纵差动保护原理
纵差动保护工作原理
纵差动保护工作原理概述纵差动保护是电力系统中常用的一种保护方式，用于检测电力系统中的故障，及时采取措施进行保护和隔离，以确保电力系统的安全稳定运行。
纵差动保护的工作原理是通过比较电力系统中不同位置的电流或电压的差异来判断系统是否存在故障，并对故障点进行保护动作。
工作原理纵差动保护的工作原理基于电力系统中的故障电流或故障电压的分布特性。
在正常运行情况下，电力系统中的电流或电压分布是相对均匀的，各个节点之间的差异较小。
而当系统中发生故障时，故障点处的电流或电压会发生明显的变化，这种变化可以通过纵差动保护来检测和判断。
在纵差动保护中，通常会选择两个位置进行电流或电压的比较。
这两个位置可以是电力系统中的两个节点，也可以是同一个节点的两个不同位置。
通过比较这两个位置的电流或电压的差异，可以判断系统中是否存在故障，并确定故障点的位置。
具体实现纵差动保护可以通过不同的实现方式来实现，常见的实现方式有纵差电流保护和纵差电压保护。
纵差电流保护纵差电流保护是通过比较系统中不同位置的电流来实现的。
在纵差电流保护中，通常会选择系统中的两个节点进行电流的比较。
具体实现时，需要对选定的两个节点分别安装电流互感器，将其输出信号送入纵差保护装置中进行比较。
当两个节点的电流差异超过设定的阈值时，纵差保护装置将会进行保护动作，比如切断故障点附近的电路。
纵差电压保护纵差电压保护是通过比较系统中不同位置的电压来实现的。
在纵差电压保护中，通常会选择系统中的两个节点进行电压的比较。
具体实现时，需要对选定的两个节点分别安装电压互感器，将其输出信号送入纵差保护装置中进行比较。
当两个节点的电压差异超过设定的阈值时，纵差保护装置将会进行保护动作，比如切断故障点附近的电路。
优势与局限纵差动保护具有以下优势：1. 灵敏度高：纵差动保护对故障的检测能力较强，可以快速准确地判断系统中的故障，并进行保护动作。
2. 抗干扰能力强：纵差动保护对外界干扰的抗干扰能力较强，可以有效地避免误动作。
发变组保护纵差、横差、匝间保护原理及异同
TA2
TA5
o1
TA0
零序电流型横差I
o2
T A 3
TA6
白鹤滩右岸发电机差动保护原理图
不完全裂相横差保护
a
TA10 123456789
b
TA11
不 完 全 纵 差
c
TA12
完 全 纵 差
TA1
TA2
TA3 TA4
TA5
TA6 TA7
TA8
TA9
O1
不完全裂相横差
O2
O3
O
白鹤滩左岸发电机差动保护原理图
（三）负序功率方向匝间保护：利用负序功率方向判断是发电机内部 不对称还是系统不对称故障，保护的灵敏度很高，近年来运行表明该 保护在区外故障时发生误动必须增加动作延时，故限制了它的使用。
（一）横差保护
定子绕组匝间短路时，故障相 绕组的两个分支电动势不相等， 因而在定在绕组中出现环流， 该电流大于保护的动作电流， 则保护动作。
匝间保护的构成通常有以下几种方式：
（一）横差保护：当定子绕组出现并联分支且发电机中性点侧有六个 引出头时采用。横差保护接线简单、动作可靠、灵敏度高。（单元件 式、裂相式）
（二）零序电压原理的匝间保护：采用专门电压互感器测量发电机三 个相电压不对称而生成的零序电压，该保护由于采用了三次谐波制动 故大大提高了保护的灵敏度与可靠性。
TAa
b
TAb
c
TAc
12345
裂
裂
裂裂
裂
裂裂
裂
裂裂
裂
裂裂
裂
裂
裂
“三纵两横”
TAa1
裂裂裂裂
TAa2
TAb1
TAb2 TAc1
变压器的纵差动保护原理及整定方法
热电厂主变压器的纵差动保护原理及整定方法浙江旺能环保股份有限公司 作者：周玉彩一、构成变压器纵差动保护的基本原则我们以双绕组变压器为例来说明实现纵差动保护的原理，如图1所示。
由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差动保护的正确工作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，亦即在正常运行和外部故障时，差动回路的电流等于零。
例如在图1中，应使图 '2I =''2I = 。
同的。
这个区别是由于线路的纵差动保护可以直接比较两侧电流的幅值和相位，而变压器的纵差动保护则必须考虑变压器变比的影响。
二、变压器纵差动保护的特点变压器的纵差动保护同样需要躲开流过差动回路中的不平衡电流，而且由于差动回路中不平衡电流对于变压器纵差动保护的影响很大，因此我们应该对其不平衡电流产生的原因和消除的方法进行认真的研究，现分别讨论如下： 1、由变压器励磁涌流LY I 所产生的不平衡电流变压器的励磁电流仅流经变压器的某一侧，因此，通过电流互感器反应到差动回路中不能平衡，在正常运行和外部故障的情况下，励磁电流较小，影响不是很大。
但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，由于电磁感应的影响，可能出现数值很大的励磁电流（又称为励磁涌流）。
励磁涌流有时可能达到额定电流的6~8倍，这就相当于变压器内部故障时的短路电流。
因此必须想办法解决。
为了消除励磁涌流的影响，首先应分析励磁涌流有哪些特点。
经分析得出，励磁涌流具有以下特点：（1） 包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏向于时间轴的一侧 ； （2） 包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主； （3） 波形之间出现间断，在一个周期中间断角为ɑ。
根据以上特点，在变压器纵差动保护中，防止励磁涌流影响的方法有： （1） 采用具有速饱和铁心的差动继电器；İ1′′ n İ1′（2） 利用二次谐波制动；（3） 鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别等。
变压器的纵联差动保护工作原理解析
（ ｈａｇａｈ ｎＢｅｃ ｏ ｐｎ ｆ ｅｏ ｇ ａｇＣ ａ Ｇ ｏｐ Ｓ ｕｎｙｓａ ０ Ｃ ｉａ Ｓｕｎｙｓａ ｒｎｈＣ ｍ ａｙｏ ｉ ｎｊ ｎ ｏｌ ｒｕ ，ｈ ａｇａｈｎ１５ ，ｈｎ ） Ｈ ｌ ｉ ５１ ０
Ａｂｓｒ ｃ ： ｈ ｉ ｅｅ ｔ ｌｐｏｅ ｔ ｎ ｕｅ ｅ ｃ ｒｔｒｕ ｈ ｉ Ｗｈ ｎ ｔｅ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅｄｆ ｒｎｉ ｒｔｃｉ ｓｓｔ ｕｒｎ ｅａ ｏｃ ｍｐ ｒ ｏ ｔｅｃ ｒｅ ｔ ｉｈ ｆ ｗ ｈｏ ｇ ｔ ｆ ａ ｏ ｈ ｗ ｌ ． ｅ ｈ
ｃ ｔｏ ． ｔｒ ａ ｈｅ ｒ ｔｃｔ ｎ ａ ｔ ｎ ｆ ｒｔ ｅ ｔａ ｆ ｒ ｒ ｕ ｆ Ｉ ｅ ｃ ｓ ｐ ｏｅ ｉ ｃｉ ｏ ｒｎｓｏ ｍｅ ． ｏ ｏ ｈ
Ｋ ｅ ｒ ｓ：ｒｎ ｆｒ ｒ ｄｆ ｒｅｎａ ｒｔｃｔｎ； ｎ ａａ ｃ ｕ ｅ ｔ ｙ ｗｏ ｄ ｔ ｓ ｍｅ ； ｉｅｎ ｔｉｌｐｏｅ ｉ ａ ｏ ｆ ｏ ｕ ｂ ｌｎ ｅｃ ｒ ｎ
摘 要： 差动保 护利 用 电流继 电器对流 经 电流进 行对 比 ， 电流 大于继 电器整定 电流 ， 继电 器就动作 断路 器跳 闸 ， 瞬
时切除故 障 ， 变压 器起 到保 护作 用 。 对
关 键词 ： 变压 器 ； 差动保 护 ； 不平衡 电流
中图分类 号 ： Ｍ ０ Ｔ ４１
文献标识码 ： Ｂ Ａｎａ ｙ ｉ ｆ ｔ ｎ ｉｕｄ ｎ ｌＤｉ ｅ ｅ ｔａ ｌ ｓｓ ｏ ｈｅ Ｌｏ ｇ ｔ ｉ ａ ｆ ｒ ｎ ｉ ｌ Ｐｒ ｔ ｃ ｉ ｎ ｗｏ ｋ ｎｇ Ｐｒ ｎ ｉ ｌ ｆ Ｔｒ ｎ ｆ ｒ ｅ ｓ ｏ ｅ ｔｏ ｒ ｉ ｉ ｃ ｐ ｅ ｏ ａ ｓ ｏ ｍ ｒ
感器二 次 电流大小 相等 ， 相位 相 同 ， 流入继 电器 的电流
纵联差动保护原理
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11TAIn-22TAIn=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：11TAIn+22TAIn=1I'+2I'=2kTAIn当2kTAIn大于KD的整定值时，即1I'-(3)max max/unb st unp i k TAI 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，2kTAIn≥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 brkop ork brk opI II 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。
变压器的纵差动保护原理及整定方法
热电厂主变压器的纵差动保护原理及整定方法浙江旺能环保股份有限公司 作者：周玉彩一、构成变压器纵差动保护的基本原则我们以双绕组变压器为例来说明实现纵差动保护的原理，如图1所示。
由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差动保护的正确工作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，亦即在正常运行和外部故障时，差动回路的电流等于零。
例如在图1中，应使图1 变压器纵差动保护的原理接线'2I =''2I =1'1l n I =21''l n I 或 12l l n n 1'1''I I =B n 式中：1l n —高压侧电流互感器的变比；2l n —低压侧电流互感器的变比；B n —变压器的变比（即高、低压侧额定电压之比）。
由此可知，要实现变压器的纵差动保护，就必须适当地选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比B n ，这是与前述送电线路的纵差动保护不同的。
这个区别是由于线路的纵差动保护可以直接比较两侧电流的幅值和相位，而变压器的纵差动保护则必须考虑变压器变比的影响。
二、变压器纵差动保护的特点变压器的纵差动保护同样需要躲开流过差动回路中的不平衡电流，而且由于İ1′′ n İ1′差动回路中不平衡电流对于变压器纵差动保护的影响很大，因此我们应该对其不平衡电流产生的原因和消除的方法进行认真的研究，现分别讨论如下： 1、由变压器励磁涌流LY I 所产生的不平衡电流变压器的励磁电流仅流经变压器的某一侧，因此，通过电流互感器反应到差动回路中不能平衡，在正常运行和外部故障的情况下，励磁电流较小，影响不是很大。
但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，由于电磁感应的影响，可能出现数值很大的励磁电流（又称为励磁涌流）。
励磁涌流有时可能达到额定电流的6~8倍，这就相当于变压器内部故障时的短路电流。
纵联差动保护原理
纵联差动保护原理
纵联差动保护是一种电力系统中常用的保护方式，用于检测和保护主变压器、发电机、母线等重要设备的故障。
其基本原理是比较设备两侧电流的差值，当差值超过设定值时，即认为发生了故障，触发保护动作。
纵联差动保护的工作原理可以分为两个阶段：采样和比较。
首先，在设备两侧分别安装电流互感器，采样得到两侧电流的信号。
这些信号经过放大和调节后，送入差动继电器。
差动继电器进行差动计算，即计算两侧电流的差值。
如果差值低于设定值，差动继电器保持动作，表示系统正常。
但当差值超过设定值，差动继电器即判定为发生故障，触发保护装置的动作。
纵联差动保护的核心是差动继电器，其内部包含了一个差动计算单元和一个保护决策单元。
差动计算单元计算两侧电流的差值，并将结果送入保护决策单元。
保护决策单元根据计算结果，进行故障判定和相应的保护动作。
纵联差动保护的设计要考虑到系统的复杂性和可靠性。
在设计时，需要合理选择互感器的参数、差动计算的方式和设定值。
此外，还需要考虑到与其他保护装置的协调工作，使整个保护系统能够快速、准确地检测和定位故障，并采取适当的措施进行隔离和保护。
综上所述，纵联差动保护通过比较设备两侧电流的差值来检测和保护设备的故障。
它是一种重要的电力系统保护方式，能够有效地提升系统的可靠性和安全性。
发电机纵差动保护的原理及应用分析
发电机纵差动保护的原理及应用分析
司虎成 朴东浩 包头东华热 电有限公司 内 蒙古包头 ０ １ ４ ０ ４ ０
【 摘 要】发电机 内部短路 故障主要 是指 定子绕组的相间和匝问短路 故障 ， 短路 故障发生时将会形成很 大的冲击电流， 所产生的的 强大电弧将 会烧 毁定子绕组绝 缘， 还有 可能引发大型火灾甚至使 发电机报 废， 后果非 常严重。 故要求安装 发电机纵差动保护作为发电机 定子绕组相间、 匝间短路 故障的主保护， 动作于解列发电 机。 【 关 键词】发电 机； 纵差动保护； 定值整定
定。 ２ 、 斜 率ｌ 应 大于 最大正常负荷电流下Ｔ Ａ 误 差产生 的不平衡 电流 ， 通常取２ ０ ％ 。 ３ 、 拐点１ 是 斜率 １ 的终结点 ， 应 大于发电机 最大正常运行 电流 。 为使
区内故障有 高的灵敏度 ， 希望制动 电流 在２ ． ０ 倍 的发电机额 定电流 以内 时， 动 作特性斜 率不要过大 。 ４ 、 拐点２ 是过 渡 区的终点和斜率 ２ 的起 点 ， 应 设置为 使任一 保护用 Ｔ Ａ 开始饱 和时的电流值 。 若 保护用Ｔ Ａ 选 为５ Ｐ ２ ０ ， 其饱和 电流值很大 ， 而发 电机 最大 外部 短路 电流在６ 倍额 定 电流 之 内， 一 般取拐点６ 倍发 电
、
比率制动式纵差保护工作原理
比率制动 式 纵差 保护 的动作 电流 是在 变化的 ， 它随 短路 电流 的变 化而 自 动变化 ， 保证外 部短路故 障不误动的同时又对内部短路 故障有很
高 的 灵敏 度 。
以 发电机一相为 例 ， 规 定一次 电流流入 发电机 为正方向 。 当正常 运 行以及 发生保护区外 的故障时， 流 入差动继 电器的差动 电流为 零， 差 动 继电器将不动 作。 当发 生发电机 内部 故障时 ， 流 入差动继 电器的差动 电流将会 出现 较大的 数值， 当差动 电流 超过 整定值时， 差动继 电器判为
纵联差动保护
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 ＝11••'''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K I •＝2•'I ＋2•''I ＞ 0 (6.4) 当K I ＞ 0时，差动继电器动作，驱动变压器两侧断路器分闸，对变压器起到保护作用。
纵差动保护工作原理
纵差动保护工作原理纵差动保护是电力系统中一种重要的保护装置，它能够准确地检测并定位电力系统中的故障点，从而保护电力设备的正常运行。
其工作原理是基于电流的差值测量和比较。
纵差动保护主要应用于高压输电线路和变电站，旨在保护线路及相关设备免受电流过载和短路等故障的影响。
其工作原理可以分为两个阶段：测量阶段和决策阶段。
在测量阶段，纵差动保护装置将电流变压器的二次电流转化为相应的电压信号，并通过比例放大和滤波处理得到稳定的电流信号。
然后，这些电流信号通过采样和处理电路进行数字化，以便进一步分析和处理。
在决策阶段，纵差动保护装置通过对两侧电流进行差值计算，得出电流的差异。
若电流差异超过预设的阈值，则会触发保护装置，启动相应的操作以保护电力设备。
比如，可以切断故障线路上的电源，阻止故障扩大。
同时，保护装置还会记录故障发生的位置和时间等信息，以便后续的维修工作。
纵差动保护装置的工作原理基于电流的差值测量，因此在实际应用中需要考虑电流互感器的准确性和线路参数的变化。
同时，还需要考虑阈值的设定、保护装置的时间延迟以及与其他保护装置的协调等问题。
纵差动保护具有以下几个优点：第一，可以实现快速准确地检测故障并定位故障点，最大限度地保护电力设备；第二，可以提高电网的可靠性和稳定性，减少停电时间和经济损失；第三，可以自动化地执行保护措施，减轻操作人员的负担。
然而，纵差动保护装置也存在一些局限性。
例如，在复杂的电力系统中，不同线路的电流差异可能会受到其他因素的影响，导致误操作。
因此，在设计和应用纵差动保护装置时，需要充分考虑系统的复杂性和实际情况，合理选择参数和阈值，以确保保护装置的可靠性和准确性。
综上所述，纵差动保护装置是电力系统中一项重要的保护装置，其工作原理基于电流的差值测量和比较。
通过准确地检测故障并定位故障点，纵差动保护装置能够有效地保护电力设备的正常运行。
在实际应用中，需要充分考虑各种因素，合理设计参数和阈值，并与其他保护装置协调工作，以确保保护系统的可靠性和准确性。
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线路的纵差动保护•构成原理
•基本工作原理
•不平衡电流
•应用
•光纤纵差动保护
构成原理规定电流的方向：由母线指向线路为正方向
•线路外部故障：
•线路内部故障：利用比较线路始端和末端电流大小和相位的原
理构成
•线路内部故障：利用比较线路始端和末端电流大小和相位的原
理构成基本工作原理单相原理接线图
采用环路法接线：
各侧的电流互
感器二次侧通过差
动继电器构成各自
电流流通的回路
•正常运行及外部故障：
内部故障
不平衡电流Iunb-正常运行或外部故时,
差动回路存在的电流
•原因分析: 线路正常运行及外部故障时：理想情况下：Ik＝0
实际情况下：电流互感器的励磁电流不能忽略
因此原因：各侧电流互感器的励磁特性不同不平衡电流为各侧电流互感器励磁电流的相量和
（二次）
①稳态不平衡电流
特点：正常运行时，数值小；外部故障时，数
值大。
保护的动作电流应大于外部故障时的最
大不平衡电流。
Iunb.max＝0.1Kst×I K.max/nTA
•暂态不平衡电流
•••
••••
•特点：①含有非周期分量及高次谐波分量
②持续时间长（约几十个周波）
③最大值在短路发生后几个周波时出
现，其值比稳态Iunb.max大若干倍
Iunb.max＝0.1Kaper×Kst×I K.max/nTA
影响：造成保护误动或保护的灵敏性降低。
措施：稳态不平衡电流
①采用D级TA
②二次负载应按10%误差曲线选取
③合理选用TA二次连接导线的截面并尽量
使差动臂两侧的阻抗相等
暂态不平衡电流
①采用TP型TA
②采用带速饱和变流器或带制动特性的
差动继电器
应用
•存在问题：
不经济
导引线断线或短路，保护将误动或拒动
需装设监视导引线是否完好的装置
•应用：
长度不超过10KM的短线路
采用光纤作为通道构成光纤纵差动保护
差动保护原理广泛应用于发电机、变压
器及母线光纤纵差动保护
采用光纤通道传送载有两端电流量的信号，信号频率在1014HZ左右
①光纤是一种很细的空心石英丝或玻璃丝，直径仅为100～200um，一根光纤可传送8000多路信号。
②纵差动保护传送和接受信号采用不同的光纤通道采用分相差动原理
动作方程：
︳iM(k)+iN(k) ︳- Kbrk︳iM(k)-iN(k) ︳
≥Iact.min
④保护特点：
a.具有制动特性，能提高区内短路的灵敏性，
又能躲过区外短路不平衡电流的影响；
b.采用分相电流差动和相电流突变量相结合的
起到方式，可靠性得以提高；
c.不受电磁干扰。
⑤适用于220kV及以下，30KM以内的短线路
若干根光纤合在一起称为光缆，电力系统用架空地线复合光缆OPGW。
光缆的结构示意图如下：。