差动保护技术资料
母线差动保护原理说明：
母线差动保护设计率差动保护（常规率差动突变量率差动）差备保护两保护
率制动特性差动保护分相式差动保护设置差段母线差差母联外母线支路构成段母线差该段母线支路（包括母联）构成差作母线保护启动元件区分母线区外障差障母线选择元件
差动保护动作方程具制动特性采样算法动作判采点差动作+量关判动作动作方案
1 例差动保护（双母线例）
a) 差流计算
差动电流制动电流计算引入支路差关联系数（第j支路差关联系数）Ⅰ母关联系数（第j支路Ⅰ母差关联系数）Ⅱ母关联系数（第j支路Ⅱ母差关联系数）差差动电流差制动电流段母线差差动电流差制动电流计算见公式（11）~（321）
差差动电流： （11）
差制动电流： （12）
Ⅰ母差动电流： （13）
Ⅰ母制动电流： （14）
Ⅱ母差动电流： （15）
Ⅱ母制动电流： （16）
差动电流突变量计算方法式：
（17）
制动电流突变量计算方法式：
（18）
b) 保护启动
差动保护启动元件包括突变量启动元件稳态量启动元件中突变量启动元件基制动电流突变进行判稳态量启动元件基差动电流效值越限进行判
突变量启动判数窗3采样点突变量启动元件采样基制动电流突变进行判判公式式19：
（19）
式中：制动电流前时刻采样值（制动电流连接支路电流标量）
两周前制动电流采样值
四周前制动电流采样值
稳态量差流启动元件包括差差流启动元件差差流启动元件稳态量差流计算全周傅氏算法启动元件动作判式110：
（110）
式中Id差动电流Iset差动保护启动电流定值
c) 常规率差动保护逻辑
常规率差动保护采具率制动特性分相电流差动算法动作方程：
（111）
（112）
中：
式中：Id差动电流Ir制动电流k率制动系数
Is差动电流定值支路电流
差差流某条母线差差流均满足式（111）（112）时率差动保护动作
d) 突变量率差动保护
突变量率制动差动保护动作条件：
（113）
（114）
（115）
中：差动定值
（第j连接支路电流突变量 ）
式（113）突变量差动作方程
式（114）差流相量关
式（115）突变量差动作方程
差差流满足式（113）（114）差差流满足式（114）（115）时突变量率差动保护动作
e) 差动保护动作特性
图1 差动保护动作曲线
2 差备保护
差连续动作达差备延时150 ms前差动作跳开母线隔离刀闸辅助触点位置元件母联前母线差动动作仅跳位置元件出口母线复合电压闭锁
差备保护作：母线障差动保护动作跳闸果障母线连隔离刀闸辅助触点位置电源支路（障前电流方式识元件正确识该支路状态）通差备保护切新建变电站常负荷电源支路少电源支路刀闸位置时果母线障差动作时通差备保护障切
3 差动保护逻辑框图
图2 母差保护逻辑框图（Ⅰ母例）
二算法说明：
母线差动保护算法体分：长窗算法（全周傅氏）+ 基采样点判
长窗算法滤直流分量检出谐波分量计算工频分量等例差动保护差备保护中稳态量差流判均基全周算法计算数
例制动判均基采样点判谓点差
外启动逻辑CT饱判基采样点判
母线差动保护动作判采点差动作+量关判动作动作方案
三 母线差动保护相关闭锁逻辑
1
1 CT断线闭锁方案
支路CT断线该支路电流数法参差流计算避免区外障保护误动母线保护采取分母线相闭锁方式闭锁差动保护
母联CT断线母联间隔电流计入差母联断线时差计算没影响仅影响差计算母联间隔CT断线闭锁差动时双母线动切换互联方式运行（母联电流参差流计算）
2 SV异常闭锁方案
SV异常包括品质异常检修致双AD致SV断链异常时均差动保护差流计算影响
支路SV异常时认该支路电流样发生区外障时保护误动支路SV异常时闭锁该支路母线差动保护
母联间隔电流计入差母联间隔SV异常差计算没影响仅影响差计算母联间隔SV异常闭锁差动时双母线强制单母线运行（母联电流参差流计算）
3 CT饱
保证区外障CT饱时误动区障时动作
四母线差动保护特殊问题处理：
1适应例制动系数
母联跳开情况弱电源侧母线发生障时差率制动元件灵敏度够母线合环运行工况母线障时差率制动元件灵敏度够制动系数设置高低两制动特性制动特性根两原适应取值：
a) 母线列运行情况差制动系数取高制动特性（05）分列运行时取低制动特性（03）
b) 双母双分段接线母联分段均合位运行状态时差制动系数取低制动特性情况差制动系数均取高制动特性
2母联CT极性调整（智站例）
保护默认母联CT极性：Ⅰ母Ⅱ母间母联（分段）CT极性Ⅰ母连接支路极性Ⅰ母线连接支路CT极性端母线母联（分段）CT极性Ⅰ母适应工程中母联CT极性出现致情况母联支路设置正反极性SV输入虚端子MU输出极性软件默认致时灵活选择反极性输入端子连线
变压器保护
变压器差动保护原理说明：
变压器差动保护原理分两种：
基磁势衡差动方程
基电流衡差动方程（基尔霍夫定律）
1 基磁势衡差动保护：差保护分相差保护等
差保护例说明：
差保护电流取变压器高压侧CT中压侧CT低压侧外附CT考虑励磁涌流励磁运行工况时考虑CT断线CT暂态特性致情况
变压器联结组侧CT变变压器侧电流幅值相位差动保护首先消影响保护装置利数字方法变相位进行补偿方法参见附录二说明均基已消变压器侧电流幅值相位差异基础
1）差保护动作方程
(311)
差动电流差动保护启动电流定值制动电流差动保护基准电流（通常高压侧额定电流基准）侧电流方指变压器正方
2）两侧差动：
|| (312)
|| 2 (313)
分变压器高低压侧电流互感器二次侧电流
3）三侧数侧差动：
(314)
max{ ||||…|| } (315)
式中：…分变压器侧电流互感器二次侧电流
3)差保护动作特性
图1 差保护动作特性
4)差保护逻辑图
差保护采分相判差A相例差保护逻辑图图示：
图2 差保护逻辑图
2 基电流衡差动保护：分侧差动保护低压侧区差动保护等
分侧差动保护例说明：
分侧差动保护应耦变压器电流取变压器高压侧CT中压侧CT公绕组CT反应高（中）压侧相间障接障
1）动作方程
(3111)
中 动作电流分侧差动启动电流定值制动电流差动保护基准电流（通常高压侧额定电流基准）动作电流制动电流方程：
中 (3112)
(3113)
式中： 分变压器高压侧中压侧公绕组侧电流
2）动作特性
图3 分侧差动动作特性
3）保护逻辑图
分侧差动A相例保护逻辑图图示：
图4 分侧差动保护逻辑图
二算法说明：
变压器差动保护算法体分三类：
长窗算法（全周傅氏）短窗算法（半周傅氏等）基采样点判
长窗算法滤直流分量检出谐波分量计算工频分量等差保护分相差保护分侧差保护等差动方程建立均基全周算法计算数外闭锁判二次谐波闭锁五次谐波闭锁基长窗算法计算结果
短窗算法差动速断保护计算数异常判
外启动逻辑CT饱判励磁涌流判基采样点判
三变压器保护需考虑闭锁素处理原：
智站例包含种情况：
1 数源异常：品质异常双AD致检修致等考虑220kv电压等级变压器保护均双套配置出现数异常时保护误动原
2 保护装置检异常：程序校验出错RAM出错定值检出错等检出异常闭锁保护
3 CT断线：检出CT断线根CT断线闭锁差动保护控制字决定否闭锁差动保护选择闭锁差动保护差流12Ie时开放差保护分相差保护
4 CT饱：保证区外障CT饱时误动区障时动作
5 励磁涌流问题超高压变压器励磁问题：保证空充正常变压器时动作空充障变压器时够动作保证超高压变压器仅出现励磁时差动保护误动
四变压器保护特殊问题处理：
相较线路差动保护母线差动保护变压器差动保护需考虑：侧电流相位调整问题励磁涌流问题公司处理方法说明：
1 差保护相位调整方法
变压器侧电流方指变压器正方
变压器侧CT二次电流相位软件调整装置采Y→△转换方式Y侧进行相位调整YnYn△1211变压器全星接变压器Y侧转换公式示：
YnYn△121变压器Y侧转换公式示：
Y侧未转换前电流校正相电流△侧电流转角
2 励磁涌流闭锁判
1）二次谐波判
变压器空投时三相励磁涌流中相含量二次谐波变压器差动保护侧电流进行相位调整相位调整电流真实励磁涌流电流中二次谐波含量会发生变化装置根变压器工况动选择电流计算二次谐波含量变压器空载合闸时采相位调整前电流计算二次谐波含量计算励磁涌流二次谐波含量更加真实性更加变压器正常运行时装置采差动电流中二次谐波含量识励磁涌流判方程：
式中： 差流中二次谐波差流中基波二次谐波系数
果某相差流满足式时闭锁三相差动保护
装置采二次谐波闭锁时采空投变程中障识专利技术短时投入相综合开放判正确识励磁涌流空投障变压器时快速开放差动保护提高空投变压器障时差动保护动作速度
2）波形较判
装置根变压器工况动选择差动电流相电流计算波形称度计算出励磁涌流波形称度更加真实保护性更加判方程：
动作方程：
式中： 差动电流采样点称度值应差动电流采样点称度值K某固定系数果某相差流满足式闭锁相差动保护
线路保护
1 线路差动保护采样信号处理介绍
线路光纤差动保护采样频率24点周
高压输电线路两端保护装置电时刻采样晶振偏差加端采样数传送端时间延迟两端电流量采样时刻通常致直接进行差动计算
目前线路保护步采采样时刻调整法采样时刻调整门槛100us计算两侧采样晶振偏差100us时保护进行采样中断产生时刻调整该门槛步调整误差折算角度误差18°具体做法：
图1 光纤通道梯形算法
通道延时：
采样偏差：Dts (Tdt1)T
两侧装置设置端进行调整侧进行步调整端差动装置侧装置参考端利梯形算法计算出通道延时td采样时刻偏差然根计算通道延时计算出端采样时刻端采样时刻调整采样时刻保证侧数齐
采样数齐采全周傅氏算法计算差动电流制动电流完成率差动判
2 差动保护障启动元件：
21 差流启动元件
差流启动元件判： （Φ＝ABC）
式中相量差动电流定值
保证差流启动元件动作差动保护TA断线时误动差动保护动作逻辑中增加差流启动元件动作必须满足复合电压启动开放差动动作复合电压判：
侧
3 障判
差动保护动作方程：
（Φ＝ABC）
式中：动作电流两侧电流矢量幅值制动电流两侧电流矢量差幅值相量差动电流定值
保护装置采全周傅氏算法计算差动电流制动电流果满足差动保护动作方程满足两侧装置均启动条件差动保护出口跳闸
4线路差动保护闭锁情况处理原理
线路差动保护列情况需进行闭锁：差流长期存闭锁差动TA断线时根断线闭锁差动控制字投入否控制否闭锁差动保护面分介绍：
41 差流长期存闭锁
保护判： X相差流＞08倍差动定值X相两侧均流延时10s闭锁差动保护
42 TA断线判处理
保护判：X相差流＞08倍差动定值X相侧侧流延时10s报侧X相TA断线TA断线根否投入断线闭锁差动控制字进行差动保护闭锁侧侧TA断线均相闭锁差动
5 线路差动保护特殊问题说明
220kV系统较长输电线路电容电流较发生障系统合闸操作时暂态电容电流较差动保护需考虑电容电流影响
装置正常运行中投入稳态电容电流补偿稳态电容电流计算公式：
式中线路零序容抗定值线路正序容抗定值线路全长零序阻抗线路全长正序阻抗侧相电压相量侧零序电压相量侧相电流相量侧零序电流相量
根式计算出相电容电流值投入补偿采端全补偿
补偿公式：
式中侧补偿相电流相量应相电容电流相量k电容电流补偿系数根线路联电抗器线路容抗定值计算出
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母线差动保护原理说明：
母线差动保护设计率差动保护（常规率差动突变量率差动）差备保护两保护
率制动特性差动保护分相式差动保护设置差段母线差差母联外母线支路构成段母线差该段母线支路（包括母联）构成差作母线保护启动元件区分母线区外障差障母线选择元件
差动保护动作方程具制动特性采样算法动作判采点差动作+量关判动作动作方案
1 例差动保护（双母线例）
a) 差流计算
差动电流制动电流计算引入支路差关联系数（第j支路差关联系数）Ⅰ母关联系数（第j支路Ⅰ母差关联系数）Ⅱ母关联系数（第j支路Ⅱ母差关联系数）差差动电流差制动电流段母线差差动电流差制动电流计算见公式（11）~（321）
差差动电流： （11）
差制动电流： （12）
Ⅰ母差动电流： （13）
Ⅰ母制动电流： （14）
Ⅱ母差动电流： （15）
Ⅱ母制动电流： （16）
差动电流突变量计算方法式：
（17）
制动电流突变量计算方法式：
（18）
b) 保护启动
差动保护启动元件包括突变量启动元件稳态量启动元件中突变量启动元件基制动电流突变进行判稳态量启动元件基差动电流效值越限进行判
突变量启动判数窗3采样点突变量启动元件采样基制动电流突变进行判判公式式19：
（19）
式中：制动电流前时刻采样值（制动电流连接支路电流标量）
两周前制动电流采样值
四周前制动电流采样值
稳态量差流启动元件包括差差流启动元件差差流启动元件稳态量差流计算全周傅氏算法启动元件动作判式110：
（110）
式中Id差动电流Iset差动保护启动电流定值
c) 常规率差动保护逻辑
常规率差动保护采具率制动特性分相电流差动算法动作方程：
（111）
（112）
中：
式中：Id差动电流Ir制动电流k率制动系数
Is差动电流定值支路电流
差差流某条母线差差流均满足式（111）（112）时率差动保护动作
d) 突变量率差动保护
突变量率制动差动保护动作条件：
（113）
（114）
（115）
中：差动定值
（第j连接支路电流突变量 ）
式（113）突变量差动作方程
式（114）差流相量关
式（115）突变量差动作方程
差差流满足式（113）（114）差差流满足式（114）（115）时突变量率差动保护动作
e) 差动保护动作特性
图1 差动保护动作曲线
2 差备保护
差连续动作达差备延时150 ms前差动作跳开母线隔离刀闸辅助触点位置元件母联前母线差动动作仅跳位置元件出口母线复合电压闭锁
差备保护作：母线障差动保护动作跳闸果障母线连隔离刀闸辅助触点位置电源支路（障前电流方式识元件正确识该支路状态）通差备保护切新建变电站常负荷电源支路少电源支路刀闸位置时果母线障差动作时通差备保护障切
3 差动保护逻辑框图
图2 母差保护逻辑框图（Ⅰ母例）
二算法说明：
母线差动保护算法体分：长窗算法（全周傅氏）+ 基采样点判
长窗算法滤直流分量检出谐波分量计算工频分量等例差动保护差备保护中稳态量差流判均基全周算法计算数
例制动判均基采样点判谓点差
外启动逻辑CT饱判基采样点判
母线差动保护动作判采点差动作+量关判动作动作方案
三 母线差动保护相关闭锁逻辑
1
1 CT断线闭锁方案
支路CT断线该支路电流数法参差流计算避免区外障保护误动母线保护采取分母线相闭锁方式闭锁差动保护
母联CT断线母联间隔电流计入差母联断线时差计算没影响仅影响差计算母联间隔CT断线闭锁差动时双母线动切换互联方式运行（母联电流参差流计算）
2 SV异常闭锁方案
SV异常包括品质异常检修致双AD致SV断链异常时均差动保护差流计算影响
支路SV异常时认该支路电流样发生区外障时保护误动支路SV异常时闭锁该支路母线差动保护
母联间隔电流计入差母联间隔SV异常差计算没影响仅影响差计算母联间隔SV异常闭锁差动时双母线强制单母线运行（母联电流参差流计算）
3 CT饱
保证区外障CT饱时误动区障时动作
四母线差动保护特殊问题处理：
1适应例制动系数
母联跳开情况弱电源侧母线发生障时差率制动元件灵敏度够母线合环运行工况母线障时差率制动元件灵敏度够制动系数设置高低两制动特性制动特性根两原适应取值：
a) 母线列运行情况差制动系数取高制动特性（05）分列运行时取低制动特性（03）
b) 双母双分段接线母联分段均合位运行状态时差制动系数取低制动特性情况差制动系数均取高制动特性
2母联CT极性调整（智站例）
保护默认母联CT极性：Ⅰ母Ⅱ母间母联（分段）CT极性Ⅰ母连接支路极性Ⅰ母线连接支路CT极性端母线母联（分段）CT极性Ⅰ母适应工程中母联CT极性出现致情况母联支路设置正反极性SV输入虚端子MU输出极性软件默认致时灵活选择反极性输入端子连线
变压器保护
变压器差动保护原理说明：
变压器差动保护原理分两种：
基磁势衡差动方程
基电流衡差动方程（基尔霍夫定律）
1 基磁势衡差动保护：差保护分相差保护等
差保护例说明：
差保护电流取变压器高压侧CT中压侧CT低压侧外附CT考虑励磁涌流励磁运行工况时考虑CT断线CT暂态特性致情况
变压器联结组侧CT变变压器侧电流幅值相位差动保护首先消影响保护装置利数字方法变相位进行补偿方法参见附录二说明均基已消变压器侧电流幅值相位差异基础
1）差保护动作方程
(311)
差动电流差动保护启动电流定值制动电流差动保护基准电流（通常高压侧额定电流基准）侧电流方指变压器正方
2）两侧差动：
|| (312)
|| 2 (313)
分变压器高低压侧电流互感器二次侧电流
3）三侧数侧差动：
(314)
max{ ||||…|| } (315)
式中：…分变压器侧电流互感器二次侧电流
3)差保护动作特性
图1 差保护动作特性
4)差保护逻辑图
差保护采分相判差A相例差保护逻辑图图示：
图2 差保护逻辑图
2 基电流衡差动保护：分侧差动保护低压侧区差动保护等
分侧差动保护例说明：
分侧差动保护应耦变压器电流取变压器高压侧CT中压侧CT公绕组CT反应高（中）压侧相间障接障
1）动作方程
(3111)
中 动作电流分侧差动启动电流定值制动电流差动保护基准电流（通常高压侧额定电流基准）动作电流制动电流方程：
中 (3112)
(3113)
式中： 分变压器高压侧中压侧公绕组侧电流
2）动作特性
图3 分侧差动动作特性
3）保护逻辑图
分侧差动A相例保护逻辑图图示：
图4 分侧差动保护逻辑图
二算法说明：
变压器差动保护算法体分三类：
长窗算法（全周傅氏）短窗算法（半周傅氏等）基采样点判
长窗算法滤直流分量检出谐波分量计算工频分量等差保护分相差保护分侧差保护等差动方程建立均基全周算法计算数外闭锁判二次谐波闭锁五次谐波闭锁基长窗算法计算结果
短窗算法差动速断保护计算数异常判
外启动逻辑CT饱判励磁涌流判基采样点判
三变压器保护需考虑闭锁素处理原：
智站例包含种情况：
1 数源异常：品质异常双AD致检修致等考虑220kv电压等级变压器保护均双套配置出现数异常时保护误动原
2 保护装置检异常：程序校验出错RAM出错定值检出错等检出异常闭锁保护
3 CT断线：检出CT断线根CT断线闭锁差动保护控制字决定否闭锁差动保护选择闭锁差动保护差流12Ie时开放差保护分相差保护
4 CT饱：保证区外障CT饱时误动区障时动作
5 励磁涌流问题超高压变压器励磁问题：保证空充正常变压器时动作空充障变压器时够动作保证超高压变压器仅出现励磁时差动保护误动
四变压器保护特殊问题处理：
相较线路差动保护母线差动保护变压器差动保护需考虑：侧电流相位调整问题励磁涌流问题公司处理方法说明：
1 差保护相位调整方法
变压器侧电流方指变压器正方
变压器侧CT二次电流相位软件调整装置采Y→△转换方式Y侧进行相位调整YnYn△1211变压器全星接变压器Y侧转换公式示：
YnYn△121变压器Y侧转换公式示：
Y侧未转换前电流校正相电流△侧电流转角
2 励磁涌流闭锁判
1）二次谐波判
变压器空投时三相励磁涌流中相含量二次谐波变压器差动保护侧电流进行相位调整相位调整电流真实励磁涌流电流中二次谐波含量会发生变化装置根变压器工况动选择电流计算二次谐波含量变压器空载合闸时采相位调整前电流计算二次谐波含量计算励磁涌流二次谐波含量更加真实性更加变压器正常运行时装置采差动电流中二次谐波含量识励磁涌流判方程：
式中： 差流中二次谐波差流中基波二次谐波系数
果某相差流满足式时闭锁三相差动保护
装置采二次谐波闭锁时采空投变程中障识专利技术短时投入相综合开放判正确识励磁涌流空投障变压器时快速开放差动保护提高空投变压器障时差动保护动作速度
2）波形较判
装置根变压器工况动选择差动电流相电流计算波形称度计算出励磁涌流波形称度更加真实保护性更加判方程：
动作方程：
式中： 差动电流采样点称度值应差动电流采样点称度值K某固定系数果某相差流满足式闭锁相差动保护
线路保护
1 线路差动保护采样信号处理介绍
线路光纤差动保护采样频率24点周
高压输电线路两端保护装置电时刻采样晶振偏差加端采样数传送端时间延迟两端电流量采样时刻通常致直接进行差动计算
目前线路保护步采采样时刻调整法采样时刻调整门槛100us计算两侧采样晶振偏差100us时保护进行采样中断产生时刻调整该门槛步调整误差折算角度误差18°具体做法：
图1 光纤通道梯形算法
通道延时：
采样偏差：Dts (Tdt1)T
两侧装置设置端进行调整侧进行步调整端差动装置侧装置参考端利梯形算法计算出通道延时td采样时刻偏差然根计算通道延时计算出端采样时刻端采样时刻调整采样时刻保证侧数齐
采样数齐采全周傅氏算法计算差动电流制动电流完成率差动判
2 差动保护障启动元件：
21 差流启动元件
差流启动元件判： （Φ＝ABC）
式中相量差动电流定值
保证差流启动元件动作差动保护TA断线时误动差动保护动作逻辑中增加差流启动元件动作必须满足复合电压启动开放差动动作复合电压判：
侧
3 障判
差动保护动作方程：
（Φ＝ABC）
式中：动作电流两侧电流矢量幅值制动电流两侧电流矢量差幅值相量差动电流定值
保护装置采全周傅氏算法计算差动电流制动电流果满足差动保护动作方程满足两侧装置均启动条件差动保护出口跳闸
4线路差动保护闭锁情况处理原理
线路差动保护列情况需进行闭锁：差流长期存闭锁差动TA断线时根断线闭锁差动控制字投入否控制否闭锁差动保护面分介绍：
41 差流长期存闭锁
保护判： X相差流＞08倍差动定值X相两侧均流延时10s闭锁差动保护
42 TA断线判处理
保护判：X相差流＞08倍差动定值X相侧侧流延时10s报侧X相TA断线TA断线根否投入断线闭锁差动控制字进行差动保护闭锁侧侧TA断线均相闭锁差动
5 线路差动保护特殊问题说明
220kV系统较长输电线路电容电流较发生障系统合闸操作时暂态电容电流较差动保护需考虑电容电流影响
装置正常运行中投入稳态电容电流补偿稳态电容电流计算公式：
式中线路零序容抗定值线路正序容抗定值线路全长零序阻抗线路全长正序阻抗侧相电压相量侧零序电压相量侧相电流相量侧零序电流相量
根式计算出相电容电流值投入补偿采端全补偿
补偿公式：
式中侧补偿相电流相量应相电容电流相量k电容电流补偿系数根线路联电抗器线路容抗定值计算出
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