比率差动保护原理

当有外部故障引起的穿越电流流过被保护设备时，有很多原因使电流互感器(TA)副边电流产生误差。设两侧TA副边误差百分比分别记为eⅠ和eⅡ，并用D和R分别表示不含误差的差动电流和制动电流，故障分量原理的差动电流和制动电流可表示为：

正常运行时， 及将其代入式(7)，则有ΔId=0和ΔIr=0。

外部故障时，考虑最严重情形，有eⅡ=-eⅠ=emax,eⅡL=-eⅠL=eL,代入式(7)，并考虑外部制动要求，应满足：

当外部严重故障时，此时若忽略式(8)中与 有关的项，就得到式(9)。请注意，对于同样的外部故障条件和K值，故障分量原理差动保护总要比传统差动保护的制动量略小一些。例如按照10%误差，对于传统保护方案，由式(9)可确定K=0.1；对于故障分量比率差动保护方案，若近似假设eL=0.01以及 ，由式(8)则要求emax-0.005≤0.05，即若emax≥0.055就会误动(当然，通常这种情况下emax不大可能达到5.5%)。根据前面的分析，故障分量原理的比率差动保护的一个重要特点是，即使K值取得较大(但K<1)，也不会对灵敏度产生不利影响。因此K值应适当取大一些，只要满足变压器仅一侧投入系统，且发生内部故障时能可靠动作即可。

故障分量差动保护的动作判据

构成一个完整的差动保护往往还需要用到一些辅助判据，如差流速断判据、TA断线闭锁判据、变压器保护中的励磁涌流制动判据和低电压加速判据等，这里仅就主判据作讨论。

两侧电流相量构成的比率制动判据

实现保护应先计算被保护设备两侧故障分量的基波相量，然后再构成比率制动特性动作判据。采用故障分量原理仍然需要设置一个差流故障分量门坎值ΔId.min，并与从原点出发的比率制动特性相结合，形成折线制动特性。根据第1节的分析，故障分量差动保护可选用较大的K值而不会降低灵敏度，故只需要一段斜线特性就够了，如图2所示。在正常运行条件下，差动电流ΔId中已消去了TA等因素引起的稳态误差的影响，故ΔId.min可以整定得更小一些，这对于提高保护对内部轻微故障的灵敏度非常有益。

比率差动保护真正受到人们普遍关注和广泛研究则是出现微机保护技术之后。微机具有长记忆功能和强大的数据处理能力，可以获取稳定的故障分量，从而促进了故障分量原理保护的发展。近20年来，陆续提出了基于故障分量的差动保护、方向保护、距离保护、故障选相等许多新原理，并在元件保护、线路保护各个领域得到了成功的应用。本文针对在发电机、变压器中广泛使用的比率制动式差动保护，讨论故障分量保护的基本原理、判据和应用中的一些问题。

比率制动式差动保护是差动保护的一种，即变压器比例制动式完全纵差保护。

变压器的纵差保护的不平衡电流随外部短路时一次侧穿越性短路电流的增大而增大。可以利用穿越电流来产生制动作用，使穿越电流大时产生的制动作用大，穿越电流小时产生的制动作用小，继电器的动作电流也随之增大或减小。这就是比率制动。它是防止外部短路引起保护误动的好方法。