CN1007392B

CN1007392B - 母线差动继电器

Info

Publication number: CN1007392B
Application number: CN86105973A
Authority: CN
Inventors: 希莫尔·萨劳; 罗伯特·特拉希·埃尔姆斯; 理查德·阿瑟·约翰逊
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1985-09-06
Filing date: 1986-09-06
Publication date: 1990-03-28
Also published as: CA1287867C; KR870003532A; US4623949A; ZA865926B; CN86105973A

Abstract

一种母线差动继电器具有区分母线内部和馈电线上的外部故障的能力，且外部故障所在的馈电线电流互感器在交流周期的一部分出现饱和。该继电器根据馈电线电流互感器产生的信号产生一个合成电流信号或差动信号。内部故障时，该信号幅值超出故障电流限定值而产生跳闸信号，切断流到母线的电流。外部故障且电流互感器饱和时，该信号包括交流周期中超出故障限定值的幅值部分及幅值为零或接近零的不饱和部分；若不饱和部分持续一段时间，就禁止产生跳闸信号。

Description

本发明涉及到电力系统网络中母线段的保护，更具体地说，涉及到一种母线差动继电器。该继电器的行为取决于与母线段连接的多条馈电线的电流互感器产生的电流信号，借助于切断流过多条馈电线的电流来保护母线段免受内部故障的危害，並要防止馈电线电流由于外部故障所造成的内部故障误指示而被切断;该外部故障发生于多条馈电线中的至少有一条上，该馈电线上相应的电流互感器在电流交变周期的一段时间内出现了饱和。

一些继电器制造厂已经对继电器的设计提出了建议，以克服上述关于在一条馈电线上发生外部故障时电流互感器饱和带来的弊病。这种建议的一个例子在美国第4，502，086号专利中曾公开，标题是“差动保护继电器”，在1985年2月26日发表在Toshinobu Ebisaka。Ebisaka专利建议馈电线电流互感器输出端采用二极管和电阻网络，以提供三个分量来确定是存在内部故障还是外部故障。一个分量是流入到母线电流的总和;另一个分量是流出母线电流的总和;第三个分量是这两个电流的总和或者是通过母线段的合成电流。实现Ebisaka的建议多少有些过分复杂，在它的设计中，采用了在无故障或外部故障/电流互感器饱和时禁止发出跳闸信号且在真正内部故障情况下将禁止信号闭锁基本原理。

本发明的主要目的是克服Ebisaka建议的继电器的复杂性，用一个简单得多的实施方案来区别电流互感器出现饱和时的外部故障情况和真正内部故障情况。

为了以下的目的：将本发明用于一个电力系统网络中，该网络包括一个母线段及与其连接的多条馈电线，馈电线通过上述的母线段传送交流电流;每一条馈电线包括一个电流互感器，用作测量流过它的交流电流並产生一个代表电流幅值和周波二者的信号;每个电流互感器有一个测量电流幅值的限制容量，超过该容量就发生饱和，其结果使在饱和期间它所产生的馈电线路电流信号失真;一个母线差动继电器的行为取决于上述多条馈电线所产生的电流信号，借助于切断流过上述多条馈电线的电流来保护上述母线段免受内部故障的危害，並防止馈电线路电流由于外部故障所造成的内部故障误指示而切断;该外部故障发生于上述多条馈线中的至少一条上，该馈电线上相应的电流互感器在电流交变周期的一段时间内出现了饱和。上述母线差动继电器包括：第一个电路装置，用来把所产生的相应于与母线段连接的馈电线的电流信号瞬时相加，並且产生一个电流差动信号，该差动信号代表上述瞬时电流信号的总和;第二个电路装置，用来产生两个参考幅值电平，它们形成了一个幅值窗口;第三个电路装置，用来根据上述电流差动信号的幅值超出上述形成的幅值窗口来产生第一指示，並根据上述电流差动信号的幅值落到上述形成的幅值窗口内而产生第二指示。第一计时电路靠产生第一指示使之开始在第一时间周期内的计时。经过上述第一时间周期的计时后产生一个跳闸信号，切断通过上述多条馈电线的电流。第二个计时电路靠产生第二指示使之开始在第二时间周期内的计时，经过上述第二时间周期计时后，产生一个复归信号。上述第二计时电路，可以在上述第一计时周期内，被产生的第一指示复归，以防止产生上述复归信号。上述第一计时电路可以在上述第一计时周期内被产生的复归信号复归，以防止产生上述跳闸信号。上述第一计时周期比第二计时周期要长。

从以下有关附图的典型说明中，本发明将更容易理解。

图1是一个和多条馈电线相连的母线段遭到内部故障的示意图。

图2是一个母线段和多条馈电线中一条遭到外部故障的示意图。

图3包括的波形A、B和C为举例说明在一条馈电线上发生外部故障且其上的电流互感器在电流交变周期的部分区段内饱和时的电流状况。

图4是一个适合体现本发明原理的母线差动继电器电路图。

图5是一个适于在图4的实施方案中采用的动态地调整幅值窗口参考电平的电路图。

图6是一个适于在图4的实施方案中采用的动态地调整幅值窗口参考电平的另一个电路图。

图7描述了时间波形A到E，用来说明图4的母线差动继电器实施方案在母线内部故障情况下的工况。

图8描述了时间波形A到E以及X，用来说明图4的母线差动继电器实施方案在母线外部故障且馈电线电流互感器饱和期的工况。

图9是一个适于在图4中描述的母线差动继电器中采用的变化检测器的实施方案方框图。

在一个电力系网络中，用母线段来传送连接在其上的多条馈电线之间的交流电流，这样的布置由图1进行描述。实线10表示母线段，实线11-16表示馈电线。11-16的每一条馈电线都分别包括一个电流互感器17-22，用来瞬时地测量流过各馈电线的交流电流。每一个电流互感器都产生一个代表它相应的馈电线的交流电流的幅值和周波二者的信号，但是它有一个测量电流幅值的限制容量，超过该容量，就发生饱和，其结果使它产生的信号失真。11- 16的每一条馈电线还分别包括常规的开关设备23-28，当开关动作时，分别切断其上的电流。

实现母线差动保护典型的办法是把所有与母线段连接的馈电线的电流信号进行比较。例如，如果从电流互感器17-22来的所有电流信号总和等于零或接近于零，也就是没有差动信号，则母线段10被认为是平衡的，其上没有故障。但是，如果母线段10遭到如在30处的对地短路的内部故障时，其电流总和就不再平衡，而产生出足够幅值的差动信号，指示存在内部故障。

如在图2中馈电线16上32处所示的在馈线上的外部故障，差动电流信号在理想情况下应该为零或接近于零，因为母线段10的馈电线11-16的电流保持平衡。但是，实际上馈电线电流互感器在其电流幅值的测量容量方面受到限制。例如，由于它要通过所有与母线段10连接的其它馈电线综合的短路电流，因此，在故障馈电线上的电流互感器22要发生饱和，这种情况由图3描绘的波形A、B和C来说明。

参见图3，波形A表示馈电线11-15电流信号的合成，而波形B表示故障馈电线16的电流信号。波形B中为零或接近于零的部分40表示电流互感器在发生饱和时的部分。波形C是电流波形A和B的总和，也是用于检测内部故障的差动信号。与电流互感器发生饱和时的时间40相对应，差动信号的幅值偏离零或接近零的状态，如42处的波形所示。如果不对幅值偏离42校正，就会造成内部故障误指示，使开关设备23-28动作，接着就切断通过母线段10的电流。

根据本发明的披露，母线差动继电器的行为取决于多条馈电线上所产生的电流信号，借助于切断流过多条馈电线的电流来保护母线段免受内部故障的危害。该继电器还能够防止馈电线电流由于外部故障所造成的内部故障误指示而切断;这个外部故障至少发生在其中一条馈电线上，该馈电线相应的电流互感器在电流交变周期的一段时间内出现了饱和。

该母线差动继电器包括的第一个电路用来把所产生的电流信号瞬时相加，产生一个电流差动信号供给窗口比较器电路。当电流差动信号的幅值超出所形成的参考幅值窗口时，该窗口比较器电路产生第一指示;当差动信号的幅值落入上述所形成的参考幅值窗口范围以内时，该电路还产生第二指示。所产生的第一指示使第一个计时电路开始在第一个时间周期内的计时。如果计时能通过第一个时间周期，第一个计时电路就产生一个跳闸信号，切断流过多条馈电线的电流。所产生的第二指示使第二个计时电路开始在第二个时间周期内的计时。如果计时能通过第二个时间周期，这第二个计时电路将产生一个复归信号。第二个计时电路在第二个计时周期内可以被产生的第一指示复归，以防止产生复归信号。第一个计时电路在第一个计时周期内可以被产生的复归信号复归，以防止产生跳闸信号。第一个计时周期比第二个计时周期要长。

包括在母线差动继电器中还有第四个电路，其作用是按照一个代表电流差动信号平均值的信号来改变所形成的参考幅值窗口的幅值电平。在一个实施方案中，对每个幅值电平增加一个与平均信号成比例的同极性信号，以使幅值电平以相同的方向改变。在另一个实施方案中，对一个电平增加一个正极性信号，而对另一个电平增加一个负极性信号，正极性和负极性信号都与平均信号成比例，这样来使幅值电平以相反的方向改变。

一个变化检测器电路可以连接到每个电流互感器上，根据所产生的电流信号检测可能的故障开始时刻。依据这种检测，该变化检测器产生一个信号脉冲，它控制第五个电路，在该信号脉冲的持续时间内把第一个计时周期缩短，因此，第一个计时电路经过被缩短了的计时周期之后，就可以产生一个跳闸信号。

本发明用于区别伴随有馈电线电流互感器饱和的外部故障和内部故障的基本原理在于：对于交流电流的每一周都存在着一个区间，在这一区间故障馈电线的电流互感器脱离了饱和状态至少有几个毫秒。在图3的典型波形B中描绘出了这一区间44。图3中的合成电流波形C表明，在故障馈电线电流互感器脱离饱和状态的时间间隔内，所有馈电线电流信号的总和为零或接近于零，参照波形C中的46部分。了解到故障馈电线电流波形的每半周期中都会出现饱和，电流波形的总和在每半周期中呈现为零或接近零的部分46（平坦的部分）可能具有的最小宽度预计大约为2毫秒。因此，一个零值或接近零值的合成电流和或者在每半周期中周期性地持续在零值或接近零值（平坦部分）的合成电流可以分别看作为“无故障”状态或者“外部故障”状态，这两种都是不跳闸的状态。另一方面，由于“内部故障”所产生的合成电流在通常呈现出正弦波的形状，在波形中没有持续的“平坦部分”存在。因此，对合成电流或差动信号波形的持续的“平坦部分”进行分析就成为故障检测方案的一个重要的组成部分。

当合成电流信号在幅值上增加的程度表示出明显的故障状态时，一个跳闸信号定时器被起动达一个预定的时间间隔;如果到该时间间隔末了连至少一个持续的“平坦部分”都没有被检测出来，就发出一个跳闸信号。该跳闸信号的延迟时限可以调整到这样一个时间间隔，例如从检测出明显的故障开始时起大约10到12毫秒。适合于实现上述功能的一个母线差动继电器的电路图示于图4。

参照图4，若干辅助的常规电流互感器CT1、CT2、…，CTn可用来连接由馈电线电流互感器所产生的电流信号，例如与被保护的母线段10相联系的电流互感器17至22。相应的电流信号利用一个常规的加法放大器电路相加，该电路具有电阻R1、R2、…Rn，分别从它们所对应的电流互感器CT1、CT2、…CTn共同连接到一个运算放大器50的反相（-）输入端。该运算放大器50的同相（+）输入端连接到继电器的公共电位上。在运算放大器50的输出端得到的合成电流信号或差动信号DIFF，经反馈电阻Rf把放大器的输出端和（-）输入端相连接。

差动信号DIFF可以通过一个RC滤波电路稍许滤波，该滤波电路包括电阻51和电容52，串联在放大器50的输出端和继电器的公共电位之间;取自电容52的滤波后的DIFF信号54提供给一个窗口比较器电路，包括比较器56和58，它们可以具有开路的集电极（open collector）输出级，例如与具有LM339型号的比较器相类似。DIFF信号54可连接到56的（-）输入端和58的（+）输入端。56和58的输出级的发射极可共同连接到负电位V^-上。

表示为LIMIT1和LIMIT2的两个参考幅值电平可利用电阻60、61、62和63组成的串联电阻网络来产生，这些电阻连接在正电压源V⁺和负电压源V^-之间。LIMIT1产生在电阻60和61的连接点处，该点连接到比较器56的（+）输入端。类似地，LIMIT2产生在电阻62和63的连接点处，该点连接到比较器58的（-）输入端。电阻61可以是一个可变电阻，以允许对参考幅值电平进行少许调整。

对上面描述的包括产生两个参考幅值电平的窗口比较器电路假定所产生的DIFF信号具有零值或接近零值的平均值，也就是说，具有很小或没有直流偏移。实际上可能并不总是这样的情况，如果直流偏移出现在DIFF信号中，DIFF信号可能连续地超出一个或另一个参考幅值电平，而该电平确定了“平坦部分”的幅值窗口。很明显，需要对幅值窗口参考电平进行某些动态调整，以避免上述的情形发生。图5和图6示出了两个合用的电路，用来根据DIFF的作用动态地改变参考窗口幅值电平。

参照图5，DIFF信号连接到一个常规的平均值电路66，在其输出端68产生一个信号，代表了DIFF信号的平均值。更准确地说，该DIFF信号通过电阻72连接到一个运算放大器70的（-）输入端。跨接在放大器（-）输入端和输出端68之间的是由电阻74和电容76组成的一个并联网络。放大器70的（+）输入端可连接到继电器的公共电位上。此外，输出端68可连接到一个倒相放大器电路80上，电路80包括一个运算放大器82，82的（-）输入端通过电阻84连到输出端68;其（+）输入端连接到继电器的公共电位上。反馈电阻86连接在放大器82的（-）输入端和它的输出端88之间。在这个实施方案中，电阻90和91共同连接到输出端88，把88处的电压信号变换为同极性的分开的电流信号，分别提供给电阻网络60-63的两点LIMIT1和LIMIT2。

在运行时，电路66在68点产生一个DIFF信号的平均值或直流偏移信号，该信号由电路80倒相并经由电阻90和91变换为分开的电流信号。此分开的电流信号经过90和91供给电阻网络60-63，用来在同一方向分别改变参考幅值电平LIMIT1和LIMIT2。通过把正比于在88点输出信号的分开的同极性电流信号加至LIMIT1和LIMIT2每一点，来实现这一电路功能。因此，如果直流偏移为正，整个参考幅值窗口将相对于继电器的公共电位向正幅值方向移动;同样，如果直流偏移为负，该过程将以相反的方向进行。

图6所示的另一个实施方案包括一个与图5所描述的实施方案相类似的电路，只是电阻91从输出端68连接到电阻网络60-63的LIMIT2点。在运行中，图6的实施方案在相反的方向动态地改变了参考幅值电平LIMIT1和LIMIT2，方法是把一个正极性电流信号加至一个电平，而把一个负极性电流信号加至另一个电平，正和负极性的电流信号二者都与DIFF信号的平均值成比例。

再参照图4，窗口比较器电路的输出端，即比较器56和58的输出公共连接端，通过电阻92和电容94的并联组合网络连接到正电压源V⁺;该输出公共连接端还接到另一个比较器96的（+）输入端，比较器96也可以象LM339型的电路一样，具有开路集电极类型的输出级。比较器96的输出端可通过电阻98接到电源V⁺，其输出级的发射极接到电源V^-。比较器96的（-）输入端可以用继电器的公共电位作为基准。在运行时，当窗口比较器56、58的输出级是闭合电路时，电容器94迅速充电到接近于电源V^-;当输出级是断开电路时，该电容器通过电阻92放电。当比较器96的（+）输入端的电平基本上处在V^-电源电位时，它的输出端也近似为V^-电源电位;但是当窗口比较器56、58的输出级开路时，比较器96的输出端保持在V^-电平直到比较器96的（+）输入端电位达到继电器的公共电位为止。此后，比较器96的输出端转换到近似为V⁺的电平。照这样，比较器96和电阻电容组合92和94对于窗口比较器输出级的电压电平从V^-到V⁺的转变分别提供了时间延迟。

接下去，在图4的继电器电路中，比较器96的输出端经过电阻102连接到另一个比较器100的（-）输入端，电阻102与一个二极管104相并联，该二极管的负极连接到比较器100的（-）输入端。电容器106连接在电源V⁺和比较器100的（-）输入端之间。比较器100的（+）输入端可接到继电器的公共电位上。比较器100也可以是类似于LM339的开路集电极输出级的类型;它的输出级的集电极通过电阻108连接到电源V⁺，其发射极连接到电源V^-。此外，电容器110可从输出级的集电极连接到电源V^-。

在运行中，当比较器96的输出级导通时，电容器106通过电阻102充电。电阻102和电容106的时间延迟可以这样来调整，使得比较器100（-）输入端的电压电平衰减到继电器公共电位将延续大约10至12毫秒。相反地，当比较器96的输出级开路时，电容器106通过电阻98和二极管104更快地放电。当然，当比较器100的（-）输入端的电压电平降低到继电器的公共电位以下时，它的输出级将导通，反过来也是如此。

关于图4所描述的继电器实施方案的运行举例将在下面用图7和图8的波形进行叙述。图7和图8的时间波形A-E代表图4所示继电器电路中在同样的字母参考点的电位。图7的这组波形A-E代表内部故障时继电器电路的运行情况。波形A表示在窗口比较器56、58输入端的DIFF信号。假设在时刻t₀时，开始了一个内部故障。当波形A在t₁时刻超出了由幅值电平LIMIT1和LIMIT2所确定的参考幅值窗口时，窗口比较器56、58的输出级和比较器96的输出级开始导通，如波形B和C所示;这使得电容器106开始充电，如波形D所示。当波形A在t₂时刻又落回到参考幅值窗口以内时，窗口比较器56、58的输出级停止导通，允许电容器94开始放电，如同波形B中所示。然而，在比较器96的（+）输入端的电压电平达到继电器的公共电位之前，DIFF信号在t₃时刻又超出了参考幅值窗口的界限，使得窗口比较器56、58的输出级重新导通，引起电容器94充电。这样，由于比较器96的（+）输入端的电压电平从未达到比较器的参考电平（对于较佳的实施方案该参考水平设定为继电器的公共电位），比较器96的输出级就维持导通状态。同样的运行顺序将出现在交叉点t₄、t₅和t₆等处。由于比较器96的输出级（C点）维持导通，电容器106继续充电，如同波形D所示;在这种情况下，经过大约10或12毫秒以后，它达到了比较器100的参考电平，对于较佳实施方案，该电平也设定为继电器的公共电位。当这一情况出现时，比较器100的输出端E点就被转变到跳闸信号状态，如波形E所示。

图8的波形表示相应于一条馈电线中发生外部故障时继电器电路的运行情况;故障馈电线电流互感器在电流交变周期的部分时间内出现了饱和现象，在波形X中举例示出。参照图8，仍然假定外部故障在t₀时刻开始。注意在故障馈电线电流互感器尚未饱和的时间区段内DIFF信号保持为零值或接近零值。只有当电流互感器饱和时，如图示在t₁时刻开始饱和，使得DIFF信号超出了参考幅值窗口的界限，引起B和C处的比较器输出级导通。这种运行情况表示在图8的波形A、B和C中。此外，当C点在t₁时刻转变为近似V^-电平时，电容器106开始通过电阻102充电，其运行状态由波形D举例示出。当电流互感器在t^′ ₂时刻脱离饱和状态时，DIFF信号返回到零值或接近零值的状态，且而后持续足够的时间以允许电容器 94放电，使得比较器96的（+）输入端的电压电平大于其参考电平，在t₃时刻使其输出级停止导通。上述运行过程在图8的波形A、B和C中被描绘出来。当比较器96的输出级停止导通时，电容器106快速地通过电阻98和二极管104放电，使D点电位回升到近似电源V⁺的电平。这样，就不会让D点的电压电平因充电而低于比较器100的参考电平，以致在E点产生一个跳闸信号。类似的运行情况出现于图8的时间间隔t₄、t₅和t₆等后续的饱和点上。照这样，借助于对DIFF信号平坦部分的分析，对于外部故障，继电器禁止产生跳闸信号;而DIFF信号的平坦部分对应于故障馈电线电流互感器没有饱和的那段时间。

上述继电器电路产生了一个大约为10到12毫秒的跳闸响应时间，这对于大多数应用场合来说是完全适用的。然而，在某些应用中，希望能有5毫秒或更短的跳闸延迟时间。实现较短的跳闸延迟时间的一个方法是根据馈电线的信号检测出故障电流出现的确切瞬间，并在故障开始后2毫秒左右鉴定合成电流的信号，这是因为，经验表明电流互感器在故障开始后的前3、4毫秒内一般不会饱和。申请人这方面的发明示于图4的实施方案中;图中有多个变化检测器CD1、CD2、…、CDn，它们分别连接到相应的电流互感器CT1、CT2、…、CTn，用于检测任何馈电线电流之故障开始的瞬时。

一个合用的变化检测器的方块图示于图9。参照图9，电流互感器的信号连接到一个微分器120和一个积分器122。微分信号121在一个常规的除法器电路124中被信号ω除，ω代表电流信号的角频率。另外，积分信号126在一个常规的乘法器128中与信号ω相乘。从除法器124和乘法器128的运算中产生的商信号和积信号在一个常规的加法器130中相加，由此产生的合成信号提供给“与”门132的一个输入端。“与”门132的输出既供给一个大约2毫秒的单稳触发电路134，又供给一个大约100毫秒的单稳触发电路136。单稳触发器134的输出即为该变化检测器电路的输出，而单稳触发器136的输出反馈到“与”门132的一个倒相输入端，用以禁止其工作。

上述变化检测电路的工作原理是：无故障时的电流信号基本上呈现为正弦波;而在故障开始时会发生相对于这个正弦波的短暂偏移。在运行中，微分器120使正弦波超前移相90°，而积分器122则使其滞后移相90°。因此，通过元件128和124分别产生的积信号和商信号在采用适当的比例系数时通常互差180°。因此在无故障条件下，元件130的求和将产生一个实际上为零电平的信号供给“与”门132。在故障开始时，输入的电流信号与正弦波不一致，在加法器130的输出端产生了一个非零信号输入到“与”门132，“与”门132因此而被触发。随之，单稳触发器134在其输出端产生了一个大约2毫秒的脉冲;单稳触发器136在其输出端产生了一个大约100毫秒的脉冲，在这100毫秒脉冲的持续期间内禁止“与”门132进一步工作。照这样，在故障开始的瞬间，变化检测器按照检测到的该瞬间，就可产生一个持续时间为2毫秒左右的脉冲。

再回来参照图4，电阻140和一个电子开关SW的串联组合在C点和D点之间并联跨接在电阻102上。电阻140设置的阻值使得电容器106从它放电后的V⁺电源电平值充电到比较器100的参考电平值所需时间约为2毫秒左右。变化检测器CD1-CDn连接到一个“或”门142的输入端，“或”门142用来起动电子开关SW，使之呈闭合状态。这样，来自任何变化检测器CD1- CDn的脉冲，代表一个故障的开始，都可以闭合该电子开关，使得电阻140与电阻102相并联，导致了一个缩短了的跳闸延迟时间。电子开关SW可以只闭合2毫秒左右脉冲宽度，如果电容器106在这个时间间隔内没有充电，电子开关SW将重新断开，继电器电路恢复到它的最初状态。因此，对于任何故障，在紧接着故障开始后的2毫秒时间窗口内才允许进行跳闸判断，而此后电路就回复到原来对总的故障持续时间计时的状态。

附图中所用的参考号的识别

符号说明参照号数图号

变化检测器 CDn 4

变化检测器 CD1 4

变化检测器 CD2 4

微分器 120 9

积分器 122 9

2毫秒单稳触发器 134 9

100毫秒单稳触发器 136 9

Claims

1、在一个包括一个母线段[图1、2(10)]和多条连接到母线段上用以通过上述母线段传送交流电流的馈电线路(11、12、…、16)的电力系统网络中；每个馈电线包括一个用来测量所流过的交流电流并产生一个代表电流的幅值和周波的信号[图3(A)]的电流互感器(17、18、…、22)；每个电流互感器有一个测量电流幅值的限制容量，超过这个容量都会发生饱和[图3(B，40)]，结果导致在饱和期间互感器产生的馈电线电流信号的失真；一个其行为取决于上述多条馈线所产生的电流信号，借助于切断流过上述多条馈电线的电流(23、24、…、28)来保护该上述母线段免受内部故障的危害，并防止馈电线电流由于外部故障所造成的内部故障的误指示而被切断(该外部故障发生于上述多条馈线中的至少一条上，该馈电线上相应的电流互感器在上述电流交变周期内的一段时间出现了饱和)的母线差动继电器(图4)；上述母线差动继电器的特征在于包括：

用来把所产生的相应于连接到该母线段的馈电线的电流信号瞬时相加，并产生一个代表上述瞬时电流信号总和的电流差动信号(DIFF)的第一个电路装置[图4(R1、R2、…、RN、50)]；

用来产生形成了一个幅值窗口的两个参考幅值电平(LIMIT1、LIMIT2)的第二个电路系统[图5、6]；

用来根据上述电流差动信号的幅值超出上述形成的幅值窗口来产生第一指示[图7(B)]，並根据该电流差动信号的幅值落到该幅值窗口内而产生第二指示的第三个电路装置[图4(56、58)]；

靠产生第一指示而起动，使之开始在第一时间周期内计时，且经过上述第一时间周期的计时后产生一个跳闸信号，切断通过上述多条馈电线的电流的第一个计时电路[图4(100、106、102)]；

靠产生第二指示起动，使之开始在第二时间周期内的计时，且在经过上述第二时间周期计时后，产生一个复归信号的第二个计时电路[图4(96、92、94)]；上述第二个计时电路可以在上述第二时间周期内被产生的第一指示复归，以防止产生上述复归信号；上述第一个计时电路可以在上述第一计时周期内被产生的复归信号复归，以防止产生上述跳闸信号；上述第一计时周期比第二计时周期要长。

2、如权利要求1中所要求的母线差动继电器，其中第二个电路装置包括产生一个电平高于零幅值电平，另一个低于零幅值电平的两个幅值电平的装置〔图4（60、61、62、63）〕。

3、如权利要求1或2中所要求的母线差动继电器，它包括用来改变由第二个电路系统产生的两个幅值电平的第四个电路系统（图5、6），上述第四个电路系统包括：

一个用来产生一个代表电流差动信号平均值的信号的平均值电路（66）;以及

用来通过把一个正极性信号（V⁺）加到一个电平上，而把一个负极性信号（V^-）加到另一个电平上（正负极性的信号二者都与上述平均值信号成比例，以相反的方向改变两个幅值电平的另一个电路（图6）。

4、如权利要求1或3中所要求的母线差动继电器，它包括：一个连接到每个电流互感器，根据所产生的电流信号检测可能发生的故障开始时刻并依据这个检测产生一个信号脉冲（134）的变化检测器电路〔图9〕;以及

由上述信号脉冲所控制，用来在上述信号脉冲的持续时间内把第一个计时电路的第一计时周期缩短的第五个电路系统〔图4（5W，140）〕;在经过缩短了的时间周期计时后，一个跳闸信号可由第一个计时电路产生。

5、如权利要求4中所要求的母线差动继电器，其中上述第五个电路系统包括一个电子开关〔图4（SW）〕和另一个电阻（140）的串联组合，它们并联跨接在第二个电阻-电容网络的电阻上，上述另一个电阻比上述它所并联的电阻具有较低的阻值，上述电子开关由上述信号脉冲所控制，在该脉冲持续期间内接通。

6、如权利要求1、2或4中所要求的母线差动继电器，其中第三个电路系统包括一个随电流差动信号的幅值而工作的窗口比较器（56、58），在第一和第二个状态之间产生一个信号（B）;第一指示是从上述第一个状态到第二个状态的转变，而第二指示是从上述第二个状态到第一个状态的转变;其中第二个计时电路包括第二个比较器电路（96）和共同连接到第二个比较器电路和第三个电路系统的一个并联的电阻-电容网络（92、94）;其中第一个计时电路包括第三个比较器电路（100）和第二个电阻-电容网络（106、102），一个二极管（104）并联跨接在上述电阻上，上述第二个电阻-电容网络连接在第二个计时电路和上述第三个比较器电路之间。