第五章全线速动保护
第五章输电线路保护的全线速动保护
《电力系统继电保护及安全自动装置技术规程》规定
一、110～220kV中性点直接接地电力网中的线路保护，符合下列条件之一时，应装设一套全线速动保护
1．根据系统稳定要求有必要时；
2．线路发生三相短路，如使发电厂厂用母线电压低于允许值(一般约为70%额定电压)，且其他保护不能无时限和有选择地切除短路时；
3．如电力网的某些主要线路采用全线速动保护后，不仅改善本线路保护性能，而且能够改善整个电网保护的性能。
二、对220kV线路，符合下列条件之一时，可装设二套全线速动保护。
（一）根据系统稳定要求；
（二）复杂网络中，后备保护整定配合有困难时。
对于220kV以上电压等级线路，应按下列原则实现主保护双重化：
1．设置两套完整、独立的全线速动主保护；
2．两套主保护的交流电流、电压回路和直流电源彼此独立；
3．每一套主保护对全线路内发生的各种类型故障（包括单相接地、相间短路、两相接地、三相短路、非全相运行故障及转移故障等），均能无时限动作切除故障；
4．每套主保护应有独立选相功能，实现分相跳闸和三相跳闸；
5．断路器有两组跳闸线圈，每套主保护分别起动一组跳闸线圈；
6．两套主保护分别使用独立的远方信号传输设备。若保护采用专用收发信机，其中至少有一个通道完全独立，另一个可与通信复用。如采用复用载波机，两套主保护应分别采用两台不同的载波机。
三、对于330~500kV线路，应装设两套完整、独立的全线速动保护。接地短路后备保护可装设阶段式或反时限零序电流保护，亦可采用接地距离保护并辅之以阶段式或反时限零序电流保护。相间短路后备保护可装设阶段式距离保护。
500kV线路的后备保护应按下列原则配置
1．线路保护采用近后备方式。
2．每条线路都应配置能反应线路各种类型故障的后备保护。当双重化的每套主保护都有完善的后备保护时，可不再另设后备保护。只要其中一套主保护无后备，则应再设一套完整的独立的后备保护。
3．对相间短路，后备保护宜采用阶段式距离保护。
4．对接地短路，应装设接地距离保护并辅以阶段式或反时限零序电流保护；对中长线路，若零序电流保护能满足要求时，也可只装设阶段式零序电流保护。接地后备保护应保证在接地电阻不大于300Ω时，能可靠地有选择性地切除故障。
5．正常运行方式下，保护安装处短路，电流速断保护的灵敏系数在1．2以上时，还可装设电流速断保护作为辅助保护。
第一节输电线路的纵联差动保护
一、概述
超高压输电电网要求继电保护快速动作。继电保护的快速动作可以减轻故障元件的损坏程度，提高线路故障后自动重合闸的成功率，特别是有利于故障后电力系统的稳定性。在近几十年，我国继电保护工作者为提高保护的动作速度作了很大努力，取得显著成效，其中对电力系统影响最大的是反映故障分量的超高速继电保护原理的应用。
输电线路保护的全线速动保护是指利用输电线路两端的电气量信号进行比较，来判断故障点是否在线路内部，以决定是否动作的一种保护。线路两端的电气量信号的传输通道从纵联差动保护的角度上讲有四种方式，即导引线、输电线路、微波和光纤。利用这四种通道可以构成纵差动保护（导引线保护）、高频保护（载波保护）、微波保护和光纤保护。这四种传递信号的方式虽然不同，但结果却是相同的，即能快速切除全线范围内的故障，没有后备保护作用。
输电线路的纵联差动保护是用辅助导线将被
保护线路两侧的电气量连接起来，通过比较被保
护线路的始端与末端电流的大小及相位构成的保护，因此又叫导引线纵联保护（又称导引线保护）。
二、基本工作原理 在线路两侧装设性能和变比完全相同的电流
互感器，两侧电流互感器一次回路的正极性均置于靠近母线侧，二次回路用电缆将同极性端相连，差动保护的线圈则并于电流互感器二次回路的闭
环回路上，如图5-1所示。
当线路正常运行或外部故障时，差动保护线圈
中流入的电流为两侧电流互感器二次电流之和，
而两侧电流的相位却相反，它们相互抵消，即相
当于差动保护线圈中没有电流流过。如图5-1（a ）所示，短路电流为：
212121
()k I II TA
I I I I I n =-=
-＝0 （5-1） 保护不动作，实际上由于两侧电流互感器的性能不可能完全相同，因而会有一个不平衡电流unb I 流入差动保护的差动线圈。
假设线路内部发生故障时：
（1）若输电线路为单侧电源，流入保护的电流为：
2111
k II TA
I I I n ==
（5-2） 当流入保护中的电流大于保护的整定电流时，保护动作，断开电源侧断路器。
（2）若线路两侧电源，流入保护的电流为：
2221
()K
k I I I I TA TA I I I I I I n n '''=+=
+=
（5-3） 当电流大于保护动作电流时，保护动作，瞬时跳开线路两侧的断路器。
三、纵联差动保护的不平衡电流
由于电流互感器总是有励磁电流，且励磁特性不完全相同，即使是同一制造厂生产的相同型号、相同变比的电流互感器也是如此。因此，正常运行和外部故障时，差动线圈中流入的电流不为0。
21211221211[()()]()k I II IE IE IE IE unb TA TA
I I I I I I I I I I n n =+=
-+-=-= （5-4） 电流unb I 称为不平衡电流。它等于两侧电流互感器的励磁电流相量差。外部短路时，短路电流使
I比正常运行时大很多。
铁芯严重饱和，励磁电流急剧增大，从而使
unb
四、纵联差动保护的特点
纵联差动保护是测量两侧电气量的保护，能快速切除被保护全线范围内故障，不受负荷及系统
振荡的影响，灵敏度高，动作速度快，构成原理简单。但存在两个缺陷：一是必须装设与一次线路
等长的二次线路来构成保护回路，极易造成二次线路的断线和短路，从而造成保护的误动、拒动。
二是没有后备保护，一旦保护拒动可能造成严重的后果，必须装设专门的后备保护。
为了充分利用纵联差动保护的优点避免缺陷构成危害，输电线路的纵联差动保护通常应用于线
路较短的重要线路上，以及发电机、变压器、母线、电动机等元件保护上。
第二节输电线路高频保护概述
对于超高压、远距离输电线路，为了能满足系统的稳定性，线路上任何地方发生故障，继电保
护都应该无时限动作于跳闸。高频保护克服了输电线路纵联差动保护的缺点，充当了超高压输电线
路的主保护。所谓高频保护是将线路两端的电气量转化为高频电流信号（一般为50~300KHz），然后
利用输电线路构成的高频通道将此信号送至对端进行比较，决定保护是否动作的一种保护。目前广
泛采用的高频保护有：高频闭锁方向保护、高频闭锁距离保护、高频闭零序保护等。从严格意义上
讲，利用微波通道构成的微波保护和利用光纤通道构成的光纤保护都属于高频保护。
一、高频保护基本知识
（一）高频通道的构成
高频通道从广意上讲有载波通道、微波通道和光纤通道，在此讲述的是输电线路构成的高频通
道。输电线路高频通道是利用输电线路作为传输媒介：具有高安全性和可靠性，是我国电力调度和
继电保护最普遍使用的通道。对继电保护来说分专用和复用通道两种，其基本结构如图5-2，专用通
道用相——地耦合Array图5-2（a），复用通
道一般为允许式图
5-2（b），常采用相—
—相耦合。
相——地耦合的
通道是由阻波器、耦
合电容器、连接滤波
器、高频电缆、高频
收、发信机组成。
（1）阻波器：由
电感线圈和可变电
容并联组成，并联谐
振时，对于载波信号
电流呈现为高阻抗（大于800Ω），阻止载波信号向母线分流，使载波信号电流沿高压线路向对端传
送，特别是该上当母线或其他出线发生故障时，将信息短路。对工频电流为低阻抗（约为0. 4Ω），
畅通无阻。
（2）耦合电容器：与阻波器相反，对载波信号为低阻抗，畅通无阻，对工频电流为高阻抗，阻
止分流，防止高电压对通信设备的危害。
（3）连接滤波器：耦合电容器与连接滤波器共同组成一个“带通滤波器”。主要是阻抗匹配作
用，由于220KV输电线路的波阻抗约为400Ω左右，330KV、500 KV线路，沿线路阻抗约为300Ω
左右。系统中用的高频电缆一般有75Ω，100Ω等，需要进行阻抗匹配，防止电磁波在传送过程中
产生反射，以减少高频信号的衰耗，提高传输效率。
（4）高频电缆：用来连接高频收发信机和连接滤波器。高频电缆采用同轴电缆，早期阻抗为100
Ω，近年按通信标准采用75Ω，一是减少高频信号的衰耗，二是减少外部信号对高频信号的干扰。
（5）高频收、发信机
高频收、发信机是专门用于发送和接收高频信号的设备。高频发信机将保护信号进行调制后，通过高频通道送到对端的收信机中，也可为自己的收信机所接收，高频收信机收到本端和对端发送的高频信号后进行解调，变为保护所需要的信号，作用于继电保护，使之跳闸或闭锁。
高频收发信机的型号有很多，现以按“四统一”原则设计的高频收发信机为例，介绍其工作原理。原理图见5-3所示。正常运行时，没有保护命令输入，装置不向通道发送高频信号。当线路发生故障时，继电保护动作“起动发信机”，触点闭合，经“接口回路”、“逻辑回路”，控制“晶振合成”发出f 0高频信号。该信号经“前置放大”、“功率放大”放大后，通过“线路滤波”送往通道。当继电保护送来“停信”信号时，发信回路由“接口回路”控制立即停止发f 0高频信号。
收信机回路由收信滤波器、高频解调、收信起动、接口回路组成。发信回路发信时由逻辑回路送出一直流电位，控制收信滤波器中的开关门，使其关闭，拒绝接收功率放大器来的高频大功率信号及对侧送来的高频信号。而本侧的高频信号直接从“前置放大”引入小功率信号至收信机滤波器。本侧停信时，开关门打开，以接收对侧传来的高频信号。被接收的信号经过高频解调，被解调成12Kz 的中频信号，再经中频滤波和放大后输出两路信号，一路经“接口回路”作为收信输出信号送至继电保护，另一路作为通道衰减增加超过3bB 的告警指示信号。
“保护故障”是保护设备发生故障时送出的报警，该触点闭合后经“接口回路”去起动发信回
“逻辑回路”面板上的试验按钮，信号送至对侧，对侧收信回路收到信号，发信机发信，这就是远方起动功能。200ms ，然后本侧停信5s ，再发10 s 图5-4的自稳压电源。它的基本原理框图如图5-5先将直流变为交流（逆变），再经降压、整
流、自稳压到所需电压值。对高频收发信
机有-40V 、+24V 、+15V 、-15V 四组电压输出。无论哪一组电压失压，都能输出一
个电源故障信号。
（二）高频信号 高频信号是在电力系统故障时，线路
两端保护用来传递信息的。对于故障时发信方式，有高频电流即有信号。对于长期发信方式，无高频电流就是有信号，对于移频方式，故障时发出的某一频率的高频电流为有信号。
起信停信DC DC
图5-3 高频收发信机原理方框图
按高频信号的作用，高频信号可分为闭锁信号、允许信号和跳闸信号三种。
（1）闭锁信号如图5-6（c ）所示：闭锁信号是防止保护动作将保护闭锁的信号。当线路内部故障时，两端保护不发出闭锁信号，通道中无闭锁信号，保护作用于跳闸。因此，无闭锁信
号保护动作于跳闸的必要条件。当线路外部故障时，通道
中有高频闭锁信号，两端保护
不动作。由于这一方式只要求
外部故障时通道才传送信号，
而内部故障时则不传递高频信号。因此，线路故障对传送信号无影响，通道可靠性高。广泛采用故障起动发信机。
（2）允许信号如图5-6（b ）所示：允许信号是允许保护动作于跳闸的高频信号。收到高频允许信号是保护动作于跳闸的必要条件。
（3）跳闸信号如图5-6（a ）所示：跳闸信号是线路对端发来的直接使保护动作于跳闸的信号。只要收到对端发来的跳闸信号，保护直接作用于断路器跳闸，而不管本端保护是否起动。
（三）高频通道的工作方式 （1）正常时无高频电流方式
正常运行时，高频通道中无高频电流通过，当电力系统故障时，发信机由起动元件起动发信，通道中才有高频电流出现。这种方式称为故障时发信方式。其优点是可以减少对通道中其他信号的干扰，可延长收发信机制寿命。其缺点是要有起动元件，延长了保护的动作时间，需要定期起动发信机来检查通道是否良好。这是目前广泛采用的一种方式。
（2）正常时有高频电流方式
正常运行时，发信机发信，通道中有高频电流通过。故这种方式又称长期发信方式。其优点是使高频通道经常处于监视状态下，可靠性较高。保护装置中无需设置收发信机的起动元件，使保护简化，并可提高保护的灵敏度。其缺点是收发信机的使用年限减少，通道间的干扰增加。
（3）移频方式
正常运行时，发信机发出f 1的高频电流，用以监视通道及闭锁高频保护。当线路发生短路故障时，高频保护控制发信机移频，发出f 2的高频电流。移频方式能经常监视通道情况，提高通道的可靠性，加强了保护的抗干扰的能力。
＊第三节 高频保护中的方向元件
不同线路保护装置所采用的方向元件原理是不同的，RCS —901型装置采用工频变化量方向元件和零序方向元件、RCS —902型装置采用复合式距离方向元件和零序方向元件、
PSL601型装置则是能量积分方向元件。本
节主要以工频变化量方向元件为主。
1. 工频变化量方向元件
工频变化量方向元件是近些年来开发出的新保护原理的方向元件，具有可靠性高；动作速度快；易于获取分量等优点。
是当前微机保护中首选方向元件，广泛应
用于方向电流保护、零序方向电流保护、高频方向保护等。
工频变化量方向元件判别故障分量中
⊿U
与⊿I 之间的相角。
工频变化量⊿U
与⊿I 角度分析： 设系统如图5-7所示。由于工频变化量方向元件反应故障分量中的工频成分，产生工频变化量的
电源仅是故障点的附加电源。在图中的K 1点故障时，相当于K 1点投入一新电源⊿E
，工频变化量即由此新电源产生。
由对称分量法可得
??????+?+?=??+?+?=??+?+?=?0
22102120
21I I I I I I I I I I I I W V U
αααα （5-5）
式中，α为算子，α＝0
120j e ＝—21＋2
3j 。 由式（5-6）可得
??
????-+?-=??-+?-=??-+?-=?2212
2122
12)1()1()()()1()1(I I I I I I I I I WU VW UV
αααααααα （5-6） 同理可得
??
????-+?-=??-+?-=??-+?-=?22122122
12)1()1()()()1()1(U U U U U U U U U WU VW UV
αααααααα （5-7） 输电线路正序阻抗Z 1m 与负序阻抗Z 2m 相等，即Z 1m =Z 2m 。在正方向短路时
???
?
??-=?-=??-=?m
m m Z I Z I U Z I U 12222111 （5-8） 取UV 相间方向元件为分析对象，说明工频变化量方向元件的工作原理。 正方向故障（图2-17中K 1点故障）正方向元件的测量角+φ 为
+φ＝set
UV set
UV UV Z I CZ I U ??-?arg
（5-9） 式中 s e t
Z ——整定阻抗（故障点到保护范围末端的阻抗，取set Z 的阻抗角等于m Z 的阻抗角）； C ——补偿系数，一般取C ＝0.35～0.45。
则
+φ＝set UV set
UV Z I CZ I U U ??-?-+?-212)1()1(arg αα
＝set
UV set
UV m m Z I CZ I Z I Z I ??-?--?-22112)1()1(arg αα
＝set
UV set
m UV Z I CZ Z I ?+?-)(arg 1＝180° （5-10）
工频变化量方向元件设有正方向元件和反方向元件。正方向元件动作后开放保护；反方向元件
动作后闭锁保护。为此，在分析工频变化量方向元件的工作原理时，应同时分析正、反方向元件的工作特性。
正方向故障，反方向元件的测量角-φ为
-φ＝ 0arg arg 1==?-?set m set
UV UV
Z Z Z I U （5-11）
反方向故障，正、反方向元件的测量角分别是
1φarg
0m set
set
Z CZ Z +-=
=
1φ= arg
180m
set
Z Z -=- (5-12) 综上所述：当正方向故障时，正方向元件的测量角为180°；反方向元件的测量角为0°。当反方向故障时，正方向元件的测量角为0°；反方向元件的测量角为180°。
方向元件的动作条件可规定为180°，正方向元件动作后开放保护，反方向元件动作后闭锁保护。
在实际装置中，可通过判别⊿U 与⊿I 异极性的时间来实现对+φ 、-φ的检测。对正方向元件，当⊿U
与⊿I 异极性的时间大于4ms 时动作；对反方向元件，当⊿U 与⊿I 异极性的时间大于3ms 时动作。动作条件并非180°（工频180°对应10ms ）。经调整后，既增强了装置的抗干扰能力，也提高了装置动作的可靠性。
在正方向元件比较式（2-30）中，引入CZ set 是为提高反应正方向故障的灵敏度。因为
∠set φ=∠m φ
式中 set φ——整定阻抗角；
m φ——测量阻抗角。
所以，引入后不会改变方程原有的性质。
工频变化量方向元件的原理框图如图5-8所示。
图5-8中，首先由带通滤波器滤出输入电压中的工频分量，工频分量输送给记忆和减法器。记忆
回路记忆故障前的工频电压与当前电压相减后形成工频变化量⊿U 与⊿m
Z I 。将电压、电流输入到减输出，称为工频变化量形成器。工频变化量形成后，分别由极性形成回路形成“+”、“-”极性信
号，然后由与门电路A 1、A 2、A 3进行比较，经t 1积分（判断异极性的时间），t 2展宽（记忆），到40ms 输出。
工频变化量方向元件有许多优点，有极广泛的适用性，较少受系统结构、运行方式、故障方式、故障点过渡电阻、非全相运行以及交流暂态过程等影响，原理构成简单，易于实现，动作速度快，是目前线路快速保护的主流方向元件。
2. 能量积分方向元件
根据叠加原理，系统发生故障后可分解成正常系统和故障分量系统。图5-9表示线路正方向短路时的故障分量系统。F 为故障点， P m 、P n 为系统等效无源网络。Δi 、 Δu 为线路故障电流分量和故障电压分量。
由图5-9可知故障分量系统是一个单激励网络，故障前系统初始值为零，故障时(t=0)在故障点
上突然加上一个假想电源?u F (t )令
S m (t )＝
?∞
-??t
idt u （5-13）
显然S m (t )为?u F (t )向P m 提供的能量，设S Pm (t )为P m 在故障后所吸收的能量。考虑到Δi 的参考方向有
S m (t )＝?S Pm (t ) （5-14）
由于P m 是初始值为零的无源网络，它只能吸收能量，故有
S Pm (t )>0 （5-15）
故 S m (t)< 0 （5-16）
综上所述能量函数有如下性质： （1） S m (t)＝ 0无故障 （2） S m (t) < 0正向故障 （3） S m (t) > 0反向故障
能量方向元件是根据故障附加网络的能量来判别故障方向从理论上解决了传统的故障分量超高速保护不能长期保持正确方向的缺点保护的动作快速性与安全性之间的矛盾得到了完美解决。
图5-10示出了能量积分方向元件的功能逻辑图，其中|ΔφφU |+、|Δφφ
I |_为相间电压突变量、相间电流突变量反向短路故障时能量积分方向元件的起动量；SS +（j ）、SS_（j ）为能量积分方向元
件的输出。正向短路故障时，SS +（j ）为“1”，反向短路时，SS_（j ）为“1”。
（a ） （b ）
图5-9 接地故障附加网络图
（a ）正方向故障；（b ）反方向故障
5-12 电流元件起动的高频闭锁方向保护原理图
第四节 高频保护的基本原理
（一）高频闭锁方向保护的基本原理
高频闭锁方向保护是由线路两侧的方向元件分别对故障的方向做出判断，然后通过高频信号做出综合的判断，即对两侧的故障方向进行比较以决定是否跳闸。在继电保护中规定，从母线流向线路的短路功率为正方向，从线路指向母线的短路功率为负功率方向。闭锁式方向高频保护的工作方式是当任一侧方向元件判断为反方向时，本侧保护不跳闸，同时由发信机发出闭锁高频信号，对侧收信机收到信号后输出脉冲闭锁该侧保护，故称为高频闭锁方向保护，见图5-11。
如图5-12所示，高频闭锁方向保护的继电保护部分由起动元件和方向元件组成，。起动元件主要用于故障时起动发信机，发出高频信号；方
向元件主要测量故障方向，在保护的正方向故障时准备好跳闸回路。高频闭锁方向保护按起动元件的不同可以分为三种：电流元件起动、方向元件起动、远方起动。
１．电流元件起动的高频闭锁方向保护 电流元件起动的高频闭锁方向保护如图
所示，被保护线路两侧各有一套高频保护，起动元件由两部分组成：高灵敏度工频变化量电流元件和低灵敏度工频电流变化量电流元件。高灵敏度工频变化量电流元件ΔI 1用以起动发信机；低灵敏度工频电流变化量电流元件ΔI 2起动保护。
（1）高频通道采用故障发信工作方式，当正常运行时起动元件不起动，发信机不发信，保护不动作。
（2）保护区外部故障时，起动元件起动，起动发信机发信，但靠近故障点的高频保护功率方向是负方向，方向元件S 不动作，发信机持续发信，两侧收信机均能收到闭锁信号，保护被闭锁。
（3）保护线路内部故障时，两侧保护的
起动元件均起动。ΔI 1起动发信，ΔI 2起动
保护，由于两侧均为功率正方向，方向元件
动作，经t 2延时后闭锁发信机，使两侧发信机停信，此时两侧收信机均收不到闭锁信号，两侧禁止门J 2均开放，发出跳闸命令。
图5-10 能量积分元件功能逻辑图
时间元件是t 1是瞬时动作、延时返回的电路，它的作用是在起元件返回后，使接受反向功率一侧的发信机持续发出闭锁信号。以防止外部故障切除后，正功率侧保护在未返回时，因闭锁信号消失而误动作。
时间元件是t 2是延时动作、瞬时返回的时间电路，它的作用是推迟停信和接通跳闸回路的时间，以等待对侧闭锁信号的到来。在保护区外故障时，让远故障点侧的保护收到对侧送来的高频闭锁信号，从而防止保护误动作。
2．方向元件起动的高频闭锁保护
原理逻辑图如5-13（a ）所示，负功率元件起动发信机，正功率元件起动保护跳闸。高频通道仍然采用故障发信工作方式，负功率时，S -有输出；正功率时S +有输
出。
（1）当正常运行时起动元件不起动，发信机不发信，保护不动作。
（2）保护区外部故障时，远故障点保护为正功率，
保护元件起动，发信机不发信，但靠近故障点的高频保护功率方向是负方向，发信机发出高频闭锁信号，方向
元件S +不动作，发信机持续发信，两侧收信机均能收到
闭锁信号，保护被闭锁。
（3）被保护的双电源线路发生内部故障时，两侧保
护的S -起动元件均不起动。发信机不发信。由于两侧均为功率正方向，S +方向元件动作，经t 2延时后闭锁发信
机，使两侧发信机停信，此时两侧收信机均收不到闭锁信号，两侧禁止门J 2均开放，发出跳闸命令。
时间元件是t 1是瞬时动作、延时返回的电路，它的
作用是在起元件返回后，使接受反向功率一侧的发信机
持续发出闭锁信号。以防止外部故障切除后，正功率侧
保护在未返回时，因闭锁信号消失而误动作。
时间元件是t 2是延时动作、瞬时返回的时间电路，
它的作用是推迟停信和接通跳闸回路的时间，以等待对侧闭锁信号的到来。在保护区外故障时，让远故障点侧的保护收到对侧送来的高频闭锁信号，从而防止保护误动作。
由于起动元件仅判别方向，没有定值，所以具有很高的灵敏度。 在微机保护的纵联差动保护中，其实际逻辑图如5-13（b ）所示，保护不再使用方向元件来起动保护，而是采用专门的起动元件，跳
闸和停信使用正功率元件与负方向元件的非逻辑，方向元件更可靠。 3．远方起动的高频闭锁保护
如图5-14所示，远方起动的高频闭锁保
护，只有一个起动元件I ，发信机既可由起动
元件起动，也可以由收信机收到对侧高频信号后经延时元件t 3、或门O 、禁止门J 1负功率元
件起动发信机，这种起动方式称为远方起动。在外部短路时，任何一侧起动元件起后，不仅起动本
（a ）
&
00&
&
&
发讯
停讯跳闸收讯起动
正功率负功率（b ）
M N 负功率
正功率正功率
负功率
线路
（c ） 5-13 方向元件起动的高频闭锁方向保护
（a ）原理逻辑图；（b ）保护实际逻辑图；（c ）方向元
件保护区
侧发信机，而且通过高频通道用本侧发信机发出的高频信号起动对侧发信机。在两侧相互远方起信后，为了使发信机固定起动段时间，设置了时间元件t 3，该元件瞬时起动，经t 3固定时间返回，时间t 3就是发信机固定起动时间。在收信机收到对侧发来的高频信号时，时间元件t 3立即发出一个持续时间为的t 3脉冲，经或门O ，禁止门J 1使发信机发信。经过时间t 3后，远方起动回路就自动切断。t 3时间应大于外部短路可能持续的时间，一般取5～8s 。
在外部短路时，如果近故障侧起动元件不动作，远离故障侧的起动元件起动，则近故障点侧的保护可由远方起动，将对端保护闭锁，防止远短路点侧的保护误动作。为此在t 2延时内，一定要收到对侧发回的高频信号，以保证J 2一直闭锁。因此，t 3和延时应大于高频信号在高频上往返一次所需时间。
远方起动方式的主要缺点是在单侧电源下内部短路时，受电侧被远方起动后不能停信，这样就会造成电源侧保护拒动。因此，单侧
电源输电线路的高频保护不采用远方起动方式。 （二）高频闭锁距离保护
高频闭锁方向保护可以快速切除保护范围内的各种故障，但不能作为
下一线路的后备保护。对距离保护，当内部故障时，利用高频闭锁保护的特点，能瞬时切除线路任一点的故障；而当外部故障时，利用距离保护的特
点，起到后备保护的作用。高频闭锁距离保护兼有高频方向和距离两种保护的优点，并能简化保护的接线。
高频闭锁距离保护由两部分组成，如图5-15所示距离保护为三段式，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段都采用独立的方向阻抗元件。高频闭锁部分与距离保护部分共用一个起动元件，方向判别与距离保护的第二段共用方向阻抗元件，KOM 为距离保护的跳闸出口继电器。
当被保护线路发生保护区内故障时，两侧保护的起动元件和测量元件都起动，经延时，分别跳开两侧断路器。其高频闭锁部分工作情况与前述基本相同。此时线路一侧或两侧的距离Ⅰ段保护也可以动作于跳闸，但要受振荡闭锁的回路的控制。
若保护区外发生故障时，近故障点侧保护的测量元件Z Ⅱ不起动，跳闸回路不会起动。近故障点侧的起动元件起动发信机发信，两侧收信机收到信号，闭锁两侧跳闸回路。此时，远故障点侧距离保护的Ⅱ或Ⅲ段可以经出口回路跳闸，作相邻线路保护的后备保护。
高频闭锁距离保护能正确反应并快速切除各种对称和不对称短路故障，且保护有足够的灵敏度。高频闭锁距离保护中的距离保护，可兼作相邻线路的和元件的远后备保护。当高频部分故障时，距离保护仍可继续工作，对线路进行保护。
同相零序电流方向保护与可以与高频组成高频闭锁零序保护。
第五节 高频保护应用举例
本节是以南瑞公司生产的RCS901A 型高压线路微机保护为例，进行分析。 一、闭锁式高频保护
其基本逻辑框图如图5-12。
高频发信的起动元件是工频变化量电流元件。其起动元件的灵敏度比整套保护的总起动元件灵敏度略高，其判据条件为：
max 1.1250.5T set I I I ΦΦ?>?+?max I ΦΦ?是相间电流的半波积分的最大值；
T I ?浮动门坎，随着变化量的变化而自动调整；
set I 为可调整的固定门坎。
如图5-16所示，电流变化量
起动元件动作后保护仍进入正
常运行程序，仅用以起动高频发
信机。保护跳闸出口用功率元件进行判断，即正功率为1，负功率为0时，闭锁发信机，当没有
收到闭锁信号时，保护动作于跳闸。
当区外故障时，为了防止起
动元件（发讯）与正方向元件动作时间的不配合而误动作，特别是远端保护，需要近端的发讯信
号闭锁，采用先收讯后停讯的原则，规定必须收到信号10ms 才允许正方向停讯。
（1）起动元件动作首先发讯，此时门7未动作，可经过门9发讯。 （2）停讯必须满足2个条件：
①反方向元件D-不动，正方向元件D+动作，与门3有输出，表示正方向故障。 ②收信10ms 后，即或门2起动时间t （10ms ），与门4有输出。 当两个条件满足，与门7有输出，经反向器闭锁门9，停止发讯。 （3）保护区内故障
①反方向元件D-不动，正方向元件D+动作，与门3有输出，表示正方向故障。 ②收信10ms 后，无闭锁信号，与门5有输出。
当两个条件满足，判为保护区内故障，与门8有输出，可以跳闸。 二、远方起动的问题
见图5-15中所示，T1及与门1为远方起动示意图。 南瑞的LFP-900系统保护中，当收到对侧讯号后，（1）本侧KTP 未动作即立即发讯。 （2）本侧KTP 在跳闸状态，则延时100ms 发讯（由对侧充电时）。 （3）当用于单侧电源的受电侧且“RD ”控制字投入时，
判断任一相电压低于0.6UN ，延时100ms 发讯，给出对侧跳
闸窗口。保护线路轻负荷下发生故障，起动元件包括零序超导劝元件不能起动时，由对侧快速切除故障。 三、功率倒方向问题
在环网中发生外部故障时，短路的方向可能发生转换（简称功率倒向），在倒向过程中不应失去闭锁信号。如图5-17
所示，假设故障发生在L1上靠近M 侧的K 点，断路器3QF 先于断路器4QF 跳闸。在断路器3QF 跳闸前，线路L2中的短路功率由N 侧流向M 侧，线路L2的方向元件不动作，向N 侧发闭锁信号，在断路器3QF 跳闸后，线路L2
中的短路功率倒向，M 侧的方向
元件不动作，停止发信并准备跳闸，此时N 侧的方向元件返回向M 侧发闭锁信号。但是可能M 侧的方向元件动作快，N 侧的方向元件返回慢，于是将有一段
5-16 高频闭锁方向保护信号框图 图5-18 功率倒向判别回路
3QF 4QF
图5-17 功率倒向线路图
时间两侧方向元件均处于动作状态，造成线路L2的保护误动作。解决办法是启动元件动作或收信后经过一段时间（大于本保护的动作时间，小于相邻线路断路器的跳闸时间）后尚未判为内部故障，就认为是外部故障，于是将保护锁一段时间，以避开两侧方向元件可能都处于动作状态的时间，见图5-18，此方法的缺点是如果紧接着发生内部故障则保护的动作稍有延迟，不过延时时间很短。
图5-16中的与门8的输出端连接图5-18判别内部故障逻辑图中的“起动”，当与门8有输出时，功率倒方向判别起动元件动作，起动T1，如果T1时间（35ms ）内无“判内部故障”信号来，则T3动作，闭锁保护，在T1消失后20ms 返回，取消闭锁。
四、允许式高频方向保护
1、基本原理 如图5-19(a)所示，在功率方向为正的一端向对端发送允许信号，此时每端的收信机只能接收对端的信号而不能接
收自身的信号。每端的保护必须在方向
元件动作，同时又收到对端的允许信号之后，才能动作于跳闸，显然只有故障线路的保护符合这个条件。对非故障线
路而言，一端是方向元件动作，收不到允许信号，而另一端收到了允许信号但方向元件不动作，因此都不能跳闸。 如图5-19（b ）允许式逻辑框图所示，
起动元件ST 动作后，正方向元件动作，
反方向元件不动作，与门2起动发信机，
向对端发允许信号，同时准备起动与门3。当收到对端发来的允许信号时，与门
3即可经抗干扰延时动作于跳闸。用距离继电器作方向元件时，一般无反方向元件，距离元件的方向性必需可靠。
通常采用复用载波机构成允许式，一般都采用键控移频的方式。正常运行时，收信机经常收到对端发送的频率f G 的监频信号，其功率较小，用以监视高频通道的完好性。当正向区内发生故障时，对端方向元件动作，键控发信机停发f G 的信号而改发频率为f T 的跳频（或称移频）信号，其功率提升，收信机收到此信号后即允许本端保护跳闸。
允许式区内故障时，必须要求收到对端的信号才能动作，因此就会遇到高频信号通过故障点时衰耗增大的问题，是它的一个主要缺点。最严重的情况是区内故障伴随有通道破坏，例如发生三相接地短路等，造成允许信号衰减过大甚至完全发不过去，它将引起保护的拒动。通常通道按相─相耦合方式，对于不对称短路，一般信号都可以通过，只有三相接地短路时不能通过。
２、超范围（ＰＯＴＴ）和欠范围（ＰＵＴＴ）
高频保护的发信由方向元件控制。控制发信元件的保护区小于线路全长，称欠范围；超过线路全长，称超范围。
当方向元件由距离元件承担时，ＺⅠ为距离元件Ⅰ段，ＺⅡ、ＺⅢ为距离Ⅱ、Ⅲ段，如图5-20所示，其构成方式有两种：
（1）控制发信的正方向元件的动作区不超过线路全长，反方向故障立即停信的叫欠范围允许式（ＰＵＴＴ）。如由距离保护Ⅰ段动作键控发讯。
当连接片2-4合上，1-3打开，由ＺⅠ通过或门3或门5键控发讯，称为ＰＵＴＴ方式。
允许信号允许信号允许信号 （ａ）
起动
（ｂ） 图5-19 允许式高频方向保护
（ａ）原理图；（ｂ）逻辑图
ＰＵＴＴ方式：ＺⅠ动作，通过或门２、或门3，与门4无时限直接跳本端。通过或门3或门5键控发讯。在跳闸的同时起动Ｔ
１，在本端跳闸，ＺⅠ返回后，Ｔ1延时50ms 返回，即继续键控
50ms ，保证对端能可靠跳闸。 对端收到允许信号后，与ＺⅡ
（或ＺⅢ），起动与门1，经过抗通道干扰时间Ｔ１的1-8 ms 跳闸。
ＰＵＴＴ只有在区内故障ＺⅠ
动作时，才键控，加速对端ＺⅡ，
具有很高的安全性。应当特别指出微机保护的高频保护由单独ＣＵＰ构成独立完整的高频保护。
（2）控制发信的正方向元件的动作区起过线路全长，即正方向区外的一段区域内发生故障时，保护也发出允许信号；反方向立即停信的叫超范围允许式（ＰＯＴＴ）。如由距离保护Ⅱ或Ⅲ段键控发讯。
当连接片1-3合上2-4打开，由ＺⅡ发讯（或ＺⅢ）通过或门5键控发讯，称为ＰＯＴＴ方式。 ＰＯＴＴ方式：由ＺⅡ（或ＺⅢ）键控发讯，收到信号后，与ＺⅡ（或ＺⅢ），起动与门1，经或门２、或门3，与门4跳闸。
欠范围（ＰＵＴＴ）允许式多用于长线路。 超范围（ＰＯＴＴ）允许式多用于短线路。 五、高频保护方框图
纵联保护由整定控制字选择是采用超范围允许式还是闭锁式，两者的逻辑有所不同，部分为起动元件动作保护进入故障测量程序和起动元件不动作保护在正常运行程序两种情况。
1．闭锁式
一般与专用收发信机配合构成闭锁式高频保护，位置停信、其他保护动作停信、通道交换逻辑等都由保护装置实现，这些信号都应接入保护装置而不接至收信机，即发信或停信只由保护发信接点控制，发信接点动作即发信，不动作则为停信。
Ａ：闭锁式高频保护未起动时逻辑见图5-21所示。
起动元件动作即进入故障程序，收发信机即被起动发闭锁信号； １）反方向元件动作时，立即闭锁正方向元件的停信回路；
２）起动元件动作后，收信８ms 后才允许正方向元件投入工作，反方向元件不动作，高频变化量元件或高频零序元件任一动作时，停止发信。
３）当本装置其它保护（如工频变化量阻抗、零序延时段、距离保护）动作，或外部保护（母
发信
图5-21 闭锁式高频保护未起动时逻辑框图
图5-20 超范围（ＰＯＴＴ）和欠范围（ＰＵＴＴ）允许式
线保护）动作跳闸时，立即停止发信，并在跳闸信号返回后，停信展宽150ms ，但在展宽期间若反方向元件动作，立即返回，继续发信；
４）三相跳闸固定回路动作或三相跳闸位置继电器均动作且无流时，始终停止发信；
５）区内故障时，正方向元件动作而反方向元件不动作，两侧均停信，经８ms 延时高频保护出口；装置内设有倒方向延时回路，该回路是为了防止区外故障后，在断合开头的过程中，故障功率方向出现倒方向，短时出现一侧正方向元件未返回，另一侧正方向元件已动作而出现瞬时误动作而设置的，如图５-１7，本装置设于３ＱＦ、４ＱＦ二端，若图示短路点发生故障，１ＱＦ为负方向，２ＱＦ为正方向，Ｍ侧发信，Ｎ侧停信；开关３ＱＦ跳开时，故障功率倒向可能使１ＱＦ为正方向，２ＱＦ为负方向，如果Ｍ侧停信的速度快于Ｎ侧发信，则Ｍ侧可能瞬间出现正方向元件动作同时无收信信号，这种情况可以通过当边疆收信40ms 以后，方向比较保护延时20ms 动作的方式来躲过。
Ｂ：正常运行程序中闭锁式高频保护逻辑
通道试验、远方起信逻辑由本装置实现，这样进行通道试验时就把两侧的保护装置、收发信机和通道一起进行检查。与本装置配合时，收发信机内部的远方起信逻辑部分应取消。见图5-22闭锁
式高频保护起动后逻辑框图。
１）远方起动发信：当收到对侧信号后，如KTP 未动作，则立即发信，如KTP 动作，则延时100ms 发信；当用于弱电侧，判断任一相电压或相间电压低于30Ｖ时，延时100ms 发信，这保证在线路轻负荷，起动元件不动作的情况下，由对侧保护快速切除故障。无上述情况时则本侧收信后，立即由远方起信回路发信，10s 后停信。
２）通道试验：对闭锁式通道，正常运行时需进行通道信号交换，由人工在保护屏上按下通道试验按钮，本侧发信，收信200ms 后停止发信；收对侧信号达5s 后本侧再次发信，10s 后停止发信。在通道试验过程中，若保护装置起动，则结束本次通道试验。
２．允许式
一般与载波机或光纤数字通道配合构成允许式高频保护，位置发信、其他保护动作发信等都由保护装置实现，这些保证信号都接入保护装置而不接至发信机。
纵联保护出口
图5-22 闭锁式高频保护起动后逻辑框图
Ａ：故障测量程序中允许式高频保护启动后的逻辑，见图5-23所示。
１）正方向元件动作且反方向元件不动作即发允许信号，同时收到对侧允许信号达８ms 后高频
保护动作。
２）如连续40ms 未收到对侧允许信号，则其后高频保护动作需经20ms 延时，防止故障功率倒向时保护误动。
３）当本装置其他保护（如工频变化量阻抗、零序延时段、距离保护）动作跳闸，或外部保护（如母线差动保护）动作跳闸时，立即发允许信号，并在跳闸信号返回后，发展宽信１５０ms ，但在展宽期间若反方向元件动作，则立即返回，停止发信。
４）三相跳闸固定回路动作或三相跳闸位置继电器均动作且无流是始终发信。 Ｂ：正常运行程序中允许式高频保护未启动时的逻辑，见图5-24所示。
当收到对侧信号后，如KTP 未动作，则给对侧发100ms 允许信号；当用于弱电侧，判断任一相电压或相间电压低于30Ｖ时，当收到对侧发100ms 允许信号，这保证在线路轻负荷，起动元件不动作的情况下，可由对侧保护快速切除故障。
第六节 输电线路的光纤保护
光纤电流纵差保护是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，每侧保护根据对两侧电流的幅值和相位比较的结果，来区分是区内故障还是区外故障。该保护在每侧都直接比较两侧的电气量。类似于差动保护，因此称为光纤电流纵差保护。由于两侧保护装置没有电
发信
图5-24 允许式高频保护未起动时逻辑框图
纵联保
护出口
图5-23 允许式高频保护起动后逻辑框图
联系，提高了运行的可靠性，其灵敏度高、动作简单可靠快速、不受运行方式变化和系统震荡的影响等优点。是其他保护形式所无法比拟的。在继承了电流差动保护这些优点的同时，以及可靠稳定的光纤传输通道，将电流幅值和相位正确可靠地传送到对侧。给保护装置的正确动作提供有力保证。光纤通道技术是基于用光导纤维作为传输介质的一种通信手段，相对于其他传统通道(如:载波、微波等) 具有如下特点：
(1) 传输质量高，误码率低,一般在10 -10 以下。这种特点使得光纤通道很容易满足继电保护对通道所要求的“透明度”，使收端所看到的信息与发端原始信息完全一致。
(2) 光的传输频率高，频带宽，因此光纤传输的信息量大，可使线路两端保护装置尽可能多地交换信息，从而大大提高继电保护动作的正确性和可靠性。
(3) 抗干扰能力强。由于光信号可以有效地防止雷电、系统故障时产生的电磁干扰,所以光纤通道不存在传统通道的抗干扰问题。
但是，由于目前光纤技术发展的限制，光缆的抗外力破坏能力较差，当采用直埋或空中架设时，易于受到外力破坏，形成机械损伤。若采用架空地线复合光缆(OPGW)，则可以有效地防止类似事件的发生。 近年来，光纤技术、通信技术、继电保护技术的迅速发展为光纤电流差动保护的应用提供了机遇。从而得到了飞速的发展，在220kV 及以上的超高压输变电工程中，基本都采用光纤差动保护。对已投入运行的光纤保护，按原理划分，主要有光纤电流差动保护和光纤闭锁式、允许式纵联保护两种。
一、光纤电流差动保护的基本原理
光纤作为继电保护的通道介质，具有不怕超高压与雷电电磁干扰、对电场绝缘、频带宽和衰耗低等优点。而电流差动保护原理简单，不受系统振荡、线路串补电容、平行互感、系统非全相运行、单侧电源运行方式的影响，差动保护本身具有选相能力，保护动作速度快，最适合作为主保护。采用光纤通道传送保证了传送电流的幅值和相位正确可靠地传送到对侧。
如图5-25所示光纤差动保护通过对线路两侧电流的同步采样和数据交换，准确快速地判断两侧电流的差动电流I d 。正常和外部故障时，两侧电流相位相反，I D =I m +I
n 为0，保护不动作。内部故
障时，两侧电流相位相同，I m +I n = I D 很大，I 保护动作，瞬时切除全线故障。在外部故障情况下，由于T A 饱和，也有可能产生差动不平衡电流。为保证在穿越故障条件下的稳定性，P543装置采用了制动技术，它根据穿越故障电流值按比例有效提高了保护动作电流的整定值，从而避免了区外故障误动作。
如何躲过该不平衡电流对差动保护的影响，不同类型的保护装置其采用的整定方法也不尽相同，一般采用固定门槛法进行整定，即将在正常运行中保护装置测量到的差电流作为被保护线路的纯电容电流，并将该电流值乘以一系数（一般为2~3）作为差动电流的动作门槛。当差动元件判为区内故障发出跳闸命令时，除跳开线路本侧断路器外，还借助于光纤通道向线路对侧发出联跳信号，使得对侧断路器快速跳闸。光纤电流差动保护要求线路两侧的保护装置的采样同时、同步，因此时钟同步对光纤电流差动保护至关重要。当电流差动保护采用专用光纤通道时，保护装置的同步时钟一般采用“主-从”方式，即两侧保护中一侧采用内部时钟作为主时钟，另一侧保护则应设置成从时钟方式。设置为从时钟侧的保护装置，其时钟信号从对侧保护传来的信息编码中提取，从而保证与对侧的时钟同步。当采用复用PCM 方式时，复用数字通信系统的数据通道作为主时钟，两侧保护装置均应设置为从时钟方式，即均从复用数字通信系统中提取同步时钟信号：否则保护装置将无法与通信
N 图5-25 数字光纤通讯
系统数据通道进行复接。
二、光纤闭锁式、允许式纵联保护
光纤闭锁式纵联保护是在目前高频闭锁式纵联保护的基础上演化而来，以稳定可靠的光纤通道代替高频通道，从而提高保护动作的可靠性。光纤闭锁保护的鉴频信号能很好地对光纤保护通道起到监视作用，这比目前高频闭锁保护需要值班人员定时交换信号，以鉴定通道正常可靠与否灵敏了许多，提高了闭锁式保护的动作可靠性。此外，由于光纤闭锁式纵联保护在原理上与目前大量运行的高频保护类似，在完成光纤通道的敷设后，只需更换光收发讯号机即可接入目前使用的高频保护上，因此具有改造方便的特点。与光纤电流纵差保护比较，光纤闭锁式纵联保护不受负荷电流的影响，不受线路分布电容电流的影响，不受两端TA特性是否一致的影响。如光纤网络能有效解决双重化的问题，光纤闭锁式纵联保护就将逐步代替高频保护，在超高压电网中得到广泛应用。
光纤允许式纵联保护是在允许式高频纵联保护的基础上发展而来的。其基本原理是：在功率方向为正的一侧向对侧发送允许信号，此时每侧的光纤机只能接收对侧的信号，每侧的保护必须在方向元件动作时，同时又收到对侧的允许信号之后，才能动作于跳闸。对非故障线路而言，一侧是方向元件动作，收不到允许信号，而另一侧是收到了允许信号，但方向元件不动作，因此都不能跳闸。所以，方向元件和光纤通道是纵联保护装置的主要组成部分。此外，由于光纤允许式纵联保护在原理上与高频保护类似，在完成光纤通道的敷设后只需更换光收发讯机即可接入目前使用的保护装置，具有改造方便的特点。
三、三种差动保护的配合使用
光纤差动保护通常配有电流差动保护、零序电流保护、距离保护等，三种保护相互配合，取长补短，各尽其能，充分发挥各自的优势，使光纤差动保护即反应灵敏，又具有很高的可靠性。由电流差动保护和零序电流保护为主体的快速主保护，三段式相间距离和三段式接地距离、多段式零序方向保护和多段式零序电流构成后备保护。
①电流差动保护
电流差动保护主要由故障分量差动、稳态量电流差动等。故障分量电流差动保护，它不受负荷电流的影响、灵敏度高，但存在时间短，在首次故障使用时，稳态量电流差动受负荷电流及过渡电阻的影响，灵敏度下降，可在全相及非全相全过程使用。
②零序电流差动
零序电流差动仅反应接地故障，接地故障时故障分量差流和零序差流是相等。零序差动不比故障分量电流差动保护灵敏度高。可在无法使用故障分量电流差动保护的少数场合如故障频繁发生，而且间隔很短的时候弥补全电流差动保护灵敏度不足的缺陷。零序电流差动保护需要100ms 左右延时，以躲过三相合闸不同时等因素的影响，三相门口短路测量误差和暂态分量引起的计算误差。多段式零序方向保护、多段零序电流及二段不灵敏零序电流保护构成的后备保护，并配有自动重合闸。
③距离保护
距离保护包括：工频变化量距离、三段式相间距离和三段式接地距离。由工频变化量距离构成快速I段保护、由三段式相间距离和接地距离构成后备保护，并配有自动重合闸。
四、对通信系统的要求
光纤电流差动保护借助于通信通道双向传输电流数据，供两侧保护进行实时计算。其一般采用两种通信方式：一种是保护装置以64Kbps/2Mbps 速率，按ITU—T 建议G.703规定于数字通信系统复用器的64Kbps/2Mbps数据通道同向接口，即复用PCM 方式；另一种是保护装置的数据通信以64Kbps/2Mbps 速率采用专用光纤芯进行双向传输，即专用光纤方式。只有在实现时钟同步的基础上，光纤电流差动保护才能做到采样同步。保护装置一般采用其将线路两侧的保护装置划分为参考端和同步端，参考端作为系统的基准，同步端经同步调整保持与参考端的采样同步，具体方法是：为保证两侧保护采样同步，设定为采样同步端的一侧发一帧同步请求命令，其中包括采样标号，采样参考端在收到同步端发来的命令后返回一帧数据，其中包括参考端的采样标号及该采样相应的时间等信息，同步端收到参考端的相应数据报文后，可计算出通信传输延时和两侧采样时间差⊿t，同步端
根据这个采样时刻的偏差确定调整次数，经过保护对采样时间的数次微调，即直到⊿t=0 时，两侧保护装置实现采样同步。但需注意的是，无论通信通道采用的是专用光纤通道还是复用PCM 通道，线路两侧的电流差动保护必须一侧设为参考端，另一侧设为同步端。
此外，当采用复用PCM方式时，差动保护装置与复用PCM 之间并非直联的，一般多采用“保护装置光电转换接口数字配线架复用光纤通道”连接方式。正常运行中，差动保护装置与光电转换接口之间，可通过环路试验检查其光纤连接的完好性；对于复用PCM 设备，可通过光纤网管系统进行实时检查；而对于光纤转换接数字配线架复用PCM之间的连接，经常由于该段连接的不可靠（如接触不良等原因），造成光纤通道告警、电流差动保护自动被退出的现象。故障现象出现后，又由于缺乏经验和有效的检测手段，运行和维护人员常常不能及时发现问题所在，使得光纤差动保护难以及时恢复正常运行。
五、光纤通道与纵联保护配合的几种方式
纵联保护采用光纤通道，主要有以下几种方式：
(1) 专用光纤保护。光纤通道与纵联保护(如：WXB211C 、LFP2901A 、LFP2902C) 配合构成专用光纤纵联保护。通常采用允许式,即在光纤通道上传输允许信号和直跳信号。此种方式,需要专用光纤接口(如：FOX240)，使用单独的专用光芯。
优点：可避免与其他装置的联系(包括通信专业的设备)，减少信号的传输环节，增加使用的可靠性。
缺点：光芯利用率降低(与复用比较)，保护人员维护通道设备没有优势，若在带路操作时,必须进行本路保护与带路保护光芯的切换，操作不便，并且光纤接头经多次的拨插，极易造成损坏。
(2) 复用光纤保护。光纤通道与纵联保护(如: SEL2321 、LFP902C 、CSL101 、WXH211C 、7SD522 等保护) 配合构成复用光纤纵联保护。通常采用允许式,保护装置发出的允许信号和直跳信号需要经音频接口传送给复用设备，然后经复用设备上光纤通道。
优点：接线简单,利于运行维护。可方便进行带路电信号切换,提高了光芯的利用率。
缺点：中间环节增加，且带路切换设备在通信室，不利于运行人员巡视检查,通信设备有问题则会影响到保护装置的运行。
(3) 光纤纵联电流差动保护。光纤通道首先得到应用的是模拟式的光纤纵联电流差动,但随着大规模集成电路的应用，正逐步被数字式电流差动广泛替代。目前，在电网运行的纵联电流差动保护有：LFP2943A 、LFP2931C、RCS931（A、A S、A L、A M、B、B S、B L、B M、D、D L、D M、D S）、RCS943等保护装置。采用的通道有复用光纤和专用光纤两种方式。
第七节光纤保护应用举例
本节以RCS931A为例进行说明。
RCS931A配有分相电流差动保护、两段零序电流保护、两个延时段零序方向电流保护、工频变化量距离、三段式相间距离、三段式接地距离、自动重合闸构成。通讯速率为64kb/s。设有分相电流差动和零序电流差动继电器全线速跳功能，并利用两端数据进行测距。线路近处故障跳闸时间小于10ms，线路中间故障跳闸时间小于15ms，线路远处故障跳闸时间小于25 ms。
一、通信与通道
数字差动保护的关键是线路两
侧差动保护之间电流数据的交换，本装置中的数据采用64Kb/s高速数据通道、同步通信方式。采用64Kb/s 的传输速率，主要是考虑差动保护的数据信息，可以复接数字通信(PCM微波或PCM光纤通信)设备的64Kb/s数字接口，从而实现远距离传64K b/s 从SCC
来
发时钟
数据接收
64K b/s 去
SCC
图5-26 通信接口框图
送。当采用复接PCM 通信设备时，数据信号是从PCM 的64Kb/s 同向接口实现复接（其“64Kb/s 同向接口”的有关技术指标参见CCITT 推荐标准：G703中的“64Kb/s 接口”）。不论采用专用光纤，或复用PCM 设备，本装置的通信出入口都是采用光纤传输方式。
通信接口数字差动保护的关键是线路两侧差动保护之间电流数据的交换，本装置中的数据采用64Kb/s 高速数据通道、同步通信方式。采用64Kb/s 的传输速率，主要是考虑差动保护的数据信息，可以复接数字通信(PCM 微波或PCM 光纤通信)设备的64Kb/s 数字接口，从而实现远距离传送。当采用复接PCM 通信设备时，数据信号是从PCM 的64Kb/s 同向接口实现复接（其“64Kb/s 同向接口”的有关技术指标参见CCITT 推荐标准：G703中的“64Kb/s 接口”）。不论采用专用光纤，或复用PCM 设备，本装置的通信出入口都是采用光纤传输方式。
通信接口的原理如图5-26，其功能是将传送差动保护电流及开关
量信息的 串行通信控制器（SCC ）
收发的NRZI 码变换成64Kb/s 同向接口的线路码型，经光电转换后，由
光纤通道来传输。使用内部时钟还是外时钟由控制字来实现。 由于装置是采用64Kb/s 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，即两侧的装置发送时钟工作在“主─主”方式，见图5-27，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64Kb/s 同向接口复接PCM 通信设备，则应采用外部时钟方式，即两侧装置的发送时钟工作在“从─从”方式，见图4-28， 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。此时，两侧PCM 通信设备所复接的2M 基群口，仅在PDH 网中应按主─从方式来整定，否则，由于两侧PCM 设备的64Kb/s/2M 终端口的时钟存在微小的差异，会使装置在数据接收中出现定时滑码现象。复接
PCM 通信设备时，对通道的误码率要求
参照电力规划设计院颁发的DL/T
5062-1996《微波电路传输继电保护信息
设计技术规定》中有关条款。 如图5-29所示，控制字“专用光纤”
置“1”，选择“专用光纤”作为信道时，
线路两侧的装置通过光纤通道直接连
接。两侧装置的通信只需要解决位同步，
而不存在多个低次群之间的系统同步问题，两侧装置通信发时钟均采用内部独立的64kb/s 晶振，即内时钟方式，亦称为“主－主”方式。
图5-27 内时钟(主─主)方框图
图5-28 外时钟(从─从)方框图
RCS －900 系列纵联 差动保护 光 发 光纤 光
收
RCS －900 系列纵联 差动保护
光 收 64K b/s 光
发 图5-29 专用光纤方式连接
速断保护功能
速断保护功能： 一、电压速断保护 线路发生短路故障时，母线电压急剧下降，在电压下降到电压保护整定值时，低电压继电器动作，跳开断路器，瞬时切除故障。这就是电压速断保护。 二、电流速断保护 电流速断保护分为无时限电流速断和带时限电流速断，当线路出现故障时，无时限速断保护能瞬时动作，但它只能线路的一部分，带时限电流速断保护能保护全线路另外带时限速断保护比下一级线路无时限保护大了一个时限差，因此下一段线路首端发生短路时，保护不会误动。 三、变压器差动速断保护 差动保护是变压器的主保护，是按循环电流原理装设的。 主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。 差动速断保护，为了防止在较高短路电流水平时,由于电流互感器饱和时产生的高次谐波量增加,产生极大的制动力矩而使差动保护拒动;当短路电流达到4-10倍额定电流时,速断元件快速出口 差动保护的性能非常好，可以瞬时切除全线范围的故障，一般只用于元件保护，如变压器和发电机等。其原理是比较元件两侧的电流大小和方向。 电流速断保护反映相间短路故障，在10~35KV配电线路和小容量变压器上应用广泛。其动作电流按短路电流整定，数值大，只有线路始端故障时的短路电流才会大于其动作电流，即速断保护才会动作，所以其保护范围只限于线路前一部分。 限时速断的功能: MGK31C重合器控制器是专为中压35kV及以下ZW□永磁开关设计的户外型控制器。能方便的配合柱上永磁开关实现分、合闸管理...线路保护功能¨过流Ⅰ段:速断保护功能¨过流Ⅱ段:限时速断保护¨过流Ⅲ段:定时限过流保护¨自动重合 过电流保护功能： 过电流保护器具有过载,堵转,过压,欠压,断相,电流不平衡的保护功能,过电流保护器能对任何类型三相电动机起快速,可靠的保护.过电流保护器具有结构简单,使用方便,价格低廉,而且无功耗,寿命长,体积小的特点.
继电保护讲解之控制回路
1.断路器最低跳合闸电压应不低于 30％额定电压，不高于 65％额定 电压。 当断路器处在合闸位置时，发生如下两种异常情况， （1）断路器不能分闸但红灯亮（2）断路器不能分闸且红灯不亮。将检查二次连线无问题，现提供万用表一只，检查A、B、C、D、E、F电压，试综合分析判断故障原因？ 答：（1）当断路器不能分闸但红灯亮时，如测B点对地电压为正压，E点对地电压为负压，则为KQ 有损坏；如测E 为正压，F 为负压，则为断路器辅助触点有问题；如测F 为正压，D为负压，则说明跳闸线圈有问题！ （2）当断路器不能分闸且红灯不亮时，这时如测得A点为正电压， C点为负压，则为灯丝断；如C点为正压，D点为负压，则为电阻断；如D 点为正电压，B点为正电压。则可能为断路器辅助触点、跳闸线圈、KQ 中电流线圈有损坏或连接不通、接触不良等，可依次进行查找。 1、下图为某变压器的开关控制回路图，如按该图接线，传动时会发生什么问 题？请将不对的地方改正确。（98华北比武试题）
答：不能实现手动跳闸、手动合闸。 正常运行时红、绿信号灯不对。 Kk6,7应与Kk5，8交换。 红灯应接在HWJ接点回路中 绿灯应接在TWJ接点回路中 TWJ线圈应接在TBJ3与DL接点之间。 母差保护出口接点应在防跳继电器前，并取消其自保持电流线圈。 2、对于220kV及以上的电力系统，为保证继电保护系统的可靠性，要求“所有运行设备都 必须由两套交、直流输入和输出回路相互独立，并分别控制不同断路器的继电保护装置进行保护”。请解释在实际系统中是如何实现的？ 答：如此要求的目的在于当任意一套继电保护装置或任意一组断路器拒绝动作时，能由另一套继电保护装置操作另一组断路器切除故障。在所有情况下，要求这两套继电保护装置和断路器所取的直流电源都由不同的熔断器供电。 对于220kV及以上电力系统的线路保护，一般采用近后备方式，即当故障元件的一套继电保护装置拒动时，由相互独立的另一套继电保护装置动作切除故障；而当断路器拒动时，起动断路器失灵保护，断开与故障元件母线相连的所有其他连接电源的断路器。有条件时可采用远后备保护方式，即故障元件所对应的继电保护装置断路器拒绝动作时，由电源侧最临 近故障元件的上一级继电保护装置动作切除故障。
变电站疑难压板释义
各站（220kV）部分疑难压板释义 一、主变保护 1、高（中、低）压侧电压退出 （少数情况下压板名为“高压侧电压投入”，则含义一致，仅投退状态相反）：该功能压板正常运行情况下应退出。当其投入后即将主变对应侧后备保护（复闭过流）的高（中、低）压侧复合电压闭锁元件退出，部分保护类型还可以自动转为取低电压等级（如高压侧电压退出则高压侧后备保护自动转为取中、低压侧电压）的电压作为闭锁条件。该压板在下列情况下应向值班调度员申请投入，恢复正常后退出： 1）对应PT检修且二次电压无法实现并列时； 2）对应侧电压回路断线无法处理时。 2、××保护装置置检修状态 该功能压板正常运行情况下应退出。当其投入后即屏蔽对应装置的各类信息上传（后台机或远动），但此时该装置的保护功能仍能正常发挥作用，即装置动作后仍可正常出口跳合闸，只是各类信息仅在液晶显示屏上显示而不上传至后台机。该压板仅在装置检修时应投入，防止保护校验时产生的大量启动、动作信息干扰运行人员的正常监盘，恢复正常后应退出。 3、投入中（低）压母线充电保护： 该功能压板正常运行情况下应退出；仅在用主变对应侧开关对空载母线充电前投入，充电正常后立即退出。该压板实际为简单的短时限过流保护，当母线有故障时可迅速动作切除，防止对主变造成长时间冲击；但当正常运行时若仍投入则较
易误动，因此应退出。 4、解除母差失灵电压闭锁：该功能压板正常运行情况下应投入。作用：主变保 护动作后解除母差的失灵保护部分的电压闭锁条件。 二、母差保护 1、Ⅰ（Ⅱ）段（母）电压动作：该压板正常运行情况下应投入。该压板串联在 出口回路中，在下列情况下应向值班调度员申请退出，恢复正常后投入： 1）对应PT检修且二次电压无法实现并列时； 2）对应段母线停电检修时； 3）对应段母线电压回路断线无法处理时。 2、投单母（运行）：该压板正常运行方式下应退出（田岭变220kV母线为单母 线，因此应投入）。当其投入后母差保护失去选择性（闭锁小差，保留大差），任何一段母线故障时均出口将两段母线上所有开关。仅在下列情况下应向值班调度员申请考虑是否投入： 1）双母线运行方式倒母线操作前母联设为死开关后应投入（考虑刀闸辅助接点不可靠防止母差保护误动），倒母线结束后必须立即退出； 2）某段母线停电检修时应投入。 三、220kV线路保护 1、三跳（三相跳闸）：该压板正常运行情况下应投入。作用：经保护判断为相 间故障者则直接由此压板出口跳闸，不再经过重合闸的相别判断（若重合闸为“单重”方式，则“三跳”出口后不再重合；“综重”、“三重”方式则“三跳”出口后可重合）。
关于变压器励磁涌流引起线路保护误动的研究
关于变压器励磁涌流引起线路保护误动的研究 摘要：本文结合工程实例，对变压器励磁涌流引起保护误动作的事故进行深入 研究，详细阐述了励磁涌流的产生原因及其危害影响，针对性地提出了防止励磁 涌流引起保护误动的具体方法，并运用有效的管理措施予以解决该故障问题，以 期为有关方面提供参考借鉴。 关键词：变压器；励磁涌流；保护误动；管理措施 前言 变压器励磁涌流将引起继电保护误动，更会导致电网出现电压骤降、和应涌流、谐波污染等情况，给电力系统的正常运行带来极大的影响。基于此，为防止 变压器励磁涌流引起线路保护误动作，避免此类事件的频繁发生，需要对该类事 故进行具体研究，根据电网负荷变化情况，及时调整线路保护定值，运用有效的 管理措施防止励磁涌流问题对电网运行的影响。 1 误动事故案例 1.1 事故简要描述 某变电站内某条配电线路带有80台总容量为0.9MVA的配电网络变压器，在 线路恢复送电时发生以下问题：10kV断路器合闸操作时，电网南瑞CAS231V线 路保护过流Ⅰ段保护动作，跳开该断路器。供电分局人员巡线检查没有找出故障点，拉开分支开关和配电网络变压器跌落开关后，采用逐级送电的办法使线路正 常供电。 1.2 线路保护装置过流保护原理 过电流保护作为二相、三相间的短路保护，每段保护由控制字独立投退，每 一节都可以选择控制字保护复合电压锁定元件（低电压闭锁元件，负序电压闭锁 元件）和功率方向锁定元件，每段电流保护值和动作时间限制可以单独调整。图 1是CAS231V线路保护装置过流保护Ⅰ段的逻辑框图。 图1 CAS231V线路保护装置过流Ⅰ段逻辑框图 过流保护Ⅰ段动作判据共有4个。 （1）当最小母线线电压Uφφmin小于低压闭锁定值ULBS时，开放电流保护。 （2）当母线负序电压U2大于负序电压闭锁定值U2BS时，开放过电流保护。 （3）当电流由母线流向线路时，开放电流保护，正方向动作方向为-90°＜arg ＜90°。其中Ij、Uj为流入继电器的电流、电压；α为电流、电压相夹角。 （4）最大相电流Iφmax大于Izd过流Ⅰ段电流定值。 1.3 事故原因分析 定值单显示，跳闸10kV线路保护的过流Ⅰ段保护控制字置1，过流Ⅰ段保护 定值为15A（二次）、0s；低压闭锁、负压闭锁和方向闭锁控制字置0，未投入。根据保护逻辑原理，过流Ⅰ段保护跳闸仅判最大相电流。查看CAS231V线路保护 装置事件顺序记录SOE（sequence of event），其带负荷试送时故障相电流B相最大为25A（二次），大于整定值，满足跳闸判据，保护装置动作正确。拉开分支 开关和配电网络变压器跌落开关后，采用逐级送电至恢复全线负荷阶段，经观测CAS231V线路保护装置实时采样电流信息，最大相电流只有2A（二次），未达到 过流Ⅰ段保护定值，跳闸判据不满足，保护装置未动作。说明在分别采用以上两 种方式送电时，保护装置均正确响应，不存在问题。 通过查阅资料、图纸，该变电站原设计规模虽能够满足当时地区供电要求，
不对称相继速动和双回线相继速动
具有全线相继速动特性的单端保护的应用 一、引言 继电保护和安全自动装置技术规程规定：110kV线路保护需包括完整的三段相间和接地距离保护、四段零序方向过流保护和低周保护，用以切除相间短路、接地故障和满足系统稳定要求。22OkV及以上线路和较重要的110kV 线路也可配置光纤纵差保护或高频保护。这些纵联保护虽然具有全线速动的优点，但是却必须依赖通道，大大增加了成本及维护费用。 考虑继电保护的经济性，普通的110kV线路和重要的35kV线路，一般只配置三段式距离保护和四段式零序保护，不能实现全线速动。线路末端的故障，只能由二段后备保护来切除，一般都有约的时间级差。具有全线速动的单端保护（又称纵续动作或相继速动）能够以较快的速度切除故障，这对恢复供电可靠性，提高系统稳定性都是大有裨益的。因此，研究具有全线速支特性的单端保护是很有现实意义的。 本文介绍和分析了全线速动单端保护的研究概况，重点阐述了双回线相继速动和不对称相继速动两种已在电力系统保护中广泛使用的全线速动单 端保护，对目前一些刊物上提到功能校验方法进行了分析，并根据本人实际工程经验，总结了一套简单易行的调试方法。 二、全线速动（或者具有全线速动特性）单端保护 根据发生故障时、近故障侧保护命作跳开断路器后，由于系统结构改变引起非故，障线路电流方向变化，由各自提出的判据使相关继电器动作，利用无通道技术对故障线路的远故障侧的距离二段进行加速，其优点在于只利用单端电气量，原理简单，不增加过多的接线和成本。缺点在于如果故障时，线路一端断路器率先跳闸后，系统结构改变引起的非故障线路电流变化不明
显，如率先动作的断路器处于潮流平衡点时，无通道保护将拒动。且无通道保护的研究目前尚处于实验室阶段，其可靠性尚待检验。 文献[5]提出了基于通信的配电线路保护的方案，给出了一种实用的通信网络结构组网方案，分析了通信的时延，描述了复杂故障下保护的故障定位决策，该方案具有投资低，实用性强的优点，其缺点在于保护的动作情况受到通信网络特别是电力载波网制约，使保护动作的可靠性大受影响，因此目前仅停留在理论研究阶段。 ` 文献[6]提出了一种应用径向基函数神经网络实现输电线全线路无通道快速保护的原理，富有新意，但它建立在提供大量的训练样本，从而获得各个RBF子网络的准确权值和阀值基础上，对于其选厂择性有很高要求的继电保护来讲，在应用上缺乏可行性。 三、全线速动特性单端保护原理 不对称相继速动和双回线相继速动是两种不同原理全线速动特性的单 端保护。不对称相继速动保护利用故障被对侧保护切除后引起的负荷电流的变化来判定不对称故障区段，从而加速II段保护，可谓独具匠心。双回线相继速动保护利用双回线上的两个距离继电器的相互闭锁回路巧妙地实现 了相继速动功能，该方案简单可靠，性能良好，不但适用于不对称故障，而且适用于对称故障，是一种简单实用的加速方案。现分别介绍其原理： （一）不对称相继速动保护 不对称故障时，利用近故障侧切除后负荷电流的消失，可以实现不对称故障时相继跳闸。双回线相继速动保护框图如图1。在不对称相继速动功能投入的前提下，不对称相继速动需满足两个条件：①距离II段元件动作．； ②负荷电流先是三相均有流，随后任一相无流。
(新)高压电动机差动保护原理及注意事项
高压电动机差动保护原理及注意事项 差动保护是大型高压电气设备广泛采用的一种保护方式，2000KW以上的高压电动机一般采用差动保护，或2000kW(含2000kW)以下、具有六个引出线的重要电动机，当电流速断保护不能满足灵敏度的要求时，也装设纵差保护作为机间短路的主保护。差动保护基于被保护设备的短路故障而设，快速反应于设备内部短路故障。对被保护范围区外故障引起区内电流变化的、电动机启动瞬间的暂态峰值差流、首尾端CT不平衡电流等容易引起保护误判的电流，对于不同的差动保护原理，有不同的消除这些电流的措施。 差动保护的基本原理为检测电动机始末端的电流，比较始端电流和末端电流的相位和幅值的原理而构成的，正常情况下二者的差流为0，即流入电动机的电流等于流出电动机的电流。当电动机内部发生短路故障时，二者之间产生差流，启动保护功能，出口跳电动机的断路器。微机保护一般采用分相比差流方式。 图1 电动机差动保护单线原理接线图 为了实现这种保护，在电动机中性点侧与靠近出口端断路器处装设同一型号和同一变化的两组电流互感器TA1和TA2。两组电流互感器之间，即为纵差保护的保护区。电流互感器二次侧按循环电流法接线。设两端电流互感器一、二次侧按同极性相串的原则相连，即两个电流互感器的二次侧异极性相连，并在两连线之间并联接入电流继电器，在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器二次电流I·12与I·22之差。继电器是反应两侧电流互感器二次电流之差而动作的，故称为差动继电器。图1所示为电动机纵差保护单线原理接线图。 在中性点不接地系统供电网络中，电动机的纵差保护一般采用两相式接线，用两个BCH-2型差动继电器或两个DL-11型电流继电器构成。如果采用DL-11型继电器，为躲过电动机启动时暂态电流的影响，可利用出口中间继电器带0.1s的延时动作于跳闸。如果是微机保护装置，则只需将CT二次分别接入保护装置即可，但要注意极性端。一般在保护装置
第五章全线速动保护
第五章输电线路保护的全线速动保护 《电力系统继电保护及安全自动装置技术规程》规定 一、110～220kV中性点直接接地电力网中的线路保护，符合下列条件之一时，应装设一套全线速动保护 1．根据系统稳定要求有必要时； 2．线路发生三相短路，如使发电厂厂用母线电压低于允许值(一般约为70%额定电压)，且其他保护不能无时限和有选择地切除短路时； 3．如电力网的某些主要线路采用全线速动保护后，不仅改善本线路保护性能，而且能够改善整个电网保护的性能。 二、对220kV线路，符合下列条件之一时，可装设二套全线速动保护。 （一）根据系统稳定要求； （二）复杂网络中，后备保护整定配合有困难时。 对于220kV以上电压等级线路，应按下列原则实现主保护双重化： 1．设置两套完整、独立的全线速动主保护； 2．两套主保护的交流电流、电压回路和直流电源彼此独立； 3．每一套主保护对全线路内发生的各种类型故障（包括单相接地、相间短路、两相接地、三相短路、非全相运行故障及转移故障等），均能无时限动作切除故障； 4．每套主保护应有独立选相功能，实现分相跳闸和三相跳闸； 5．断路器有两组跳闸线圈，每套主保护分别起动一组跳闸线圈； 6．两套主保护分别使用独立的远方信号传输设备。若保护采用专用收发信机，其中至少有一个通道完全独立，另一个可与通信复用。如采用复用载波机，两套主保护应分别采用两台不同的载波机。 三、对于330~500kV线路，应装设两套完整、独立的全线速动保护。接地短路后备保护可装设阶段式或反时限零序电流保护，亦可采用接地距离保护并辅之以阶段式或反时限零序电流保护。相间短路后备保护可装设阶段式距离保护。 500kV线路的后备保护应按下列原则配置 1．线路保护采用近后备方式。 2．每条线路都应配置能反应线路各种类型故障的后备保护。当双重化的每套主保护都有完善的后备保护时，可不再另设后备保护。只要其中一套主保护无后备，则应再设一套完整的独立的后备保护。 3．对相间短路，后备保护宜采用阶段式距离保护。 4．对接地短路，应装设接地距离保护并辅以阶段式或反时限零序电流保护；对中长线路，若零序电流保护能满足要求时，也可只装设阶段式零序电流保护。接地后备保护应保证在接地电阻不大于300Ω时，能可靠地有选择性地切除故障。 5．正常运行方式下，保护安装处短路，电流速断保护的灵敏系数在1．2以上时，还可装设电流速断保护作为辅助保护。 第一节输电线路的纵联差动保护 一、概述 超高压输电电网要求继电保护快速动作。继电保护的快速动作可以减轻故障元件的损坏程度，提高线路故障后自动重合闸的成功率，特别是有利于故障后电力系统的稳定性。在近几十年，我国继电保护工作者为提高保护的动作速度作了很大努力，取得显著成效，其中对电力系统影响最大的是反映故障分量的超高速继电保护原理的应用。
10kV配电线路保护误动原因分析
10kV配电线路保护误动原因分析 发表时间：2017-09-01T10:37:55.243Z 来源：《电力设备》2017年第14期作者：孔德炳 [导读] 摘要：随着我国经济的快速发展，电力系统的建设规模不断扩大，对10kV供电系统提出的要求越来越高、越来越严格，然而出现的各种故障也呈上升趋势，对社会经济发展和人们生活质量产生了一定的影响。 (国网河南辉县市供电公司河南辉县 453600) 摘要：随着我国经济的快速发展，电力系统的建设规模不断扩大，对10kV供电系统提出的要求越来越高、越来越严格，然而出现的各种故障也呈上升趋势，对社会经济发展和人们生活质量产生了一定的影响。对于10kV配电线路来说，在线路恢复送电合线路开关时，因励磁涌流引起的无时限电流保护误动作较普遍。电力系统继电保护及自动装置主要是依据电力系统中电流、电压的变化作出相应动作，在设计前期，为尽可能提高逻辑运算结果的准确性，并没有过多地考虑涌流问题。但在电力系统运行过程中，发现励磁涌流对其稳定运行产生了很大的影响，特别是在10kV线路开关合闸过程，出现多起线路保护误动作事故。如果不采取措施解决变压器励磁涌流问题，将导致继电保护装置误动作，直接影响继电保护装置运行的稳定性，进而影响电能的输送，甚至威胁整个电力系统的安全稳定运行。 关键词：10kV；配电线路；保护；误动 作为电力系统的重要组成部分，10kV配电线路的主要作用为连接用户和电网，输送电能，在乡村供电线路与城市供电线路之间发挥其他配电线路不可替代的作用。因为10kV配电线路分布较广，且较为复杂，容易受外部环境的影响，虽然电网规模和改革力度在加大，但是在实际应用中可能出现新的问题和发现潜在的问题，就需要研究人员和工作人员进行分析和探索，寻找排查和解决故障的最终策略。 一、10kV配电线路的特点和现状 （一）10kV配电线路的特点 10kV配电线路的特点主要表现在其结构的一致性差，举例来说：①与输电线路本身是相区别的，但如果用户专线只接待2个以下的用户，就会丧失其独特的功能，不能发挥其无可替代的作用；②放射状的线路使得一个线路的分支上连接着几十台或者几百台变压器，造成很大的压力，很可能出现故障；③线路长短不一，几百米和几十米的线路都有；④35kV变电站的出线和110kV变电站的出线同时存在；⑤有些线路的配电变压器最大仅有100千伏安，某些线路却能高达几千千伏安。 （二）10kV配电线路的现状 10kV配电线路是高压配电线的一种，由于露天作业受到的影响非常大，这是外部环境复杂和多变的原因；另一方面，线路多，覆盖面广，接线方式难等特点使得运行中出现的故障特别多，自身的设备质量高低不同限制了更多，使得10kV配电线路的运行维护与其他线路相比更加复杂。城市10kV配电线路主要为电缆线路，而城市远郊和农村则为架空线路，这更为10kV配电线路的运行维护增加了难度，需要进一步的深入研究和发展。 二、励磁涌流产生原理及特点 （一）励磁涌流产生原理 变压器作为电能、磁能的转换装置，当变压器二次绕组开路时，一次绕组需要通过相应的励磁电流来建立主磁通，因此，励磁涌流是变压器特有的电磁现象。励磁电流和磁场的关系可以由变压器铁芯的磁化曲线特性来决定。变压器在空载稳定运行状态下，由于建立了稳定的主磁通，不会使铁芯中的磁通密度达到饱和状态，励磁电流值很小，一般达到变压器额定电流的2%～10%。但是一旦因某些原因使磁通密度增大到饱和状态，励磁电流就会剧增，铁芯越达到饱和状态，磁场需要的励磁电流也就越大。 （二）励磁涌流特点 峰值大，当变压器空载投入时，可达到额定电流的5～8倍，而相对于容量较小的配电变压器，倍数则更大。包含很大的非周期分量，使励磁涌流波形偏于时间轴一侧。包含大量高次谐波分量，主要以二次谐波为主。是衰减的，衰减时间与变压器绕组时间常数T及合闸回路有关，励磁涌流由峰值衰减到0.25～0.5倍额定电流，经历时间为0.5～0.75s，随后衰减变慢。与单台大容量变压器不同，10kV配电线路的励磁涌流是线路上挂接的几十台小容量配电变压器所产生的励磁涌流的叠加。 （三）励磁涌流影响因素 当电压过零时刻投入变压器时，将产生最严重的磁饱和现象，此时变压器励磁涌流最大值可达变压器额定电流的5～8倍，其中包含大量的非周期分量和高次谐波分量，并以一定时间系数衰减。研究得出，励磁涌流的大小和衰减时间跟变压器铁芯磁通大小、铁芯材料和性质、变压器设计的工作磁密，变压器结构和容量大小等有关。大容量变压器产生励磁涌流倍数小，但励磁涌流时间常数大，存在时间长，有时要经过数秒甚至几分钟才能衰减到正常值。小容量变压器空投时励磁涌流与其额定电流之比越大，即励磁涌流倍数越大。 三、改进方案 （一）增加二次谐波制动闭锁保护功能 在10kV线路保护增加二次谐波制动闭锁保护功能，可在不改变原有定值的基础上，区别故障电流和励磁涌流。励磁涌流含有大量的二次谐波，变压器的差动保护就是利用这个特性，设定二次谐波制动来防止励磁涌流引起保护误动作。若在10kV线路保护中，增加二次谐波制动闭锁保护功能，当配电线路故障时，无二次谐波产生，不闭锁保护，但当配电线路中产生励磁涌流时，迅速闭锁线路保护功能，可避免由于变压器励磁涌流引起的保护误动作。 （二）短路控制 随着电网建设的不断扩大，10kV配电系统所带负载不断增加，故障时短路电流也随之变大，当线路出口处发生短路时，短路电流很大，使变压器二次受到大电流冲击，因此，需要设置特殊段定值来闭锁重合闸。当线路出口故障时，短路电流可达到它一次额定电流的几十倍，此时要闭锁重合闸，防止重合闸动作再次合于故障，使变压器受大电流冲击而烧损。 （三）断路器控制 在变电站线路出口附近发生故障，断路器失灵时，要由变压器后备保护来切出故障，变压器后备保护整定时间为2.2s。由于线路出口附近发生故障短路电流很大，故障切出时间比2.2s长，将导致变压器及设备烧毁等事故，因此，需在10kV线路保护加装出口故障断路器失灵判别功能，并与变压器后备保护相结合构成线路出口故障失灵保护。线路出口故障断路器失灵的特点是出口跳闸后，短路电流大，且不
速断保护,差动保护
速断保护 1000kW以下的高压电动机,装设电流速断保护时宜采用两相不完全星型接线并动作于跳闸。错误 2000kW以下的电动机,如果(电流速断保护)灵敏度不能满足要求时,也可采用电流纵差动保护代替。 2000kW及以上大容量的高压电机,普遍采用(纵差动保护)代替电流速断保护。 变压器的(电流速断保护),其动作电流整定按躲过变压器负荷侧母线短路电流来整定,一般应大于额定电流3-5倍整定。 变压器容量在(10000)kVA以下的变压器、当过电流保护动作时间大于0.5s时,用户3~10kV配电变压器的继电保护,应装设电流电力线路电流速断保护是按躲过本线路末端最大短路电流来整定。（√） 对高压电力线路，限时电流速断保护的动作时间一般取（0.5s ） 电力线路电流速断保护是按躲过本线路末端最大短路电流来整定。正确 对于高压电力线路,限时电流速断保护的动作时间一般取1s。错误 对于中、小容量变压器,可以装设单独的(电流速断保护),作为变压器防止相间短路故障的主保护。 限时电流速断保护可以保护线路全长。正确 在靠近线路末端附近发生短路故障时,电流速断保护仍然能正确反映。错误 中小容量的高压电容器组普遍采用电流速断保护或延时电流速断保护作为相间短路保护。正确 中小容量的高压电容器组如配置(电流速断保护),动作电流可取电容器组额定电流的2-2.5倍。 差动保护 2000kW以下的电动机,如果(电流速断保护)灵敏度不能满足要求时,也可采用电流纵差动保护代替。 2000kW及以上大容量的高压电机,普遍采用(纵差动保护)代替电流速断保护。 差动保护属于按(保护原理)分类。 高压电动机不采用纵差动保护。（×）（解释：重要的，大型的也可采用） 对差动保护来说,变压器两侧的差动CT均应接成星型。错误 高压电动机纵差动保护工作原理与变压器纵差动保护相似。正确 下列(310)表示110KV母线电流差动保护A相电流公共回路。
电动机差动保护及差动速断保护的整定计算
电动机差动保护及差动速断保护的整定计算 Last revision on 21 December 2020
电动机差动保护及差动速断保护的整定计算 目前，国内生产及应用的微机型电动机的差动保护，由差动速断元件和具有比率制动特性的差动元件构成。差动速断元件没有制动特性，实质上是差流越限的高定值元件。与发电机差动保护一样，差动元件的动作特性为具有二段折线式的比率制动特性。对电动机差动保护的整定计算，就是要整定计算差动元件的初始动作电流Idz0、拐点电流Izd0、比率制动系数及差动速断元件的动作电流。 1、差动元件的初始动作电流Idz0 与发电机差动保护相同，电动机差动元件的初始动作电流，应按照躲过电动机额定工况下的最大不平衡电流来整定。即：Idz0＝ Krel×IHeδmax＝Krel（K1+K2)IN IHeδmax－最大不平衡电流 Krel－可靠系数，取~2 IN－电动机的额定电流 K1－两侧TA变比误差，由于电动机的TA通常精度较低，可取。 K2－通道调整及传输误差，取。 综上所述，得Idz0＝（~）IN，实取（TA二次值）。 2、拐点电流Izd0 在厂用电压切换的暂态过程中，由于电动机两侧差动TA二次回路中的暂态过程不一致，将在差动回路产生较大的差流。因此，为防止电动机
差动保护误动，应减少拐点电流。为此拐点电流可取Izd0＝（~）IN。（TA 二次值） 3、比率制动系数KZ 电动机的启动电流很大，最大启动电流高达电动机额定电流的8倍以上。另外电动机电源回路上发生短路故障时，电动机将瞬间供出较大的电流。 为了防止在上述过程中差动保护误动，差动元件的比率制动系数KZ 应按躲过电动机启动及电源回路故障时产生的最大不平衡电流来整定。 KZ=Krel×（IHeδmax/Imax） Krel－可靠系数，取~ IHeδmax－最大不平衡电流，它等于（K1+K2+K3)Imax Imax－电动机启动或电源回路故障时电动机的最大电流，取8IN。 K1－两侧TA变比误差，由于电动机的TA通常精度较低，可取。 K2－通道调整及传输误差，取。 K3－暂态特性系数，可取~。 综上所述，KZ＝（~）×（++=~ 实际可取KZ＝。 要说明的是，在电动机自启动的瞬间，由于两侧差动TA二次回路负载相差很大，可能造成两侧电流之间的相位变化较大，因此，若按此时的差流来整定差动元件，则差动元件的动作灵敏度将大大降低。为此，要求电动机差动元件速度不要太快，可增加（80~100）ms的延时。 4、差动速断元件Uhdz的整定
双回线相继速动保护的优劣分析
双回线相继速动保护的优劣分析 摘要：作为双回线路管理的重要环节，继电保护对于提高同杆双回线路运行的 安全性具有重要作用。本文介绍双回线路继电保护的特点，分析同杆双回线路继 电保护原理。 关键词：双回线路；继电保护；分析 同杆双回线路输电技术具有投资回报率高、输电速度快、单位走廊输电容量 大等优势，在现代电能传输中得到广泛应用。然而因同杆双回线路包含较多的导 线数量和运行方式，且双回线之间的距离过近，使得同杆双回线路经常出现复杂 的故障类型，其保护性能及效果受到严重影响。若对双回线保护配置设计不合理 或未充分考虑运行方式等的影响，则很容易造成保护设备拒动或误动问题，进而 影响电力网络运行安全。因此，加强有关同杆双回线路继电保护原理的分析，对 于改善双回线路继电保护质量具有重要的现实意义。 一、双回线路继电保护的特点 1、互感的影响。电网在实际运行中，导线之间不可避免的会存在互感的问题。同一回线之间存在这种情况，问杆双回线之间也同样面临这个问题。如果遇到故障，双回线上的电流与电压受本线路运行状态的影响，也与另一回线电气量感应 有着密切关系。零序互感比其他任何感应影都要明显和严重，如果无法采取紧急 应对方法，十分可能造成严重后果。 2、跨线故障选相。保护装置对跨线故障选相有时候会出现误判，对系统稳定运行产生影响。因此，十分有必要找到一种有效的跨线故障甄别方案，确保线路 一旦发生类似故障时能够得到及时处理，以保证两侧系统的联系稳定。 3、自动重合闸的设置。同杆并架线路如果出现跨线永久性故障，且两回线重合闸配合不当，将会直接对系统产生致命的破坏。如果双回线是两侧系统主要的 联系工具，则须认真对待如何处理两回线的重合闸的设置方式，设计原则就是确 保跨线故障排除后，两侧系统依然可以平稳地运行，以此不断加强电网的运行的 稳定性。 二、同杆双回线路继电保护问题 1、自动重合闸：当同杆双回线路出现跨线永久性故障问题时，应尽可能防止双回线重合闸不当引起的永久性相间故障问题，否则会导致系统遭受二次冲击。 如在出现IA IIBG 永久性故障问题时，当II 回线两侧跳B 相、I 回线两侧跳A 相如 果两回线在同一时刻重合，则等同于两次重合于ABG 相间电路，其形成的较大短 路电流会同时将两条线路切除，进而影响电网运行的稳定性。另外，在采用双回 线联系度两侧系统提供支撑时，要全面分析双回线间侧重合闸方式，确保在跨线 故障断开后，两侧系统的互联运行不会受到故障影响，由此改善电网运行的安全 性与稳定性。 2、采用不同的运行方式会表现出不同的灵敏度：同杆双回线路可采用非全相运行、双线组合全相运行、双回线同时运行、单回线运行等不同运行方式。因双 回线间互感问题，使得在对应运行方式下出现故障时，线路会表现出相应的故障 电流和故障电压特点，由此造成不同运行方式下双回线的保护灵敏度存在差异。 所以方案设计时应分析在不同运行方式下保护配置定值及其方案的灵敏度和适用性。 3、跨线故障及线间互感的影响：对于跨线故障问题，相比单回线故障其电气量变化特征表现出特定的差异性，这在一定程度上会对功率方向保护与距离保护
电动机差动保护的原理及应用
电动机差动保护的原理及应用 摘要：本文阐述了大型电动机差动保护原理。分析了差动保护的分类及对灵敏度的影响并介绍了差动原理逻辑图。 关键词：差动保护、比率差动、二次谐波闭锁比率差动 引言 大型高压电动机作为昂贵的电气主设备在发电厂，化工厂等大企业得到广泛的应用。如果发生严重故障导致电机烧毁，将严重影响生产的正常进行，造成巨大的经济损失，因此必须对其提供完善的保护。现有电动机综合保护装置主要针对中小型电动机，为其提供电流速断，热过载反时限过流，两段式定时限负序，零序电流，转子停滞，启动时间过长，频繁启动等保护功能。而对于2000KW以上特大容量电动机，则无法满足其内部故障时对保护灵敏度与速动性的要求，因而研制此装置并配合综合保护装置，为高压电动机提供更可靠更灵敏的保护措施。按照《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062的要求：2MW 及以上的电机应装设纵差保护。 一概述 为了实现这种保护，在电动机中性点侧与靠近出口端断路器处装设同一型号和同一变化的两组电流互感器TA1和TA2。两组电流互感器之间，即为纵差保护的保护区。电流互感器二次侧按循环电流法接线。设两端电流互感器一、二次侧按同极性相串的原则相连，即两个电流互感器的二次侧异极性相连，并在两连线之间并联接入电流继电器，在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器二次电流I·12与I·22之差。继电器是反应两侧电流互感器二次电流之差而动作的，故称为差动继电器。 在中性点不接地系统供电网络中，电动机的纵差保护一般采用两相式接线，用两个BCH-2型差动继电器或两个DL-11型电流继电器构成。如果采用DL-11型继电器，为躲过电动机启动时暂态电流的影响，可利用出口中间继电器带0.1s 的延时动作于跳闸。如果是微机保护装置，则只需将CT二次分别接入保护装置即可，但要注意极性端。一般在保护装置端子上有交流量或称模拟量输入的端子，分别定义为Ia1、Ia1*、Ic1、Ic1*（电机的端电流），Ia2、Ia2*、Ic2、Ic2*（电机的中性线电流），带*的为极性端。 保护装置的原理接线图如图2所示。电流互感器应具有相同的特性，并能满足10%误差要求。 微机保护原理框图见图如下：
RCS-941线路保护装置实验报告材料
_______ 线路保护试验1 ?本线路保护装置设备表: ?保护装置程序版本: .保护输入接点检查: .保护交流采样检查:
4 . 1零漂检查： . . 零漂检查: 4 . 1 . 2 CPU零漂检查: 4 . 2交流电压回路检查： 4 . 2 . 1 CPU交流电压回路检查: . . 交流电压回路检查: 4 . 3交流电流回路检查： 4 . 3 . 1 CPU交流电流回路检查: 4 . 3 . 2 DSP交流电流回路检查:
保护装置定值清单:
6 ?保护试验： 6.1距离保护： 采用微机继保仪距离保护模块试验。计算模型：电流恒定，额定电压：V，频率：Hz , 补偿系数：KL= ,1段电流A,n段电流A，川段电流A。 6.1.1接地距离： 6.1.1.1接地距离I段Zzd1= Q, ° , S,故障阻抗值=0.95*Zzd1 故障阻抗值，模拟, , 相故障，接地距离I段不动作。 接地距离H段Q, ° , ,故障阻抗值 故障阻抗值=1.05*Zzd2 ，模拟A , B, C单相故障，接地距离H段不动作。 接地距离川段° , ,故障阻抗值
故障阻抗值=1.05*Zzd3 ，模拟A , B, C相故障，接地距离川段不动作。 6.1.2相间距离： 相间距离段° , ,故障阻抗值 故障阻抗值=1.05*Zzd1 ，模拟AB , BC, CA , ABC故障，相间距离I段不动作。 相间距离段° , ,故障阻抗
故障阻抗值=1.05*Zzd2 ，模拟AB , BC , CA , ABC 故障，相间距离H 段不动作。 6.123相间距离川段 Zzd3= Q, ° , S ,故障阻抗=0.95*Zzd3 。 故障阻抗值，模拟，，，故障，相间距离川段不动作。 6.2零序保护： 采用微机继保仪零序保护模块试验 ?计算模型：电流恒定，额定电压： V ，频率： Hz , 短路阻抗： Q, 。，补偿系数： KL= 零序段仁 , ,故障电流值 故障电流值，模拟, , 相故障，零序段不动作。 零序H 段, ,故障电流值
一起220kV线路保护误动原因及改进措施
第３０卷第４期２ ０ １ ２年４月水 电 能 源 科 学 Ｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ＰｏｗｅｒＶｏｌ．３０Ｎｏ．４ Ａｐ ｒ．２ ０ １ ２文章编号：１０００－７７０９（２０１２）０４－０１８３－ ０２一起２２０ｋＶ线路保护误动原因分析及改进措施 秦 平 （广东电网韶关供电局，广东韶关５０２１２６ ）摘要：针对一起２２０ｋＶ线路发生区外相间故障，分析了保护装置误动原因，从保护装置自身及其外部回路提出了相应的防范措施， 确保了线路安全可靠运行。关键词：２２０ｋＶ线路；保护通道联调；误动；可靠性；区外相间故障；动作分析中图分类号：ＴＭ７２６ 文献标志码：Ｂ 收稿日期：２０１１－０７－２５，修回日期：２０１１－１０－ ２９作者简介：秦平（１９７０－），男，工程师，研究方向为变电运行及继电保护管理，Ｅ－ｍａｉｌ：２６９９０２９１８＠ｑｑ ．ｃｏｍ１ 事故概况 ２２０ｋＶ甲站２２０ｋＶ母线正常运行方式时，由火电厂电源和２２０ｋＶ乙站给２２０ｋＶ甲站提供电源，以确保铁路专供＃１线路正常运行。２０１０年８月１２日２０：５７：１０，２ ２０ｋＶ甲站的＃１线路发生ＢＣ相故障（该线路为铁路专供线路只有ＢＣ两相，无重合闸功能），２２０ｋＶ＃１线路两侧保护正确动作， 跳开相应的开关。图１为事故一次系统简易结构图，图２为故障录波图，故障电流有效值约为１１ ．０４７Ａ。 图１ 一次电气系统简易图 Ｆｉｇ．１ Ｓｉｍｐｌｅ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ｐｒｉｍａｒｙ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ图２ ＃１线路交流量录波图 Ｆｉｇ． ２ Ｗａｖｅｆｏｒｍ ｏｆ ＡＣ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｌｉｎｅ＃１同时，２２０ｋＶ＃２线路的对侧（即２２０ｋＶ乙站）主Ⅱ屏保护出口，跳Ａ、Ｂ、Ｃ三相，而２２０ｋＶ甲站的＃２线路（本侧）的主Ⅱ屏保护仅启动未动作，两侧主Ⅰ屏保护均未动作。经事故后调查，２２０ｋＶ＃ ２线路无故障，２２０ｋＶ乙站主Ⅱ屏保护 动作属于典型的区外误动。 ２ 保护动作过程分析 ２２０ｋＶ＃２线路两侧均采用河南许继电气公 司的产品，主Ⅰ保护为ＷＸＨ－８０３光纤差动保护，主Ⅱ保护为ＷＸＨ８０２Ａ＋ＦＯＸ－ ４１保护配置，采用允许式信号。 基于线路两侧保护报告和录波资料，分析了故障保护动作过程。 为便于分析，特将２２０ｋＶ乙站的＃２线路的主Ⅱ保护录波图列出， 见图３。由图可看出，当甲站的２２０ｋＶ＃１线路发生故障时，乙站２２０ｋＶ＃２线路主Ⅱ保护作为远离故障侧，其判为正方向故障，必然启动发出信号，发信时间为２１．５ｍｓ 。图３ 乙站＃２线主Ⅱ保护发信录波图 Ｆｉｇ．３ Ｏｕｔｇｏｉｎｇ ｓｉｇｎａｌ ｗａｖｅｆｏｒｍ ｏｆ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎⅡｉｎ ｌｉｎｅ＃２ａｔ ｓｔａｔｉｏｎ Ｂ图４为甲站２２０ｋＶ＃２线路现场录波图。由图可看出：①虽甲站２２０ｋＶ＃２线路提供故障电流（幅值约为４．５９Ａ），但相对甲站２２０ｋＶ＃１线 路就为区外故障，不应发允许式命令给对侧。②甲站＃２线主Ⅱ保护约在２９ｍｓ收到对侧允许式命令后，在４４ｍｓ向对侧发出近２００ｍｓ左右的允 许式命令，导致了误动［ １］ 。３ 误动原因分析 由保护录波分析可推断乙站２２０ｋＶ＃２线路
速断保护
速断保护 速断保护：为了克服过电流保护在靠近电源端的保护装置动作时限长，采用提高整定值，以限制动作范围的办法，这样就不必增加时限可以瞬时动作，其动作是按躲过最大运行方式下短路电流来考虑的，所以不能保护线路全长，它只能保护线路的一部分，系统运行方式的变化影响电流速断的保护范围。 一、电压速断保护 线路发生短路故障时，母线电压急剧下降，在电压下降到电压保护整定值时，低电压继电器动作，跳开断路器，瞬时切除故障。这就是电压速断保护。 二、电流速断保护 电流速断保护分为无时限电流速断和带时限电流速断，当线路出现故障时，无时限速断保护能瞬时动作，但它只能保护线路的一部分，带时限电流速断保护能保护全线路，另外带时限速断保护比下一级线路无时限保护大了一个时限差，因此下一段线路首端发生短路时，保护不会误动。 三、变压器差动速断保护 差动保护是变压器的主保护，是按循环电流原理装设的。主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。在绕组变压器的两侧均装设电流互感器，其二次侧按循环电流法接线，即如果两侧电流互感器的同级性端都朝向母线侧，则将同级性端子相连，并在两接线之间并联接入电流继电器。在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流只差，也就是说差动继电器是接在差动回路的。从理论上讲，正常运行及外部故障时，差动回路电流为零。实际上由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常运行和外部短路时，差动回路中仍有不平衡点流Iumb流过，此时流过继电器的电流IK为 Ik=I1-I2=Iumb要求不平衡点流应尽量的小，以确保继电器不会误动。当变压器内部发生相间短路故障时，在差动回路中由于I2改变了方向或等于零（无电源侧），这是流过继电器的电流为I1与I2之和，即Ik=I1+I2=Iumb能使继电器可靠动作。变压器差动保护的范围是构成变压器差动保护的电流互感器之间的电气设备、以及连接这些设备的导线。由于差动保护对保护区外故障不会动作，因此差动保护不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合，所以在区内故障时，可以瞬时动作。
不对称相继速动
由于过电流保护受系统运行方式的影响较大，越来越多的线路保护采用了距离保护，而且随着横差保护的渐渐退出，国内很多保护厂家生产的距离保护都采用了双回线相继速动功能，用于双回线并列运行快速切除一回线上远端发生的短路故障。 只有掌握了相继速动的原理才能正确的检验保护逻辑的正确性。下面以RCS-951保护为例，介绍用博电试验仪测试相继速动的方法。 不对称相继速动 不对称故障时，利用近故障侧切除后负荷电流的消失，可以实现不对称故障时相继跳闸。如下图所示： 当线路末端不对称故障时，N侧I段动作快速切除故障，由于三相跳闸，非故障相电流同时被切除，M侧保护测量到任一相负荷电流突然消失，而II段距离元件连续动作不返回时，将M侧开关不经II段延时即跳闸，将故障切除。此功能只要对侧有电源时，就应该投入。试验接线：按照原理，此项试验必须接入三相电流、三相电压，并将保护动作接点返回试验仪开入量上，以便测时间。 按照保护动作顺序，使用状态序列菜单，按照下面的步骤设置参数。
状态一即负荷态 设置正常电压，三相负荷电流选为2A（需要大于有流判据）正相序，设置为手动触发或时间触发（需大于PT断线复归时间，一般设置为25秒）。 状态二即发生故障刚发生状态 利用短路计算功能，计算AB故障，故障电流选5A，阻抗小于距离II 段定值大于距离I段定值，阻抗角与定值相同。C相电流设置为2A，与状态一一致。设置为时间触发，触发时间设置为100ms（对端保护动作时间+开关跳闸时间）。 状态三即对端开关动作后状态利用短路计算功能，计算AB故障，故障电流选5A，阻抗小于距离II段定值大于距离I段定值，阻抗角与定值相同（同状态二）。C相电流设置为0A。设置为开关量翻转触发，并将接入的开入量设置成三相跳闸。 以上设置完成后，投入不对称相继速动功能，进行试验，保护应正确动作，并测出动作时间。双回线相继速动 双回线相继速动保护原理如下图： 两条线路中的III段距离元件动作或其它保护跳闸时，输出FXJ信号分别闭锁另一回线路II段相继速跳元件。