什么是差动_差动概念及三种差动详解

差动的解释有以下三种：

解释一

差动输入输出就是双线制的输入输出，英文为line drive。是以两线的电压差来输入输出信号，与之相对的是单线制。

举例：我们家庭用电为220v，这就是差动的值。地球上每个点对应于地都有个电压值，这是单线制。

解释二

“单线”和“差动”是一对概念，“单线”是绝对值，“差动”是相对值。我能补充一点我的理解就是：在数值的绝对值变化不是很大的时候（就像人体的体温值），应该采用单线输入输出；而在数值的绝对值变化很大时（例如电机的转速可从负的几百到正的几百），如果采用单线输入输出，那仪表的量程将需要很大，量程大就意味着精度不高，所以这时采用差动的方式，使得控制的量始终在一个较小的范围内变化，这样就有利于获得比较高的控制精度。

解释三

首先我们所说的差动信号，即同等于我们模拟电子中所说的差分信号（Differential Signal）（可能区域差异存在叫法不能同）。

差分信号（Differential Signal）

通俗地说，就是驱动端发送两个等值、反相的信号（如V+和V-），接收端通过比较这两个电压的差值来判断逻辑状态“0”还是“1”。而承载差分信号的那一对走线就称为差分走线。

单端共点信号

另外常见的单端信号则是： 一个信号传输中，以它的系统“地”（GND）被用作电压基准点（0V），一根线的信号作为信号（如高电平为0，低电平为1）。当“地”当作电压测量基准时，这种信号规划被称之为单端的。

差分信号和普通的单端信号走线相比，最明显的优势体现在以下三个方面：

a.抗干扰能力强，因为两根差分走线之间的耦合很好，当外界存在噪声干扰时，几乎是同时被耦合到两条线上，而接收端关心的只是两信号的差值，所以外界的共模噪声可以被完全抵消。

b.能有效抑制 EMI，同样的道理，由于两根信号的极性相反，他们对外辐射的电磁场可以相互抵消，耦合的越紧密，泄放到外界的电磁能量越少。

c.时序定位精确，由于差分信号的开关变化是位于两个信号的交点，而不像普通单端信号依靠高低两个阈值电压判断，因而受工艺，温度的影响小，能降低时序上的误差，同时也更适合于低幅度信号的电路。

目前流行的LVDS（low voltage differential signaling）就是指这种小振幅差分信号技术。

三种差动

光纤电流差动保护基本原理

电流差动保护原理是以基尔霍夫电流定律为基础的，适用任何数量支路的条件，其判据亦有很多种，但不论是哪一种判据，其基本部分（动作量）总是以nΣi=1.li为基础的，其中Ii为任一支路的电流（规定母线流向线路为电流正方向），n 为线路数。各种判据的区别在于附加的制动项构成的方法不同，但它们都是各线路电流的函数，可简单将其归并为两端电流，分别以Im 和In 表示。系统接线如图2-2所示。

在不考虑输电线分布电容、分布电导和并联电抗器的影响时，这种原理具有绝对的选择性。光纤电流差动保护原理主要有全电流差动、故障分量差动及零序差动保护三种。

全电流差动保护

目前国内常用的全电流差动保护判据为：

其中，Izd为定值; K为制动系数（0《K ≤1）。 式（2-3） 为辅助跳闸判据，式（2-4） 为主判据，两式同时满足时发跳令。

式（2-3） 、（2-4） 的动作特性如图2-3 所示，制动量随两侧电流大小、相位而改变，Im = In 时，制动量为零，动作最灵敏，区外故障，Im = - In ，制动量》动作量，保护可靠不动作。

国外常用的全电流差动保护判据为：

公式（2-3）、（2-4）和（2-5）两式的不同之处在于制动量的选取不一样。在内、外部故障时，式（2-5）具有相同制动作用。在制动系数相同时，从提高被保护线路内部故障时差动保护灵敏度的角度，采用式（2-4）的保护判据较之式（2-5）的保护判据具有较高的灵敏度！ 另一方面，若从提高被保护线路外部故障时差动保护安全性的角度，虽然采用式（2-4）的保护判据与式（2-5）的保护判据有相同的幅值裕度，但采用式（2-5）的判据无疑具有更大的相位裕度。 因此，仅从差动保护的基本特性分析，式（2-4）和式（2-5）各有优劣，国内的分相电流差动保护大多采用式（2-3）、（2-4）的判据。强调提高区内故障时的灵敏度。

式（2-3）、（2-4）和（2-5）构成的动作判据具有概念明确、形式直观、动作特性分析方便等优点，在一般情况下能满足灵敏度和稳定性的要求。

故障分量差动保护

电流差动保护由于将负荷电流引入制动量，从而降低了区内故障的灵敏度， 如果参与差动保护计算的是故障分量电流，则可消除负荷电流的影响，使灵敏度得以提高。

故障分量差动保护判据为：

故障分量电流是从故障后电流中减去短路前瞬间负荷分量或区外短路电流得到，其特点是完全消除了负荷电流或区外故障转区内故障电流的影响。故障分量电流差动保护可有效地反映重负荷下的高阻接地故障，但由于突变量电流存在时间短，在整个故障处理过程中只能短时开放，其余时间还得使用全电流差动保护。

零序差动保护

为提高输电线路对接地故障的灵敏性，一般都配有零序电流差动保护。利用两端零序电流构成的零序电流差动保护，可作为保护高阻接地故障的一种后备保护，其判据为：

当区内发生特大电阻接地时， 在分相差动保护拒动的情况下， 可由零序差动保护动作经一个短延时切除三相。非全相运行时零序电流差动保护受负荷的影响。而且由于零序差动保护的整定需躲过外部三相短路时的不平衡电流，故障分量差动保护仅需躲过负荷状态下实有的最大不平衡差动电流，因此在实际应用中故障分量电流差动保护将具有更高的灵敏度。零序电流差动保护需在故障发生后有足够的延时（100 ms左右） 以躲过三相合闸不同时等因素的影响。因此在动作速度上故障分量电流差动保护也具有明显的优势。

三种差动保护的配合使用

故障分量电流差动保护不受负荷电流的影响，灵敏度高，但存在时间短，在首次故障使用。稳态量电流差动受负荷电流及过渡电阻的影响，灵敏度下降，可在全相及非全相全过程使用。零序电流差动仅反应接地故障，接地故障时故障分量差流和零序差流相等，零序差动不比故障分量电流差动保护灵敏度高，可在无法使用故障分量电流差动保护的少数场合（如故障频繁发生而且间隔很短的时候） 弥补全电流差动保护灵敏度不足的缺陷。零序电流差动保护需要100 ms 左右延时以躲过三相合闸不同时等因素的影响及三相门口短路测量误差和暂态分量引起的计算误差。