摘要 线路差动保护能否采用采样值差动原理，是一个很有意义的新课题。介绍了采样值差动的基本原理，并以该原理为基础，结合T接线路差动保护的特点，提出了一种新的保护判据。理论分析和动模实验表明，该方法是可行的，并比常规的差动判据有更好的抗TA饱和能力和抗高阻接地能力。
关键词 采样值 微机差动保护 算法
Research of Microcomputer Differential Current Protection Principle
for T Structure Short Transmission Line
Li Yan,Yin Xianggen,Ma Tianhao,Chen Deshu
(Huazhong University of Science and Technology，Wuhan 430074，China)
Xu Jinliang,Lou Hongyong
(Nanjing Electric Power Automation Equipment General Factory,Nanjing 210003,China)
Abstract Implementation of differential protection according to every sampled value is a question for discussion.The basic principle of differential protection according to every sampled value is introduced and a new criterion is proposed based on it.Theoretical analysis and dynamic model test show that the new criterion is feasible and improvement is obtain in the ability against TA saturation and high resistance neutral grounding in comparison with conventional differential protection.
Keywords sampled values; microcomputer differential current protection; algorithm
0 引言
在高压电网的线路保护和电气主设备保护中，纵联差动保护得到了非常广泛的应用。常规的模拟式电流差动继电器反应的差电流是被保护设备的各支路电流之和，其不平衡值是一个随时间变化的正弦量。目前已有的各种微机差动保护，其原理大多与常规差动保护相同，即将每一支路电流的若干个采样值用于某一种算法，计算出相应的基频分量的虚、实部，然后求出各支路电流的相量和，作为差动电流，再根据采用的动作特性判据构成差动保护。
与传统的差动原理不同，采样值差动直接利用每一个采样点进行差动计算，它不需要计算向量值，而是直接利用采样值构成差动保护判据。在T接短线路差动保护装置的研制中，作者利用这一原理，构成了纵联差动保护的一种新判据。动模实验证实了这一判据不仅可靠，而且在动作速度、抗TA饱和、抗高阻接地方面有很好的特性。
目前，光纤通信技术已逐渐成熟。由于光纤传输不受电磁干扰的影响，通信误码率低，工作稳定，在安全性和可靠性方面比导引线通道有显著的优势；同时，光纤通道频带宽，容量大，可以缓解电力系统的通道拥挤问题。因此，利用光纤通道的新型微机短线路差动保护得到了越来越广泛的研究和应用。在研究过程中，多端采样同步和数据通信是非常关键的问题，本文中，作者将对这一问题做一个简要的讨论。
1 采样值差动原理
根据克希霍夫定律，流入一个节点的各支路电流之和为零。这个定律首先是按各支路电流的瞬时值计算的，各支路正弦电流向量和为零是这一定理所推广的。对微机差动保护来说，当各支路电流在同一时刻采样时，所采得的是各支路电流在同一时刻的瞬时值，在被保护设备没有横向短路故障时，各采样值之和等于零。当发生横向短路故障，亦即保护设备额外增加一个支路时，原来各支路电流的瞬时值之和便等于新增故障支路的电流的瞬时值。
采样值差动保护就是利用此采样值电流之和(称作采样值差动电流)按一定的动作判据构成的。由于差动保护所采用的各支路电流是TA二次侧电流，而TA铁心存在非线性，随着电流的增大，不平衡电流将愈来愈大。因此和常规差动保护一样，需要采用非线性的制动特性。
与常规差动保护原理相比，采样值差动保护有一个显著的特点。在稳态过程，常规的差动保护中用的是有效值，差动电流和不平衡电流以及施加的制动电流都是一个不随时间变化的确定值。但是对采样值差动保护来说，采样值是随时间而周期变化的，因此，差动电流等都是随时间变化的。对每一个采样点，它的制动值都不会一样，有一些采样点制动效果较差，有一些采样点制动效果较好。这就要采取措施使得在被保护设备无内部短路时，保护的判据能避开制动效果差的采样点，而又不影响内部短路时保护能正确动作。我们选用的方法是重复多次判断法。具体地说就是连续R次采样判决中有S次及以上符合动作条件则判定为保护动作。这里要求S次及以上动作是为了防止少量采样点的制动不足。一般，R次比S次多2次则是为了保证内部短路时可靠动作，不受个别采样点误判的影响。
现在问题是R，S值如何取法。根据文献［1］的研究结果，为了保证采样值差动的制动性能不低于常规向量差动保护，采样点的重复数应不低于以下所包括的采样点数。该采样点数
式中 T为工频周期，TS为采样间隔时间。
对12点采样，T/TS=12，可得S≥4。即保护必须有连续4点以上判定动作才允许保护输出动作信号，这样才确保其制动特性等于或优于常规向量差动保护。内部故障时，可能有一个采样点遇上过零点，此采样点可能判定为不动点。因此要求R≥S+2，即对12点采样只需10 ms就可以完成故障判断。
综上所述，采样值差动可以适当提高动作速度。
2 T接线复式采样值差动新原理
2.1 常规微机差动保护的原理
以往的T接线比率差动继电器的动作原理大体有两种。第一种是用三端电流中的最大电流作为制动电流，其比率特性为：
(1)
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