输电线路差动保护G

d brk brk
I d I set
两项条件“与”逻辑输出。判据不是简单的过电流判据Id >Iset，而是引入了“制动特性”，即制动电流增大时抬高动 作电流。制动特性广泛用于各种差动保护，防止外部故障穿 越性电流形成的不平衡电流导致保护误动。
如左图所示，外部故障时，Id =Iunb =0.05Ik，Ibrk =2Ik，Id /Ibrk =0.025Ik，Ik为“穿越性” 的外部故障电流。差动电流不会 进入动作区，保护不动作。
左图（a）约定保护判明故障为 反方向时，发出“闭锁信号” 闭锁两侧保护，这就称为“闭 锁式”纵联保护 。 左图（b）则约定保护判明为正 向故障时向对侧发出“允许信 号”，保护启动后本侧判别为 正向故障且收到对侧保护的允 许信号时说明两侧保护均判别 故障为正方向，动作于跳闸出 口，这种方案为“允许式”纵 联保护 。
分相电流差动保护原理框图
补充：平行线路的差动保护
所谓平行线路，是指线路长度，导电材料 等都相同的两条并列连结的线路，通常两条线 路并联运行，只有在其中一条线路发生故障时， 另一条线路才单独运行。这就要求保护在平行 线路同时运行时能有选择地切除故障线路，保 证无故障线路正常运行。
1、平行线路内部故障特点
• 导引线保护 • 光纤分相差动保护
1、纵联差动保护的构成（导引
线保护又称纵联电流差动保护） 要求：线路两侧的电流互感器型号、 变比完全相同，性能一致。用辅助导 引线 将两侧的电流互感器二次侧按环 流法连接。
2、工作原理（测量差动电流）
（1）线路正常运行或外部短路时，流入差动 继电器KD的电流为：
• 取样同步问题
由于采用同步数据通信方式，就存在同步时钟提取问题， 若通道是采用专用光纤通道，装置的时钟应采用内时钟方 式；数据发送采用本机的内部时钟，接收时钟从接收数据码 流中提取。 若通道是通过同向接口复接PCM通信设备，则应采用外部时 钟方式，数据发送时钟和接收时钟为同一时钟源，均是从接 收数据码流中提取。
要判断哪条线路短路，则需要 I 0 的方向，以这一原理去实现的 I 正常运行或区外短路时： I II 为横联差动方向保护。 I 0 I 内部短路时： I II
I 线路1短路时： I I II
≥0 ≤0
结论：电流差 II III 是
I 线路2短路时: I I II
I I 1 (I I ) I r M2 N2 M N nTA
理想情况：I r 0 实际上：两侧互感器的性能不可能完全相同， 电流差不等于零，会有一个不平衡电 流 I unb 。
（2）内部故障时
I I 0 I r M2 N2 ，有很大的电流流入差动继
内部故障情况如上图 所示，Id =Ik ，Ibrk =(0～1)Ik ，Id /Ibrk =(1～∞)Ik ，Id (Ibrk)在 图中标注的区间内， 保护可靠动作。Ik为故 障点总的短路电流， 制动电流大小与短路 电流的分布有关，
注意：制动系数Kbrk应 小于1。
• 电容电流问题（较大时进行补偿） • 保护总启动元件
起动元件可以由反应相间工频变化量的过流继电器、反应全电流的零 序过流继电器组成，两者构成“或”逻辑，互相补充。
1）电流变化量起动元件，动作方程： 2）当零序电流大于整定值时，零序起动元件动作并展宽７ 秒，去开放出口继电器正电源。
• 采样同步问题 电流信号由光纤通道传输时会有ms级的延时，需考
虑两侧保护信息的同步问题。两侧装置一侧作为同步端，另一侧作为参考端。 以同步方式交换两侧信息，参考端采样间隔固定，并在每一采样间隔中固定 向对侧发送一帧信息。同步端随时调整采样间隔，如果满足同步条件，就向 对侧传输三相电流采样值；否则，启动同步过程，直到满足同步条件为止。
电器，保护动作，断开线路两侧断路器，切 除短路故障。
（3）不平衡电流
1）稳态不平衡电流 由于电流互感器总是具有励磁电流，且励 磁特性不完全相同。同一生产厂家相同型 号，相同变比的电流互感器也是如此。
理想
2）暂态不平衡电流
原因：由于非周期分量对时间变化率远小于 周期分量，故非周期分量很难变换到二次侧， 但却使铁芯严重饱和，导致励磁阻抗急剧下 降，励磁电流剧增，从而使二次电流的误差 增大。 结论：暂态不平衡电流要比稳态不平衡电 流大得多，并且含有很大的非周期分量。
外部短路时的不平衡电Hale Waihona Puke ：短路电流不平衡电流
4、整定计算
（1）按躲过最大不平衡电流整定
I act Krel Kss Kunp Ker I k .max
（2）按躲过电流互感器断线条件
I act Krel I L.max
灵敏度： K sen
I k .min 2 I act
• 影响输电线纵差动保护正确工作的因数 1、TA的误差和不平衡电流 2、导引线的阻抗和分布电容 3、导引线的故障和感应过电压 对环流法接线：导引线断线会造成保护误动； 而短路会造成拒动。那感应过电压呢？ 结论：纵差保护只适用于10KM以下的短线路
平行线路有无故障的依
2、横联差动方向保护（短路电 流大小和方向）
跳QF1 跳QF3 跳QF4 跳QF2
相继动作区：对测保护动作后，由于短路电流重新 分布使得对侧保护再动作，对应的区域，导致保护 时间延长，故尽量减少这个区域，在两侧母线附近）
I I
K
I I
I II
LN
评价：有选择性、动作快，接线简单；缺点：一回线 停止运行后，保护要退出工作，还存在相继动作区 办法：再装接于双回线电流之和的三段式电流保护或 距离保护。
纵联保护还可以在“跳闸信号“的基础上构成。线路 两侧的Ⅰ段保护动作后跳开本侧断路器，同时向对侧 保护发出”跳闸信号“，对侧保护收到跳闸信号后立 即跳闸。只要线路两侧的Ⅰ段保护的保护区有重叠， 就可以构成全线速动保护。
第7章 电网的纵联保护 7.3 输电线路纵联差动保护 原理：被保护线路上发生短路和被保护线路 外短路，线路两侧电流大小和相位是不相 同的。通过比较线路两侧电流大小和相位， 可以区分是线路内部短路，还是线路外部 短路。
•
• •
电流差动保护原理
用于线路纵联差动保护、线路光纤分相差动保护、T、G、母线。
相位差动保护原理（相差高频保护） 纵联方向保护原理（微机保护中应用广泛） 结论：纵联保护从原理上能区分内部、外部故障， 具有绝对选择性，但不能用于相邻元件后备）。 7.1.2 纵联保护分类 1.按通道类型（主要有4类） 2.按保护原理（主要是2种） 3.按通道传送信息含义 1)闭锁信号 2）允许信号 3）跳闸信号
' unb
I
'' unb
K unp I k . max
3、电流平衡保护
工作原理：是比较平行线路上的电流大小，从 而有选择性的切除故障线路。
I I
K
I I
I II
注意事项：在电源侧才能采用电流平衡保护。
• 光纤分相差动保护
它是采用光纤通道，电流差动原理。光纤通道通信容量大， 不受电磁干扰，随着光纤通信技术的快速发展，使用光纤通 道的纵联保护应用日益广泛。 输电线路两侧电流采样信号 通过编码变成码流形式后转换成光信号经光纤送至对侧保 护，保护装置收到对侧传来的光信号先解调为电信号再与本 侧保护的电流信号构成差动保护。光纤通道通信容量大，采 用分相差动方式，即三相电流各自构成差动保护。 光纤通信的原理：是将电气量编码后送入光发送机控制发光 的强弱，光在光纤中传送，光接收机则将收到的光信号的强 弱变化转为电信号，见下图
• 光缆由多股光纤制成，光纤结构如下图所示。 • 纤芯由高折射率的高纯度二氧化硅材料制成，直径仅 100～200μm，用于传送光信号。 • 包层为掺有杂质的二氧化硅，作用是使光信号能在纤芯中 产生全反射传输。 • 涂覆层及套塑用来加强光纤机械强度
光缆由多根光纤绞制而成，为了提高机械强度，采用多股钢 丝起加固作用，光缆中还可以绞制铜线用于电源线或传输电 信号。光缆可以埋入地下，也可以固定在杆塔上，或置于空 心的架空地线中（复合地线式光缆 OPGW）。 下图为两种光纤通道连接方式，采用专用光纤方式时 两台纵联保护通过光纤直接相连；采用数字复接方式时在通 信机房增加一台数字复接接口设备。
光纤分相差动保护原理：
• 电流差动元件 电流差动元件动作特性见下图所示，图中差动电流为 I d I M I N I Id I 即两侧电流相量和的幅值；制动电流 M N 即两侧电流相量差的幅值。图中Iset为整定电流，阴影部分 为动作区，折线的斜率为制动系数Kbrk（0.5-0.75）。动作 方程为： I K I
整定计算：
1）躲过单回线路运行时的最大负荷电流
I op K rel I L. max K re nTA
2）躲过双回线路最大不平衡电流
I op
I
K rel K rel ' '' I unb. max ( I unb I unb ) nTA nTA
f er K st K unp I k . max 2