继电保护原理电网的差动保护
中国电力出版社
第一节 电网的纵联差动保护
电流、电压和距离保护在动作值整定上必须与相 邻元件相配合才能满足动作的选择性，不能实现全线 瞬时切除故障。这就不能满足高压输电线路系统稳定 的要求。如何保证瞬时切除高压输电线路故障？ 采用线路纵联差动保护 带辅助导线的线路纵联差动保护是利用比较被保护线路两 端（侧）电流的大小和相位的原理来构成输电线路保护的。 不反应相邻线路故障，不需要在时间上与相邻线路保护相 配合，所以当在被保护范围内任一点发生故障时，它都能 瞬时切除故障。
式中Knp——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1.52。
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2．暂态不平衡电流
暂态过程中起始段，直流分量大，铁芯高度饱和，一次侧 交流分量很难传变到二次侧。所以不平衡电流不大。 在结束阶段，铁芯饱和消失，电流互感器转入正常工作， 不平衡电流又减小。 最大不平衡电流发生在暂态过程时间的中段。 ik Iunb
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解决办法：
－、纵联差动保护的基本原理
电网的纵联差动保护反应被保护 线路首末两端电流的大小和相位，保 护整条线路，全线速动。纵联差动保 护原理接线如图7-1所示。
电流互感器采用环流法接线。 流入继电器的电流为两个电流互 感器二次电流的差。即
IIIII2 I 2 2
II
I II
I II 2
I r I I 2 I II 2
1 I I I II KTA
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流入差回路的电流
正常运行和外部短路： 流入差动继电器KD中的 1 电流为：
I r I I 2 I II 2 KTA
I
I
I II 0
IIIII2 I 2 2
II
实际上，差动回路中还有一 个不平衡电流Iunb。差动继电器
四、纵联差动保护的评价
优点： 全线速动，不受过负荷及系统振荡的影响， 灵敏度较高。 缺点： 需敷设与被保护线路等长的辅助导线，且要求 电流互感器的二次负载阻抗满足电流互感器10％ 的误差。这在经济上，技术上都难以实现。 需装设辅助导线断线与短路的监视装置，辅助导 线断线应将纵联差动保护闭锁。 应用： 在输电线路中，只有用其它保护不能满足要求的 短线路（一般不超过5～7km 线路）才采用。
I op K rel K err K st K np I K max KTA
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： K rel I Lmax I op KTA 灵敏度校验： K sen I K min 1.5 ~ 2
I op
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I unbmax
K err K st I K max KTA
式中: Kerr一电流互感器 10％误差； Kst—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； Ikmax— 被保护线路外部短路时，流过保护线路的最 大短路电流。
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2．暂态不平衡电流
暂态过程中，短路电流含有按指数规律衰减的非周期 分量，非周期分量大部分是变化缓慢的直流分量，很难传 变到二次侧。大部分成为励磁电流，在铁芯中产生非周期 分量磁通，使铁芯严重饱和，因此需要考虑在外部短路时 暂态过程中差动回路中出现的不平衡电流,其最大值为
max Kerr Kst Knp I kmax Iunb
KD的起动电流是按大于不平衡电
流整定的，所以，在被保护线路
I I I2 I I I 2 II II 2
I II
I II 2
II
正常及外部故障时差动保护不会 动作。
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K
内部短路：流入差动保护回路的电流为
I I I I II ' K KTA KTA KTA
I I I r I2 II 2
0
t
0
t
图7-4(a)短路电流的变化 图7-4(b)不平衡电流的变化 减小暂态过程中的最大不平衡电流，有两种方法。 1、在差动回路中接入具有快速饱和特性的中间变流器UA。 2、在差动回路串入电阻R。
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三、纵联差动保护的整定计算
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：
被保护线路内部故障时，流入差回路 的电流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。 结论： 1、差动保护灵敏度很高 2、保护范围稳定 3、可以实现全线速动 4、不能作相邻元件的后备保护
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二、纵联差动保护的不平衡电流
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之差。差动 回路中产生不平衡电流最大值为
继电保护原理
第七章 电网的差动保护
第七章 电网的差动保护
第一节 电网的纵联差动保护
第二节 平行线路横联差动方向保护
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第七章 电网的差动保护
基本要求:
1、掌握纵联差动保护的工作原理及其特点 2、理解不平衡电流的概念 3、掌握横联差动方向保护的工作原理、接线 及整定计算，理解相继动作区和死区
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第二节 平行线路横联差动方向保护
一、横联差动方向保护的工作原理
横差方向保护：是用于平行线路的保护装置，它装设于 平行线路的两侧。其保护范围为双回线的全长。横差方向保 护的动作原理是反应双回线路的电流及功率方向，有选择性 地瞬时切除故障线路。
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1、正常运行及外部短路时
在正常运行或外部短路时，线路1WL和2WL流过相同电 流，1KA和2KA流过不平衡电流Iunb或最大不平衡电流 Iunb.max，整定电流继电器1KA和2KA的动作电流 Iop.r>Iunb.max,则保护装置不会误动作。
1TA
1QF G
I K1
1KA
3TA 1WL 2KA 2WL
3QF
2QF
2TA
IK 2
4TA 4QF
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图7-6（a）
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2、内部故障
(1)设线路WL1内部发生故障，则通过线路WL1、WL2短 路电流IK1、IK2的大小与他们由母线M到故障点之间阻抗 值成反比。显然IK1〉IK2，流入继电器1KA、2KA中电流 分别为： I 1 I I I
继电保护第七章差动保护讲解
(a)，WL1短路故障时，显然
IK1 IK 2
流入继电器1KA和2KA中的电流分别为
Ir1 Ir 2
1 KTA
(IK1
IK 2 )
1 KTA
(2IK 2 )
Iop1 Iop2
电流继电器1KA、2KA动作
如图(b)，WL2短路故障时，显然 IK 2 IK1 流入继电器1KA和2KA中的电流分别为
(3) 纵联差动保护没有后备保护功能
一、纵联差动保护的基本原理
II1 II 2 I KD
III1 IIIIII2r
II1 II 2 I KD
K
II Ir
KD： 差动继
II1 II 2 电器 K I KD
III1 IIIIII2r
K
(a)
(b)
(c)
如图(a)，当线路正常运行或外部短路故障时
相继动作区常用百分数表示为：
mM
lM l
100%
I op IK
100%
通常要求 (mM mN ) 50%
2、横差保护的死区 功率方向继电器在靠近母线的一段不动作的区 域称为电压死区。
死区位于本保护的相继动作区内
要求死区的长度不超过全线路长度的10%
三、横差保护优缺点 1、优点：能够快速地，有选择性地切除平行线路
每回线路两端都装有断路器，不论哪一回 线发生故障，保护应有选择性地切除故障， 非故障线路仍能正常运行供电。
横差保护是基于反应两回线中电流之差的 大小及方向的一种保护。
一、横差保护工作原理
M 1QF 1TAIK1 WL1 3TA 3QF
1KA 2KA
N (a)
继电保护实验二差动保护
实验二：微机变压器差动保护实验一、变压器实验台工作原理及接线变压器差动保护一次接线如图,它是单侧电源供电的三绕组容量为2kV A的变压器，采用Y/Y/∆—12—11接线，高、中、低侧线电压分别为380V、230V和115，高、中、低侧额定电流分别为3.05A、5A和6.75A，电流互感器变比为15/5，变压器设二次谐波制动比率差动保护。
115V（低压）380V（高压）230V（中压）差动保护实验台一次接线实验台对应设备名称分别是：（1）1QF：电源开关；（2）1KM、2KM、3KM：分别是高、中、低压侧模拟断路器；（3）1R：中压侧模拟三相可调电阻，每相电阻0~30Ω，电流5A，功率750W；（4）2R：低压侧模拟三相可调电阻，每相电阻0~15Ω，电流7A，功率750W；（5）4KM、5KM：分别是中、低压侧短路实验时模拟断路器；（6）4QF、5QF：分别是中、低压侧模拟三相短路开关；（7）1SA、2SA：分别是中、低压侧正常运行（外部故障）和内部故障切换开关；二、实验内容：1、微机差动保护定值设定采用二次谐波制动以躲过变压器空投时励磁涌流造成保护的误动，装置按三段折线式比率制动特性要求，其动作特性如图。
根据给定的有关参数，将计算结果填入TOP9720C1变压器差动微机保护。
a b cdI dI cdoI r1I r2I rO差动速断电流定值I d= 2.02 A；比率差动电流定值I cd0= 0.3 A制动电流１I r1= 0.801 A，折线斜率１K1= 0.3 ；制动电流２I r2= 1.52A；折线斜率２K2=0.5；中压侧平衡系数K PM=Ihe/Ime= 1.01/1.67=0.6 ；低压侧平衡系数K PL=Ihe/Ile= 1.01/2.25=0.45 ；二次谐波制动比K d2=0.2；TA 断线检测：投入,TA 断线闭锁：退出。
2、正常运行方式实验(1)切换开关1SA 、2SA 置于“外部正常”位置，将可调电阻1R 、2R 调到最大，合上实验电流总开关1QF ，调节调压器，使电压指示表从0V 慢慢上升至380V 。
继电保护原理原理和常见问题处理方法
问题4.防跳问题
防跳回路是指防止跳跃的电气回路。开关装置配有 电气的分闸和合闸按钮，当分闸按钮一直按下时， 开关分闸，如果此时合闸按钮也一直按下，开关 就会出现合闸后立即分闸，分闸后又合闸的跳跃 动作。因此需要防跳回路，以防止开关发生这种 跳跃现象，进而保护开关装置以及负载免受保护
作为本线路主保护的近后备以及相邻线下一线路保护的远 后备。其起动电流按躲最大负荷电流来整定的保护称为 过电流保护，此保护不仅能保护本线路全长，且能保护 相邻线路的全长。
优点：本线路和相邻下一线路全长
缺点：有动作时限（比过流Ⅱ段还要长）
过流Ⅲ段保护是后备保护，过流Ⅲ段保护的IdZ比 第Ⅰ、Ⅱ段的IdZ小得多，其灵敏度比第Ⅰ、Ⅱ 段更高
母线电压开放解释：是根据母线故障电压降低的特性， 正常电压情况下，即使有差动电流，电压闭锁，只有 电压降低到一定程度，才开放逻辑。
问题3.母差保护报交流异常
处理方法：母差保护在电站影响比较大，若有交流异常 应逐一检查装置的采样（包括角度）和极性。
问题4.线路纵差保护报通道告警
处理方法：应和供电局保护班确认，更换跳线或光缆的 芯号
五.输电线路纵联差动保护
采用光纤通道按相传送两侧电流量，本 身具有选相能力，不受系统振荡影响， 在非全相运行中有选择地快速动作， 不受TV断线影响。
由于带有制动特性，可防止区外故 障误动，不受失压影响，不反应负荷 电流，抗过渡电阻能力强。在短线路 上使用，不需要电容电流补偿功能。 在同杆并架线路上应用广泛。
母线大差比率差动用于判别母线区内和区外 故障,小差比率差动用于故障母线的选择
七.主变保护
1.变压器纵差保护 变压器的纵差保护是反应相间短路、高压侧
单相接地短路以及匝间短路的主保护，其 保护范围包括变压器套管及引出线。
继电保护的基本原理和保护
二、继电保护装置的组成
三、继电保护装置的类型
1、按被保护的对象分，有
输电线路的保护、发电机的保护、变压器的保护、 母线保护、电动机的保护等；
2、按保护原理分，有 电流保护、电压保护、距离保护、高频保护、差动 保护、方向保护等；
二）电力系统的运行状态
1、定义：电力系统在不同运行条件（如负荷水平、 出力配置、系统接线、故障等）下的系统与设备的工 作状况。 2、类型：有正常运行状态、不正常运行状态、故 障状态三种。 ◆正常运行状态——在此状态下，电力系统的有 功功率和无功功率处于平衡，各发电、输电和用电设 备均在规定的长期安全工作限额内运行，电压、频率 均在规定的范围内变化，电能质量合格。
电力系统继电保护绪
论
第一节 电力系统继电保护的作用
一、电力系统继电保护及自动装置的作用与任务
一）一次设备与二次设备的基本概念
一次设备：是指直接参与生产、输送和分配电能 的生产过程的高压电气设备。 它包括发电机（发电）、变压器（变换）、断 路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线 （汇集、重新分配电能） 、输电线路（输送电） 、 电力电缆、电抗器、电动机（用电）等。
二）迅速性——指继电保护装置动作尽可能快
凡是作用于断路器跳闸的保护均要求动作要迅 速。 要求快速动作的主要理由和必要性： ①可以提高电力系统并列运行的稳定性。
A B C
k
例：K点发生了三相短路故障时，A母线电压将大大下降到接近 于零，使A厂送不出负荷，发电机转速迅速升高。而B厂母线B 母线，则由于远离短路点，还有较高残压。如果保护动作时间 较长，A、B两厂的发电机转差增大，使系统发生振荡甚至解列。
七章电网的差动保护
电流互感器二次侧断线
三、纵联差动保护的整定计算
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
I op
Krel Kerr
Kst Knp KTA
I dmax
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
I op
K rel I Lmax KTA
灵敏度校验：
K sen
当区外故障时，被保护线路近短路点一 侧为负短路功率，向输电线路发高频波，两 侧收信机收到高频波后将各自保护闭锁。
当区内故障时，线路两端的短路功率方 向为正，发信机不向线路发送高频波，保护 的起动元件不被闭锁，瞬时跳开两侧断路器。
2KT 延时元件 1KT 记忆元件
正常运行时
内部故障时 外部故障时
I op KTA
（2）躲开单回线运行时的最大负荷电流
I opr
K rel K re KTA
I Lmax
四、横联差动方向保护的优缺点及应用范围
优点：能够迅速而有选择性地切除平行线路上的故障， 实现起来简单、经济，不受系统振荡的影响。
缺点：存在相继动作区，当故障发生在相继动作区 时，切除故障的时间增加1倍。保护装置还存 在死区。需加装单回线运行时线路的主保护 和后备保护。
为什么要采用远方发信?
考虑到当发生故障时，如果只采用本侧“发信”元件将发 信机投人工作，再由“停信”元件的动作状态来决定它是 否应该发信，实践证明这种“发信”方式是不可靠的。
远方启动高频闭锁方向保护的主要问题
双电源变单电源运行(如B侧有电源，C侧无电源)．
发生内部故障时
C侧发起元动件信机被B侧发讯机的高频禁止信号远发方信机启动后通道， 不能自行关闭，致使B侧保护一门 直收到C侧发讯机
电力系统中的继电保护装置原理
电力系统中的继电保护装置原理继电保护装置在电力系统中起着至关重要的作用。
它们用于检测电力系统中的异常情况，并迅速切断故障部分，以保护系统的正常运行和设备的安全。
本文将介绍电力系统中继电保护装置的原理及其工作机制。
一、继电保护装置的基本原理继电保护装置的基本原理是利用电力系统中的电流、电压等信号，通过对这些信号进行检测和判断，实现对电力系统的保护。
具体来说，继电保护装置通过测量电流和电压的大小和相位关系，判断电力系统中是否存在异常情况，如短路、过电流、低电压等。
一旦检测到异常情况，继电保护装置会发出信号，通过断路器等设备切断故障电路，以防止故障扩大或对设备造成损坏。
二、继电保护装置的工作机制继电保护装置的工作机制通常包括以下几个步骤：1. 信号采集：继电保护装置通过电流互感器和电压互感器等设备对电力系统中的电流和电压进行采集。
这些传感器将电流和电压信号转化为适合继电保护装置处理的信号。
2. 信号处理：继电保护装置会对采集到的信号进行处理，例如通过滤波器滤除噪声等。
信号处理的目的是确保继电保护装置能够准确地判断电力系统中是否存在故障。
3. 故障判断：在信号处理之后，继电保护装置会将处理后的信号与预设的故障判断条件进行比较。
如果处理后的信号符合某一故障判断条件，继电保护装置将判断系统发生了故障。
4. 发出动作信号：一旦继电保护装置判断系统发生故障，它会发出动作信号。
这个信号通常用于切断故障部分的电路，以保护系统和设备的安全。
5. 动作执行：继电保护装置的动作信号会送至断路器等装置，使其切断故障电路。
在故障被排除之后，断路器可以重新合闸，使电力系统恢复正常运行。
三、继电保护装置的分类根据其保护对象和工作原理的不同，继电保护装置可以分为多种类型，如电流保护、过电流保护、差动保护等。
每种继电保护装置都有其专门的应用领域和工作原理。
1. 电流保护：电流保护装置主要用于检测电力系统中的电流异常情况，如过流和短路。
主变保护的原理及调试
主变保护的原理及调试主变保护是电力系统中关键的保护之一，它主要用于对主变压器进行保护，以防止主变压器由于外界故障或内部故障引起的损坏。
主变保护主要包括差动保护、过流保护和继电保护。
1.差动保护：差动保护是主变保护的最主要的保护方式。
它基于主变压器两侧电流的差值来判断是否有故障发生。
差动保护装置通过将主变压器两侧的电流进行比较，如果两侧电流之差超过设定值，就会判定为故障，从而触发保护动作。
差动保护装置一般由差动电流继电器和判据继电器组成。
差动电流继电器通过测量主变压器两侧电流来判断是否有故障，而判据继电器用来对差动电流继电器的输出信号进行判别，并进行相应的动作信号输出。
2.过流保护：过流保护是为了防止主变压器由于过电流引起的损坏。
过流保护一般采用了方向性元件来判别过电流的方向，从而确定保护方向。
过流保护装置通过测量主变压器的电流，并与设定的电流值进行比较。
如果测量到的电流超过设定值，就判定为过电流，触发保护动作。
过流保护装置一般由过流继电器和方向继电器组成，过流继电器进行电流测量和保护判别，方向继电器用于判断过电流的方向。
3.继电保护：继电保护用于检测主变压器的各种参数是否在正常范围内，如温度、压力、流量等。
继电保护装置一般由继电器和传感器组成，传感器用于检测各种参数，继电器用于进行保护判别并输出保护信号。
1.校验设备：首先需要校验主变保护装置和相关设备的准确性和完好性。
包括校验差动电流继电器和过流继电器的准确性，以及校验方向继电器和传感器的准确性。
2.参数设置：根据实际情况，设置差动保护和过流保护的参数，包括差动电流继电器的设定值、过流继电器的设定值和方向继电器的设置。
3.动作测试：对主变保护系统进行动作测试，以测试保护装置的可靠性和动作速度。
动作测试可以通过人工模拟故障来实现，如短路和过电流。
4.定期检查：需要定期对主变保护系统进行检查，包括对差动电流继电器和过流继电器的检查，以及传感器的检查。
继电保护原理基础_第四章
负序功率方向元件的特点
(1)可反应所有不对称故障; 增加电压记忆后,也可 反应三相对称故障;
(2)没有电压死区; 保护区外故障时, 近故障侧负 序电压( 功率 )高于远故障侧负序电压 ( 功率 ), 容易实现灵敏度配合
(3)系统振荡时三相对称,不存在负序分量,负序功 率方向元件不误动
因此,负序功率方向元件在高频闭锁保护中得 到了广泛的应用
由精于度电的电流流互互感感器器，励在磁必要回时路．以还可及采二次回路电
感用中铁的心磁磁路通中不有小能气突隙变的电，流在互二感器次。回路中引起
自由非周期分量电流。
在暂态过程中，励磁电流大大超过其稳态 值，并含有大量缓慢衰减的非周期分量， 这将使不平衡电流大为增加。
第二节 输电线的高频保护
一、高频保护概述
离I段启动发讯，当其保护范围内部故 障动作于跳闸的同时，还向对端发出 跳闸信号，可以不经过其它控制元件 而直接使对端的断路器跳闸，即收讯 即可跳闸。 两端保护的构成比较简单，无需互相 配合，必须要求每端发送跳闸信号保 护的动作范围小于线路的全长．而两 端保护动作范围之和应大干线路的全 长。前者是为厂保证动作的选择性， 后者则是为了保证全线上任一点故障 的快速切除。
最新版电力系统继电保护精品课件第二节 母线差动保护基本原理
• 8.2.2 高阻抗母线差动保护
母线外部短路
非故障支路电 流一般不很大 故障支路电流 可能非常大
它们的TA不易饱和
其TA可能饱和 相应励磁阻抗很小
二次电流近似为零
很大的一次电流几乎全部流入励磁支路 完全电流差动保护误动作
差动继电器中有很大不平衡电流
克服措施----将电流差动继电器换为高内阻的电压继电器。
将比率制动的电流型差动保护应用于母线，动作判据可为最 n Ii—母线各连 大值制动： n (8 5) 接元件TA二 Ii Kres {Ii } max Iset 0. ,i 1,2, ,
i 1
次电流值； Kres—制动系 或动作判据为模值和制动： 数；Iset.0—动 n n 作电流门槛 Ii Kres Ii I set .0 , i 1, 2,, n(8 6) 值动作电流
i 1
i 1
当母线外部短路而使故障支路的TA严重饱和时，该TA二次 电流接近于零，使式（8-5）和式（8-6）中失去一个最大的制 动电流。 克服措施：在差动回路中适当增加电阻（如图8-6），使第n 条故障支路TA的二次回路仍流过电流，此电流从其他支路流入， 起制动作用。
由于保留了比率制动特性，这种保护差动回路的电阻不必象高阻抗母线 差动保护的差动回路内阻那么高，也就不需要有限制高电压的措施。
1 1 I KA I si I pi Ik nTA i 1 nTA i 1
Ik----故障点的全部短路电流，此电流足够使差动继电器动作而驱动出口 继电器，从而使所有连接元件的断路器跳闸。
差动继电器的启动电流应按如下条件考虑，并选择其中较大 的一个： 1、躲开外部故障时所产生的最大不平衡电流 当所有电流互感器均按10%误差曲线选择，并且差动继电器 采用具有速饱和铁芯的继电器时，其动作起动电流应为：
主要的继电保护原理归纳总结
主要的继电保护相关原理归纳总结一、线路主保护（纵联保护）纵联保护：利用某种通信通道将输电线路两端的保护装置纵向连接起来，将各端的电气量传送到对端，将各端的电气量进行比较，一判断故障在本线路范围内还是范围之外，从而决定是否切断被保护线路。
任何纵联保护总是依靠通道传送的某种信号来判断故障的位置是否在被保护线路内，信号按期性质可分为三类：闭锁信号、允许信号、跳闸信号。
闭锁信号：收不到这种信号是保护动作跳闸的必要条件。
允许信号：收到这种信号是保护动作跳闸的必要条件。
跳闸信号：收到这种信号是保护动作与跳闸的充要条件。
按输电线路两端所用的保护原理分，可分为：（纵联）差动保护、纵联距离保护、纵联方向保护。
通道类型：一、导引线通道；二、载波（高频）通道；三、微波通道；四、光纤通道。
1.（纵联）差动保护（纵联）差动保护：原理是根据基尔霍夫定律，即流向一个节点的电流之和等于零。
差动保护存在的问题：(一).对于输电线路1.电容电流：电容电流从线路内部流出，因此对于长线路的空载或轻载线路容易误动。
解决办法：提高启动电流值（牺牲灵敏度）；加短延时（牺牲快速性）；必要是进行电容电流补偿。
*注：穿越性电流就是在保护区外发生短路时，流入保护区内的故障电流。
穿越电流不会引起保护误动。
2.TA断线，造成保护误动解决办法：使差动保护要发跳闸命令必须满足如下条件：本侧起动原件起动；本侧差动继电器动作；收到对侧“差动动作”的允许信号。
保护向对侧发允许信号条件：保护起动；差流元件动作3.弱电侧电流纵差保护存在问题（变压器不接地系统的弱电侧在轻载或空载时电流几乎没有变化）解决办法：除两侧电流差突变量起动元件、零序电流起动元件和不对应起动元件外，加装一个低压差流起动元件。
4.高阻接地是保护灵敏度不够在线路一侧发生高阻接地短路时，远离故障点的一侧各个起动元件可能都不启动，造成两侧差动保护都不能切除故障。
解决办法：由零序差动继电器，通过低比率制动系数的稳态相差元件选相，构成零序1 段差动继电器，经延时动作。