一、线路保护浅谈母差保护中电流互感器的选择原理
纵联差动保护，即输电线的纵联差动保护，是用某种通信通道将输电线两端的保护装置纵向联结起来，将各端的电气量（电流、功率的方向等）传送到对端，将两端的电气量比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围外，从而决定是否切断被保护线路。差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端电流差值的变化构成的对电气设备的保护装置，一般分为纵联差动保护和横联差动保护。变压器的差动保护属纵联差动保护，横联差动保护则常用于变电所母线等设备的保护。
所谓变压器的纵联差动保护，是指由变压器的一次和二次电流的数值和相位进行比较而构成的保护。纵联差动保护装置，一般用来保护变压器线圈及引出线上发生的相间短路和大电流接地系统中的单相接地短路。对于变压器线圈的匝间短路等内部故障，通常只作后备保护。
纵联差动保护装置由变压器两侧的电流互感器和继电器等组成，两个电流互感器串联形成环路，电流继电器并接在环路上。因此，电流继电器的电流等于两侧电流互感器二次侧电流之差。在正常情况下或保护范围外发生故障时，两侧电流互感器二次侧电流大小相等，相位相同，因此流经继电器的差电流为零，但如果在保护区内发生短路故障，流经继电器的差电流不再为零，因此继电器将动作，使断路器跳闸，
变压器纵差保护原理接线图
从而起到保护作用。横联差动保护是应用于并联电路的一种保护，其动作取决于这些电路之间的 电流的不平衡分配。横差保护与平衡保护均接线简单、动作迅速，有 相继动作区，适用于主保护，不能作后备保护。横差 保护有死区，平衡保护无死区。
对定子绕组具有两个并联支路的发电机，宜装设一个单继电器式横联差动保护，为 消除发电机电势波形畸变所产生的高次谐波的影响，中性点电流互感器的输出经过高次 谐波滤波器。对具有三个或以上并联支路的发电机，可在各支路中性点连接后的中性点 连线上装设一个或多个横差继电器。发电机横联差动保护用于保护发电机的匝间短路。电流互感器装于发电机两个并联星形绕组中性点的联接线上。由于只用一只电流互感器，不存在电流互感器误差引起的不平衡电流。三次谐波过滤器用来滤掉三次谐波造成的不平衡电流。
二、母线差动保护对电流互感器的要求有
通常讲的差动保护包含了母线差动保护、变压器差动保护、发电机差动保护和线路差动保护实现差动保护的基本原则是一致的即各侧或各元件的电流互感器按差接法接线正常运行以及保护范围以外故障时差电流等于零保护范围内故障时差电流等于故障电流差动继电器的动作电流按躲开外部故障时产生的最大不平衡电流计算整定。
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三、母差保护对电流互感器的要求
双母线接线，两段母线电压互感器次级是可以相互联络的。但是一组压变停用，可能存在破坏母线固定连接方式，母差保护应作相应调整。
在两路进线中，两路母线有各自的电压互感器，每路电压互感器可单独向电压小母线供电，也可并联供电。一段母线供电时，就用一段母线的电压互感器向电压小母线供电，电压表指示的是一段母线电压。
扩展资料：双母线中的一组母线故障，用发电机对故障母线进行零起升压时，或用外来电源对故障母线试送电时,或用外来电源对已隔离故障点的母线先受电时，均需注意母差保护的运行方式，必要时应停用母差保护。
四、母差保护需要电压吗
母线保护是保证电网安全稳定运行的重要系统设备，它的安全性、可靠性、灵敏性和快速性对保证整个区域电网的安全具有决定性的意义。迄今为止，在电网中广泛应用过的母联电流比相式差动保护、电流相位比较式差动保护、比率制动式差动保护，经各发、供电单位多年电网运行经验总结，普遍认为就适应母线运行方式、故障类型、过渡电阻等方面而言，无疑是按分相电流差动原理构成的比率制动式母差保护效果最佳。
但是随着电网微机保护技术的普及和微机型母差保护的不断完善，以中阻抗比率差动保护为代表的传统型母差保护的局限性逐渐体现出来。从电流回路、出口选择的抗饱和能力等多方面，传统型的母差保护与微机母差保护相比已不可同日而语。尤其是随着变电站自动化程度的提高，各种设备的信息需上传到监控系统中进行远方监控，使传统型的母差保护无法满足现代变电站运行维护的需要。
下面通过对微机母差保护在500 kV及以下系统应用的了解，依据多年现场安装、调试各类保护设备的经验，对微机母差保护与以中阻抗比率差动保护为代表的传统型母差保护的原理和二次回路进行对比分析。
1微机母差保护与比率制动母差保护的比较
1.1微机母差保护特点
a. 数字采样，并用数学模型分析构成自适应阻抗加权抗TA饱和判据。
b. 允许TA变比不同，具备调整系数可以整定，可适应以后扩建时的任何变比情况。
c. 适应不同的母线运行方式。
d. TA回路和跳闸出口回路无触点切换，增加动作的可靠性，避免因触点接触不可靠带来的一系列问题。
e. 同一装置内用软件逻辑可实现母差保护、充电保护、死区保护、失灵保护等，结构紧凑，回路简单。
f. 可进行不同的配置，满足主接线形式不同的需要。
g. 人机对话友善，后台接口通讯方式灵活，与监控系统通信具备完善的装置状态报文。
h. 支持电力行业标准IEC 608705103规约，兼容COMTRADE输出的故障录波数据格式。
1.2基本原理的比较
传统比率制动式母差保护的原理是采用被保护母线各支路(含母联)电流的矢量和作为动作量，以各分路电流的绝对值之和附以小于1的制动系数作为制动量。在区外故障时可靠不动，区内故障时则具有相当的灵敏度。算法简单但自适应能力差，二次负载大，易受回路的复杂程度的影响。
但微机型母线差动保护由能够反映单相故障和相间故障的分相式比率差动元件构成。双母线接线差动回路包括母线大差回路和各段母线小差回路。大差是除母联开关和分段开关外所有支路电流所构成的差回路，某段母线的小差指该段所连接的包括母联和分段断路器的所有支路电流构成的差动回路。大差用于判别母线区内和区外故障，小差用于故障母线的选择。
这两种原理在使用中最大的不同是微机母差引入大差的概念作为故障判据，反映出系统中母线节点和电流状态，用以判断是否真正发生母线故障，较传统比率制动式母差保护更可靠，可以最大限度地减少刀闸辅助接点位置不对应而造成的母差保护误动作。
1.3对刀闸切换使用和监测的比较
传统比率制动式母差保护用开关现场的刀闸辅助接点，控制切换继电器的动作与返回，电流回路和出口跳闸回路都依赖于刀闸辅助接点和切换继电器接点的可靠性，刀闸辅助接点和切换继电器的位置监测是保护屏上的位置指示灯，至于继电器接点好坏，在元件轻载的情况下无法知道。
微机保护装置引入刀闸辅助触点只是用于判别母线上各元件的连接位置，母线上各元件的电流回路和出口跳闸回路都是通过电流变换器输入到装置中变成数字量，各回路的电流切换用软件来实现，避免了因接点不可靠引起电流回路开路的可能。
另外，微机母差保护装置可以实时监视和自检刀闸辅助触点，如各支路元件TA中有电流而无刀闸位置；两母线刀闸并列；刀闸位置错位造成大差的差电流小于TA断线定值但小差的差电流大于TA断线定值时，均可以延时发出报警信号。微机母差保护装置是通过电流校验实现实时监视和自检刀闸辅助触点，并自动纠正刀闸辅助触点的错误的。运行人员如果发现刀闸辅助触点不可靠而影响母差保护运行时，可以通过保护屏上附加的刀闸模拟盘，用手动强制开关指定刀闸的现场状态。
1.4对TA抗饱和能力的对比
母线保护经常承受穿越性故障的考验，而且在严重故障情况下必定造成部分TA饱和，因此抗饱和能力对母线保护是一个重要的参数。
1.4.1传统型母差保护
a. 对于外部故障，完全饱和TA的二次回路可以只用它的全部直流回路的电阻等值表示，即忽略电抗。某一支路TA饱和后，大部分不平衡电流被饱和TA的二次阻抗所旁路，差动继电器可靠不动作。
b. 对于内部故障，TA至少过1／4周波才会出现饱和，差动继电器可快速动作并保持。
1.4.2微机型母差保护
微机母差保护抛开了TA电抗的变化判据，使用数学模型判据来检测TA的饱和，效果更可靠。并且在TA饱和时自动降低制动的门槛值，保证差动元件的正确动作。TA饱和的检测元件有两个：
a. 采用新型的自适应阻抗加权抗饱和方法，即利用电压工频变化量差动元件和工频变化量阻抗元件（前者）与工频变化量电压元件（后者）相对动作时序进行比较，区内故障时，同时动作，区外故障时，前者滞后于后者。根据此动作的特点，组成了自适应的阻抗加权判据。由于此判据充分利用了区外故障发生TA饱和时差流不同于区内故障时差流的特点，具有极强的抗TA饱和能力，而且区内故障和一般转换型故障(故障由母线区外转至区内)时的动作速度很快。
b. 用谐波制动原理检测TA饱和。这种原理利用了TA饱和时差流波形畸变和每周波存在线性传变区等特点，根据差流中谐波分量的波形特征检测TA饱和。该元件抗饱和能力很强，而且在区外故障TA饱和后发生同名相转换性故障的极端情况下仍能快速切除故障母线。
从原理上分析，微机型母差保护的先进性是显而易见的。传统型的母差判据受元件质量影响很大，在元件老化的情况下，存在误动的可能。微机母差的软件算法判据具备完善的装置自检功能，大大降低了装置误动的可能。
1.5TA二次负担方面的比较
比率制动母差保护和微机母差保护都是将TA二次直接用电缆引到控制室母差保护屏端子排上，二者在电缆的使用上没有差别，但因为两者的电缆末端所带设备不同，微机母差是电流变换器，电流变换器二次带的小电阻，经压频转换变成数字信号；而传统中阻抗的比率制动式母差保护，变流器二次接的是165～301 Ω的电阻，因此这两种母差保护二次所带的负载有很大的不同，对于微机母差保护而言，一次TA的母差保护线圈所带负担很小，这极大地改善了TA的工况。
2差动元件动作特性分析与对比
2.1比率差动元件工作原理的对比
常规比率差动元件与微机母差保护工作原理上没有本质的不同，只是两者的制动电流不同。前者由本母线上各元件(含母联)的电流绝对值的和作为制动量，后者将母线上除母联、分段电流以外的各元件电流绝对值的和作为制动量，差动元件动作量都是本母线上各元件电流矢量和绝对值。
五、线路保护浅谈母差保护中电流互感器的选择原则
多根电缆并联应用时的零序电流互感器接线应注意：一、一般电缆安装零序电流互感器，大都是为10kV构成线路零序保护用，防止相线接地引发故障或事故，安装时请注意下列问题： 1、零序电流互感器应装在开关柜底板上面，或应有可靠的支架固定。但有些厂家或施工单位将零序电流互感器安装在开关柜底板下面的支架上，更有甚者将零序电流互感器捆绑在电缆上，这违背了开关柜全封闭原则，既不安全，也不防尘，更不防小动物，留下很多隐患。 2、电缆终端头穿过外附零序电流互感器后，电缆金属屏蔽接地线与外附零序电流互感器的相对位置不正确。根据《北京地区电气工程安装规程》规定：三芯电力电缆终端处的金属护层必须接地良好；塑料电缆每相铜屏蔽和钢铠应锡焊接地线(油浸纸绝缘电缆铅包和铠装应焊接地线)，电缆通过零序电流互感器时，电缆金属护层和接地线应对地绝缘，电缆接地点(电缆接地线与电缆金属屏蔽的焊点)在互感器以下时，接地线应直接接地；接地点在互感器以上时，接地线应穿过互感器接地，接地线必须接在开关柜内专用接地铜排上，接地线须采用铜绞线或镀锡铜编织线，接地线的截面必须符合规程要求。在检查中发现有些电缆接地线该穿零序电流互感器时未穿，一些不该穿零序电流互感器的反倒穿了，造成事故接地零序保护不能正确动作。 3、由于电缆终端头做得比较大，造成电流互感器磁路不闭合。目前常用的10 kV电力电缆为三芯交联聚乙稀电缆，截面多为240 mm2、300 mm2，电缆外径较粗再加上三芯手套附加的热溶密封胶就更粗，零序电流互感器套不上去，施工中就拆开零序电流互感器接口，电缆套过来了，接口却忘记恢复；有的恢复了，但接口恢复不严；更有的终端头三芯分开处比零序电流互感器内径粗又正好卡在零序电流互感器中间使零序电流互感器接口无法恢复闭合，造成零序电流互感器磁路不闭合，无法正常工作。 4、零序电流互感器二次连片在电缆施工中被打开，工作完结后未及时恢复，造成电流互感器二次线圈开路。 5、电缆金属护层接地线的接地端未焊接接线端子，也未接在开关柜内设置的接地铜排上，而是随便搭接在开关柜体螺栓上。二、一般10kV线路零序保护装置采用外附零序电流互感器，在设计施工中应注意： 1、应保证选用零序电流互感器内径大于电缆终端头外径； 2、施工中尽量不要拆动零序电流互感器，如必须拆动，工作完结必须恢复原状； 3、接地线须采用铜绞线或镀锡铜编织线，接地线的截面不应小于25 mm2，接地端部要焊接接线端子，并正确处理接地线与零序电流互感器的相对位置，接地线必须安装在接地铜排上； 4、通电前要对零序保护系统进行整定，确保保护工作正常。
六、母差保护范围是从母线至线路电流
母差保护和母线保护都属于电力系统中的保护措施，但它们的保护对象和保护原理有所不同，具体的区别如下：
1. 保护对象不同：母差保护是一种保护主变压器的保护措施，通过母差保护装置对主变各相间的电流进行比较检测，判断主变正常还是异常，进而实现保护主变的功能；而母线保护则是一种保护电力系统母线的保护措施，主要用于保护系统内母线的短路故障。
2. 保护原理不同：母差保护的保护原理是通过比较主变各相间的电流大小，判断是否存在相间接地短路故障，进而实现母变的保护措施；而母线保护则是通过对电流、电压等参数进行测量，判断是否存在母线短路故障，进而实现母线的保护。
3. 应用范围不同：母差保护主要用于保护主变压器，因此只在电力系统中主变配电站中使用，而母线保护可以用于保护不同电压等级的电力系统中的母线，广泛应用于各类变电站、发电厂等电力系统内。
综上所述，母差保护和母线保护的保护对象、保护原则和应用范围都有所不同，各自适用于不同的场合和保护要求。
七、母差保护中使用的母联开关电流
母差保护原理的基本口诀是：矢量和为动作量，区内不动区外动
1、矢量和为动作量
采用被保护母线各支路(含母联)电流的矢量和作为动作量，以各分路电流的绝对值之和附以小于1的制动系数作为制动量。
2、区内不动区外动
在区外故障时可靠不动，区内故障时则具有相当的灵敏度。算法简单但自适应能力差，二次负载大，易受回路的复杂程度的影响。
八、母线差动保护各支路电流互感器变比
1、母线完全差动保护是将母线上所有的各连接元件的电流互感器按同名相、同极性连接到差动回路,电流互感器的特性与变比均应相同,若变比不能相同时,可采用补偿变流器进行补偿,满足ΣI=0。
差动继电器的动作电流按下述条件计算、整定,取其最大值: 1)、躲开外部短路时产生的不平衡电流; 2)、躲开母线连接元件中,最大负荷支路的最大负荷电流,以防止电流二次回路断线时误动。
2、母线不完全差动保护只需将连接于母线的各有电源元件上的电流互感器,接入差动回路,在无电源元件上的电流互感器不接入差动回路。
因此在无电源元件上发生故障,它将动作。
电流互感器不接入差动回路的无电源元件是电抗器或变压器。
九、母线差动保护装置中各元件的电流互感器二次侧
1、母线完全差动保护是将母线上所有的各连接元件的电流互感器按同名相、同极性连接到差动回路,电流互感器的特性与变比均应相同,若变比不能相同时,可采用补偿变流器进行补偿,满足ΣI=0。差动继电器的动作电流按下述条件计算、整定,取其最大值: 1)、躲开外部短路时产生的不平衡电流; 2)、躲开母线连接元件中,最大负荷支路的最大负荷电流,以防止电流二次回路断线时误动。 2、母线不完全差动保护只需将连接于母线的各有电源元件上的电流互感器,接入差动回路,在无电源元件上的电流互感器不接入差动回路。因此在无电源元件上发生故障,它将动作。电流互感器不接入差动回路的无电源元件是电抗器或变压器。