电网的差动保护
差动保护的基本原理
差动保护的基本原理差动保护是电力系统中常用的一种保护方式，用于检测电气设备发生故障时的电流差异，从而及时采取动作措施，防止故障扩大并保护设备安全运行。
本文将从差动保护的基本原理、差动保护的主要应用领域以及差动保护的发展趋势等方面进行详细介绍。
差动保护的基本原理差动保护是基于电流差动原理而建立的。
其基本原理是通过比较电流的进出差异来检测设备是否发生故障。
在理想情况下，正常工作时电流的进出应该是相等的，即电流之差为零。
如果设备发生故障，则电流发生偏差，进出电流之差将不为零，这时差动保护系统将发出动作信号，切断故障部分的电源，保护系统的正常运行。
差动保护系统主要由主保护和备用保护两部分组成。
主保护负责实现差动保护的主要功能，备用保护则在主保护系统发生故障时起到备份作用。
主保护系统通常由差动电流继电器、比较器以及动作执行器等组成。
差动电流继电器负责将进出电流进行比较，发现差异时输出信号给比较器，比较器再将信号转化为动作信号给动作执行器。
差动保护的主要应用领域差动保护广泛应用于电力系统的各个环节，包括发电厂、变电站以及配电网等。
在发电厂中，差动保护用于发电机组、变压器等设备的保护。
在变电站中，差动保护则用于变压器、电缆线路等高压设备的保护。
而在配电网中，差动保护主要应用于低压设备，如配电变压器、电缆线路等。
差动保护的发展趋势随着电力系统的不断发展和现代化要求的提高，差动保护也在不断演变和完善。
目前，差动保护已经实现了微机保护的发展，并结合了现代的通信技术。
微机保护使得差动保护系统的功能更加强大，可实现更精确的测量和判断。
通信技术的应用使得差动保护系统能够实现远程控制和监控，提高了运维效率和安全性。
此外，差动保护系统还在趋向智能化和自适应方向发展。
智能化差动保护系统能够实现自动分析故障类型和区域，准确识别故障类型并采取相应的保护措施。
自适应差动保护系统则能够根据电网的实际运行情况对差动保护参数进行动态调整，提高保护系统的适应性和准确性。
线路差动原理
线路差动原理
差动保护是一种常见的电力系统保护方式，通过对线路上的电流进行比较，以检测和判定故障发生的位置，从而实现对电力系统的保护。
差动保护原理基于电流的差值，通常应用于发电机、变压器和输电线路等高压电气设备中。
差动保护系统包括一对互相对称的电流互感器，在正常运行时，这对电流互感器输出的电流应相等。
当系统中发生故障时，导致相应位置的电流变化，从而引发差动保护系统的动作。
差动保护系统中的电流互感器将被保护电路线路上的电流转换为相应的电压信号。
这些电压信号经过变换、滤波和放大等处理后，输入到差动保护继电器中。
差动保护继电器通过比较输入的电压信号，判定是否存在电流差异。
当存在差异时，差动保护继电器将产生动作信号，触发保护动作装置，从而切断故障电路，保护被保护设备。
差动保护的触发条件主要有两种情况，即零序电流和非零序电流的差异。
对于三相对称故障，通常会产生零序电流，而对于非对称故障，将会产生非零序电流。
差动保护系统通过检测这些电流的差异，实现对不同类型故障的判断和保护。
差动保护系统具有快速响应、高可靠性和全方位保护等特点，是电力系统中重要的保护方式之一。
然而，差动保护系统也存在一些问题，例如对互感器特性的要求较高，对系统的耦合影
响较大等。
因此，在实际应用中，需要综合考虑差动保护系统的特点和限制，确保其应用效果和可靠性。
110KV供电系统中的各种保护
1、纵联差动保护，即输电线的纵联差动保护，是用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各端的电气量（电流、功率的方向等）传送到对端，将两端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围外，从而决定是否切断被保护线路。
2、差动保护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。
特性由于纵联差动保护只在保护区内短路时才动作，不存在与系统中相邻元件保护的选择性配合问题，因而可以快速切除整个保护区内任何一点的短路，这是它的可贵优点。
但是，为了构成纵联差动保护装置，必须在被保护元件各端装设电流互感器，并将它们的二次线圈用辅助导线连接起来，接差动继电器。
以前由于受辅助导线条件的限制，纵向连接的差动保护仅限于用在短线路上，由于光纤的广泛使用，纵联差动保护已可作为长线路的主保护。
对于发电机、变压器及母线等，均可广泛采用纵联差动保护实现主保护。
保护原理所谓变压器的纵联差动保护，是指由变压器的一次和二次电流的数值和相位进行比较而构成的保护。
纵联差动保护装置，一般用来保护变压器线圈及引出线上发生的相间短路和大电流接地系统中的单相接地短路。
对于变压器线圈的匝间短路等内部故障，通常只作后备保护。
联差动保护装置由变压器两侧的电流互感器和继电器等组成，两个电流互感器串联形成环路，电流继电器并接在环路上。
因此，电流继电器的电流等于两侧电流互感器二次侧电流之差。
在正常情况下或保护范围外发生故障时，两侧电流互感器二次侧电流大小相等，相位相同，因此流经继电器的差电流为零，但如果在保护区内发生短路故障，流经继电器的差电流不再为零，因此继电器将动作，使断路器跳闸，从而起到保护作用。
变压器纵差保护原理接线图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TA1、TA2之间的范围）外故障时，流入差动继电器中的电流为零，保证纵差保护不动作。
继电保护整定计算公式汇总
继电保护整定计算公式汇总继电保护整定计算是电力系统保护的重要组成部分。
在电力系统运行中，应该根据系统的特点和要求，合理地进行继电保护整定计算，保证电网的稳定运行和安全性。
本文将分享一些常见的继电保护整定计算公式，希望对读者有所帮助。
一、距离保护整定计算公式距离保护是电力系统中最常见的保护之一，其主要功能是保护输电线路和变电站设备的安全运行。
距离保护的整定计算公式如下：•相对距离保护的整定计算公式：1.相对距离保护动作时间设置公式：T = K * L / (V - F * L)其中，T为距离保护的动作时间（单位：s），K为校正系数，取值应在0.8～1.2之间；L为距离（单位：km）；V为系统电压（单位：kV），F为负载阻抗因数，取值应为0.8～1.2之间。
2.相对距离保护动作值设置公式：Z = L * (K1 + K2 * e^(K3 * L) / V)其中，Z为距离保护的动作值（单位：Ω）；K1、K2、K3为校正系数，应根据具体的系统参数进行确定；e为自然对数的底数。
•绝对距离保护的整定计算公式：1.绝对距离保护动作时间设置公式：T = K * L / V其中，T为距离保护的动作时间（单位：s），K为校正系数，取值应在0.8～1.2之间；L为距离（单位：km）；V为系统电压（单位：kV）。
2.绝对距离保护动作值设置公式：Z = L * (K1 + K2 * e^(K3 * L) / V)其中，Z为距离保护的动作值（单位：Ω）；K1、K2、K3为校正系数，应根据具体的系统参数进行确定；e为自然对数的底数。
二、过电流保护整定计算公式过电流保护的主要功能是保护电力系统中各种设备，在出现电气故障时，对其进行及时的故障切除。
过电流保护的整定计算公式如下：•相间过电流保护的整定计算公式：1.相间过电流保护动作时间设置公式：T = 0.14 * K * Z / I其中，T为保护的动作时间（单位：s），K为校正系数，通常取1.0；Z为当前相间电路的阻抗（单位：Ω）；I为保护设备的额定电流（单位：A）。
电网的差动保护
分布式能源与差动保护
分布式能源
随着可再生能源的发展，分布式能源已成为未来的重 要趋势。分布式能源具有分散性、灵活性和环保性等 特点，但也给电网的稳定运行带来了挑战。
差动保护在分布式能源接入中的应用
在分布式能源接入电网的过程中，差动保护可以通过 对电流的实时监测和快速切除，保障电网的稳定运行 。同时，差动保护还可以通过优化配置，提高分布式 能源的利用效率。
差动保护需要与智能电网技术深度融合
智能电网是未来电网发展的重要方向，差动保护需要与智能电网技术深度融合，实现信息共享、远程监控、自动化控 制等功能，提高电网的智能化水平和运行效率。
差动保护需要加强人才培养和队伍建设
差动保护技术是专业性很强的领域，需要具备高素质的人才和专业的技术队伍来支撑其发展。未来需要 加强人才培养和队伍建设，提高技术人员的专业素质和技术水平。
目前，差动保护已经实现了数字化和智能化，采用光纤通信和微处理器技术，能 够实现快速、准确的故障检测和切除，为电力系统的安全稳定运行提供了更加可 靠的保障。
02 差动保护的基本原理
差动保护的工作原理
差动保护基于比较电网两侧电流大小 和方向原理工作，通过检测线路两端 电流的大小和相位，判断线路是否发 生故障。
根据差动元件的构成，差动保护可以分为电磁型差动保护和微机型差动保护。电磁型差动保护主要采用电磁式继电器，而微 机型差动保护采用微处理器和数字电路。
差动保护的优缺点
差动保护具有灵敏度高、动作速度快、可靠性高、受系统运行方式变化影响小等优点。在区内故障发 生时，差动保护能够快速切除故障，减小故障影响范围。
当线路正常运行或区外故障时，线路 两端电流大小相等、相位相反，差动 电流为零；当线路区内故障时，两端 电流大小不等、相位相同，差动电流 不为零。
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
主变差动保护的保护范围
主变差动保护的保护范围
主变差动保护是一种用于保护变压器的保护装置，其保护范围主要包括以下几个方面：
1. 变压器绕组内部故障：主变差动保护可以检测到变压器绕组内部的短路故障，如匝间短路、相间短路等。
当发生这些故障时，差动电流会迅速增加，从而触发保护装置动作，快速切断变压器与电网的连接，避免故障进一步扩大。
2. 变压器套管故障：主变差动保护还可以保护变压器的套管。
当套管发生故障，如套管闪络、套管破裂等，也会导致差动电流的增加，从而触发保护动作。
3. 主变引出线故障：主变差动保护也能对主变引出线故障起到保护作用。
当主变引出线发生短路故障时，差动电流同样会增加，保护装置能够及时检测到并采取保护措施。
需要注意的是，主变差动保护的保护范围主要针对变压器内部故障和引出线故障，对于变压器外部故障，如母线故障、线路故障等，差动保护可能无法提供有效的保护。
在实际应用中，主变差动保护需要与其他保护装置相配合，以实现对变压器的全面保护。
同时，保护装置的设置和整定需要根据变压器的具体参数和运行情况进行合理配置，确保其在故障发生时能够快速、准确地动作，保障变压器的安全运行。
如果你需要更详细的信息，建议咨询专业的电力工程师或相关技术人员。
电力系统继电保护第4章4-1,4-2
图4-1环流法接线的纵差保护 单相原理接线图
4.1.1 纵联差动保护原理
正常运行和外部短路： 流入差动继电器KD中的电流为：
I r I I 2 I II 2 1 I I I II 0 KTA
实际上，差动回路中还有一 个不平衡电流Iunb。差动继电器 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
II
正常及外部故障时差动保护不会 动作。
内部短路：流入差动保护回路的电 流为
I I I r 2M 2N I I I 1N 1M ' K KTA KTA KTA
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
4.1.1 纵联差动保护原理
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4-1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
Ir I2M I2 N 1 I1M I1N KTA
I opr K rel Kerr 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
4.1.4影响输电线路导引线纵联差动 保护正确动作的因素
2．暂态不平衡电流
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三、小结
纵差保护的原理及动作情况分析 高频保护概念及高频通道的构成、工作 方式 高频闭锁方向保护的基本原理 相差高频保护的基本原理及其组成
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保护工作情况说明
正常运行和过负荷 线路故障 单测电源线路内部故障 系统振荡，两侧电流起动元件动作
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高频闭锁负序方向保护
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高频闭锁距离和零序方向保护
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高频闭锁距离和零序方向保护
•
•
•
•
高频闭锁距离保护 起动元件：在故障时起动发信机，通常采用负 序电流、电压元件 距离元件：判断故障方向，以控制发信机是否 停信，通常用第二段方向距离元件 高频收发信机 工作情况：正常运行、内（外）部故障、振荡 高频闭锁零序方向保护
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４、方向高频保护
高频闭锁方向保护的基本原理 。构成方式：以高频通道经常无电流而在外部故障时 发出闭锁信号的方式构成的 。作用原理说明（见图）
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原理接线及保护工作情况说明
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原理接线及保护工作情况说明
起动元件：定值较小者动作后起动发信 机，起动电流大者准备跳闸 功率方向元件：用于测量功率方向；4ZJ 用于在内部故障时停止发信机发出高频 闭锁信号 ； 5ZJ 为具有工作和制动线圈 的极化继电器，用以控制保护的出口跳 闸， 5ZJ只有在工作线圈通电时动作， 在制动线圈或两线圈同时通电时都不动 作。
I
.
1N
)0
.
内部故障
I
1 nl
I
.
d
1 . ( I 1I J I dz . J 时继电器动作于跳闸
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３、纵差动保护原理接线
环流法接线、均压法接线
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４、纵差动保护存在问题
可瞬时动作切除全线范围内故障 需要敷设与输电线路等长的导引线，经 济上不划算 导引线故障的监视问题如何解决？
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相差高频保护的原理接线图
起动元件：I2、I4低灵 敏度，I1、I3高灵敏 度，用于起动收发 信机 操作元件：控制收发 信机发信 比相元件：比较电流 相位
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相差高频保护的相位特性和相继动作区
相位特性
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保护相继动作区
对长距离线路，内部短路时，远离故障 点M侧的保护可能不会动作，它只有在N 侧保护动作跳闸并使发信机停信后才能 动作，这样两侧保护动作存在时间差－ －相继动作，要求相继动作区不要太大。
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５、相差动高频保护
基本原理 比较被保护线路两 端短路电流的相位； 内部短路时线路两 端电流方向均为母 线流向线路，而外 部短路时靠近故障 点侧电流方向由线 路流向母线。
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相差高频保护的动作原理说明
通过鉴 别高频 信号的 连续性 可以判 别是内 部还是 外部短 路
I
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J
I 2m I 2n
.
.
. 1 . ( I 1M I 1N ) nl
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２、工作情况分析
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以单线原理图进行分析
正常运行及外部短路 （电流参考方向为母线流向线路）
I
.
1M
I 1N
. 2m
.
I
.
J
I
.
I
J
.
2n
1 . ( I 1M nl
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５、影响线路纵差动保护正确工作的因素
电流互感器的误差和不平衡电流 导引线的阻抗和分布电容 导引线的故障和感应过电压
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6、减小不平衡电流的主要方法
减小稳态情况下的不平衡电流：采用D级 电流互感器并按10％误差曲线进行校验 减小暂态过程中的最大不平衡电流：差 动回路中接入具有速饱和特性的中间变 流器差动回路中串联电阻。
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２、高频通道的构成原理
采用“导线－大地” 阻波器：电感线圈 与电容并联组成 结合电容器 连接滤波器 高频电缆 高频收、发信机
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３、高频通道的工作方式和高频信号作用
工作方式：故障时发信、长期发信 高频信号作用 。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跳闸的充 分而必要的条件
电网的差动保护
输电线路纵联差动保护 输电线路的高频保护
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一、输电线路纵差动保护
１、基本原理 电流、距离保护存在问题：不能瞬时切除全线 故障（切除线路末端故障时有一定的延时） 构成原理：通过比较被保护线路两端电气量 （电流、功率）大小和方向原理构成 纵差动保护原理接线：采用环流法接线
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二、输电线路的高频保护
１、概念
1）问题提出：电压等级提高，要求全线瞬时切除故障， 电流、距离保护无法做到。 2）定义：将线路两端的电流相位（功率方向）转化为高 频信号，然后利用输电线路本身构成一高频（载波） 电流通道，将此信号传送至对端，以比较两端电流的 相位或功率方向的一种保护。 3）分类 。方向高频保护：比较被保护线路两端的功率方向，以 判别输电线路内部或外部故障 。相差高频保护：比较被保护线路两端电流的相位，内 部故障，两侧电流同相位；外部故障，两侧电流反相