差动保护整定计算

差动保护整定计算

1. 理论分析

差动保护是最易满足“四性”要求的一种性能优良的继电保护。它还具备选相能力强，适应能力强等优点，因而作为主保护广泛地应用于线路、发电机、变压器、母线、电抗器等电气设备。根据基尔霍夫电流定律，只要被保护设备无短路电流分支，理论上差动继电器的动作量等于零，具有极高的安全性；被保护设备发生横向短路纵向差动继电器的动作量大于零，发生纵向短路横向差动继电器的动作量大于零，具有极高的灵敏性。设两侧差动继电器

?I???的电流为Im,In，它们之间的相对关系为In*?n,Im?In，若TA无误差，区外故障?Im???1，事实上，TA不可能完全真实地传变一次电流。使得区外故障I???1。TA误差In*n*包括相对误差和绝对误差，大电流和小电流TA都会产生较大误差，如：5P20是指20的短

路电流最大误差不超过5%。实际应用中，TA的传变误差使差动继电器的动作量产生的不平衡输出与理想情况存在很大的差异，这种差异主要表现在，区外短路不平衡的电流随短路电流增加而增加，人们自然想到利用短路电流作制动量。因此，对差动继电器的研究归根结底是对制动量的研究。

1.1 现行差动继电器简评

现行的差动继电器有如下几种：

??I?|?K?|I?|?|I?|? （1）模值和制动 |Imnmn??I?|?Kmax?|I?|,|I?|? （2）最大值制动 |Imnmn??I?|?K|I??I?| （3）相量和差制动 |Imnmn??I?|2??S|I?||I?|cos? （4）标积制动 |Imnresmn??I?|?K??|I?|?|I?|???|I??I?|?? （5）复式制动 |Imnmnmn

相量和差制动与标积制动等价

??I?|2?I?2?I?2?2|I?||I?|cos??|I??I?|2?4|I?||I?|cos? 利用关系式|Imnmnmnmnmn等价是指临界条件等价，将（3）式取等号，两边平方

??I?|2?K2|I??I?|2 |Imnmn??I?|2?4|I?||I?|cos??K2|I??I?|2， |Imnmnmn??I?|2(1?K2)??4|I?||I?|cos? |Imnmn将（4）式取等号

??I?|2??S|I?||I?|cos? |Imnresmn??I?|2?4|I?||I?|cos???S|I?||I?|cos?， |Imnmnresmn??I?|2???4?S?|I?||I?|cos? |Imnresmn得到K与Sres的互换关系

SresK2 ?421?K??就是说，相量和差制动与标积制动本质一样，只是数学表达式不同。

模值和制动与复式制动等价 将（5）式稍加整理便有

??I?|?|ImnK?|?|I?|? ?|Imn1?K同样，模值和制动与复式制动本质一样，只是数学表达式不同。

从上面几种差动继电器可以看出，差动继电器的动作量永远是和电流（差动电流）。所以，对差动判据的研究就是对制动量的研究。制动量是针对外部短路不平衡电流增大而设置，表面上看，期望找到外部短路制动量大，内部短路制动量小甚至无。标积制动是一个典型的例子，提出标积制动的理由是，外部短路制动量为正起制动量作用；内部短路制动量为负起动作作用。然而，从上面相量和差制动与标积制动等价的数学推导结果知，相量和差制动与标

??I?|积制动本质一样，只是数学表达式不同。再看复式制动，就是将动作量的一部分K|Imn??I?|分配给制动量，提出复式制动的理由是，外部短路动作量分配给制动量的部分K|Imn??I?|极大其值很小对制动量削弱作用也很小；内部短路动作量分配给制动量的部分K|Imn地削弱了制动作用。然而，数学是突破现象看本质，只要数学上等价，它们的动作特性必然

一致，这一点对数字式继电器尤为如此，无论是数字仿真和动模实验都证实了这一点。 事实上，改进的标积制动继电器就意识到这一点，在标积制动继电器的基础上作如下补充：

??I?|2??S|I?||I?|co?s成立动作；如果不成立，再判如果|Imnresmn?|?B|I?|&|I?|?B|I?|则判定区外短路，I?为被保护设备的额定电流，B为系数，|Imenee?|?B|I?|OR|I?|?B|I?|则降低S值。 一般取B=1.5；如果|Imeneres

1.2 现行差动继电器特性分析

?在复平面和动作电流|I??I?|与制动电流以相量和差制动继电器为基准，采用In*mn??I?|两维平面的比较方法。取恰当的制动系数所有差动继电器的动作特性，在复平面|Imn?都经过负实轴靠近中，都是对称与负实轴的封闭曲线。假定所有差动继电器的动作特性In*原点的同一点?1。给定模值和制动系数K，计算其它制动系数和交于负实轴的两点。除最大值制动外，其它制动都交于负实轴的两点（?1,?2），最大值制动交于负实轴的两点（?1,?3）。

?1??1?K1;?2?;?3???2??1?。最大值制动系数K?1??1。 1?K?1复式制动与模值和制动的关系K5?K；

?1?K?K2?4??4?1K52。 2?1?K?标积制动与相量和差制动的关系Sres K

K，Sres

K

差动继电器参考数据 模值和 最大值 相量和差 标积 复式 0.2 0.333 0.2 0.167 0.25 -0.667;-1.5; -1.333 0.3 0.462 0.3 0.396 0.429 -0.538;-1.857;-1.462 0.4 0.571 0.4 0.762 0.667 -0.429;-2.333;-1.571 0.5 0.667 0.5 1.333 1 -0.333;-3;-1.667 ?1,?2,?3 ?在复平面上的动作区变化不大。拐点与制从上面数据可见：制动系数从0.2~0.5改变，In*动系数同等重要，因为直线由斜率和截距决定。

假设变压器差动保护制动系数 三组值 高灵敏度（三折线中第二折线） 中灵敏度（两折线中第二折线） 低灵敏度（三折线中第三折线） 建议:最好采用模值和制动。

模值和 0.2 0.3 0.4 最大值 0.35 0.5 0.6 相量和差 0.25 0.33 0.43 标积 0.27 0.49 0.91 复式 0.25 0.43 0.67 ?若制动量除2，则令：K3?K31??2，即将制动系数乘2！??2K3。K3?1;K3！！拐;K32点除2！！！因为区外短路制动电流为2倍的流过变压器的电流。拐点：1.6/2=0,8；6/2=3。计算拐点时采用制动量，制动量除2，定值也除2；计算制动系数时采用动作量/制动量，制动量除2，定值就要乘2。

??I?|?K以模值和制动为例，|Imn

? Im

1??|? ?|Im|?|In2|?| ?In0.6 0.8 0.4 0.8 0.4 3.0

1??|Im|?|I?n|?22. 一般性原则定值

下面给出模值和或相量和差制动系数（制动量未除2）一般性原则定值。其它制动系数作相应的折算。

高灵敏度定值 三组值 高灵敏度（三折线中第二折线） 中灵敏度（两折线中第二折线） 低灵敏度（三折线中第三折线） 较灵敏组 0.15 0.25 0.325 不灵敏组 0.2 0.275 0.35

中灵敏度定值 三组值 高灵敏度（三折线中第二折线） 中灵敏度（两折线中第二折线） 低灵敏度（三折线中第三折线） 低灵敏度定值 三组值 高灵敏度（三折线中第二折线） 中灵敏度（两折线中第二折线） 低灵敏度（三折线中第三折线） 较灵敏组 0.3 0.5 0.7 不灵敏组 0.3 0.5 0.7 较灵敏组 0.2 0.3 0.375 不灵敏组 0.25 0.325 0.4

变压器差动保护 稳态量差动

中灵敏度定值，平台0.4Ie，拐点0.8Ie；3Ie。 突变量差动或零序差动或负序差动

低灵敏度定值，平台0.25Ie，拐点0.5Ie；2Ie。

发电机差动保护 稳态量差动

高灵敏度定值，平台0.3Ie，拐点0.8Ie；3Ie。 突变量差动或负序差动

低灵敏度定值，平台0.2Ie，拐点0.5Ie；2Ie。

500kV线路电流差动保护 稳态量差动

中灵敏度定值，平台0.5kA，拐点2kA；15kA。 突变量差动或零序差动或零序差动

低灵敏度定值，平台0.3kA，拐点1.5kA；10kA。

变压器稳态量电流差动的定值 (3In,1.52) 误动区 a|a| (0.3In,1.12) K|K| (3In,1)

(0.1In,0) 动作区大

0 (0.3In,0)

动 作区

小

拒 动区 (15In,12) (10In,0) Im(In)

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