爱华网差动保护由于具有较高的灵敏性和良好的选择性而被广泛的采用。在发电厂 及变电站，差动保护被用于发电机、变压器、母线及大型的电动机等元件上，作为主保护运行。随着计算机技术的发展，发电机和变压器等元件的差动保护也由原来传统的电磁型改变为微机型。微机型保护与传统的电磁式保护相比较，在原理上没有大的区别，只是实现的手段不同而已。对于发电机、电动机及母线等元件的差动保护，由于被保护元件各侧的一次电压、电流均相等。因此，这种微机型差动保护相对较容易实现。而变压器差动保护则要考虑变压器接线组别、各侧电压等级、CT变比等因素的影响。因此，变压器的微机差动保护实现起来相对要复杂一些。而且，在进行保护试验时，也不能忽略这一点。下面以双绕组变压器为例，就微机变压器差动保护的接线组别和变比的归算问题谈一些个人的理解。 一、变压器差动保护中变比和相位差 影响变压器差动保护正常工作的主要有以下几方面的问题： 变压器变比的影响。因为变压器高低压侧电压等级不同，而传输的功率是不 变的，因此，造成正常情况下，高低压侧一次电流不相同。
CT变比的影响。由于高低压侧一次电流不同，因而导致两侧CT的变比也不同。 因为CT都是按标准变比生产的，变压器变比也是按标准生产的。两侧CT变比之间的倍数不可能与变压器高低压侧的电压倍数相等。因此，导致保护中产生不平衡电流。 接线组别的影响。变压器不同的接线组别，除Y/Y或△/△外，都会导致变压器高低压侧电流相位不同，而相位不同又会使差动保护中产生差流。工程中最常见的是Y/△-11接线的变压器，这种接线组别的变压器，低压侧电流超前高压侧电流30度。此外，如果“Y”形侧为中性点接地运行方式，当高压侧线路发生单相接地故障时，主变Y侧绕组将流过零序故障电流，该电流将流过主变高压侧CT,相应地会传变到CT二次，而主变“△”形侧绕组中感应出的零序电流仅能在其绕组内部流过，而无法流经低压侧CT。这些都将使差动保护装置中产生差流或不平衡电流。 二、微机差动保护解决上述问题的基本原理 变压器差动保护在运行时，应保证在正常情况和区外故障时，高低压侧CT二次电流幅值相等，相位相反。从而保证差流为零。无论是传统的电磁式或集成电路型差动保护或目前的微机型差动保护，都是必须遵循的一个基本原则。要达到这个要求，就必须解决上面提到的三个问题。 电磁式或集成电路型的差动保护，对于接线组别带来的影响（即相位误差），是通过改变CT二次接线方式来解决。当变压器为Y/△接线时，高压侧CT二次采用△接线，低压侧CT二次采用Y接线。即由保护CT完成相角的归算同时消除零序电流分量的影响。高压侧CT二次接成“△”形，CT二次侧比一次侧（也即主变高压侧）相位超前了30度。低压侧CT二次接成“Y”形，角度没有偏移。这样就保证了高低压侧CT的二次电流同相位。但是，高压侧CT二次接成“△”形后，电流幅值增大了√3倍。对于因CT变比不同而带来的影响，传统的差动保护也是靠外部回路解决。在选择CT变比时，尽量让流入差动继电器的主变高低压侧电流相等。由于CT都是标准变比，一般情况下，不能保证高低压侧二次电流相等，为此，一般采取在外回路加装电流变换器，或选择具有速饱和铁芯的差动继电器，调整它的平衡线圈的匝数。相对于微机差动保护而言，这两种方法，精度都不高。 微机保护同传统保护相比，其原理并没有太大的变化，主要是实现的方法和计算的精度有了很大提高。早期有些微机差动保护，由于运算速度不够及其它原因，相角归算仍采用改变CT二次接线的方式来解决。而目前的微机差动保护，高、低压侧CT二次均采用“Y”形接线，相角归算由装置内部完成。即通过电流矢量相减消除相角误差。如Y/△-11接线的变压器差动保护，同低压侧Ia相比较运算的并不是高压侧IA，而是IA*=IA-IB(矢量相减)，这样得到的线电流IA*，角度向超前方向偏移30度，同低压侧Ia同相位。对于Y/△-11接线的变压器差动保护，参与差流计算的“Y”形侧三相电流量分别是：IA*=IA-IB、IB*=IB-IC 、IC*=IC-IA(都为矢量相减)。对于Y/△-1接线，参与差流计算的“Y”形侧三相电流量分别是：IA*=IA-IC；IB*=IB-IA 、IC*=IC-IB(也为矢量相减)。通过减去超前相或滞后相电流的不同，实现相角滞后或超前30度。 对于因变压器变比和CT变比不同而造成的不平衡电流是幅值的问题。对微机保护而言则较容易解决。通常是将一侧定为基准侧，另一侧的输入量乘以相应的比例系数归算到基本侧。这个比例系数的选择，不仅要考虑变比误差，还要考虑因相角归算而引起幅值增大的因素。 通过上述分析和比较，微机差动保护对各种影响差动保护正常工作的因素均在装置内部解决，而不依靠改变外部CT二次回路接线方式的办法。优点是简化了CT二次回路的接线，因为对于“Y/△”接线组别的变压器，差动保护的各侧CT二次回路均可以采用“Y”形接线。给施工带来了一定的方便。 三、试验和调试应注意的问题 理解了微机差动保护的相角归算的原理后，在试验和调试中还应注意掌握正确的试验方法，特别注意与传统试验方法的不同之处。 整定值的校验。当对微机差动保护进行定值整定试验时，按传统的方法在“Y”形侧通入单相电流，保护装置动作时，仪表指示的电流值并不是我们所要求的数值，而是比定值大了倍。这是因为保护装置内部是以“△”形侧为基准侧进行相角归算而造成的现象。 根据保护的程序，当在保护装置高压侧输入三相互差1200的对称电流时，程序按照整定的接线组别，进行相角归算（矢量相减），因为ABC三相都有电流，且相差1200，由此得到IA*=IA-IB=1.732×IA×∠30°;IB*=IB-IC=1.732×IB×∠30°；IC*=IC-IA=1.732×Ic×∠30°。幅值增大了√3，相角逆时针旋转了30°。相位归算后的向量，程序会再除以√3,以消除因为矢量相减而导致的幅值增大√3倍。因此，利用三相电流校验定值时，与传统保护无大的区别。 当在保护装置“Y”侧输入A相电流时，装置显示A、C两相都有差流。因为程序同样首先以“△”侧为基准进行相角归算，即矢量相减。IA*=IA-IB=IA（IB=0）；IB*=IB-IC=0（IB=0，IC=0）；IC*=IC-IA=0-IA=-IA。虽然只有A相电流，但经过这一步处理后，在C相也因为计算产生了差流。程序固定对相位归算后的向量再除以 √3,但因为只有单相电流，矢量相减并没有改变相位和大小，所以经过这一步骤后，装置内部的电流幅值减少了√3倍。因此，在通入单相电流试验时，通入的电流值比整定值大了√3倍。 当在△侧输入电流时,无论是输入单相电流或ABC对称三相电流,即使输入单相电流时，也只是该相有差流，其它相不会有差流。因为程序对“△”侧不进行相角归算，没有矢量相减和除以√3这一步，因此，保护装置动作时通入的电流就是整定值要求的电流。 制动特性试验。在进行差动保护制动特性试验时，同样要考虑微机差动保护相角归算所引起的一些问题。同样是“Y/△-11”接线组别的变压器微机差动保护，保护装置以“△”为基准侧进行相角归算。当进行制动特性试验时，应考虑由于矢量减造成的超前相的差流，试验时进行适当的补偿，否则试验结果将是不正确的。根据上面的分析，矢量减的结果是：：IA*=IA-IB、IB*=IB-IC 、IC*=IC-IA。如果通单相电流进行试验，则会出现超前相也有差电流。具体的方法是：当制动侧通入单相制动电流时，在差动侧该相的超前相，按比例通入与制动电流同相位一个补偿电流，用以抵消超前相差流给试验带来的影响。 微机变压器差动保护与传统的差动保护比较，虽然在原理方面没有大的改变，但是在其它方面比传统的差动保护有一定的优越性。主要表现在装置体积小，CT二次接线相对简化，采样精确度高运行稳定等。只是因为微机保护采用装置内部相角归算，使得装置的试验略显复杂。随着科学技术的进一步发展，微机保护会更加完善。
