纵联差动保护测试
纵联保护第03讲
4.5.1 纵联电流相位差动
电流差动的主要问题： • 数据同步 • 传输数据量大，对通道要求高 • 易受互感器饱和的影响
纵联电流相位差动保护在以上几方面具有优势
4.5 纵联电流差动保护
4.5.1 纵联电流相位差动
（一）基本原理
仅利用输电线路两端电流相位 在区外短路时相差180°区内短 路时相差为0°,也可以区分区 内、外短路,这就是纵联电流相 位差动保护原理。 此时只需要两端传递各自的相 位信息，即可构成电流相位比 较式纵联差动保护。
.
I m
Rg
.
I n
图4－30 负荷电流对纵联电流差动保护的影响示意图
4.5 纵联电流差动保护
4.5.4 影响纵联电流差动保护的因素及其措施 （三）影响因素之三：负荷电流
解决措施： 故障分量差动保护 差动电流：
制动电流：
M
.
Im
Im In Im In K Im In Im In Im In Im In
当该电流为正(或负)半波时,操作发信机 发出连续的高频电流, 而当该电流为负(或正)半波时,则不发高 频电流。
4.5 纵联电流差动保护
4.5.1 纵联电流相位差动
（二）原理框图
收信比较时间t3元件
时间t3 元件对收到的高频电流进行整流并延时t3 后有输出,并展宽t4 时间。 区外短路时高频电流间断的时间短,小于t3 延时, 收信机回路无输出,保护不能跳闸。 区内短路时高频电流间断时间长, t3 延时满足, 收信机回路有输出,保护跳闸。 实际上考虑短路前两侧电势的相角差、分布电 容的影响、高频信号的传输延迟等因素,在区外 短路时收到的高频信号不完全连续,会有一定的 间断时间,同样在区内短路时收到的高频电流间 断时间也会小于半周波,因而对t3 要进行整定。
RCS-931系列光差保护联调实验方法整理
RCS-931系列光差保护联调实验方法整理RCS-931系列光差保护联调实验的方法说明两侧装置纵联差动保护功能联调方法:1、模拟线路空冲时故障或空载时发生故障a、本侧断路器在合闸位置，对侧断路器在断开位置，本侧模拟单相故障，本侧差动保护瞬时动作跳开断路器，然后单相重合。
b、本侧断路器在合闸位置，对侧断路器在断开位置，本侧模拟相间故障，本侧差动保护动作跳开断路器。
注意:注意保护装置里开入量显示应确实有三相跳闸位置开入，且将“投纵联差动保护”控制字置“1”、压板定值里“投主保护压板”置“1”，屏上“主保护压板”投入。
c、两侧断路器均在合闸位置，对侧加且只加三相正常的平衡电压，本侧模拟单相故障，差动保护不动作。
d、两侧断路器均在合闸位置，对侧加且只加三相正常的平衡电压，本侧模拟相间故障，差动保护不动作。
2、模拟弱馈功能:注意在模拟弱馈功能的时候，弱馈侧的三相电压加的量应该小于65%(37.5V)但是大Un于TV断线的告警电压33.3V,使装置没有“TV断线”告警信号。
模拟弱馈功能的方法之一:对侧只加三相平衡的34V(大于33.3V小于37.5V)的电压量: a、两侧断路器在合闸位置，对侧加相电压34V的三相电压，本侧模拟单相故障，两侧差动保护相继动作跳开断路器，然后单相重合。
b、两侧断路器在合闸位置，对侧加相电压34V的三相电压，本侧模拟相间故障，两侧差动保护相继动作跳开断路器。
模拟弱馈功能的另外一种方法:对侧不加任何电压电流模拟量:a、两侧断路器在合闸位置，对侧不加任何电压电流模拟量，本侧模拟单相故障，两侧差动保护相继动作跳开断路器，然后单相重合。
b、两侧断路器在合闸位置，对侧不加任何电压电流模拟量，本侧模拟相间故障，两侧差动保护相继动作跳开断路器。
(注意:由于常规的220KV变电站的220KV线路的电压大部分接的都是母线PT，所以此时在不加任何电压的情况下，由于开关是处于合位，此时三相电压向量和小于8伏，但正序电压小于33.3V，则肯定是延时1.25秒发TV断线异常信号的，虽然此时装置报TV断线，由于此时装置主保护投入，通道正常，没有其他什么闭锁重合闸开入，也还是可以充起电的，所以这样模拟出来的仍然是弱馈功能。
纵联差动保护
（2）带制动特性的差动继电器
Ir
带制动特性的差动继电器动作方程为： m I n K res I res I
I 其中：K res为制动系数，res 为制动电流。
I set
• • m
动作区
非动作区
I res
I res 取值又可分为两种形式：
I res | I
I res | I
• m
- I
r
I
m
I
K2故障（或正常运行）时： K1故障（内部短路）时：
Im In
Ir 0
I m , I n 接近同相 I r 0
具有很大量值
因此利用差动电流的幅值大小可以区分区外和区内短路。 考虑实际在正常运行或外部故障时，由于两端TA不可能完全相同，以及两端 TA饱和情况不一致等因数，流入KD的电流通常不为零（不平衡电流），因而在设 计差动继电器的动作判据时需考虑其影响。
2.电流纵差保护的动作方程及特性
（1）不带制动特性的差动继电器
不带制动特性的差动继电器动作方程为： m I n I set I
Ir
动作区
I set
I set 的整定有两个方面 ： 1）躲过外部短路时的最大不平衡电流 2）躲过最大负荷电流 取以上两者的最大值作为整定值。
非动作区
I res
n
•
|
n| | I|来自（3）差动继电器典型动作方程及特性
I
m
I
n
K res I
I op 0
m
I
n
I
m
I
n
继电保护第四章-纵联保护
4. 输电线路纵联保护（Unit Protection）结构
继电保 护装置
通信设备
• 导引线 • 载波 • 光通信纤信道 • 微波
继电保 护装置
通信设备
继电保护装置
实现电气量采集并形成电气量特征，完成保护任务。
通信设备
将上述信息发送至对端的保护设备，同时接收对端保护发送的
信息并送至本端保护单元
通信信道
故障分量方向元件的特点
不受负荷状态的影响 不受故障点过渡电阻的影响 正、反方向短路时，方向性明确 无电压死区 不受系统振荡影响
（二） 闭锁式方向纵联保护
1. 工作原理
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。
闭锁信号
A1
B
2
3
闭锁信号
C
4
5
6D
F
对AB线路为外部故障，2处功率方向均为 负，发闭锁信号，1、2保护被闭锁。
导引线通信应用：
高压电网超短线路（几公里）。 用于变压器、发电机等电力设备和母线。
（二） 电力线载波通信
采用输电线路本身作为信息传输媒介，在传输电能的同时 完成两端信息的交换。 （一）通道的构成
1
2 76
3 45 89
3
2
4 5
67
98
1.传输线 2.阻波器 3.结合电容器 4.连接滤波器 5.高频电 缆 6.保护间隙 7.安全接地开关 8. 高频收发信机 9.保护 继电器
3. 电气元件故障时两端电气量的特征分析
所选电气量
区内故障 特征
区外或正常 运行时特征
保护原理
功率方向
均指向被保 护元件
一端指向被 保护元件反
光纤纵联差动保护原理
光纤纵联差动保护原理
光纤纵联差动保护是一种利用光纤通道进行数据传输的保护方式，其基本原理是利用基尔霍夫定律，将流入被保护设备的电流和流出的电流相等，差动电流等于零。
当设备出现故障时，流进被保护设备的电流和流出的电流不相等，差动电流大于零。
当差动电流大于差动保护装置的整定值时，保护动作，将被保护设备的各侧断路器跳开，使故障设备断开电源。
光纤纵联差动保护利用光纤通道，实时向对侧传送电流采样数据，同时接收对侧数据。
各侧保护利用本地和对侧电流数据进行差动电流计算，根据差动制动特性进行故障判别。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅相关书籍或咨询专业人士。
电流速断保护与纵联差动保护介绍
D
缺点：不能保护线路的全线， 需要与其他保护配合使用
2
纵联差动保护
原理与特点
01
原理：利用线路两端电流的相量和差值进行保护
02
特点：快速响应、灵敏度高、选择性强
03
应用：适用于长距离输电线路、变压器、发电机等设备的保护
04
优点：能够有效防止系统振荡和故障扩大，提高电力系统的稳定性和可靠性
适用范围
04
局限性：不能保护线路全长，需要与 其他保护配合使用
适用范围
适用于短路故障 适用于大容量变压器 适用于高压输电线路 适用于发电机和电动机等设备
优缺点分析
优点：动作迅速，能快速切 断故障电流，减少设备损坏
A
优点：简单可靠，不需要复 杂的计算和设置
C
B
缺点：不能保护线路全长， 只能保护线路的一部分
网故障
保护方案选择
01 电流速断保护：适用于短路电流较大的系统， 如变压器、发电机等
02 纵联差动保护：适用于短路电流较小的系统， 如输电线路、配电线路等
03 混合保护方案：根据系统特点和需求，选择 合适的电流速断保护和纵联差动保护组合
04 自适应保护方案：根据系统运行状态，自动 调整保护方案，提高保护效果
05
电流速断保护：适用于低压系统，保护成本低
0 6 纵联差动保护：适用于高压系统，保护成本较高
优缺点比较
01 电流速断保护：优点
是动作迅速，缺点是 保护范围有限，不能 保护线路全长。
02 纵联差动保护：优点
是保护范围大，可以
保护线路全长，缺点
是动作时间相对较慢。
03 电流速断保护适用于
短路故障，纵联差动 保护适用于接地故障。
变压器纵联差动保护
变压器纵联差动保护变压器纵联差动保护在正常运行和外部故障时，由于变压器的励磁电流、接线方式和电流互感器误差等因素的影响，使差动继电器中有不平衡电流流过，且这些不平衡电流远比发电机及线路差动保护的大。
因此，减小或消除不平衡电流对差动保护的影响是变压器差动保护中很重要的问题之一。
规程中规定：对于6.3kVA及以上厂用工作变和并行运行的变压器10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器应装设纵联差动保护，对于高压侧电压为330kV及以上变压器，可装设双重的纵联差动保护。
纵联差动保护应符合下列要求：应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流;应在变压器过励磁时不产生误动作;差动保护范围应包括变压器套管及引出线，如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。
变压器纵联差动保护与发电机纵联差动保护一样也可以采用比率制动或标记制动方式达到外部短路不产生误动作和内部短路灵敏动作的目的。
但变压器的纵联差动保护需考虑以下问题：(1)变压器两侧额定电压和额度电流各不相同。
因此，各测电流互感器的型号、变比各不相同，所以各测电流的相位可能不一致，这样使外部短路时不平衡电流增大，所以变压器的纵联差动保护的最大制动系数比发电机的最大灵敏度相对较低。
(2)变压器高压绕组为有调压分接头，使变压器的纵联差动保护已调整的二次电流又被破坏，不平衡电流增大，这使变压器纵联差动保护的最小动作电流和制动系数都要相对增大。
(3)对于定子绕组的匝间短路，发电机纵联差动保护完全无作用。
变压器绕组各侧的匝间短路，通过变压器的铁心耦合，改变了各测电流的大小和相位，使变压器的纵联差动保护对匝间短路有作用。
（匝间短路可视为变压器的一个新绕组发生端口短路）(4)无论变压器绕组还是发电机定子绕组开路故障，纵联差动保护均不能动作。
变压器依靠瓦斯或压力保护来反应。
变压器因为励磁电流存在，增大纵联差动保护的不平衡电流特别是在变压器空载投入时，励磁电流急剧增加至数十倍的额度电流，如不特别考虑将会造成纵联差动保护误动作。
纵联差动保护原理
纵联差动保护原理纵联差动保护是典型的重合电力系统的保护，也是电力系统经常用来保护系统设备和提高系统安全可靠性的一种重要保护。
纵联差动保护中，通常有两条并联的保护分支，从一处进入系统，经分支依次发送向外，两条路径间存在一个差动电流。
当一支路径出现故障时，在另一路径受故障的影响，该差动电流的幅值和相位会发生明显变化，这是纵联差动保护及时识别故障的根本原理。
纵联差动保护有很多优点，其中最大的一点就是快速可靠，它可以确保任何类型的故障，不论是直流或汇流改变，可以及时地检出；其次保护稳定，在正常状态中，差动电流变化小，误动作率小；最后，可以迅速和可靠地定位故障部位，精确地判断故障类型，有利于系统的故障诊断及抢修维护。
纵联差动保护的受保范围一般为两个保护分支之间的线路、变压器和电机，即某一母线到另一母线间的所有系统设备；这种保护与其他有联络的保护、相距较近的故障检出范围比较大，因而容易实现系统设备快速及时灵敏的保护作用，提高故障处理的准确性。
纵联差动保护运用范围广，可以应用于分支线路间的保护，可以保护负荷进线侧和出线侧之间的电源断开；可以应用于变电站区站互联多路系统间，以便共同接地系统的保护；可以应用于母线上的保护，以保护两个或多个相邻的母线间的故障。
纵联差动保护的主要装置有纵联差动保护继电器及其保护设备，其中继电器常配置在励磁变压器上，以检测负责送出电流信号。
该保护装置中主要应用比较型继电器及电流转换器，比较型继电器可检出两路线路间差动范围、时间等参数的变化，而电流转换器则用来处理信号，并与比较器的脉冲输出有关，只有在差动范围、时间等参数变化在规定范围之内时才能发出保护动作的信号。
纵联差动保护的工作原理是路径一和路径二的两个电位点之间就如同一个变压变换器，当故障发生时，由于故障交流边的变化，电位点之间的电压会产生变化，导致产生差动电流，从而触发继电器或记忆装置开关跳闸，切除受影响支路供电，保证负载侧电网正常运行，从而达到保护系统设备，提高系统安全可靠性的目的。
《课程讲解》-4.4 纵联电流差动保护
故障启动发 信机元件
收信比较时间
启
收
元件，功能分 析见后页
发信机操作 发
I1KI2 元件，正波发信信 信
器
收信比较时间t 3 元件
时间元件 在t 3收到输电线路上的高频信号后，将延时 后t有3 输出，并展宽 时间t 4。
延时 t 3时间才有输出的原因
t3
t3
180° 360°
因此可以从高频信号的连续和间断反应两端电流相位比 较结果，构成相位纵联保护。
下面结合图形具体说明。
区外故障时
~
Im
k2 ~
In
180° 360°
t
180° 360°
当某端的电流处于正半波时，由该端保护向输电线上发出高频信号。 该高频信号可以同时被本端保护和对端保护所接收。
可见，区外故障时，两端电流反向，输电线路上存在连续的高频信号。
K st
当两侧互感器的型号、容量相同时取0.5，不同取1。
K np
非周期分量系数。
Ik
外部短路时流过互感器的短路电流（二次值）。
可见：不平衡电流的大小和外部短路电流的大小有关，短路 电流越大，不平衡电流越大。
4.4.1 纵联电流差动保护原理
因此，差动保护的判据有两种思路： （1）躲过最大不平衡电流Iunb.max，这种方法可以防止 区外短路的误动，但对区内故障则降低了差动保护的灵 敏度；
部短路时有足够灵敏度的要求。
KsenIIsretIkI.smeitn2
I k . min
单侧最小电源作用且被保护线路末端短路时，流过保护的 最小短路电流。
若纵差动保护不满足灵敏度要求，可采用带制动特性 的纵差动保护。
4.4.1 纵联电流差动保护原理
电力系统继电保护 ——方向比较式纵联保护和纵联电流差动保护
基于数据通道的同步方法：采样时刻调整法、采样数据修 正法和时钟校正法。
采样时刻调整法：通道延时的测定、主站时标与从站时标 的核对；采样时刻的调整；
二、两侧电流的同步测量
基于具有统一时钟的同步方法
全球定位系统GPS是美国于1993年全面建成的新一代卫星 导航和定位系统。由24颗卫星组成。 专用定时型GPS接收机： 1. 秒脉冲信号1PPS：1微秒 2. 串口输出与1PPS对应的标准时间代码
电力系统继电保护电力系统继电保护电气工程及其自动化专业课程武汉理工大学自动化学院tangjinruiwhuteducn一输电线路纵联保护概述二输电线路纵联保护两侧信息的交换三方向比较式纵联保护四纵联电流差动保护一工频故障分量的方向元件二闭锁式方向纵联保护三闭锁式距离纵联保护四影响正确工作的因素及应对措施一工频一工频故障分量的方向元件故障分量的方向元件在方向比较式纵联保护中方向元件或功率方向测量元件是保护中的关键元件常用工频电压电流的故障分量构成方向元件
三、闭锁式距离纵联保护
由两端完整的三段式距离保护附加高频通信部分组成： （1）核心变化：距离保护II段的跳闸时间元件增加了瞬时 动作的与门元件。本侧II段动作且收不到闭锁信号。实现 了纵联保护瞬时切除全线任意点短路的速动功能。
（ 2 ）闭锁式零序方向纵联保护的实现原理与闭锁式距离 纵联保护相同，三段式零序方向保护代替三段式距离保护
方向比较式纵联保护
一、工频故障分量的方向元件 二、闭锁式方向纵联保护 三、闭锁式距离纵联保护 四、影响正确工作的因素及应对措施
纵联电流差动保护
一、纵联电流差动保护原理 二、两侧电流的同步测量 三、纵联电流相位差动保护 四、影响正确动作的因素
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纵联差动保护测试
摘要：随着冀中电网变电站综合自动化改造的不断深入，微机型继电保护
装置得到广泛应用，对测试技术提出了更高的要求。
由于继电保护人员对微机型
继电保护测试方法不统一、操作不规范、参数设置不恰当，导致测试结果不准确、误差较大，针对华油冀中电网的微机型保护装置和昂立继电保护测试仪介绍纵联
电流差动保护的测试方法和试验流程，统一、规范继电保护试验，提高继电保护
人员的工作效率和运维水平。
关键词：光纤纵差保护原理、保护设置、试验接线、整组试验、页面设置、
结果记录
一、线路光纤纵差保护原理
纵联差动保护利用光纤通道将本侧电流的波形或代表电流相位的信号传送到
对侧，每侧保护根据对侧电流的幅值和相位比较结果区分是区内还是区外故障。
纵联差动继电器由三部分组成：变化量相差动继电器、稳态相差动继电器和零序
差动继电器。
1、变化量相差动继电器的动作方程如下：
（式1）
Φ=A，B，C
其中，为工频变化量差动电流，即为两侧电流变化
量矢量和的幅值；为工频变化量制动电流，即为两侧电流
变化量矢量差的幅值；为“差动电流高定值”（整定值）和4倍实测电容电
流的大值；实测电容电流由正常运行时的差流获得。
2、稳态Ⅰ段相差动继电器的动作方程如下：
（式2）
Φ=A，B，C
其中，为差动电流，即为两侧电流矢量和的幅值；为
制动电流，即为两侧电流矢量差的幅值；定义同上。
3、稳态Ⅱ段相差动继电器的动作方程如下：
（式3）
Φ=A，B，C
其中，为“差动电流低定值”（整定值）和 1.5倍实测电容电流的大值；
、定义同上。
稳态Ⅱ段相差动继电器经40ms延时动作。
4、零序差动继电器的动作方程如下：
（式4）
其中，为零序差动电流，即为两侧零序电流矢量和的幅值；
为零序制动电流，即为两侧零序电流矢量差的幅值；
为零序起动电流定值；定义同上；零序差动继电器经100ms延时动作。
1.
RCS—943型光差保护试验举例
1、保护设置
1.
保护定值设置：
电流变化量起动值：0.2A；差动电流高定值：2.0A；差动电流低定值：1.5A。
重合闸时间：0.6S。
1.
保护压板设置：
在“整定定值”里，把运行方式控制字“投纵联差动保护”、“专用光纤”、“通道自环试验”、“投重合闸、“投重合不检”均置“1”，其它运行控制字
都置“0”。
在“压板定值”里，仅把“投差动保护压板”置“1”。
在保护屏上，仅投“差动保护”硬压板。
将本装置的光纤接口的发信输出接至收信输入构
成自发自收。
2、试验接线
将昂立测试仪的电流输出端“Ia”、“Ib”、“Ic”分别与保护装置的交流
电流“IA”、“IB”、“IC”（极性端）端子相连；再将保护装置的交流电流“IA＇”、“IB＇”、“IC＇”（非极性端）端子短接后接到“IN”（零序电流
极性端）端子，最后从“IN＇”（零序电流非极性端）端子接回测试仪的电流输
出端“In”。
将测试仪的开入接点“A”、“R”分别与保护装置的“保护跳闸出
口接点”、“重合闸出口接点”相连。
将ONLLY-6633D模拟断路器的A相跳闸线圈、合闸线圈、公共端分别与保护装置操作回路的跳闸线圈、合闸线圈、控制电
源－相连。
注意：在开始试验前，请把ONLLY-6633D模拟断路器的A相合闸线圈置于合位，以满足重合闸的充电条件。
1.
纵联差动保护校验
在“整组试验”菜单里，试验过程由保护的接点动作情况控制，此次试验包
括以下几个过程：故障前→故障，跳闸→重合闸。
1.
“整组试验——故障设置①”页面设置：
①保护类型：选为过流保护。
②整定电流Id：因为采用通道自环测试，故取“差动电流高定值/2=1.0A”。
③短路点：故障时的短路点电流，取1.05倍，以检查保护动作的灵敏性。
④故障类型：设为A相接地，也可根据需要修改。
⑤故障方向：设为正向故障。
⑥短路电流：由程序自动计算。
⑦短路阻抗Zl：取默认值1.0∠90°。
⑧负荷电流，角度：取默认值0.0∠-30°。
1.
“整组试验——故障设置②”页面设置：
①故障触发：设为“时间触发”；②故障前时间：大于保护的复归时间（含重合闸充电时间），根据该保护装置，设为28.000s。
③永久故障？：设为“瞬时性故障”。
④试验限时：故障开始到试验结束之间的时间限制，应保证保护在该时间内可以完成整个“跳闸→重合→再跳闸”的过程。
根据该保护装置，设为2.000s。
⑤其他的参数设置均取默认值。
1.
“转换”页面设置：由于此次试验，暂不考虑进行故障转换，故该页面设置暂不考虑。
2.
“整组试验——开关量”页面设置：
开入接点：由于该保护采用三相跳闸出口，故根据实际接线，把开入接点A 设为“三跳接点”，开入接点R设为“重合接点”，确认时间默认为“15ms”。
开出量由于不影响试验，不考虑设置。
1.
“整组试验——计算模型”页面设置：
①计算模型：取“电流恒定”。
②额定电压：保护PT二次侧的额定相电压，
57.735V。
③频率：取50.0Hz。
④补偿系数Kl：短路阻抗Zl的零序补偿系数，
取默认值0.67∠0°。
⑤电流配置：根据实际接线，设为第1组电流输出。
1.
试验过程：
参数设置完毕后，按测试仪面板上的“Start”键开始试验。
在试验过程中，测试仪先输出空载状态，再输出故障状态，直到纵联差动保护动作跳闸，开入接
点A闭合；接着再输出重合闸状态，直到保护重合闸成功，开入接点R闭合；最
后自动结束试验。
（7）结果记录。
校验要求：动作值误差。
试验结束后，根据提示选
择是否保存试验结果。
1.
结论
随着冀中电网智能化的发展，统一继电保护测试方法和标准化流程，提高继
电保护测试的准确度和工作效率成了保障电网安全运行、提高供电可靠性的重中
之重。
参考文献：
[1]陈坚. 光纤差动保护的应用及现场试验方法[J]. 宁夏电力,
2008(C00):3.。