时，都只能由延时保护来切除。这对于很多重要的高压输电线路是不允许的，为了保证电力系统短路故障切除后的稳定性，被保护线路上要求设置具有无延时切除线路上任意故障的保护装置。由此，产生了输电线路的纵联差动保护，反应的是输电线路两端的电气量的变化，能够区分被保护线路末端和对侧母线或相邻线路始端的短路故障，以实现线路全长范围内任何点短路故障的有选择性的、快速切除。理论上，输电线路纵联保护具有输电线内部短路故障时动作的绝对选择性。 输电线路纵联差动保护已经成为线路保护的主要保护之一，其基本原理简言之为：利用被保护线路两端的差动电流大小（幅值和相位）来对故障进行判断。

规定：线路两端电流反方向由母线流向线路为正，反之为负。分为两种情况： （1）当被保护线路正常运行或发生外部故障时，线路两端电流流向为：一端由母线流向该线路，为正；另一端由该线路流向该侧母线，为负。

（2）当被保护线路发生内部故障时，线路两端电流流向为：一端由母线流向该线路，为正；另一端由该侧母线流向该线路，为负。 输电线路纵联差动保护基本原理图如下图4-1所示

图4-1 输电线路纵联保护基本原理图

当k1点短路故障，流经线路两侧断路器的故障电流方向如图中箭头所示，两侧电流方向均为正。而当k2点故障时即外部发生故障，流经M、N两侧电流方向如图中虚线箭头所示，M侧电流为正。

比较上述两种情况两端电流大小可判断该线路是否发生故障。通常比较方法是将被保护线路两端电流相减，即对被保护线路两端电流做向量差，根据向量差值进行判断，确定该线路是否发生内部故障。

电流差动纵联保护测量的是真正的差动量。理想情况下，差动量应该为零或

者等于线路中的分接的负荷电流。然而实际上，这样的情况是不切实际的，由于电流互感器的误差、或线路分布电流等因素影响，差动量的大小与理论值存在一定的偏差.为了防止发生被保护线路外部故障时差动保护的误动作,必须得到被

保护线路各端电流的幅值和相位.这就需要合适的数据传输通信通道。 然而，随着微机应用的越来越广泛，通信越来越熟，输电线路电流纵联差动保护的应用已经变得越来越普及。它可以电流差动保护测量真正的差动量。在理想情况下，差动量应该为零或者等于线路中的分接的负荷电流。实际上，这样的情况是不切实际的，由于电流互感器的误差、电流比不匹配或线路分布电容电流的影响，差动量的大小与理论值存在偏差。为了防止外部故障时差动保护的误

动作，必须得到各端电流的幅值和相位。这就需要合适的数据传输通信通道。 电流差动保护有两种主要方式。一种是把每个终端的电流合成为一个复合信号，并且通过一个通信通道比较这些合成信号。另外一种方法是对每个相电流进行采样，将它们转化为数字量并且将这些数字量传送给其他各终端保护终端。 电流差动保护往往比距离保护更加灵敏。它只需要电流，不需要电压互感器。电流差动保护在保证安全性的前提下，提高了保护的可依赖性。由于没有电压互感器，因此它不受系统振荡的影响。然而它没有固有的后备保护功能。它可以通过采集各端电流信号实现多端线路的电流差动保护。

4.1.6.1 TA极性及电流方向

输电线路电流差动保护和两个电流向量的加减、电流的正负以及TA极性的位置密切相关，此问题极重要，再次简要分析TA极性以及电流方向这一关键问题。

图4-2左图，一次电流I1自母线流向线路，自TA的正极性端流入，二次电流I2从TA的正极性端流出，如图所示的极性联结。I1，I2，Ij三个电流同相位, Ij就是保护装置进行计算的电流。保护装置规定从变流器BL的正极性端流出的这个电流Ij为正，所以一次电流I1自母线流向线路时，I1本身就是正值；反之，I1自线路流向母线时，则Ij流入BL的正极性端，此时的I1自然为负，见图4-2右图，所以与之相对应的一次电流I1就规定为负。

也就是只当差动保护的TA、BL的极性联接如图4-2所示时，TA一次侧电流I1的正负规定是：当I1自母线流向电路时，I1为正；当I1自线路流向母线时，I1为负。

图4-2电流差动保护中电流极性判断示意图

4.2电流纵联差动保护的影响因素及对应措施

4.2.1影响因素

仍有诸多因素影响电流差动保护动作的正确性、可靠性、灵敏性。影响输电线路电流差动纵联保护正确动作的因素一般概括为如下： （1）电流互感器的误差和不平衡电流 （2）输电线路的分布电容电流 （3）负荷电流的影响

4.2.1.1 不平衡差流

电流差动保护的基本原理说明：在不考虑电流互感器TA的误差、线路分布电容等理想情况下，当输电线路正常或线路区外故障时，差流为零。然而实际情况中，TA是存在误差的，而且架空长线或电线电缆存在很大的分布电容，诸多原因使得线路正常或区外故障时差动电流并不为零，存在不平衡差流。 产生不平衡差流的原因大致可以分为两大类：模型所产生的误差和测量所产生的误差。

（1）模型误差：是指实际被保护元件中还存在其他无法测量的支路多带来的误差。例如线路中存在分布电容，构成无法测量支路，电容上流过电流，我们称之为分布电容电流，都转换为不平衡电流。

（2）测量误差：是指测量装置测量到的电流与实际一次电流之间存在额差异。例如TA饱和误差，在TA饱和时，TA励磁组抗将会下降很大，保护会产生很大不平衡电流。

4.2.1.2 分布电容电流

输电线路分布电容电流产生原因：当输电线路的电压等级较低、线路较短时，分布电容较小，对输电线路两端电流影响不大，可以忽略其对电流差动保护的影响。但是，当纵联电流差动保护用于超高压长线路或者电缆线路时，输电线路的相与相之间和相与地之间存在分布电容，且分布电容等值容抗大大减小，导致输电线路两端电流大小和相位都发生严重畸变，因而其对电流差动保护将产生较大影响。

4.2.1.3 负荷电流

传统的纵联线路差动保护比较的是线路两侧全电流，是非故障状态下负荷电流和故障电流的叠加，在一般的内部短路情况下，可以满足灵敏度的要求。但是，当区内故障发生大过度电阻短路时，因为故障分量电流很小，故障电流和负荷电流相差不是很大，负荷电流为穿越电流，对两侧全电流大小相位都有影响，降低保护灵敏度，是的纵联电流差动保护允许过度电阻能力有限。

4.2.2 对应措施

综合上述提到的差动保护的基本原理以及影响差动保护正确动作的因素，本文提出了提高差动保护灵敏度的两个基本方法： 第一：减小负荷电流的影响。在实际线路差动保护中，为了躲避不平衡电流，通常采用的是带有制动特性的差动继电器，因此差动保护的灵敏度受到负荷电流影响。 第二：减小模型误差产生的不平衡电流。模型误差产生的不平衡电流主要是线路分布电容电流。减小分布电容电流所带来不平衡差流影响的方法是采用电容电流补偿措施，以及采用合适滤波算法。 总结起来，可归结为图4-3所示：

图4-3 提高保护灵敏度的方法

4.3 故障分量差动保护的研究

4.3.1 常规差动的缺点

常规差动是用差流选取的基本方法选取差流，但是基本差流选取方法中的制动量引入了负荷电流，因此常规差动保护受负荷电流影响较大，特别是重载线路发生高阻接地故障时，保护的灵敏度受到很大的影响，有可能出现拒动的现象。 下面进行分析：

常规电流差动保护动作判据：

I?m?I?n?I?dz (4-4) I?m?I?n?K??I? (4-5) Imn 其中，I?m、?分别为保护线路M侧和N侧的电流向量，?为电流门槛值；K

InIdz为比例制动系数（0

其中，?、?分别为线路两侧故障分量电流，?为负荷电流。将（4-6）

If?I?I（4-7）带入（4-5），得到：

（4-8） ?I?m??I?n?K?I?m??I?n?2I?f