第2章 方向电流保护(old edition)
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方向电流保护
相间故障的方向电流保护
为什么要加功率方向继电器？
为了保证保护动作的选择性。 瞬时电流速断在什么情况下加方向元件？ 定时限过电流保护在什么情况下加方向元 件？ 限时电流速断在什么情况下加方向元件？
方向元件与电流继电器接点关系
串联（具有“与”的关系）
功率方向判别元件特性
灵敏角 死区 动作区
作功率方向继电器的动作区
评价 接线方式 整定计算 展开图 适用范围Leabharlann 分支电路 对电流保护计算的影响
助增网 外汲网
助增网
外汲网
助增网
外汲网
结论：
对第一段：没有影响 对第二段：灵敏度有影响。在整定计算 中考虑。 对第三段：对近后备没有影响。对远后 备进行灵敏度校验时，要考虑分支电路 的影响。
0， =70
φsen
0 =-30
二相短路故障时继电器动作分析
φk=700， φsen=-300
保护安装处发生AB相故障
UA
UK.A UK.B
UC
UB
二相短路故障时继电器动作分析
φk=700， φsen=-300
UA UBC
UK.A UK.B
UB UC
二相短路故障时继电器动作分析
φk=700， φsen=-300
功率方向判别元件的内角
定义：α=900-φk 300≤ α ≤ 600 φsen=-α
900接线
所谓900接线方式是指系统三相对称， COSφ=1时，加入继电器的电流超前电 压900。
接线图
测量电压、灵敏线、灵敏角、 动作区之间的关系
动作区 灵敏线
灵敏角 Um
三相短路故障时继电器动作分析
φk
作正常运行时的电压相量图。 作故障时的电压相量图。 根据灵敏角作灵敏线。 作灵敏线的垂线，指向灵敏线方向的为 动作区。当电流在动作区内时，功率方 向继电器动作。
为什么要加功率方向继电器？
为了保证保护动作的选择性。 瞬时电流速断在什么情况下加方向元件？ 定时限过电流保护在什么情况下加方向元 件？ 限时电流速断在什么情况下加方向元件？
方向元件与电流继电器接点关系
串联（具有“与”的关系）
功率方向判别元件特性
灵敏角 死区 动作区
作功率方向继电器的动作区
评价 接线方式 整定计算 展开图 适用范围Leabharlann 分支电路 对电流保护计算的影响
助增网 外汲网
助增网
外汲网
助增网
外汲网
结论：
对第一段：没有影响 对第二段：灵敏度有影响。在整定计算 中考虑。 对第三段：对近后备没有影响。对远后 备进行灵敏度校验时，要考虑分支电路 的影响。
0， =70
φsen
0 =-30
二相短路故障时继电器动作分析
φk=700， φsen=-300
保护安装处发生AB相故障
UA
UK.A UK.B
UC
UB
二相短路故障时继电器动作分析
φk=700， φsen=-300
UA UBC
UK.A UK.B
UB UC
二相短路故障时继电器动作分析
φk=700， φsen=-300
功率方向判别元件的内角
定义：α=900-φk 300≤ α ≤ 600 φsen=-α
900接线
所谓900接线方式是指系统三相对称， COSφ=1时，加入继电器的电流超前电 压900。
接线图
测量电压、灵敏线、灵敏角、 动作区之间的关系
动作区 灵敏线
灵敏角 Um
三相短路故障时继电器动作分析
φk
作正常运行时的电压相量图。 作故障时的电压相量图。 根据灵敏角作灵敏线。 作灵敏线的垂线，指向灵敏线方向的为 动作区。当电流在动作区内时，功率方 向继电器动作。
《方向过电流保护》课件
2
熔断器
使用金属丝融化来断开电路。熔断器的优点是速度快且廉价，但需要替换。
3
保险丝
在电流过高时断开电路。保险丝的优点是价格低，但需要替换。它们也可能与熔断器类似的 问题。
4
电子保险丝ຫໍສະໝຸດ 使用微电子器件实现，可以控制电流并断开电路。电子保险丝的优点是速度快，但价格较高。
5
箱式电子保险丝
具有精确和短路保护功能，价格也相对较高。它们经常在汽车电路中使用。
方向过电流保护
这里是有关方向过电流保护的PPT课件，你将学到方向过电流保护的一些基 础知识，以及其在不同领域中的应用和选型要点。让我们开始吧！
概述
1 什么是方向过电流保
护？
它是一种电子保护装置， 用于保护电路中的元件免 受方向过电流损害。
2 作用和意义
它可以在电流方向反转时 断开电路，保护负载和元 件。这在许多场合都能起 到至关重要的作用。
选型要点
1 额定电流
选择时要确保保护器的额定电流大于负载的 工作电流。
2 过流保护时间
电路过载的时间长短会影响选择要点。过流 的时间越长，需要保护的级别越高。
3 压降
需要考虑最大压降参数，以确保在最大工作 电流下电路仍能正常工作。
4 工作电压
选择时需要确保保护器的工作电压范围符合 电路的要求。
5 过温保护
总结
作用和意义
方向过电流保护器可以保护电路和元件免受过 电流损害。
选型要点
选择适当的保护器需要考虑许多因素，如额定 电流、过流保护时间、过温保护等。
分类和实现方法
方向过电流保护器通常使用限流型或过流型电 子保护元件实现。
市场现状和未来发展趋势
随着电子设备的普及，方向过电流保护器市场 将继续增长，未来产品将更加智能化和高效化。
方向电流保护的应用特点
方向电流保护的应用特点
方向电流保护是一种用于保护电气设备的保护装置，它主要用于检测和阻止电流的逆向流动。
以下是方向电流保护的应用特点：
1. 防止电能盗窃：方向电流保护器可以阻止电能由装置的负载侧逆向流向电源侧，从而防止非法的电能盗窃行为。
2. 防止设备损坏：逆向电流可能会导致电气设备的损坏，方向电流保护器可以及时检测到逆向电流并切断电路，保护设备免受损坏。
3. 提高电网稳定性：逆向电流的存在可能会导致电网的不稳定性，方向电流保护器可以帮助维护电网的稳定运行。
4. 增强电路安全性：方向电流保护器能够检测到逆向电流，并立即切断电路，确保电路安全，减少电路故障的风险。
5. 降低能源浪费：逆向电流的流动会导致电能浪费，方向电流保护器可以避免逆向电流的产生，从而减少能源的浪费。
总之，方向电流保护具有防止电能盗窃、保护设备、提高电网稳定性、增强电路安全性以及降低能源浪费等重要应用特点。
方向电流保护
WL1
WL1上K2点短路时， 保护1、2、4、6因短路功率由母线流向线路，故 都能启动， 其中按动作方向时限最短的保护1和2动作，跳开 断路器1、2，将故障线路WL1切除，保护4和6便 返回，从而保证了动作选择性。
2.方向过流保护装置
方向过流保护装置由三个主要元件组成，启动元件 （电流继电器），功率方向元件（功率方向继电器） 和时限元件（时间继电器）。
保t4 护取 6与时t1 0 保限 护长 4的t 、： 111 、.5 t14 2配0 2合.5 s： 2 s保t t 护8 8 8 与t t6 1 保3 护 6t 、t 1 32 1 配.5 合 0 ：.0 5 .5 1 .3 5 s s
t6 t4 t 2 0 .5 2 .5 s 取时限长的： t8 3s
工作原理是方向元件KW和启动元件KA构成与门， 二者同时动作才能启动时间继电器KT。
去
QF
YR
QF
信 号
TV
KS
I﹥
P﹥
KA KW
KT
TA
图4-3 方向过流保护原理接线图
在双侧电源线路上，并不是所有过流保护装置中都 需要装设功率方向元件，只有在仅靠时限不能满足动 作选择性时，才需要装设功率方向元件。
在这种情况下，小电源一侧需要采用方向电流速 断保护，当保护背后发生短路时，利用功率方向元 件闭锁，使保护只根据小电源一侧的短路功率方向 来动作。
因此，这时小电源侧方向电流速断保护只需躲过 线路末端短路时通过该保护处的短路电流来整定即 可，从而大大提高了保护的灵敏性，满足保护范围 的要求。
方向电流保护是在电流保护基础上加装方向元件的保护。 在一般电流保护2和3上各加一个方向元件（功率方向继 电器）， 它只有当短路功率由母线流向线路时，才允许保护 动作，这样就解决了电流保护的选择性问题。
iPACS系列保护现场方向保护调试大纲
iPACS系列保护现场方向保护调试大纲方向保护简介：Ipacs5711过流保护：以过流一段A相为例方向元件的灵敏角为45度，采用90度接线方式。
方向元件和电流元件接成按相启动方式。
方向元件带有记忆功能，可消除近处三相短路时方向元件的死区。
1)整定定值控制字中“过流Ⅰ段投入”置“1”，“过流Ⅰ段经复压闭锁”置“0”，“过流Ⅰ段经方向闭锁”置“1”，软压板中“过流Ⅰ段投入”置“1”。
模拟正方向相间故障，使得电压满足复压定值，电流满足电流定值，电流Ia超前线电压Ubc的夹角在－45～+135度之间。
此时过流Ⅰ段即经整定延时跳闸135o动作区Ia45oU bc-45o以电压为基准在继保测试仪上加量：Ua=Uc=Ib=Ic=0 角度为0oUb=57V 角度为0oIa=6A （过流保护定值为5A），角度从-46度开始加量到136度截止。
如上图所示，动作区为－45o～+135oB、C相方向保护做法一样。
知识补充：过流保护功率方向继电器90o接线如下表所示，保护处于送电侧，系统正常运行，cosφ=1时，3个功率方向继电器的测量的ψ角度均为90o，该接线因此而命名。
功率方向继电器电流电压KWa ìa ùbcKWb ìb ùcaKWc ìc ùab按相启动方式：A、B、C三相电流继电器与功率方向继电器先串后并KAa KWaKAb KWbKAc KWcIpacs5742过流保护：以过流一段A相为例方向元件采用正序电压极化，方向元件和电流元件采用按相起动方式。
方向元件带有记忆功能以消除近处三相短路时方向元件的死区。
方向元件灵敏角为45 度或225 度，可以通过控制字整定选择。
接入TA 的正极性端在母线侧。
（1）投入“投复压过流”硬压板（2）投入“过流Ⅰ段投入”软压板（3）定值中“过流Ⅰ段投入”控制字置“1”，“复压闭锁过流Ⅰ段”控制字置“0”，“方向闭锁过流Ⅰ段”控制字置“1”，“过流保护方向指向”，方向元件灵敏角为225 度；电流超前电压的夹角在135～315度之间。
【国家自然科学基金】_电力系统通信_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801
通信网关 通信协议 通信信道 通信与协作 逆变器 远程配置 进程通信 运行风险评估 运行管理 运行控制 输电网安全评价 输电线路 软实时通信 软件模型 轨迹几何特征 资源因子 负荷预测 负荷建模 调节速率 调节容量 计量装置 警报信息 解析模型 覆冰 虚拟局域网 船舶电力系统 自适应正交频分复用(ofdm) 自适应正交频分复用 自适应ofdm 自动发电控制(agc) 能量管理 能量函数 能源基础设施 网络接口 网络安全 综合阻抗 综合误差 综合管理系统 继电保护隐患 结构奇异值 经济效益 经济安全运行 线性分式变换 紧急直流功率支援 紧急控制系统 紧急控制 系统集成 系统结构 系统安全工程 精益化方法 精益化 端点效应 稳定评估 移动agent
电流保护 1 电气剖分 1 电压稳定 1 电力远动 1 电力网络 1 电力网格 1 电力线载波 1 电力系统稳定 1 电力监测 1 电力工程造价 1 电力和通信系统同步仿真(epochs)平台 1 电力变压器 1 电力企业 1 环流 1 环天线 1 特定通信服务映射 1 焊接电源 1 热网 1 灵敏度法 1 灵敏度分析 1 潮流雅可比矩阵 1 漏感 1 滞环电流控制 1 湿度测量 1 温补晶振 1 混合仿真 1 测后模拟 1 水轮机 1 水库优化调度 1 比特分配 1 正激变流器 1 正交频分复用 1 模糊潮流 1 模式识别 1 模型变换框架 1 极限传输容量 1 机电暂态仿真 1 最优化理论 1 暂态纯故障分量 1 智能家电 1 映射规则 1 时频分布 1 时域建模 1 无缝通信 1 无线移动自组织网络 1 无线 1 文法制导的变换 1 整数小波变换 1 数理统计模型 1 数据采集与监控(scada)系统 1 数据挖掘 1 数据压缩 1 数学形态学 1 数字滤波器 1
软开关 软件 转换网关 转换性故障 超宽带通信 超宽带 负荷模型 负荷控制系统 负荷控制建模 谐波抑制 谐波分析 谐振频率 谐振腔热膨胀 谐振接地系统 谐振复位 调度 调制 误码率 误动 证据理论 设计模式 补偿措施 行波 蚂蚁代理 蚁群算法 蚁群优化 虚拟局域网(vlan)多播 自适应方向纵差保护 自适应控制 自动发电控制 脉冲控制/双丝脉冲焊 脆弱性状态图 网格 网架优化 结构 组播注册协议(gmrp) 系统集成 粒子群优化算法 等效电路 移动智能体 神经网络 短窗自相关 短期规划 瞬时对称分量 相量测量单元 相对介电常数 相关分析 直流电压 监控系统 监控主站 电磁暂态仿真 电磁干扰 电流综合幅值 电流平衡保护
方向电流保护及功率方向继电器
03
操作后应检查设备是否正常运行 ，如有异常应立即停机检查并联
系专业人员进行维修。
04
THANKS
感谢观看
功率方向继电器的定义与作用
定义
功率方向继电器是一种用于检测 和判断功率方向的继电器，它可 以根据电流的方向和大小来控制 电路的通断。
作用
在电力系统中，功率方向继电器 主要用于方向电流保护，防止因 电流反向而引起的设备损坏和安 全事故。
工作原理与结构
工作原理
功率方向继电器通过比较输入电流和电压之间的相位关系，判断功率方向，从而控制触 点的通断。当电流和电压同相时，继电器判定为正向功率；当电流和电压反相时，继电
03
CATALOGUE
方向电流保护的配置与整定
方向电流保护的配置原则
独立性
确保方向电流保护的独立性，避免与其他保 护装置相互干扰。
选择性
确保方向电流保护具有选择性，只切除故障 线路，避免误动作影响其他线路。
可靠性
选用高质量的继电器和设备，确保保护装置 在故障时能够可靠动作。
速动性
要求保护装置在故障发生时快速动作，减小 故障对系统的影响。
加强维护与保养
对保护装置进行定期维护和保养，确保其长期稳 定运行。
ABCD
注意系统的运行方式
在运行过程中，应密切关注系统的运行方式和负 荷变化，及时调整保护装置的定值。
配合其他保护装置使用
在复杂系统中，方向电流保护应与其他保护装置 配合使用，提高系统的安全性和可靠性。
04
CATALOGUE
功率方向继电器的应用与选型
检查接线端子
确保接线端子紧固，无松动或腐蚀现象。
测试功能
定期进行功能测试，确保继电器在正常工作状态下运行良好。
操作后应检查设备是否正常运行 ，如有异常应立即停机检查并联
系专业人员进行维修。
04
THANKS
感谢观看
功率方向继电器的定义与作用
定义
功率方向继电器是一种用于检测 和判断功率方向的继电器，它可 以根据电流的方向和大小来控制 电路的通断。
作用
在电力系统中，功率方向继电器 主要用于方向电流保护，防止因 电流反向而引起的设备损坏和安 全事故。
工作原理与结构
工作原理
功率方向继电器通过比较输入电流和电压之间的相位关系，判断功率方向，从而控制触 点的通断。当电流和电压同相时，继电器判定为正向功率；当电流和电压反相时，继电
03
CATALOGUE
方向电流保护的配置与整定
方向电流保护的配置原则
独立性
确保方向电流保护的独立性，避免与其他保 护装置相互干扰。
选择性
确保方向电流保护具有选择性，只切除故障 线路，避免误动作影响其他线路。
可靠性
选用高质量的继电器和设备，确保保护装置 在故障时能够可靠动作。
速动性
要求保护装置在故障发生时快速动作，减小 故障对系统的影响。
加强维护与保养
对保护装置进行定期维护和保养，确保其长期稳 定运行。
ABCD
注意系统的运行方式
在运行过程中，应密切关注系统的运行方式和负 荷变化，及时调整保护装置的定值。
配合其他保护装置使用
在复杂系统中，方向电流保护应与其他保护装置 配合使用，提高系统的安全性和可靠性。
04
CATALOGUE
功率方向继电器的应用与选型
检查接线端子
确保接线端子紧固，无松动或腐蚀现象。
测试功能
定期进行功能测试，确保继电器在正常工作状态下运行良好。
第二章电网的电流保护和方向性电流保护.pdf
点
可见，有选择性的电流速断保护不可能保护线路的全长
灵敏性：用保护范围的大小来衡量 lmax 、lmin
一般用lmin来校验、
lmin ×100% l
要求：≥（15～20）％ 方法：① 图解法
② 解析法：
希望值 50％
IΙ dZ .1
=
3
Eφ
2 Z s max + Z1ld.min
可得
lmin l
×100% =
为保证选择性及最小动作时限，首先考虑其保护范围不超出下一条线路第Ⅰ段的保护范 围。即整定值与相邻线路第Ⅰ段配合。
动作电流：
I
Π dZ
.1＝K
Π k
⋅
IΙ dZ .2
K
Π k
= 1.1 ~ 1.2(非周期分量已衰减）
动作时间： t1Π
=
t
Ι 2
+ ∆t
= ∆t
Δt 取 0.5"，称时间阶梯，其确定原则参看 P18.
配置：
第二章 电网的电流保护和方向性电流保护 第一节 单测电源网络相间短路的电流保护
三段式
第Ⅰ段―――电流速断保护 第Ⅱ段―――限时电流速断保 第Ⅲ段―――过电流保护
主保护 后备保护
一、电流速断保护（第Ⅰ段）： 对于仅反应于电流增大而瞬时动作电流保护，称为电流速断保护。
1、短路电流的计算：
图中、1――最大运行方式下d(3) 2――最小运行方式下d(2) 3――保护 1 第一段动作电流
灵敏性： K lm
=
I dB.min IΠ
dZ .1
要求：≥1.3～1.5
若灵敏性不满足要求，与相邻线路第Ⅱ段配合。此时：
动作电流：
I
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I I I set K 对于保护1： 1 K I kC.max I B-C.M
Em
A QF2
I A-B
B QF1
K
C
QF3
' I AB
I B -C
I A-B
I set2
I B -C
I I set1
对于保护2： I 而正常
II set2
K I A-B.M
II K II I I set2 I set1
原因分析：反方向故障时对侧电源提供的短路电流引起保护误动。
解决办法：加装方向元件——功率方向继电器。当方向元件和电流测量元 件均动作时才启动逻辑元件。这样双侧电源系统保护系统变成针对两个单 侧电源的子系统。如下图
Em
1
3
5
方向 元件
2
4
6
En
功率方向继电器：只有当功率方向由母线流向线路时动作，而当 功率方向由线路流向母线时不动作。 问题？ 什么情 况下加
2、动作时间
在网络中某处发生短路故障时，从故障点至电源之间所有线路上的电流保护 第Ⅲ段的测量元件均可能动作。 例如：下图中d1短路时，保护1～4都可能起动。 为了保证选择性，须加延时元件且其动作时间必须相互配合。
Ⅲ Ⅲ Ⅲ t1Ⅲ t 2 t3 t4
Ⅲ Ⅲ t3 ＝t 4 t
Ⅲ Ⅲ t2 ＝t 3 t
B相方向元件 rB k 90
C相方向元件 rC k 90
>0 (同三相短路)
30 120
30 60
UCAIB cos(k 120 ) >0(同三相短路)
综上所述(见下表)能使故障相方向继电器在一切故 障下都能动作的条件为:继电器内角 α
K I A-B.M
II K
II KK I I set1 Kb
⑵ 限时电流速断保护
原则与相邻线路Ⅰ段保护配合。但 需考虑保护安装点与短路点之间有 分支电路的影响。分支电路分两种 典型情况：助增，外汲。 什么是外汲？ --使故障线路电流减小的现象。 考虑外汲后的上下级整定的改变？
I I ' I set K I I 对于保护1： 1 K kC.max B-C.M
IkB
·
A相方向元件 I
A
0
不动作 UCAIB
cos( k 90 )
B相方向元件 rB k 90
C相方向元件 rC k 90
>0 (同三相短路)
0 90
0 90
UCAIB cos(k 90 ) >0 (同三相短路)
90º 接线功率方向继电器动作行为分析 ⑴ 三相短路
· UA · ·
IkC
IrA =IkA
Φk
ΦrA
· · UrA =UBC
· UC
· UB
P=UkBC IkA cos(Φr-Φsen) > 0
IkB
令α= 90˚ - Φk
P=UkBC IkA cos(Φr -Φsen) > 0 P=UkBC IkA cos(Φr + α ) > 0
Ik1
I I set1
I I set2
K1 Em
N 1QF 2QF
M
K2 En
Ik2
保护1按电流保护Ⅰ段公式整定，则必定满足① 式； 而保护2按电流保护Ⅰ段公式整定，则不满足 ② 式。 如果取 I
I set1
I
I set2
K I
I K k2 max
？
则满足①和② 式，但保护2的保护范围严重缩小。
K2 Em
N 1QF
K1 2QF Ik1 Ik2
M
En
因此，通过判别短路功率方向或短路后电流、
电压相位的变化，就可判断出故障是在保护
范围内抑或在保护范围外。
3、功率方向继电器动作特性
从上一页的分析可知
· UA
P=Ukr Ikr cosΦr
如果
其中Φ r=arg ur
Ir
Ik1A Φk=60º
30º
为使方向继电器动作最灵敏
cos( k 90 ) 1
90 k
00 90
90º 接线功率方向继电器动作行为分析 ⑵ 两相短路(BC相) =
· UAB · UA
· EA
①出口短路
Z k Z s
· UCA
IkC
· · UrA =UBC
Φk
· EC · · UB UC · EB
图a动作方程
90 arg
图b动作方程
90
Ur e
jsen
90 arg
U r e j (90 Ir
0
-sen )
90
Ir
P=Ukr Ikr cos(Φr-Φsen)>0
P=Ukr I kr cos(Φr+α)>0 其中 α=90˚-Φk或α=90˚-Φsen
请注意电压 Ur及电流Ir的含义
Ur为接入功率方向继电器的电压量， Ir为接入功率方向继电器的电流 量。 Ur和Ir可以根据需要灵活地变为各种电压和电流量。例如它们可以是相 分量、线分量、相分量差或相分量和。
4、方向过电流保护单相原理接线图
& KT 跳闸
Iop
TV KA TA • • & KT KW KS
90º 接线功率方向继电器动作行为分析
⑵ 两相短路(BC相)
②短路远离பைடு நூலகம்护安装处
Z k Z s
· UCA · UA
=EA
·
IkC
· · UrA =EBC
Φk
· · EB= UB
· · EC= UB
· · UKB UKC
IkB
·
A相方向元件 I
A
0
不动作 UCAIB
cos( k 120 )
电流保护单相原理接线图
跳闸
Iop
KS
KA
TA
闭锁
可见，与电流保护相比，方向电 流保护只是多了一个方向功率继 电器元件，以保证反方向故障时 将保护闭锁。
90o 接线
Ua
Circuit Breaker TV/PT I * * TA/CT *
IA Ia
B
C
Ia=Ik Ic Uc Ib
Ubc=Uk
Ub
要求:
30˚<α<60˚
继电器 故障类型
三相
0˚<α<90˚
0˚<α<90˚ 0˚<α<90˚
A-B相
30˚<α<90˚
0˚<α<60˚
B-C相
30˚<α<90˚ 0˚<α<60˚
C-A相
0˚<α<60˚
A相(IA，UBC)
B相(IB，UCA) C相(IC，UAB)
30˚<α<90˚
90˚接线的特点： ①对各种两相短路没有死区 ②选择继电器内角α=90˚-φk,对线路上的各种故障能保证动作的方向性 ③缺点：不能清除三相短路动作“死区”。
Em
A QF2
I A-B
B QF1
I`B-C
K
C
'' IB -C
I A-B
I set2
I A-B
I
set2
I A -B.M
II II 对于保护2： I set2 KK I A-B.M
' 因 IB -C.M I A - B.M 所以
I`B-C
II II I I ' I set2 Kk I set1 ( I set1 IB -C.M )
K2 Em
N 1QF
K1 2QF Ik1
M
En
uk 2
U k2 I k2
Ik2
ik 2
k2
0o
k 2
180 o k 2
90o
180 o
270 o
360o
180 o k 2
I k2
Φ rA=arg
ukA -Ik2A =180˚+Φk1
K2故障: P = Uk2IK2 cos (180o+φk2) < 0
纠正措施 ----引入分支系数Kb
Kb=
故障线路流过的短路电流 前一级保护所在线路流过的短路电流
I I B -C .M I set.1 Kb 1 I A- B.M I A- B.M
在上页中，考虑上下级在M点配合，则 代入
II II I set2 KK I A-B.M
则
I
II set2
X 1.s.min X LAB X 2.s.max
Em
A
QF2
IA-B
B
0.85XB-C QF1
K
L1 I’B-C
C
X1Smax X1Smin
I’A-B
X2Smax X2Smin
L2
I’’B-C
则
K b.min 1
仅考虑外汲情况：
I 'B-C I 'B-C I 'B-C Kb ' I A -B I 'B-C I 'B U B-C.M /X // -C I 'B-C 0.85X B-C 1.15X B-C ' (0.85 1.15)X B-C I B-C 0.85X B-C 1.15 2
5、方向电流保护应用特点
⑴ 电流速断保护
Em
A QF2
I A-B
B QF1
K
C
QF3
' I AB
I B -C
I A-B
I set2
I B -C
I I set1
对于保护2： I 而正常
II set2
K I A-B.M
II K II I I set2 I set1
原因分析：反方向故障时对侧电源提供的短路电流引起保护误动。
解决办法：加装方向元件——功率方向继电器。当方向元件和电流测量元 件均动作时才启动逻辑元件。这样双侧电源系统保护系统变成针对两个单 侧电源的子系统。如下图
Em
1
3
5
方向 元件
2
4
6
En
功率方向继电器：只有当功率方向由母线流向线路时动作，而当 功率方向由线路流向母线时不动作。 问题？ 什么情 况下加
2、动作时间
在网络中某处发生短路故障时，从故障点至电源之间所有线路上的电流保护 第Ⅲ段的测量元件均可能动作。 例如：下图中d1短路时，保护1～4都可能起动。 为了保证选择性，须加延时元件且其动作时间必须相互配合。
Ⅲ Ⅲ Ⅲ t1Ⅲ t 2 t3 t4
Ⅲ Ⅲ t3 ＝t 4 t
Ⅲ Ⅲ t2 ＝t 3 t
B相方向元件 rB k 90
C相方向元件 rC k 90
>0 (同三相短路)
30 120
30 60
UCAIB cos(k 120 ) >0(同三相短路)
综上所述(见下表)能使故障相方向继电器在一切故 障下都能动作的条件为:继电器内角 α
K I A-B.M
II K
II KK I I set1 Kb
⑵ 限时电流速断保护
原则与相邻线路Ⅰ段保护配合。但 需考虑保护安装点与短路点之间有 分支电路的影响。分支电路分两种 典型情况：助增，外汲。 什么是外汲？ --使故障线路电流减小的现象。 考虑外汲后的上下级整定的改变？
I I ' I set K I I 对于保护1： 1 K kC.max B-C.M
IkB
·
A相方向元件 I
A
0
不动作 UCAIB
cos( k 90 )
B相方向元件 rB k 90
C相方向元件 rC k 90
>0 (同三相短路)
0 90
0 90
UCAIB cos(k 90 ) >0 (同三相短路)
90º 接线功率方向继电器动作行为分析 ⑴ 三相短路
· UA · ·
IkC
IrA =IkA
Φk
ΦrA
· · UrA =UBC
· UC
· UB
P=UkBC IkA cos(Φr-Φsen) > 0
IkB
令α= 90˚ - Φk
P=UkBC IkA cos(Φr -Φsen) > 0 P=UkBC IkA cos(Φr + α ) > 0
Ik1
I I set1
I I set2
K1 Em
N 1QF 2QF
M
K2 En
Ik2
保护1按电流保护Ⅰ段公式整定，则必定满足① 式； 而保护2按电流保护Ⅰ段公式整定，则不满足 ② 式。 如果取 I
I set1
I
I set2
K I
I K k2 max
？
则满足①和② 式，但保护2的保护范围严重缩小。
K2 Em
N 1QF
K1 2QF Ik1 Ik2
M
En
因此，通过判别短路功率方向或短路后电流、
电压相位的变化，就可判断出故障是在保护
范围内抑或在保护范围外。
3、功率方向继电器动作特性
从上一页的分析可知
· UA
P=Ukr Ikr cosΦr
如果
其中Φ r=arg ur
Ir
Ik1A Φk=60º
30º
为使方向继电器动作最灵敏
cos( k 90 ) 1
90 k
00 90
90º 接线功率方向继电器动作行为分析 ⑵ 两相短路(BC相) =
· UAB · UA
· EA
①出口短路
Z k Z s
· UCA
IkC
· · UrA =UBC
Φk
· EC · · UB UC · EB
图a动作方程
90 arg
图b动作方程
90
Ur e
jsen
90 arg
U r e j (90 Ir
0
-sen )
90
Ir
P=Ukr Ikr cos(Φr-Φsen)>0
P=Ukr I kr cos(Φr+α)>0 其中 α=90˚-Φk或α=90˚-Φsen
请注意电压 Ur及电流Ir的含义
Ur为接入功率方向继电器的电压量， Ir为接入功率方向继电器的电流 量。 Ur和Ir可以根据需要灵活地变为各种电压和电流量。例如它们可以是相 分量、线分量、相分量差或相分量和。
4、方向过电流保护单相原理接线图
& KT 跳闸
Iop
TV KA TA • • & KT KW KS
90º 接线功率方向继电器动作行为分析
⑵ 两相短路(BC相)
②短路远离பைடு நூலகம்护安装处
Z k Z s
· UCA · UA
=EA
·
IkC
· · UrA =EBC
Φk
· · EB= UB
· · EC= UB
· · UKB UKC
IkB
·
A相方向元件 I
A
0
不动作 UCAIB
cos( k 120 )
电流保护单相原理接线图
跳闸
Iop
KS
KA
TA
闭锁
可见，与电流保护相比，方向电 流保护只是多了一个方向功率继 电器元件，以保证反方向故障时 将保护闭锁。
90o 接线
Ua
Circuit Breaker TV/PT I * * TA/CT *
IA Ia
B
C
Ia=Ik Ic Uc Ib
Ubc=Uk
Ub
要求:
30˚<α<60˚
继电器 故障类型
三相
0˚<α<90˚
0˚<α<90˚ 0˚<α<90˚
A-B相
30˚<α<90˚
0˚<α<60˚
B-C相
30˚<α<90˚ 0˚<α<60˚
C-A相
0˚<α<60˚
A相(IA，UBC)
B相(IB，UCA) C相(IC，UAB)
30˚<α<90˚
90˚接线的特点： ①对各种两相短路没有死区 ②选择继电器内角α=90˚-φk,对线路上的各种故障能保证动作的方向性 ③缺点：不能清除三相短路动作“死区”。
Em
A QF2
I A-B
B QF1
I`B-C
K
C
'' IB -C
I A-B
I set2
I A-B
I
set2
I A -B.M
II II 对于保护2： I set2 KK I A-B.M
' 因 IB -C.M I A - B.M 所以
I`B-C
II II I I ' I set2 Kk I set1 ( I set1 IB -C.M )
K2 Em
N 1QF
K1 2QF Ik1
M
En
uk 2
U k2 I k2
Ik2
ik 2
k2
0o
k 2
180 o k 2
90o
180 o
270 o
360o
180 o k 2
I k2
Φ rA=arg
ukA -Ik2A =180˚+Φk1
K2故障: P = Uk2IK2 cos (180o+φk2) < 0
纠正措施 ----引入分支系数Kb
Kb=
故障线路流过的短路电流 前一级保护所在线路流过的短路电流
I I B -C .M I set.1 Kb 1 I A- B.M I A- B.M
在上页中，考虑上下级在M点配合，则 代入
II II I set2 KK I A-B.M
则
I
II set2
X 1.s.min X LAB X 2.s.max
Em
A
QF2
IA-B
B
0.85XB-C QF1
K
L1 I’B-C
C
X1Smax X1Smin
I’A-B
X2Smax X2Smin
L2
I’’B-C
则
K b.min 1
仅考虑外汲情况：
I 'B-C I 'B-C I 'B-C Kb ' I A -B I 'B-C I 'B U B-C.M /X // -C I 'B-C 0.85X B-C 1.15X B-C ' (0.85 1.15)X B-C I B-C 0.85X B-C 1.15 2
5、方向电流保护应用特点
⑴ 电流速断保护