母线差动保护具备制动特性的优化方案

带制动特性的母线差动保护将母线上引出线的电流（即电流互感器的副方电流）按一定的方式组合成一制动电压，以阻止继电保护动作，这种电流又以另外的方式组合成一差动电压，以启动继电保护。继电保护的动作与否决定于制动电压与差动电压之间的大小；如果差动电压大于制动电压，则保护装置动作；如果差动电压小于制动电压，则保护装置不动作，这就是这种差动保护的工作原理。

设母线上有几条引出线，其电流分别为I1、I2、…、In，常见几种制动特性的差动保护，其动作条件为：

式中，K为制动系数；i0为定值。

在各种带制动特性的差动保护中，几乎无例外地将母线上各引出线电流互感器的副方电流之和作为差动继电器的动作量，此即上式中左边第一项。上式中左边第二项为差动保护的制动量。动作方程表明，只有动作量和制动量之差大于某一选定的电流i0时，差动保护才动作。

动作方程式（9.3）选择所有引出线电流中的最大电流Ii.max构成制动量，方程式（9.4）选择所有引出线电流绝对值之和构成制动量。

为了详细了解带制动特性的差动保护的特性，现在对式（9.3）和式（9.4）所确定的差动保护的动作特性分析如下：

设发生故障时Ii为由线路流向母线的电流之和，I0为母线流向线路的电流之和。这两个电流皆取绝对值。

由式（9.4）所决定的差动保护的动作方程式可简写成：(www.xing528.com)

如果以I0为横坐标，Ii为纵坐，可以在Ii—I0平面上画出这种继电保护的动作区域，显然，动作区域分为I0＞Ii和I0＜Ii两种情况讨论。但是，若将上式中I0与Ii互换，方程式不变，这说明在I0＞Ii及I0＜Ii这两种情况下，所画出的动作区域将对称于I0=Ii直线。因此，可以只讨论其中一种情况。

设I0＞Ii，则式（9.5）变成：

图9.2　具有直线制动特性的差动保护的动作区域

由此可以作出Ii—I0平面中的右下部分动作区域，如图9.2所示的阴影部分。同样可以作出左上半部分动作区域，最终的动作区域如图9.2所示。其临界动作曲线的斜率可以通过调整K达到，K值越大（在小于1的条件下）两条临界动作直线离直线Ii=I0越远。若K=0，则两条直线平行于直线Ii=I0，这时制动性消失，K越大，制动能力也越大，i0的选择能够按使特性直线与坐标轴的截距能够避开线路电容电流来考虑。

较大K值的选择，可以使动作区域远离直线Ii=I0，这使得在外部短路时保护动作的可能性变小，从而提高了整个保护装置的可靠性。但K值取得太大，又可能使内部故障时，由于铁芯的饱和使得只有部分短电流从电流互感器流出时保护装置拒动，从而使整个保护装置的灵敏系数下降。因此，K值的选择应通过实验确定。

上述两种带制动特性的差动保护都可以不同程度地改善保护装置的性能。但是，在外部短路故障线路电流互感器完全饱和时，制动电流都将失去最大的一个电流（称为失去制动）从而影响了与内部故障的区分。为了不失去制动，可采取增加差动回路的电阻的办法，在差动回路电阻很高的情况下，尽管故障线路电流互感器饱和，其副方回路中仍流入所有健全线路电流之和，这样就不会失去制动。