定计算中得制动系数,实用制动特性曲线上得制动系数随制动电流得变化而改变.表2说明了最大比率制动系数与比率制动斜率之间得关系.假定I q =00 8 A; I g=5 A;Iz,maX = 3 0 Ao? 从表中可瞧出,Kz,max与Ks得关系就是一条不过原点得直线关系,实际工程中K s 一般大于Kz , max, 2.3?制动曲线斜率与灵敏度得关系过原点得比率制动特性与不过原点得比率制动特性如图2所示.?过原点得动作边界认为不管电流互感器(TA)二次电流大于或小于额定电流,对应得误差都相同,不平衡电流随制动电流得变化根本上就是线性得,所以对应得制动曲线就是一条过原点得直线. 不过原点得制动曲线考虑到T A在它得额定电流以下误差很小,所以对应得不平衡电流就很小,可以认为就是一个很小得常量；而在TA电流大于二次额定电流时,误差很大,对应得不平衡电流就是非线性变化得,这样考虑更加符合实际情况,在动作区域平面图上我们可以瞧出两者得区别.过原点得比率制动特性动作区就是在ADCE以上.而不过原点得比率制动动作区为ABC以上.从几何上可明显瞧出,虽然过原点得制动曲线得斜率比不过原点得制动曲线得斜率小,但就是过原点得比率制动原理却没有不过原点得比率制动原理灵敏.因此,差动保护得灵敏度不仅与斜率有关,还与启动电流与拐点电流得大小得选取有密切得关系,不能一味地靠降低斜率来提升差动保护得灵敏度.3标积制动原理与比率制动原理之间得对应关系3.1标积制动原理与比率制动原理为提升差动保护得灵敏度,提出了标积制动式微机差动保护原理,该原理得最大优点就就是在不降,低差动保护可靠性得前提下,大大地提升了差动保护得灵敏度,目前采用得标积制动原理,一般将动作电流与制动电流变换到与比率制动原理相同得尺度下来判断,所以工程上现在用得最多得也就是开平方式得标积制动原理,如表l所示.比率制动原理与标积制动原理得区别在于制动电流与动作电流得取法不同,但它们在数学上就是可以相互推导得. 下面根据该公式来探讨一下标积制动原理与比率制动原理之间得关系.设Id, Iz为比率制动原理得动作量与制动量,Idb , Izb为标积制动原理得动作量与制动量, 有I* n | % + JiF. 二 !八一Lb 三小+田⑺'J — jii 1H h r|cw 6 a* tf < QI 0CO*.冢 0由三佛余弦定理町这部到1—八,透口耳f 小 +,/■ 一人工)/4 =--4Jf)/4(8)?从上面可以瞧出,标积制动量与动作量可以从 比率制动得动作量与制动量获得.从本质上瞧,差动保护原理可由两个局部组成,一局部就是动作电流与 制动电流得获取方法如表1所示；另一局部就是动作边界得确定.相同得差动电 流与制动电流得取法,但动作边界不同,特性就是不同得；同样得动作边界,假设差 动电流与动作电流得取法不同,特性也就是不同得.图 3为标积制动原理与 比 率制动原理之间得对应关系.?我们根据以上得取值方法来讨论标积制动原理与 比率制动原理之间动作边界得映射关系. 首先讨论比率制动原理中得Id=KIz 直线对应到标积制动原理中得直线得映射 关 系.流与中性点电流得夹角范围一般在［一 9 0° , 9 0° ］区间,理想情况下夹角为 0 0 ,比率制动原理反响出得量Iz = 0 ,为Id 轴,斜率为正无穷大,差动保护可靠 动作；如此时发电机没有接人系统,即IT = o,那么反响到比率制动平面上就是斜率 为2得故障特性曲线,保护也能够可靠动作,此时,标积制动原理计算出来得动 作量与制动量在动作平面上就是I d,轴.即使考虑到区内故障时相位差为 9 0 0 那么对应于比率制动原理来说,故障点为图4中K=2得直线OM 对应于标积制动 原理,相应得动作量不变,制动量变为0,故障点水平映射为I d 轴.由此可见, 标积制动原理将比率制动原理中得直线在内部故障得时候向逆时针旋转了,即离 开动作边界更远,所以保护在区内故障得时候将更灵敏.区外故障时,理想情况下,比率制动原理对应于I z 正轴,标积制动原理 也就是区内故障时,机端电式弧〞>L .河0 .比率制动幽现中一条斜率为尺的汽线站 应到标机制前原理的斜率为2K -1 K MU >九〕；相K > 2的区域的点•相应地映射为标枳制 动原理中的乙轴」分以下2种情况讨抡*对应于I z正轴,可见它不影响区外故障得可靠性.一般情况下,发电机在内部故障时,比率制动原理动作点落在动作区内, 而外部故障时保护落在制?动区内,也就就是落在TA得误差曲线以下.但也有这种情况出现,即在内部故障时,发电机还具有穿越性电流,动作点落在过渡动作区内,此时,标积制动原理能够将动作点往逆时针旋转,离开动作边界较比率制动更远,所以具有更高得灵敏度：在区外故障时,由于T A变比误差,TA饱与暂态过程中有衰减得直流分量等原因,动作点可能向保护过渡动作区域移动,使保护在区外故障时误动.标积制动原理将比率制动原理中I d=KIz直线逆时针旋转了一个角度,所以如要取得与比率制动相同得特性,相应得动作边界也要抬高一点.3.2? 比率制动斜率与标积制动斜率之间得数值对应关系?变化.下面推导比率制动系数与标积制动系数之间得关系,它只适用于动作边界过原点得情况.在此情况下比率制动与标积制动原理可以相互推导等效.如果动作边界就是一条不过原点得直线,要用标积制动原理来实现与比率制动原理相同得特性,那么相应地在标积制动空间中 ,动作边界就不能再为一条直线. 图 5 反映了这种区别.Q 510 H M3,机甯3再钟脱臂动作边界之闻的除界图5右面得直线反映得就是比率制动原理中得一个动作边界,要实现同样得特性,那么标积制动得动作边界就就是一条曲线.由于一般工程上制动系数很小,这时映射得曲线近似为一条直线,所以工程上用上述方法来近似就是可以接受得.标积制动原理提升了区内短路得灵敏度,如果把整定值对应起来,同样对区外故障得可靠性也不会有影响.4制动特性曲线原理〔各种抗饱与举措〕采用一条制动直线来实现差动保护,虽然相对说来整定比拟容易,由于二次侧得误差电流从本质上瞧就是非线性得,即随着外部短路电流得增加而增加, 所以实际上制动曲线也应该取成非线性曲线,但就是实现起来比拟困难,因此工程上通常采用分段折线得制动曲线来完成保护原理. 这样可以提升差动保护得可靠性与灵敏性,如图6所示.?随着电力系统得开展,短路容量增大,同时相应得短路时间常数也增大使得在外部短路过程中TA容易饱与,导致差动保护误动,所以国内外采用了不同得手段来检测T A饱与.西门子公司得差动保护采用得抗饱与举措就是增加了一个附加制动区,采用饱与检测器检测TA饱与,作为一个附加得制动举措.饱与检测器就是动态运行得,它在故障发生后得半个周期内做出决定. 在外部故障时TA饱与使制动电流初始值很大,移动到附加制动区域,而在区内故障时运行点沿着故障特性曲线移动.当检测到外部故障时,差动保护在一个选定得时间内闭锁(8个周期),只要运行点沿着故障特性曲线移动(2个周期),这种闭锁就可解除.用这种方法可以防止外部故障TA饱与得情况下差动保护误动.5Y/△变压器差动保护T A全Y接入得启动电流与拐点电流得合理性?以有名值整定时,应以软件电流得归算侧作为整定依据：假设归算侧为主变压器得Y侧TA,那么在算出得定值根底上应乘以3(1/ 2).原因就是：从软件方面瞧,为了校正Y/△带来得相位与幅值差,本来由TA接线来完成得校正交给了软件来完成(但有得保护可能在整定时已考虑了3(1/2 )得因素,这将会引起混乱,最直接得方法就是用实验来验证).实验验证方法如下：①Y/△变压器Y侧TA上加单相电流,此时动作值应为3 (1/2)倍得定值,②在ABC三相同时加对称电流时,达定值时动作. 6发电机裂相横差保护启动电流与拐点电流得合理性发电机裂相横差保护整定相比照拟复杂,它与所使用得一次TA变比、分支得组合方式都有关系,尤其当两个臂得分支数不相等时更加复杂.如果发电机分支组合后差动臂得2个TA得变比不一致,将导致误差得增加,所以裂相横差保护得启动电流应该比完全差动保护得启动电流大.发电机裂相横差保护整定可参考发电机差动保护得整定原那么整定,但就是要充分考虑到所用得一次TA变比对定值产生得影响.整定考虑得原那么就是：当区外发生严重故障时,TA在允许范围内得误差不应该误动.7 结论本文对发电机差动保护中长期存在得许多值得探讨得问题进行了详细得分析.通过分析制动曲线得含义,得出通过原点得制动曲线才就是制动系数,不经过原点得制动曲线在工程中实质上就是指曲线得斜率,而曲线得斜率与制动系数之间有相应得转换关系,不能互相替代；不同得原理其实包含灵敏度得差异,不能一味地降低保护得定值来提升保护得灵敏度,选择适宜得保护原理对提升保护得灵敏度具有重要得作用；标积制动原理与比率制动原理得差动保护,灵敏度也就是不同得,但就是它们之间又有联系；T A得误差就是发电机差动不平衡电流得惟一来源,因此理论上,启动电流与拐点电流主要与TA得特性有关.本文还讨论了Y/△变压器差动保护TA全Y 接入得启动电流与拐点电流得合理性,以及发电机裂相横差保护启动电流与拐点电流得合理性,并尽可能在详细分析得根底上给出相应得结论.。

比率制动式差动保护原理差动保护是电力系统中常用的一种保护方式，其原理是通过比较电流变化来检测电网中的故障情况。

而比率制动式差动保护是差动保护的一种改进型，其主要原理是通过在输入端放大电流值，然后通过比较放大的电流值来判断电网的故障情况。

本文将从比率制动式差动保护的基本原理、工作过程、应用范围等方面进行详细的介绍，希望能够对读者有所帮助。

一、比率制动式差动保护的基本原理比率制动式差动保护是一种常用的差动保护方式，其原理是通过在输入端对电流进行放大，然后通过比较放大的电流值来判断电网的故障情况。

其基本原理可以分为以下几个方面：1.放大电流信号比率制动式差动保护的第一步是通过变压器等装置对电流信号进行放大。

通常情况下，输入端和输出端会分别接入变压器，并通过变压器将电流信号放大。

放大之后的电流信号会比真实的电流信号要大，这样可以更容易地进行比较和判断。

2.比较放大后的电流信号放大后的电流信号会经过对比电路进行比较，以判断电网中的故障情况。

比较放大后的电流信号是比率制动式差动保护的关键步骤，通过对比电路的设计可以实现快速、准确地判断电网的故障情况。

3.判断电网的故障情况经过比较放大后的电流信号之后，比率制动式差动保护会判断电网中是否存在故障情况。

如果判断出存在故障情况，比率制动式差动保护会及时地对电网进行隔离和保护，从而保证电网的安全运行。

二、比率制动式差动保护的工作过程比率制动式差动保护的工作过程主要可以分为启动过程和动作过程两个阶段。

以下将从这两个方面详细介绍比率制动式差动保护的工作过程。

1.启动过程比率制动式差动保护的启动过程是指在电网发生故障时，差动保护开始对电网进行判断的过程。

在启动过程中，放大的电流信号会经过比较和判断，以确定电网中是否存在故障情况。

启动过程中，比率制动式差动保护需要快速、准确地对电网进行判断，从而及时地进行保护措施。

2.动作过程比率制动式差动保护的动作过程是指在判断出电网存在故障情况后，保护设备开始对电网进行隔离和保护的过程。

差动保护主要就是内部短路的保护,但当外部故障时有不平衡电流可能穿越差动保护电流互感器,造成差动保护误动作。

因此为了躲过外部故障时不平衡电流引起差动保护动作,采用了制动电流来平衡穿越电流引起差动保护的启动电流。

发电机采用机端电流作为制动电流,能在外部短路时取得足够的制动电流,又能在内部短路时减少中性点电流的制动作用。

变压器采用二次谐波作为励磁涌流闭锁判据。

一般设有CT断线闭锁保护。

如下图:图中Ie为额定电流,Icdqd为启动电流,Ir为制动电流,Kb1为比率制动系数。

阴影部分为动作区差动保护灵敏度与启动电流、制动系数与原理之间的关系摘要:分析了差动保护的有关整定原则,明确提出了差动保护的灵敏度与许多因素有关,如定值、原理与实现方式等。

不能仅改变某一个因素(如定值)来提高灵敏度,而需要综合考虑各个因素的影响,否则适得其反。

0 引言随着继电保护技术的不断发展与进步,技术人员对保护的认识越来越深刻,对许多继电保护约定俗成的做法开始了反思。

如规程上对差动保护规定:使用比率制动原理的差动保护,不要校核灵敏度,其灵敏度自然满足。

那么这个“自然满足”的灵敏度就是什么灵敏度呢?其实对发电机差动保护而言,就就是在发电机机端发生两相短路,该差动继电器的灵敏度校验结果肯定能够满足要求;在现场运行过程中,经常有人将保护中的比率制动系数与比率制动斜率混淆,究竟这两个概念有什么区别,又有什么联系?标积制动原理对提高差动保护的灵敏度有什么有利的地方,它与比率制动之间又有什么关系,它们之间从根本上就是否一致呢?本文就这些用户所关心的问题展开深入的分析与讨论,并阐明作者自己的观点[1,2] 。

1 差动保护灵敏度系数的定义与校验设流入发电机的电流为正方向,取继电电器差动电流Id为:式中:Iop为当时动作电流的整定值。

发电机差动保护的灵敏度就是指在发电机机端两相金属性短路情况下差动电流与动作电流的比值。

此情况下,在(Iz,Id)平面上两相金属性短路的故障点应该在斜率为2的内部故障特性线的上方,而一般动作边界的制动系数不会超过1,所以按照规程中整定出来的动作边界肯定能够满足灵敏度系数Klm≥2的要求。

比率差动保护实验方法汉川供电公司石巍主题词比率差动实验方法随着综合自动化装置的普遍推广使用，变压器比率差动保护得到了广泛的使用，但是由于厂家众多，计算方法和保护原理略有差异，而且没有统一的实验方法，尤其是比率制动中制动特性实验不准确，给运行和维护带来了不便，下面介绍两种比较简单和实用的，用微机继电保护测试装置测试差动保护的实验方法。

一、比率差动原理简介：差动动作方程如下：Id>Icd (Ir<Ird)Id>Icd+k*(Ir-Ird) (Ir>Ird)式中：Id——差动电流Ir——制动电流Icd——差动门槛定值（最小动作值）Ird——拐点电流定值k——比率制动系数多数厂家采用以下公式计算差动电流；Id=︱İh+İl︱（1）制动电流的公式较多，有以下几种：Ir=︱İh-İl︱/2 (2)Ir=︱İh-İl︱(3)Ir=max｛︱İ1︱，︱İ2︱，︱İ3︱…︱İn︱｝(4)为方便起见，以下就采用比较简单常用的公式（3）。

由于变压器差动保护二次CT为全星形接线，对于一次绕组为Y/∆，Y/Y/∆，Y/∆/∆，Y形接线的二次电流与∆形接线的二次电流有30度相位差,需要软件对所有一次绕组为Y形接线的二次电流进行相位和幅值补偿，补偿的方式为：İA=（İA’—İB’）/1.732/K hpİB=（İB’—İC’）/1.732/K hpİC=（İC’—İA’）/1.732/K hp其中İA、İB、İC为补偿后的二次电流（即保护装置实时显示的电流），İA’、İB’、İC’为未经补偿的二次电流，相当与由CT输入保护装置的实际的电流。

K hp为高压的平衡系数（有的保护装置采用的是乘上平衡系数），一般设定为1。

这样经过软件补偿后，在一次绕组为Y形的一侧加入单相电流时，保护会同时测到两相电流，加入A相电流，则保护同时测到A、C两相电流；加入B相电流，则保护同时测到B、A两相电流；加入C相电流，则保护同时测到C、B两相电流。

实验三 变压器比率差动保护一、 实验目的1. 了解比率差动保护、增量差动保护的动作特性；2．熟悉变压器的接线钟点数，掌握各种接线形式的电流补偿方法； 3. 熟悉比率差动保护、差流速断保护、差流越限保护的原理； 4. 熟悉比率差动保护的逻辑组态方法。

二、实验原理及逻辑框图1．比率差动保护比率差动保护能反映变压器内部相间短路故障、高（中）压侧单相接地短路及匝间层间短路故障，该保护需要考虑励磁涌流和过励磁运行工况，同时也要考虑TA 断线、TA 饱和、TA 暂态特性不一致的情况。

由于变压器联结组不同和各侧TA 变比的不同，变压器各侧电流幅值相位也不同，差动保护首先要消除这些影响。

本保护装置利用数字的方法对变比和相位进行补偿，以下说明均基于已消除变压器各侧电流幅值相位差异的基础之上。

（1）比率差动动作方程⎪⎩⎪⎨⎧>-+-+≥≤<-+≥≤>eres e res res e op ope res res res res op op res res op op I I I I I I S I I I I I I I S I I I I I I 6),6(6.0)6(6),(,0.0.0.0.0.0.0.当当当 (3-1) opI 为差动电流，0.op I 为差动最小动作电流整定值，res I 为制动电流，0.res I 为最小制动电流整定值，S 为比率制动系数整定值，各侧电流的方向都以指向变压器为正方向。

对于两侧差动：..12|I +I |O P I = (3-2)..12|I I |2res I -=(3-3)1∙I ，2∙I 分别为变压器高、低压侧电流互感器二次侧的电流。

对于三侧及以上数侧的差动：...12k |I +I +I |O P I =+(3-4)...12k max |I ||I ||I |resI ⎡⎤=⎢⎥⎣⎦，，，(3-5)式中：43<<K ，...12k I I I ，，，分别为变压器各侧电流互感器二次侧的电流。

和差式比率制动式差动保护原理1.双绕组变压器比率制动的差动爱护原理和差式比率制动的动作判据：①差动电流：②制动电流：③差动爱护动作的第一判据：④制动比率系数：⑤外部故障时，爱护牢靠地不动作。

应满意如下判据：⑥差动爱护动作的其次判据：2.比率制动特性的整定（1）最小启动电流Iact0：（2）拐点制动电流Ibrk0可选取：（3）最大制动系数Kbrk.max和制动特性斜率S①最大制动系数：②比率制动特性曲线如下图：③比率制动系数的整定值D取0.3～0.5④比率制动特性的斜率S，由上图可知当Ibrk0《Ibrk.max和Iact0《Ibrk.max，则S可得：即比率制动特性的折线BC过坐标原点，在任何制动电流下有相同的制动系数。

（4）内部故障灵敏度校验在系统最小运行方式下，计算变压器出口金属性短路的最小短路电流（周期重量），同时计算相应的制动电流，由相应的比率制动特性查出对应与的起动电流则灵敏系数：3.三绕组变压器比率制动的差动爱护原理对于三绕组变压器，其差动爱护的原理与双绕组变压器的差动爱护原理相同。

4.差动速断爱护（1）采纳差动速断爱护的缘由一般状况下比率制动原理的差动爱护能作为电力变压器主爱护，但是在严峻内部故障时，短路电流很大的状况下，TA严峻饱和使沟通暂态传变严峻恶化，TA的二次侧基波电流为零，高次谐波重量增大，反应二次谐波的判据误将比率制动原理的差动爱护闭琐，无法反映区内短路故障，只有当暂态过程经肯定时间TA退出暂态饱和比率制动原理的差动爱护才动作，从而影响了比率差动爱护的快速动作，所以变压器比率制动原理的差动爱护还应配有差动速断爱护，作为帮助爱护以加快爱护在内部严峻故障时的动作速度。

差动速断爱护是差动电流过电流瞬时速动爱护。

（2）差动速断的整定值按躲过最大不平衡电流和励磁涌流来整定5.变压器比率差动爱护程序规律框图（1）变压器差动爱护程序规律框图（2）变压器差动爱护程序规律原理在程序规律框图中D1=Iact0、D2=KrelId/Ibrk为比率制动系数整定值，D3为二次谐波制动系数整定值。

1 比率制动差动保护特性随着计算机技术在继电保护领域日益广泛的应用，比率制动特性的差动保护作为双圈及三圈变压器的主保护具有动作可靠，实时数据采集、计算、比较、判断等较为方便简单等优点，得到用户的认可。

所谓比率制动特性差动保护简单说就是使差动电流定值随制动电流的增大而成某一比率的提高。

使制动电流在不平衡电流较大的外部故障时有制动作用。

而在内部故障时，制动作用最小。

图1中曲线1为差动回路的不平衡电流，它随着短路电流的增大而增大。

根据差动回路接线方法的不同，在整定时，通过调整不平衡比例系数使得计算机在实时计算时的Ibp最小。

曲线2是无制动时差动保护的整定电流，它是按躲过最大不平衡电流Ibpmax来整定的。

曲线3为变压器差动保护区内短路时的差电流，它随短路电流的增大而线性的增大。

曲线4为具有制动特性的差动继电器的差动保护特性。

在无制动时，曲线3与曲线2相交于B点，这时保护的不动作区为OB′，即保护区内短路时的短路电流必须大于OB′所代表的电流值时，保护才能动作。

在有制动时，曲线3与曲线4相交于A点，短路电流只要大于OA′所代表的电流值，保护即能动作。

OA′<OB′，这说明在同样的保护区内短路状态下，有制动特性的差动保护比无制动特性的差动保护灵敏度要高。

在实际的变压器差动保护装置中，其比率制动特性如下图2所示:图2中平行于横坐标的AB段称为无制动段，它是由启动电流和最小制动电流构成的，动作值不随制动电流变化而变化。

我们希望制动电流小于变压器额定电流时无制动作用，通常选取制动电流等于被保护变压器高压侧的额定电流的二次值。

即: Izd=Ie/nLH图2中斜线的斜率为基波制动斜率，当区外故障时短路电流中含有大量生产非周期分量，制动Izdo增大，当动作电流Idzo大于启动电流时，制动电流和动作电流的交点D必落在制动区内。

当区内故障时，差电流即动作电流为全部短路电流，制动电流则为流过非电源侧的短路电流，数值较小，平行于纵、横轴的二直线交点必落在动作区内，差动保护可靠动作。

差动保护及比率差动保护标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]差动保护主要是内部短路的保护，但当外部故障时有不平衡电流可能穿越差动保护电流互感器，造成差动保护误动作。

因此为了躲过外部故障时不平衡电流引起差动保护动作，采用了制动电流来平衡穿越电流引起差动保护的启动电流。

发电机采用机端电流作为制动电流，能在外部短路时取得足够的制动电流，又能在内部短路时减少中性点电流的制动作用。

变压器采用二次谐波作为励磁涌流闭锁判据。

一般设有CT断线闭锁保护。

如下图：图中Ie为额定电流，Icdqd为启动电流，Ir为制动电流，Kb1为比率制动系数。

阴影部分为动作区差动保护灵敏度与启动电流、制动系数和原理之间的关系摘要：分析了差动保护的有关整定原则，明确提出了差动保护的灵敏度与许多因素有关，如定值、原理和实现方式等。

不能仅改变某一个因素(如定值)来提高灵敏度，而需要综合考虑各个因素的影响，否则适得其反。

0引言随着继电保护技术的不断发展和进步，技术人员对保护的认识越来越深刻，对许多继电保护约定俗成的做法开始了反思。

如规程上对差动保护规定：使用比率制动原理的差动保护，不要校核灵敏度，其灵敏度自然满足。

那么这个“自然满足”的灵敏度是什么灵敏度呢其实对发电机差动保护而言，就是在发电机机端发生两相短路，该差动继电器的灵敏度校验结果肯定能够满足要求；在现场运行过程中，经常有人将保护中的比率制动系数和比率制动斜率混淆，究竟这两个概念有什么区别，又有什么联系标积制动原理对提高差动保护的灵敏度有什么有利的地方，它和比率制动之间又有什么关系，它们之间从根本上是否一致呢本文就这些用户所关心的问题展开深入的分析和讨论，并阐明作者自己的观点[1,2] 。

1差动保护灵敏度系数的定义与校验设流入发电机的电流为正方向，取继电电器差动电流Id为：？式中：Iop为当时动作电流的整定值。

发电机差动保护的灵敏度是指在发电机机端两相金属性短路情况下差动电流和动作电流的比值。

变压器保护比率差动试验方法CSC326变压器保护比率差动试验方法1．比率差动保护特性：采用常规的三段式折线，如下图：K I DI sdI cdK b1= 0.2Kb 3= 0.7I I zd2．平衡系数的计算：计算变压器各侧一次额定电流：nn nU S I113=式中，nS 为变压器最大额定容量，nU 1为变压器各侧额定电压（应以运行的实际电压为准）。

以高压侧为基准，计算变压器中、低压侧平衡系数：1111TAH TAM U U K nH nM phM ⋅=；1111TAH TAL U U K nH nL phL ⋅=；TAH1、TAM1、TAL1分别为高压侧TA 、中压侧TA 和低压侧TA 的原边值。

3．变压器绕组接线方式的影响：若使用软件做TA 星三角变换，则装置对星型接线侧做变换，对三角接线侧不作变换。

以11点接线为例，软件对星型侧做以下变换：3/)('B A AI I I•••-=3/)('C B BI I I•••-= 3/)('A C CI I I•••-=式中，AI •、BI •、CI •为Y 侧TA 二次电流，AI •'、BI •'、CI •'为Y 侧校正后的各相电流。

其它接线方式可以类推。

装置中可通过“变压器接线方式”控制字以及“接线方式钟点数”定值来选择接线方式。

差动电流与制动电流的相关计算，都是在电流相位校正和平衡补偿后的基础上进行。

4．动作电流和制动电流的计算方法动作电流和制动电流的计算方法如下：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-==∑∑-=••=•11max 121N i izdN i idz I I I I I式中：m axI &为所有侧中最大的相电流，∑-=•11N i iI 为其它侧（除最大相电流侧）相电流之和。

5．动作判据比率差动保护的动作判据如下：⎪⎭⎪⎬⎫<+⨯+-+-≥≤<+⨯+-≥≤+≥zde cde b e e e zd b dz e zd e cde b e zd dz e zd cdzd b dz I I I I K I I KID I I K I I I I I I K I I KID I I I I I K I 56.0)6.05()5(56.06.0)6.0(6.01311 其中： cdI 为差动保护电流定值，dzI 为动作电流，zdI 为制动电流，1b K 为第一段折线的斜率（固定取0.2），KID 为第二段折线的斜率其值等于比例制动系数定值，3b K 为第三段折线的斜率（固定取0.7）。

比率差动与差动速断的区别1、简单说，比率差动是差动电流和制动电流的制约，差流是Y 轴，制动电流是X轴。

差动曲线上部是动作区，下部是制动区。

而差速断是当差流过定值后，不考虑制动电流直接出口跳闸。

基于这种原理，保护的范围也就不同了。

2、比率差动要考虑躲过励磁涌流的影响；而差动速断保护在进行整定时就躲过了励磁涌流，在变压器严重故障时差动速动保护快速切除故障“电气岛”就是该范围基本上都是电气专业的东西，属于相对独立的涉及范围。

不是我们地图上的“岛”的概念，而是设计上为区分某一设计范围或功能而“借用”地理上易于理解的一种抽象定义。

如果你留心的的话，会注意到电力设计院经常有“核岛”、“常规岛”、“脱硫岛”这些提法。

就像“脱硫岛”，就是脱硫设施的布置范围，一个完整的系统。

反过头来看“电气岛”，你就豁然开朗了！“岛”顾名思义，具有独立性质的一套完整的系统。

而不是单独一专业的集合，而是多专业设备的综合，可以单独运行，也可以退出却不影响其他系统的正常运行。

比如常见的“脱硫岛”，包含了机械、电气、热控等多专业协调工作而组成一套完整的系统。

核电厂的“常规岛”，则包含了机、炉、电、热等各专业一套完整发电系统而已，相对独立，而不是单独一专业的集成。

再看核岛的意思，大家就不难理解了。

举个简单的例子.条件:1)电厂A双母线接线方式(正副母线,正副母线上各挂有一个发电机组,母线间有母联开关).2)变电站B有一条线路接在电厂A的正母,变电站C有一条线路接在电厂A的副母(变电站A 与变电站B属于负荷性质的终端变,之间没有任何电压等级的联络线连接)举例:1)当母联开关运行在合位的时候,B,C与A的联络线在运行状态,这样,A,B,C就组成了一个电气岛.频率一致.2)当电厂A的正副母线之间的母联开关处于分位的时候,由机组各带一个变电站,这时候,原来一个电气岛分为了2个电气岛,之间没有联系.这两个岛之间的频率可能相同也可能不相同.。

比率差动保护是什么有什么原理比率差动保护基于故障分量(也称增量)来实现保护的原理最早可以追溯到突变量原理的保护，但真正受到人们普遍关注和广泛研究则是出现微机保护技术之后，下面就让店铺来给你科普一下什么是比率差动保护。

比率差动保护的简介比率差动保护基于故障分量(也称增量)来实现保护的原理最早可以追溯到突变量原理的保护，但真正受到人们普遍关注和广泛研究则是出现微机保护技术之后。

微机具有长记忆功能和强大的数据处理能力，可以获取稳定的故障分量，从而促进了故障分量原理保护的发展。

近20年来，陆续提出了基于故障分量的差动保护、方向保护、距离保护、故障选相等许多新原理，并在元件保护、线路保护各个领域得到了成功的应用。

本文针对在发电机、变压器中广泛使用的比率制动式差动保护，讨论故障分量保护的基本原理、判据和应用中的一些问题。

比率差动保护的原理当有外部故障引起的穿越电流流过被保护设备时，有很多原因使电流互感器(TA)副边电流产生误差。

设两侧TA副边误差百分比分别记为eⅠ和eⅡ，并用D和R分别表示不含误差的差动电流和制动电流，故障分量原理的差动电流和制动电流可表示为：正常运行时，及将其代入式(7)，则有ΔId=0和ΔIr=0。

外部故障时，考虑最严重情形，有eⅡ=-eⅠ=emax,eⅡL=-eⅠL=eL,代入式(7)，并考虑外部制动要求，应满足：当外部严重故障时，此时若忽略式(8)中与有关的项，就得到式(9)。

请注意，对于同样的外部故障条件和K值，故障分量原理差动保护总要比传统差动保护的制动量略小一些。

例如按照10%误差，对于传统保护方案，由式(9)可确定K=0.1;对于故障分量比率差动保护方案，若近似假设eL=0.01以及，由式(8)则要求emax-0.005≤0.05，即若emax≥0.055就会误动(当然，通常这种情况下emax不大可能达到5.5%)。

根据前面的分析，故障分量原理的比率差动保护的一个重要特点是，即使K值取得较大(但K<1)，也不会对灵敏度产生不利影响。