由于本差动保护受故障过程中暂态分量影响少，也不受正常运行时系统振荡的影响，且能够在半个周期内可靠动作出口切除故障，考虑计算的方便性，同时减少系统频率及负荷变化的影响，在新型差动保护中电流故障分量的提取采用式(2)的算法。
2.2 保护判据的实现
对第1节中保护判据离散化后得到内部故障的动作方程和外部故障的闭锁（反向动作）方程为：
E(tk)=
Δim(k)Δin(k)≥Edz
E(tk)=Δim(k)Δin(k)≤-Edz
式中 t0为故障开始时刻；tk为最近的采样时刻；Edz＞0，是为保证保护可靠动作而设置的。
为了使该保护在不同的故障种类时能有几乎相同的灵敏度，在最小运行方式时故障及高阻接地故障等情形下均有较高的灵敏度，Edz的整定应该分为2部分，即：
Edz=Edz0+Edz(t)
式中 Edz0为固定门槛值；Edz(t)为浮动门槛值。
Edz(t)的计算公式为：
Edz(tk)=kc
式中 kc为比例系数，通常取kc为0.1～0.4。
Edz0的整定则常常由具体的保护装置及被保护线路的情况由经验决定，需考虑随机噪声的影响、两端采样同步精度、被保护输电线路的长度与参数等因素，如可取为两端最大负荷电流的10%的乘积，即Edz0=0.01 Imh maxInh max，如果Edz0的整定分为2段，则高整定值应高于此值。
故障开始时刻应该是发生故障时那一时刻，而不是启动保护的时刻。故障开始时刻的确定可根据保护中启动元件的动作时间倒推得到，超前和滞后均将影响保护的灵敏性和快速性。
2.3 保护动作辅助判据
当被保护线路两侧等值系统的容量相差较大时，将影响新型差动保护的动作灵敏度与速度，对于单侧供电的极端情况，新型差动保护将拒动。为了保证正常系统条件下保护动作的快速性、可靠性，同时克服单侧供电时保护的拒动，提高线路两侧等值系统容量差别较大时保护的灵敏度，增加如下辅助动作判据：
∫tt0｜im(t)｜dt>>∫tt0｜in(t)｜dt
或
∫tt0｜in(t)｜dt>>∫tt0｜im(t)｜dt
亦即：
∫tt0｜im(t)｜dt＞k∫tt0｜in(t)｜dt
或
∫tt0｜in(t)｜dt＞k∫tt0｜im(t)｜dt
式中 k为比例系数。
动作主判据和辅助动作判据的相互配合是通过k及Edz的整定而完成的，即比例系数k和动作门槛Edz中的固定门槛值Edz0均分为2段，取高整定值时两者都可独立出口动作切除故障，取低整定值时则须2个判据均满足时方可出口动作。对于闭锁判据中Edz0的整定则只需取高整定值即可。辅助判据的离散计算公式为：
｜Δim(k)｜＞k
或
｜Δin(k)｜＞k
3 保护的特性分析
为了考察新型差动保护的特性，本文以我国第1条500 kV输电线路——平武线及其所在系统为例，用EMTP程序进行了仿真计算。系统模型如图3所示，mn为被保护线路，RS为平武线的另一段，其长度分别为342 km和252 km，线路与系统参数见参考文献［1］。
图3 仿真系统模型
Fig.3 Model for simulation system
新型差动保护的算法特性如图4～图11所示，1，2，0分量为Clarke分量（略去了比例系数），其计算公式为：
i1=2ΔiA-ΔiB-ΔiC
i2=ΔiB-ΔiC
i0=ΔiA+ΔiB+ΔiC
图4 内部三相短路时继电器特性
Fig.4 Performance of the relay while internal
3-phase fault
图5 外部三相短路时继电器特性
Fig.5 Performance of the relay while3-phase fault
图6 内部单相接地时继电器特性
Fig.6 Performance of the relay while internal
single-phase ground-fault
图7 外部单相接地时继电器特性
Fig.7 Performance of the relay while external
single-phase ground-fault
图8 内部两相接地时继电器特性
Fig.8 Performance of the relay while internal
2-phase ground-fault
图9 外部两相接地时继电器特性
Fig.9 Performance of the relay while external
2-phase ground-fault
图10 内部两相短路时继电器特性
Fig.10 Performance of the relay while internal
phase-phase fault
图11 外部两相短路时继电器特性
Fig.11 Performance of the relay while external
phase-phase fault
使用Clarke分量，计算简单，同时也可从图中看到，不管何种类型故障，只要传送1分量就可判断是内部故障还是外部故障，这样既节约了通道的使用，而且保护亦有较好的可靠性和灵敏性。
图4、图5为内、外部三相短路时新型差动保护的特性曲线，其0分量近似为零，1分量和2分量均能正确反映故障的范围。在开始阶段，1分量有较大的输出量，而2分量几乎为零，经过2 ms～3 ms以后，2分量增加迅速，1分量则相对较慢，有一段时间增加近于零，这主要是因为三相短路开始时，电流行波在输电线路上传播，1分量电流波过程明显，而2分量两相电流相减时正好消去了其波过程；同样，初始行波过后，波的折射、反射、衰减与畸变使得两侧电流波形复杂，难于保持同一时刻的形状相同或相反，因此1分量受其影响而使输出增加变慢，2分量受波过程影响很少，故输出增加平稳。
图6～图11分别为内、外部单相接地故障、两相接地故障、两相短路故障时新型差动保护的输出特性曲线，容易用分析三相短路的方法来分析保护在这些种类故障时的输出特性曲线。同时，在所有曲线中，除了上面提到的1分量能灵敏、可靠地反应所有种类故障外，还有一点对保护的性能十分重要，即所有的保护输出特性曲线几乎都是随时间的推移而单调上升（或递减）的，它保证了保护的高可靠性，对采取措施提高保护的灵敏性也十分有利。
4 结论
a.新型差动保护在仅需要一个电流传输通道的情况下能够可靠地反映各种内、外部故障的范围，在通道正常时将具有较高的可靠性；
b.新型差动保护可以在10 ms左右可靠动作出口切除内部故障，能够满足超高压、长距离输电线路对继电保护主保护的要求；
c.新型差动保护在原理上保证在正常运行时系统振荡不误动，对暂态过程影响不敏感；
d.新型差动保护采用故障分量原理，在非全相运行时不会误动与拒动，对高阻接地故障等较少短路电流的情形，在使用浮动门槛后将有良好的灵敏性，但在各种复杂运行条件下，新型差动保护性能如何还有待进一步的深入研究；
e.本文仅是对提出的新型差动保护原理进行初步研究，仿真计算的算例也仅是针对比较普遍存在的运行方式与故障形式，对新型差动保护进行更深入的原理研究（如离散化实现时的差别，更多的有关性能的定量分析等）和更详尽的仿真计算，同时进行样机试制，是正在进行的工作，有关结果将在后续论文中报道。■
参考文献：
［1］袁荣湘，陈德树，张 哲(Yuan Rongxiang, Chen Deshu, Zhang Zhe).超高速方向继电器新算法的研究(Ⅱ)——实现与仿真(A New Algorithm of Ultra-High-Speed Directional Relay: Part Two Implementation and Simulation).电力系统自动化(Automation of Electric Power Systems)，1999，23(20)
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