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1、差动保护主要是部短路的保护，但当外部故障时有不平衡电流可能穿越差动保护电流互感 器，造成差动保护误动作。因此为了躲过外部故障时不平衡电流引起差动保护动作，采用了 制动电流来平衡穿越电流引起差动保护的启动电流。发电机采用机端电流作为制动电流，能在外部短路时取得足够的制动电流，又能在部短路时 减少中性点电流的制动作用。变压器采用二次谐波作为励磁涌流闭锁判据。般设有CT断线闭锁保护。如下列图：图中le为额定电流，Icdqd 为启动电流，lr为制动电流，Kb1为比率制动系数。d差动速断动作区IrOIrIc(l(id动作区比率差动制动特性曲线1TAKA2TA图8-35 翌压器差动 保护单相硬理接鏈囲差动
2、保护灵敏度与启动电流、制动系数和原理之间的关系摘要：分析了差动保护的有关整定原那么，明确提出了差动保护的灵敏度与许多因素有关，如定值、原理和实现方式等。不能仅改变某一个因素（如定值）来提高灵敏度，而需要综合考虑各个因素的影响，否那么适得其反。0 引言随着继电保护技术的不断开展和进步，技术人员对保护的认识越来越深刻， 对许多继电保护约定俗成的做法开场了反思。如规程上对差动保护规定：使用比 率制动原理的差动保护，不要校核灵敏度，其灵敏度自然满足。那么这个“自然 满足的灵敏度是什么灵敏度呢?其实对发电机差动保护而言，就是在发电机机 端发生两相短路，该差动继电器的灵敏度校验结果肯定能够满足要求；在现场
3、运 行过程中，经常有人将保护中的比率制动系数和比率制动斜率混淆，终究这两个 概念有什么区别，又有什么联系?标积制动原理对提高差动保护的灵敏度有什么 有利的地方，它和比率制动之间又有什么关系，它们之间从根本上是否一致呢?本文就这些用户所关心的问题展开深入的分析和讨论，并说明作者自己的观点1,2 。1 差动保护灵敏度系数的定义与校验设流入发电机的电流为正方向，取继电电器差动电流 Id 为：7,1 - I + AI2的要求。而 实际上，真正灵敏度的校验应该是在发电机中性点侧发生轻微相间故障的时候， 差动电流和此时动作电流的比值，故长期以来用机端两相短路的情况来校验差动 保护的灵敏度，是否合理，有待进
4、一步讨论。从物理概念上看，故障点与动作边 界离得越远，该保护原理的灵敏度越高。校验发电机差动保护灵敏度应该是在发 电机发生各种部故障的情况下差动保护的反响能力，所以要解决的根本问题是发 电机部发生短路故障时准确的理论分析，国已经有许多高校正在开展这方面的研 究。同时，灵敏度还与多种因素有关，如定值、原理和实现方法等。2 具有制动特性的差动保护原理21 制动特性曲线原理- 可修编 -制动特性曲线可以分为过原点和不过原点 2 种不同的原理，其中过原点的通用特性为：（心也I轴詩耳不过蹴点的通用箱性为； 円# K佔一人）+扎式中：lq为启动电流；lg为拐点是电流；Kz为制动系数。同时，由于 Id和lz
5、的取法各有不同，差动保护的特性亦是有差异的，将目前常用的取值方法归纳如表1所示。A 1人和人的題法La bit I The Hcquirenicrl tif Jf brid IJiiTiI k+MtFTLT | /制丿i十打十-nnHx|订“打”| 丁 +|卡Ui1 - 1 1 h+huLJ fa1佔儿1r . L- 1 1皆必5I yj-1 P不同的原理可以得到不同特性，根据元件保护的要求可选择适合它们的不同 的保护原理。对差动保护而盲，即使采用一样的原理，但如果整定值不同，性能 也有很大差异，以下针对这些问题展开分析。22 制动系数和斜率之间的转换关系制动系数和曲线斜率是两个不同的物理概念
6、，在传统保护中经常用到的制动系数Kz的概念定义为：式中：Z为动作电流整定值。最大制动系数等于最大动作电流整定值和对应的制动电流之比。因为制动曲线一般不过原点，所以制动系数和制动曲线的斜率KS般不相等，不要把两者混为一谈。图 1 给出了制动系数和制动曲线斜率之间关系的几何说明。故障的时候，Kz 取得最大值，将Iz=Iz,max代人式(6)就可以得到制动系数的最大值 KZ,max。从上面可以看出，比率制动系数实际上是个变数，它随制动电流的大小而变化，厂家给出的制动系数通常是指制动特性曲线上制动段的斜率而不是整定计算中的制动系数，实用制动特性曲线上的制动系数随制动电流的变化而改变。表2说明了最大比率
7、制动系数和比率制动斜率之间的关系。假定lq = O. 8 A；Ig=5 A；Iz,max= 30 A。4 1聚大詹动眾融和斜曬W闵的对应養蕪Th ble 2 Rlsili-Dnxhip lt lHfn K 9 iind Hi0.E山?OiLa. 5493ft.- HB*0.逊m 4-L4U, 10.沁臥表中I町軒出*和歎购義摹艇一条不过yij门.飞二i. -：ii 卅i一& .二一 从表中可看出，Kz,max和Ks的关系是一条不过原点的直线关系，实际工程中Ks般大于 Kz,max。23 制动曲线斜率与灵敏度的关系过原点的比率制动特性和不过原点的比率制动特性如图2所示。过原点的动作边界认为不管电
8、流互感器(TA)二次电流大于或小于额定电流， 对应的误差都样，不平衡电流随制动电流的变化根本上是线性的，所以对应的 制动曲线是一条过原点的直线。不过原点的制动曲线考虑到TA在它的额定电流 以下误差很小，所以对应的不平衡电流就很小，可以认为是个很小的常量；而 在 TA 电流大于二次额定电流时，误差很大，对应的不平衡电流是非线性变化的 这样考虑更加符合实际情况。在动作区域平面图上我们可以看出两者的区别。过原点的比率制动特性动作区是在ADCE以上。而不过原点的比率制动动作区为ABCE以上。从几何上可明显看出，虽然过原点的制动曲线的斜率比不过原点的制动曲线的斜率小，但是过原点的比率制动原理却没有不过原
9、点的比率制动原理灵敏。因此，差动保护的灵敏度不仅与斜率有关，还与启动电流和拐点电流的大小的选取有密切的关系，不能味地靠降低斜率来提高差动保护的灵敏度。3 标积制动原理与比率制动原理之间的对应关系31 标积制动原理和比率制动原理为提高差动保护的灵敏度，提出了标积制动式微机差动保护原理，该原理的 最大优点就是在不降，低差动保护可靠性的前提下，大提高了差动保护的灵敏度 Qo目前采用的标积制动原理，一般将动作电流和制动电流变换到和比率制 动原理一样的尺度下来判断，所以工程上现在用得最多的也是开平方式的标积制 动原理，如表丨所示。比率制动原理和标积制动原理的区别在于制动电流和动作 电流的取法不同，但它们
10、在数学上是可以相互推导的。下面根据该公式来探讨一 下标积制动原理与比率制动原理之间的关系。设 Id,Iz 为比率制动原理的动作量和制动量， Idb，Izb 为标积制动原理的动作 量和制动量，有从上面可以看出，标积制动量和动作量可以从比率制动的动作量和制动量获得。从本质上看，差动保护原理可由两个局部组成，一局部是动作电流和制动电流的获取方法如表1所示；另一局部是动作边界确实定。一样的差动电流和制动电流的取法,但动作边界不同,特性是不同的；同样的动作边界,假设差动电流和动作电流的取法不同,特性也是不同的。图 3 为标积制动原理与比率制动原理之间的对应关系。圈、对应方宴團我们根据以上的取值方法来讨论
11、标积制动原理与 比率制动原理之间动作边界的映射关系。首先讨论比率制动原理中的ld = Klz直线对应到标积制动原理中的直线的映射关系。C10式中可見出华制动悴理甲一秦斜半为尺的吒线时盘测标釈魁南原理的鹘率为2K/ ATEr)(2AK 2的区城的点杓应地映肘为标税制 动原理申的山轴分说下2种情况训览区故障时，机端电流和中性点电流的夹角围一般在一90，90区间，理想情况下夹角为0,比率制动原理反响出的量lz = 0,为Id轴，斜率为正无穷大，差动保护可靠动作;如此时发电机没有接人系统，即IT = o,那么反响到比率制动平面上是斜率为 2 的故障特性曲线，保护也能够可靠动作，此时，标积制动 原理计算
12、出来的动作量和制动量在动作平面上是Id，轴。即使考虑到区故障时相位差为90，那么对应于比率制动原理来说，故障点为图4中K=2的直线OM，对应于标积制动原理，相应的动作量不变，制动量变为0,故障点水平映射为Id 轴。由此可见，标积制动原理将比率制动原理中的直线在部故障的时候向逆时针 旋转了，即离开动作边界更远，所以保护在区故障的时候将更灵敏。区外故障时，理想情况下，比率制动原理对应于IZ正轴，标积制动原理也是 对应于lz正轴，可见它不影响区外故障的可靠性。一般情况下，发电机在部故障时，比率制动原理动作点落在动作区，而外部穿越性电流，动作点落在过渡动作区，此时，标积制动原理能够将动作点往逆时 针旋
13、转，离开动作边界较比率制动更远，所以具有更高的灵敏度：在区外故障时由于TA变比误差，TA饱和暂态过程中有衰减的直流分量等原因，动作点可能向 保护过渡动作区域移动，使保护在区外故障时误动。标积制动原理将比率制动原 理中丨d = KIz直线逆时针旋转了一个角度，所以如要取得和比率制动一样的特性, 相应的动作边界也要抬高一点。32 比率制动斜率与标积制动斜率之间的数值对应关系I3 Ku =-KU.解 yf4X:/（4 - X1）-变化。下面推导比率制动系数和标积制动系数之间的关系，它只适用于动作边界过原点的情况。 在此情况下比率制动和标积制动原理可以相互推导等效。如果动作边界是一条不过原点的直线，要
14、用标积制动原理来实现和比率制动原理一样的特性，那么相应地在标积制动空间中，动作边界就不能再为一条直线。图5 反映了这种区别。图5 右面的直线反映的是比率制动原理中的一个动作边界，要实现同样的特 性，那么标积制动的动作边界就是一条曲线。因为一般工程上制动系数很小，这 时映射的曲线近似为一条直线，所以工程上用上述方法来近似是可以承受的。标 积制动原理提高了区短路的灵敏度，如果把整定值对应起来，同样对区外故障的 可靠性也不会有影响。4 制动特性曲线原理（各种抗饱和措施）采用一条制动直线来实现差动保护，虽然相对说来整定比拟容易，由于二次 侧的误差电流从本质上看是非线性的，即随着外部短路电流的增加而增加，所以 实际上制动曲线也应该取成非线性曲线，
