方向电流保护讲解
方向电流保护
保护3、5、7、8为同方向， 其动作时限为：
t3 t10 t 1 0.5 1.5s
t5 t3 t 1.5 0.5 2.5s
t5 t11 t 2 0.5 2s
取t5 2.5s
t7 t5 t 2.5 0.5 3s
t7 t12 t 0.5 0.5 1s
比如B母线上的P2和P3，t2<t3 。
一般来说，接入同一变电所母线上的双侧电源线 路上的过流保护，动作时限长者可不装设方向元件， 而动作时限短者或相等者则必须装设方向元件。
按照阶梯原则，保护装置动作时限不仅要与相邻 主干线上保护相配合，而且要与被保护线路对侧母线 上，所有出线的保护相配合。
例4-1 求图示网络方向过电流保护动作时间，时限级差 取0.5s。并说明哪些保护需要装设方向元件。（P98）
t4 t6 t 1 0.5 1.5s
t4 t12 t 0.5 0.5 1s
取时限长的t 4
1.5s
t2 t4 t 1.5 0.5 2s
t2 t11 t 2 0.5 2.5s 取t2 2.5s
t1 t2 t 2.5 0.5 3s t1 t10 t 1 0.5 1.5s 取t1 3s
保护6与保护4、11、12配合：
t6 t4 t 2 0.5 2.5s
t6 t11 t 1 0.5 1.5s
t6 t12 t 2 0.5 2.5s
取时限长的：t6 2.5s
保护8与保护6、13配合：
t8 t6 t 2.5 0.5 3s t8 t13 t 1 0.5 1.5s
电流保护和方向性电流保护
电流保护和方向性电流保护前言在电路设计中，为了保证电路的安全性和稳定性，电流保护是至关重要的。
电流保护的作用是在电路中的温度和电压超过规定范围时，自动断开电路，以保护电路和电子元件的安全。
而方向性电流保护则是扩展了电流保护的概念，它主要是保护电路中不希望发生反向电流的器件，避免其中的基极被反向激活，并对保护的结果进行非对称的判断。
电流保护电流保护的作用是当电路中所承受的电流超过所允许的最大值时，安全地切断电路，以避免电路受到不可逆的伤害。
电流保护的原理是利用响应电路的电阻特性，产生一定的热量，当电流超过一定范围时，就会将热量转换成温度将电路断开，以达到保护的目的。
电流保护器的分类电流保护器根据其保护范围的不同可分为两种类型：通用电流保护器和专用电流保护器。
通用电流保护器的作用范围比较广泛，它适用于各种类型的电子电路中，其保护范围为0.5A至30A。
专用电流保护器的作用范围比较局限，它主要是针对一些特定的电子器件，如半导体电源等。
其保护范围为0.01A至2A。
电流保护器的保护方式可以分为以下几种：1.热联保护热联保护是指利用热电效应，将电路中消耗的热量和电流值进行比较，当电流值超过保护范围时，就会产生过高的温度，触发热敏保护器，切断电路，保护电路和元器件。
这种保护方式主要应用于回路和电路板和其它电子设备中。
2.电磁式保护电磁式保护是指利用电流在线圈中产生的磁场和电磁绕组的相互作用，当电流超过保护范围时，磁场会引起保护线圈的动作，打开断路器，切断电路。
这种保护方式主要应用于动力电路、电力电路和自动化设备中。
3.脱扣式保护脱扣式保护是指保护器不采用导电保护方式，而是采用非导电保护方式，如磁性断路器和热敏断路器等。
这种保护方式一般应用于低、中、高压电力系统中。
方向性电流保护方向性电流保护主要是针对电路中不希望发生反向电流的装置，比如半导体器件、电极、接头等，它主要是保护这些器件不被反向激活，保证其正常工作和使用寿命。
第二章(2)方向电流保护
（一）方向电流保护的基本原理
? 当K1点短路时：应3、4先动作
t ? t III op .2
III op .3
? 当K2点短路时：应1、2先动作
t ? t III op .2
III op .3
? 当K1点短路时： ? 保护2
短路功率方向为从线路到母线，不应动作； ? 保护3
对于U相的方向元件: I&r ? I&u U&r ? U&vw
? r ? ? (90 o ? ? k ) ? ? 45 o ～－ 30o 左右。
方向元件的最大灵敏角 ? s
应根据实际线路的短路阻抗角来整定：
当 ? k 在 60? 附近时，方向元件的最大灵敏角? s
应整定在－ 30o ；
当 ? k 在 45o附近时，方向元件的最大灵敏角 ? s
短路功率方向为从母线到线路，应该动作。
当K2点短路时： ? 保护3
短路功率方向为从线路到母线，不该动作； ? 保护2
短路功率方向为从母线到线路，应该动作。
? 方向电流保护：加装了用来判断短路功率方 向元件的电流保护；
? 功率方向元件（方向元件）：用来判断短路 功率方向的元件；
? 正方向：规定的方向元件动作的方向。 ? 反映相间短路的电流保护，方向元件动作的
靠系数均取 1.2)
I
L1
K1
K2
? 对于整流型功率方向继电器，其接线方式是指加在 各相方向继电器电流线圈上的电流与电压线圈上的 电压的组合方式。
? 对于微机型保护装置，其功率方向元件的接线方式 是指保护在进行短路功率方向判别的计算时，所取 的电流与电压的组合方式。
方向保护原理
方向保护原理方向保护是一种在电气系统中常见的保护方式，它通过监测电流、电压等参数，对系统中的故障进行检测和定位，从而实现对系统的保护。
在电力系统、工业控制系统等领域都有广泛的应用。
本文将对方向保护原理进行详细介绍。
首先，方向保护的基本原理是基于故障电流的方向来确定故障位置。
在正常情况下，电流的方向是一致的，而在发生故障时，电流的方向会发生改变。
因此，通过监测电流的方向变化，可以判断故障的位置，并采取相应的保护措施。
其次，方向保护的实现需要依靠方向元件。
方向元件是一种能够判断电流方向的装置，常见的方向元件包括电流互感器、电压互感器、相位比较器等。
这些方向元件能够准确地监测电流的方向，并将监测到的信息传递给保护装置。
另外，方向保护的原理还包括故障特征提取和判别。
在监测到电流方向发生变化后，保护装置需要对故障进行特征提取和判别，以确定故障的类型和位置。
这一过程需要依靠一系列的算法和逻辑判断，以确保对故障的准确判别。
此外，方向保护还需要考虑系统的稳定性和可靠性。
在实际应用中，系统可能会受到各种干扰和噪声，因此保护装置需要具有一定的抗干扰能力，以确保在复杂的工作环境下能够正常工作。
同时，方向保护还需要考虑系统的可靠性，保护装置需要能够在最短的时间内对故障进行响应，以最大程度地减小故障对系统的影响。
总的来说，方向保护原理是一种基于电流方向变化的故障保护方式，它依靠方向元件进行电流方向的监测，通过故障特征提取和判别来确定故障位置，并需要考虑系统的稳定性和可靠性。
方向保护在电力系统和工业控制系统中有着重要的应用，对系统的安全运行起着关键的作用。
希望本文能够对方向保护的原理有一个清晰的认识，为相关领域的工程技术人员提供一定的参考和帮助。
《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。
方向电流保护及功率方向继电器
方向电流保护及功率方向继电器前言在电路中，一些较大的电流很容易引起故障或损坏。
为了保护电路和设备的安全，我们需要使用电流保护来限制电流大小。
而功率方向继电器可以在电路中实现控制电流的方向，以及对反向电压的保护。
方向电流保护方向电流保护是通过检测电流方向来限制电流大小的一种方法。
当电流方向与允许的方向相同，电路可以正常工作。
但是，如果电流方向与不允许的方向相同，方向电流保护会自动切断电流，以降低电路中的电流大小，保护电路和设备的安全。
方向电流保护通常是通过两种方法实现的：基于磁场的检测和基于电位差的检测。
基于磁场的检测基于磁场的检测依靠一个稳定的磁场和一个铁芯来检测电流方向。
当电流流经铁芯时，会产生一个磁场，方向电流保护通过检测这个磁场的方向来判断电流方向。
如果电流方向与充许的方向相反，方向电流保护会切断电路。
由于基于磁场的检测需要一个铁芯，因此它对于高频电路不太适用，因为铁芯会对高频信号产生损耗。
基于电位差的检测基于电位差的检测依靠一个差动电容来检测电流方向。
当电流流经一个差动电容时，会产生一个电位差，方向电流保护通过检测这个电位差的方向来判断电流方向。
如果电流方向与允许的方向相反，方向电流保护会切断电路。
基于电位差的检测对于高频电路更加适合，因为它不需要铁芯。
功率方向继电器功率方向继电器常用于控制电源或负载的正反向控制，以及对反向电压的保护。
功率方向继电器可以实现控制电流的方向，使电流只流向正方向，同时阻止反向电压的传播。
功率方向继电器有两种主要类型：机械式和电子式。
机械式功率方向继电器机械式功率方向继电器使用一个机械可控开关来实现正反向控制。
当控制信号引脚的电压高于某个门槛电压时，机械可控开关会切换到正向模式，使电流只能流向正向；当控制信号引脚的电压低于某个门槛电压时，机械可控开关会切换到反向模式，使电流只能流向反向。
机械式功率方向继电器适用于一些大型负载电路，但是它有一些缺点：继电器内部的机械可控开关会产生电磁干扰和噪声，同时机械可控开关的寿命有限。
方向性电流保护
保护2、4、6只反映由右侧电源提供的短路电流，它们之间相互配合，
矛盾得以解决；
20
电流保护
+
功率方向判断元件
方向性电流保护
21
（4）方向性电流保护的原理接线
22
2. 功率方向继电器
23
功率方向继电器：用于判别短路功 率方向或测定电压电流间的夹角的 继电器，简称方向元件。由于正、 反向故障时短路功率方向不同，它 将使保护的动作具有一定的方向。
17
（3）原因分析
规定：短路功率的正方向为从母线流向线路
S EA A
k2
SB S
S
C
S
1
2 3 误动 4 5
S D EB 6
I k2 A
I k2B
结论：误动的保护，其短路电流的 方向总是为反方向。
18
（4）解决方法 —利用方向元件和电流元件结合 就构成了方向性电流保护； —由于元件动作具有一定的方向， 可在反向故障时把保护闭锁； —正方向故障时方向电流保护可 能动作，按正方向分组。
EA A
K1
B
K2
C
K3
D EB
1
2
3
4
5
6
1为正方向；1、3为正方向；1、3、5为正方向；
2、4、6为正方向 4、6为正方向 6为正方向 19
这样，双侧电源系统的保护系统转换为成针对两个单侧电源的子系统
EA A
B
C
D EB
1
2
3
4
5
6
A
EA A
B
2
C
4
+
B
C
6 D EB
D
方向电流保护
900接线
QF
信号
I
KA 1
KW 1
I
KA 2
KW 2
I
KA 3
KW 3
t
KT
KS
a b TV 二次来 c
功率方向继电器动作行为分析
分析思路(从运行角度分析) 从运行角度分析)
根据短路类型,找出所要分析的某相KW 根据短路类型,找出所要分析的某相 某相 按照接线方式写出加入KW的电压和电流 的电压和电流的表达式 按照接线方式写出加入KW的电压和电流的表达式 画短路向量图,找出加入KW的电压向量,并以该 的电压向量, 画短路向量图,找出加入 的电压向量 电压为参考方向,画出KW的动作区 电压为参考方向,画出 的动作区 找出加入KW的电流向量,判断其是否落在动作区 的电流向量, 找出加入 的电流向量 从而说明KW的动作行为 的动作行为. 内,从而说明 的动作行为
I loa I ′ KB I ′ KC
1
I
P
I loa I ′′ KB I ′′ KC
N
L1
K
L2
图4 15两相短路时非故障相电流的影响
按相起动:
1KA 2KA 3KA
1KW 2KW 3KW
KT
�
第一节 方向问题的提出及方向电流保护
M
I
I
P
I
K1
I
Q
I
K2
I
N
1QF
2QF
3QF
4QF
5QF
6QF
I KM
I KN
解决方法
根据区内与区外短路, 根据区内与区外短路,靠近短路点的保护所流过的短 路功率方向不同, 路功率方向不同,引入方向元件来判别短路功率的方 从而区别区内或区外短路. 向,从而区别区内或区外短路. (以母线电压为参考方向 规定电流从母线流向线路为 以母线电压为参考方向,规定电流从母线流向线路为 以母线电压为参考方向 正)
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2.2.3 功率方向判别元件（功率方向继电器）
对功率方向继电器的基本要求是： 1．具有明确的方向性。即正方向发生任何故障（k1点）都 能够动作，而反方向故障（k2点）时不动作。 2．足够的灵敏性。
2.2.1 双侧电源网络相间短路时的功率方向
不带方向的三段式电流保护一般只应用于单侧电源线路。
E1 4 3
2
1
K
单侧电源线路中K点发生短路故障时，短路电流的实际方 向都是从电源指向短路点，即～从母线指向线路。
通过功率的方向来定义电流的方向：
定义：有功功率 P UI cos ，是U超前I的角度
电压的正方向：相→地
规定流出母线 功率为正，流
入为负
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E1
克服方法：
52
I
' k1
k1 6
I ' 2
I '' k1
实际方向 功率正方向
负方向 功率实际方向
在k1点短路时，闭锁电流保护1，同时保证电流保护6正确动作 的措施是找出k1点短路时，电流保护1和6之间的差别。
E 2
U A
Ur U A, Ir IA
r
arg
U r Ir
正方向（k1点）短路故障：
rA k 60
反方向（k2点）短路故障：
也可以说U，C
60 30
Ik1A
U BC
Ik 2 A
U B
当 Ur Ir cosr 0 时，认
为故障发生在正方向。
rA 180 k 240
当 Ur Ir cosr 0 时，认
措施：增设功率方向元件，构成方向性电流保护。 跳闸条件：①短路电流大于整定值；②短路功率方向为正。 当增设方向元件后，可以把线路上方向性电流保护拆开看 成两个单侧电源网络的保护，即1～4，5～8两组，分别按 单侧电源系统来整定。两组方向性保护之间不需配合。
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功率的正方向：母线→线路
电流的正方向：母线→线路
当 P 0 时，功率方向为正。 当 P 0 时，功率方向为负。
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E1 4 3
5 2 k1 6 1
7 8 E2
E1 4 3
I
' k1
I '' k1
为故障发生在反方向。
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若功率方向继电器的输入电压和电流幅值不变，输出动 作量随电压和电流之间的相角变化。
Pr Ur Ir cosr随着r的大小变化而变化。
为了在最常见正方向短路情况下使继电器动作最灵敏，即让输
出动作量最大，A相功率方向继电器应接成最大灵敏角 se。n 即
当正方向（k1点）发生短路故障时，动作输出量 最大。
Ur Ir 应co该s
所以当正方向（点k1）短路故障时，应满足：
Ur Ir cos(r k ) Ur Ir cos 0 Ur Ir 这里 k sen ，有Ur Ir cos(r k ) Ur Ir cos(r sen )
电力系统继电保护
主讲人：刘雪莉
电气工程与自动化学院 School of Electrical Engineering & Automation
电气工程与自动化学院(School of Electrical Engineering & Automation)
电气工程与自动化学院(School of Electrical Engineering & Automation)
电气工程与自动化学院(School of Electrical Engineering & Automation)
电气工程与自动化学院(School of Electrical Engineering & Automation)
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几个基本概念
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A相功率方向继电器分析
E1 k2 U r 1
Ir
k1 2
最大灵敏角sen：功率方向继电器输入电压、电流幅值不变，
其输出动作量随两者间相位差的大小而改变，输出最大时的
相位差称为最大灵敏角。即 r sen 时，输出动作量最大。 电气工程与自动化学院(School of Electrical Engineering & Automation)
电气工程与自动化学院(School of Electrical Engineering & Automation)
2.2.2 方向性电流保护的基本原理
原理：在原有电流保护基础上加装功率方向判别元件， 反方向故障时把保护闭锁不致误动。
方向性电流保护的动作条件： （必须同时满足） （1）电流大于起动电流整定值；（2）功率方向为正； （3）短路电流持续时间超过动作时限。
在k1点短路时保护1和6之间的差别：短路功率方向不同。
实际短路功率的方向等于实际电流的方向。 假设短路功率的正方向：母线→线路。 在k1点短路时，电流保护1的实际功率方向为负方向； 在k1点短路时，电流保护6的实际功率方向为正方向。
电气工程与自动化学院(School of Electrical Engineering & Automation)
52
61
k2 7
8 E2
I
' k
2
I '' k2
双侧电源线路：保护－安装于线路两侧；
母线 → 线路 功率方向可能 －线路 → 母线
k1短路
I '' k1
I
' set
.1
,
1电流速断保护误动
k2短路
I
' k
2
I
' set
.6
,
6电流速断保护误动
电气工程与自动化学院(School of Electrical Engineering & Automation)