继电保护 第三章 课件
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1继电保护(第三章 电网的距离保护2)PPT课件
58
26
影响距离保护正确工作的因素及对 策
影响阻抗继电器正确工作的因素：
➢ 短路点的过渡电阻 ➢ 电力系统振荡 ➢ 保护安装处与故障点之间的分支电路 ➢ TA、TV的误差 ➢ TV二次回路断线 ➢ 串联补偿电容
27
短路点过渡电阻对距离保护的影响
28
29
30
31
32
33
34
克服过度电阻的措施
35
电力系统振荡对距离保护的影响
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
系统振荡对距离保护的影响
48
49
50
51
52
53
系统振荡对三段式距离保护的影响
54
振荡闭锁的措施
55
56
提问与解答环节
Questions And Answers
57
谢谢聆听
16
17
18
19
20
21
22
23
24
对距离保护的评价
➢ 在多电源的复杂网络中能保证动作的选择性。 ➢ 快速性。
➢ 保护区稳定，灵敏度高。 ➢ 可靠性稍差。
25
对距离保护的评价
应用： 在35KV-110KV作为相间短路的主保护和后备保
护；采用带零序电流补偿的接线方式，在110KV线 路中也可作为接地故障的保护。 在220KV及以上电压等级线路中作为后备保护。
1
距离保护的整定计算
2
• 1、距离保护Ⅰ段
3
• 2、距离保护Ⅱ段
4
• 2、距离保护Ⅱ段
5
• 2、距离保护Ⅱ段
26
影响距离保护正确工作的因素及对 策
影响阻抗继电器正确工作的因素：
➢ 短路点的过渡电阻 ➢ 电力系统振荡 ➢ 保护安装处与故障点之间的分支电路 ➢ TA、TV的误差 ➢ TV二次回路断线 ➢ 串联补偿电容
27
短路点过渡电阻对距离保护的影响
28
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克服过度电阻的措施
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电力系统振荡对距离保护的影响
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系统振荡对距离保护的影响
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系统振荡对三段式距离保护的影响
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振荡闭锁的措施
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56
提问与解答环节
Questions And Answers
57
谢谢聆听
16
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19
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23
24
对距离保护的评价
➢ 在多电源的复杂网络中能保证动作的选择性。 ➢ 快速性。
➢ 保护区稳定，灵敏度高。 ➢ 可靠性稍差。
25
对距离保护的评价
应用： 在35KV-110KV作为相间短路的主保护和后备保
护；采用带零序电流补偿的接线方式，在110KV线 路中也可作为接地故障的保护。 在220KV及以上电压等级线路中作为后备保护。
1
距离保护的整定计算
2
• 1、距离保护Ⅰ段
3
• 2、距离保护Ⅱ段
4
• 2、距离保护Ⅱ段
5
• 2、距离保护Ⅱ段
大学课件 电力系统继电保护 第三章第五节 距离保护的振荡闭锁
1 2
即振荡中心在保护的反方向上，振荡时测量阻抗末端轨迹
的直线OO’在第三象限内与Z∑相交，不会引起方向阻抗特 性保护的误动作。
• 3 电力系统振荡对距离测量元件特性的影响
在图3-29所示的双侧电源系统
中，假设M、N两处均装有距离保
护，其测量元件均采用圆特性的
方向阻抗元件，距离Ⅰ段的整定
阻抗为线路阻抗的80%，则两侧
TDW的选择原则：
正向区内 Ⅰ段保护有足够时间可靠跳闸 故障时 Ⅱ段保护能可靠起动并实现自保持
时间不应小于0.1s
区外故障引 测量阻抗不会在故障后的 起振荡时 TDW时间内进入动作区
将故障线路跳开
所以，通常情况下取TDW=0.1s~0.3s，现代数字保护中， 开放时间一般取0.15s左右。
系统正常运行或静态稳定被破坏时：
KZ1----整定值 较高的阻抗元件 KZ2----整定值 较低的阻抗元件
在Z1动作后开 放△t的时间
这段时 Z2动作 间内
Z2不动作
开放保护直到Z2返回 保护不会被开放
它利用短路时阻抗的变化率较大，Z1、Z2的动作时间差
小于△t，适时开放。测量阻抗每次进入Z1的动作后，都会
开放一定时间。
由于对测量阻抗变化率的判断是由两个不同大小的阻抗 圆完成的，所以这种振荡闭锁通常俗称“大圆套小圆”振荡闭 锁原理。
系统振荡时，安装在M点处的测量元件的测量阻抗为：
Zm
UM IM
EM
IM ZM IM
EM IM
ZM
1 1 e j
Z ZM (3 130)
Im
E Z
EM (1 e j ) Z
1 e j
1 cos
j sin
继电保护第三章-图文
继电保护第三章-图文2什么叫动作的最大和最小运行方式，确定最大和最小运行方式时应考虑哪些因素？答：当电力系统运行方式和故障类型改变时，短路电流Ik将随之变化。
对每一套保护装置来讲，通过该保护装置的短路电流为最大的方式称为系统最大运行方式，而短路电流为最小的方式则称为系统最小运行方式。
对于不同安装地点的保护装置，应根据网络接线的实际情况选取最大运行方式和最小运行方式，在系统最大运行方式下发生三相短路故障时，通过保护装置的短路电流最大；而在系统最小运行方式下发生两相短路故障时，通过保护装置的短路电流最小。
3在计算无时限电流速断和带时限电流速断保护的动作电流时，为什么不考虑负荷的自启动系数和继电器的返回系数？答：因为无时限电流速断保护和带时限电流速断保护的整定计算公式中，动作电流IopKrelIk,ma某使用最大运行方式下三相短路电流来整定，与负荷的自启动电流和返回系数电流相比较，后者可以忽略不计，因而可以不考虑负荷的自启动系数和继电器返回系数。
4什么叫做线路过电流保护？给出原理接线图，并说明其工作原理与动作特点，掌握动作电流与动作时间的整定计算和灵敏系数校验。
说明定时限与反时限过电流保护的特点，并绘出时限配合曲线。
答：线路过电流保护包括定时限过电流保护和反时限过电流保护，分别为以下两张图：定时限过电流保护原理接线(3)5试述DL-10（20）系列与GL-10(20)系列电流继电器的结构。
动作原理以及两种继电器的动作电流和返回电流的意义。
DL-10(20)系列电流继电器属于电磁型电流继电器，采用舌片式结构，使继电器动作的最小电流值称为继电器的动作电流Iop,r，继电器动作后，减小继电器电流，使继电器返回原位的最大返回电流称为继电器的返回电流Ire,rGL-10（20）系列电流继电器属于感应型电流继电器，由两个元件组成，由带延时的感应元件和瞬时动作的电磁元件组成，感应元件的动作电流Iop,r，是指继电器铝盘轴上蜗杆与扇形齿片咬合时，绕组所通入的最小电流值，是扇形齿片脱离蜗杆返回到原位置的最大电流称为感应系统的返回电流。
继电保护课件PPT第三章
2. 两相接地短路（AB）
；
U A (I A K 3 I 0 ) Z1l ， Z J1 Z1l
U B (I B K 3 I 0 ) Z1l ， Z J 2 Z1l
3. 三相短路
Z J1 Z J 2 Z J 3 Z1l
结论：各故障相的阻抗继电器的测量阻抗均能正确动作； 在每个保护安装地点需要装设三个接于不同相的阻 抗继电器，以反应不同相的接地短路。
90
arg
IJ
IJ Z zd Zzd U J
90
5. 动作角度范围变化对继电器特性的影响
透镜型继电器：
60
arg
U J IJ Zzd U J
60
苹果型继电器： 120
arg
U J IJ Zzd U J
120
折线型继电器：
60
U
U d
I
I0
Z
0
Z1
Z1
Z1l
U d
I KI0
Z1l
U A , U B ,
IA IB
UC , IC
1. 单相接地短路（A）
U A (I A K 3 I 0 ) Z1l
Z J1 Z1l
U AB U A U B (IA IB )Z1l
Z (2) J1
U AB IA IB
Z1l
（正确动作）
Z (2) J2
IB
U BC IC
( (
U AB ) IA IB )
继电保护原理第三章1
信号继电器DX-9系列(图)
信号继电器DX-30系列(图)
信号继电器JX- 系列-3
八、中间继电器
1、作用： 用于增加接点数量与容量，有些类型的中间继电
器还能实现动作或返回的小延时。
中间继电器DZB-10B系列-2
中间继电器DZB-100系列
具有保持绕组，用于直流操作的保护电路中，以增加主保 护继电器的触点数量和容量。其中DZB-12、138型为电压动作 电流保持；DZB-115型为电流动作电压保持。
3.1 常用电磁型继电器
基本内容
一、继电器的要求分类 二、电磁型继电器
三、继电器的继电特性
3.1.1 继电器的分类
继电器——是一种能自动执行断续控制的部件，当其 输入量达到一定值时，能使其输出的被控制量发生预 计的状态变化，如触点打开、闭合或电平由高变低、 由低变高等，具有对被控电路实现“通”、“断”控 制的作用。
继电器是各种继电保护装置的基本组成元件。 一般来说，按预先整定的输入量动作，并具有电路控 制功能的元件称为继电器。
当输入量等于起动量时，输出量突然增大，称 为动作。
一、按作用原理分类 1．电磁继电器
在输入电路内电流的作用下，由机械部件的相对运动 产生预定响应的一种继电器。 它包括直流电磁继电器、 交流电磁继电器、磁保持继电器、极化继电器、舌簧继 电器、节能功率继电器。 (1)直流电磁继电器：输入电路中的控制电流为直流的电 磁继电器。 (2)交流电磁继电器：输入电路中的控制电流为交流的电 磁继电器。 (3)磁保持继电器：将磁钢引入磁回路，继电器线圈断电 后，继电器的衔铁仍能保持在线圈通电时的状态，具有 两个稳定状态。
说明
常用继电器和保护装置示例 低阻抗继电
Z＜
继电保护课件继电保护
第十一页，共一百页，2022年，8月28日
瞬时电流速断保护整定计算例题
· 例题：试整定保护1的电流速断保护，并进行灵敏性校
核。图示电压为线电压（计算短路电流时取平均额定
电压），线路电抗为
，可靠系数
。如线路长度减小到50km、25km，重复以上计算，
分析计算结果，可以得出什么结论？
第十二页，共一百页，2022年，8月28日
解： （1）
平均相 电压
第十三页，共一百页，2022年，8月28日
（2）
第十四页，共一百页，2022年，8月28日
（3）
结论：短线路时，电流速断保护可能没有保护范围。 这时，可以采用电流与电压联合方式，如电流闭锁电压速断保 护（电压低同时过电流），或距离保护。
第十五页，共一百页，2022年，8月28日
· 最小运行方式：通过保护装置的短路电流为最小的方式 。
第六页，共一百页，2022年，8月28日
一、瞬时电流速断保护（电流I 段）
· 点故障（AB线路末端），希望保护2瞬时动作；
· 点故障（BC线路首端），希望保护2不动作；
·
，保护2无法区别 ，同样保护1无法区别
点故障；
· 选择性和灵敏性出现矛盾
第四十一页，共一百页，2022年，8月28日
应用模拟电路实现反时限特性
· RC充电+定时器电路
隔 离 器
第四十二页，共一百页，2022年，8月28日
微机保护中典型的反时限特性
·常规反时限特性NI
·甚反时限特性VI
·高度反时限特性EI ·
常规反时限特性曲线
第四十三页，共一百页，2022年，8月28日
· 整定原则：保护范围不能超出下一线路瞬时电流速断（I 段）的保护范围：
瞬时电流速断保护整定计算例题
· 例题：试整定保护1的电流速断保护，并进行灵敏性校
核。图示电压为线电压（计算短路电流时取平均额定
电压），线路电抗为
，可靠系数
。如线路长度减小到50km、25km，重复以上计算，
分析计算结果，可以得出什么结论？
第十二页，共一百页，2022年，8月28日
解： （1）
平均相 电压
第十三页，共一百页，2022年，8月28日
（2）
第十四页，共一百页，2022年，8月28日
（3）
结论：短线路时，电流速断保护可能没有保护范围。 这时，可以采用电流与电压联合方式，如电流闭锁电压速断保 护（电压低同时过电流），或距离保护。
第十五页，共一百页，2022年，8月28日
· 最小运行方式：通过保护装置的短路电流为最小的方式 。
第六页，共一百页，2022年，8月28日
一、瞬时电流速断保护（电流I 段）
· 点故障（AB线路末端），希望保护2瞬时动作；
· 点故障（BC线路首端），希望保护2不动作；
·
，保护2无法区别 ，同样保护1无法区别
点故障；
· 选择性和灵敏性出现矛盾
第四十一页，共一百页，2022年，8月28日
应用模拟电路实现反时限特性
· RC充电+定时器电路
隔 离 器
第四十二页，共一百页，2022年，8月28日
微机保护中典型的反时限特性
·常规反时限特性NI
·甚反时限特性VI
·高度反时限特性EI ·
常规反时限特性曲线
第四十三页，共一百页，2022年，8月28日
· 整定原则：保护范围不能超出下一线路瞬时电流速断（I 段）的保护范围：
继电保护三段电流保护PPT课件
2021
特点： 1.没有时限。 2.不能保护线路全长 （存在死区）（一般 设定为保护线路全长 的85%）。
3
②限时电流速断保护：
电流速断保护不能保护线路全长， 故需要增加一段新的保护，用以 切除本线路上速断范围以外的故 障，同时也作为电流速断保护的 后备保护（电流速断保护拒动， 可能原因主要有测量误差，非金 属性短路）（非金属性短路即存 在过渡电阻，此时短路电流比金 属性短路电流小，可能达不到电 流速断保护的整定值）。
特点： 1.有时限，一般比下一条线路 的速断保护高出一个时间阶段 △t，通常取0.5s。 2.能保护线路全长，要求灵敏 度大于1.3～1.5。（灵敏度指 保护长度比总长度，零度1即 表示保护全长）。 3.电流速断保护与限时电流速 断保护配合，构成一条线路的 主保护，保证了全线路范围的 故障都能在0.5秒内切除，在 一般情况下都能满足速动要求。
2021
4
③过电流保护：
当电流超过预定最大值 时，使保护装置动作的 一种保护方式。一般可 用熔断体（没有太大冲 击电流时，即负荷中电 动机容量较少）或断路 器。
特点： 1.有时限。如果下一级有限 时电流速断保护，则比限时 电流速断保护高出一个时间 阶段（区别于定时限，过电 流保护作为第三段保护时， 可以使反时限：故障电流越 大，动作时间越短）。 2.能保护第Ⅲ段―――过电流保护
第Ⅱ段―――限时电流速断 保护
2021
2
①电流速断保护：
电流速断保护按被保护设备的短路电 流整定，当短路电流超过整定值时， 则保护装置动作，断路器跳闸，电流 速断保护一般没有时限，不能保护线 路全长（为避免失去选择性），即存 在保护的死区．为克服此缺陷，常采 用略带时限的电流速断保护以保护线 路全长．时限速断的保护范围不仅包 括线路全长，而深入到相邻线路的无 时限保护的一部分，其动作时限比相 邻线路的无时限保护大一个级差。
特点： 1.没有时限。 2.不能保护线路全长 （存在死区）（一般 设定为保护线路全长 的85%）。
3
②限时电流速断保护：
电流速断保护不能保护线路全长， 故需要增加一段新的保护，用以 切除本线路上速断范围以外的故 障，同时也作为电流速断保护的 后备保护（电流速断保护拒动， 可能原因主要有测量误差，非金 属性短路）（非金属性短路即存 在过渡电阻，此时短路电流比金 属性短路电流小，可能达不到电 流速断保护的整定值）。
特点： 1.有时限，一般比下一条线路 的速断保护高出一个时间阶段 △t，通常取0.5s。 2.能保护线路全长，要求灵敏 度大于1.3～1.5。（灵敏度指 保护长度比总长度，零度1即 表示保护全长）。 3.电流速断保护与限时电流速 断保护配合，构成一条线路的 主保护，保证了全线路范围的 故障都能在0.5秒内切除，在 一般情况下都能满足速动要求。
2021
4
③过电流保护：
当电流超过预定最大值 时，使保护装置动作的 一种保护方式。一般可 用熔断体（没有太大冲 击电流时，即负荷中电 动机容量较少）或断路 器。
特点： 1.有时限。如果下一级有限 时电流速断保护，则比限时 电流速断保护高出一个时间 阶段（区别于定时限，过电 流保护作为第三段保护时， 可以使反时限：故障电流越 大，动作时间越短）。 2.能保护第Ⅲ段―――过电流保护
第Ⅱ段―――限时电流速断 保护
2021
2
①电流速断保护：
电流速断保护按被保护设备的短路电 流整定，当短路电流超过整定值时， 则保护装置动作，断路器跳闸，电流 速断保护一般没有时限，不能保护线 路全长（为避免失去选择性），即存 在保护的死区．为克服此缺陷，常采 用略带时限的电流速断保护以保护线 路全长．时限速断的保护范围不仅包 括线路全长，而深入到相邻线路的无 时限保护的一部分，其动作时限比相 邻线路的无时限保护大一个级差。
大学课件 电力系统继电保护 第三章第二节 阻抗继电器及其动作特性
较式的动作方程为：
90 arg Zm Rset 90
Rset
电阻特性通常也是与其它特性复合，形成具有复合特性的阻抗 元件。
方向特性阻抗形式的绝对值比较动 作方程为：
Zm Zset Zm Zset
方向特性阻抗形式的相位比较方 程为：
90 arg Zm 90 Z set
方向特性的动作边界如图所示。动作边界直线经过坐标 原点，且与整定阻抗Zset方向垂直，直线的右下方（即 Zset一侧）为动作区
1 圆特性阻抗继电器
偏移圆特性 全阻抗圆特性
方向圆特性 上抛圆特性
正方向整定阻抗
动作阻抗Zop——使阻抗元件处 于临界动作状态对应的阻抗。
最灵敏角——当测量阻抗的阻 抗角与正向整定阻抗的阻抗角 相等时，阻抗继电器动作阻抗 最大，此时继电器最为灵敏， 所以正向整定阻抗的阻抗角又 称最灵敏角。最灵敏角一般取 为被保护线路的阻抗角。
Xmtg2 Rm Rset Xm ctg3 Rm tg1 X m X set Rm tg4
Xm
0( Xm
Xm 0) ( Xm 0)
Rm R0m((RRmm00))
若取1 2 14 ,3 45 ,4 7.1 , 则
tg1
tg2
0.249
0.25
1 4
, ctg3
1,tg4
0.1245
0.125
1 8
则动作特性又可以表示为：
1 4
Xm
Rm
Rset
Xm
1 4
Rm
Xm
Байду номын сангаас
X set
1 8
Rm
5 复合特性阻抗元件
复合特性——将上述各种特性复合而得到的动作特性称为复合特性。
90 arg Zm Rset 90
Rset
电阻特性通常也是与其它特性复合，形成具有复合特性的阻抗 元件。
方向特性阻抗形式的绝对值比较动 作方程为：
Zm Zset Zm Zset
方向特性阻抗形式的相位比较方 程为：
90 arg Zm 90 Z set
方向特性的动作边界如图所示。动作边界直线经过坐标 原点，且与整定阻抗Zset方向垂直，直线的右下方（即 Zset一侧）为动作区
1 圆特性阻抗继电器
偏移圆特性 全阻抗圆特性
方向圆特性 上抛圆特性
正方向整定阻抗
动作阻抗Zop——使阻抗元件处 于临界动作状态对应的阻抗。
最灵敏角——当测量阻抗的阻 抗角与正向整定阻抗的阻抗角 相等时，阻抗继电器动作阻抗 最大，此时继电器最为灵敏， 所以正向整定阻抗的阻抗角又 称最灵敏角。最灵敏角一般取 为被保护线路的阻抗角。
Xmtg2 Rm Rset Xm ctg3 Rm tg1 X m X set Rm tg4
Xm
0( Xm
Xm 0) ( Xm 0)
Rm R0m((RRmm00))
若取1 2 14 ,3 45 ,4 7.1 , 则
tg1
tg2
0.249
0.25
1 4
, ctg3
1,tg4
0.1245
0.125
1 8
则动作特性又可以表示为：
1 4
Xm
Rm
Rset
Xm
1 4
Rm
Xm
Байду номын сангаас
X set
1 8
Rm
5 复合特性阻抗元件
复合特性——将上述各种特性复合而得到的动作特性称为复合特性。
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如果故障点位于第Ⅰ段保护范围内， …… 如果故障点位于距离Ⅰ段之外的距离Ⅱ段保护范围内，…… 如果故障点位于距离Ⅱ段之外的距离Ⅲ段保护范围内，……
第二节 阻抗继电器
阻抗继电器主要作用是测量短路点到保护安装处之间的 距离，并与整定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作。
继电器的测量阻抗：指加入继电器的电压和电流的比值，即
(1) 当=0时 ：
输出电压Umn等于在一周期内电阻R1、R2上电压降的代数和，
即
U mn (i1 i2 )R2 (i1 i2 )R1
u
i 1
R1
i' 1
R2
E1
U1
U2
θ= 0○
E2
●●
oo
ωt
o
i2R2 π i'2 R1 2π
UMn UMn.PJ
ωt
o
π
2π
(2)当=180时:
E1 E2 输出电压的平均值为负极性最大值。
arg CD 90
jX
Zzd Zzd- Zcl
θ
Zcl
o
R
(b)
方向阻抗继电器相位比较 的电压形成回路，如右图所示。
3．偏移特性阻抗继电器 （1）幅值比较
偏其圆移中的特半=性径（阻为-0抗.112～继(Z-电z0d .器2）的Z，z动d )圆作，心特其坐性动标，圆作Z的与oo直'边径界12 (为条Z zZd件zd与为ZzdZ)zd,之差
u
E2
i1R1
i'1 R2
U1
o
π
2π ωt
i2R2 i'2 R1
E1
Umn
θ=180○ o
●
●
o
o
U2
π
2π ωt
Umn .pJ
(3)当=90时:
从波形图可知， Umn为正、负脉冲，其脉冲宽度均 为90 。显然，这时输出电压的平均值是零。
U2 θ =90○ U2
E
2
U1 E 1
ψ
u i1 R1 i1'R2 i1R1 i1'R2
Zcl Ucl Icl
Zcl可以写成R+jX的复数形式，所以可以利用复数平面 来分析继电器的动作特性，并用一定的几何图形把它表示出 来。
第二节 阻抗继电器
以下图中线路BC的距离保护第Ⅰ段为例来进行说明。设其
整定阻抗 Zzd 0.85ZBC，并假设整定阻抗角与线路阻抗角相等。
注：先不看圆， 看线段。
ωt
o
3
π 2π 3π 4π
i2R2 i2'R1 Um n
i2R2 i'2R1
o
π
2π
3π
4π ωt
U mn.pJ = 0
当为其它任意角度时，同样可得到相应的输出 电压Umn的正、负脉冲的宽度及其幅值，从而可绘出如 下图所示的Umn.pj=f()关系曲线。
由图可知，仅当相位角的变化在-9090范围的 条件下，输出电压平均值为正值，这就保证了阻抗继电 器动作条件。
Ucl Icl
UB IBC
nTV nTA
Zd
nTA nTV
阻抗继电器的动作特性是包含该线段在内的一些简单图形
面积。
阻抗继电器的动作特 性为一个圆。如下图所示 的阻抗继电器的动作特性 为方向特性圆，圆内为动 作区，圆外为非动作区。
一、具有圆动作特性的阻抗继电器
（一）特性分析及电压形成回路
1．全阻抗继电器 （1）幅值比较
90 arg Z zd Zcl 90 Zcl Z zd
两边同乘以测量电流得
90
arg
Uk Uy
Uy Uk
arg
CD 90
jX
o
αZzd
Zzd
θ
Zcl
R
(二)阻抗继电器的比较回路
具有圆特性阻抗继电器可以用比较两个电气量幅值的方法来 构成，也可以用比较两个电气量相位的方法来实现。所有继电器都 可以认为是由下图所示的两个基本部分组成，即由电压形成回路和 幅值比较或相位比较回路组成。
Z cl
Ucl Icl
U残 Id
Zd
距离保护反应的信息量比反应单一物理量的电流保
护灵敏度高。
A
Zdz 1
B Id 2 Zd
d(3)
C
Ud=0
三个阻抗概念
测量阻抗Zcl 加入继电器的电压、电流的比值。
整定阻抗Zzd 指编制整定方案时，根据保护范围给出的阻抗。 发生短路时，当测量阻抗等于或小于整定阻抗 时继电器动作。
正常时 ：电压 UAB较高且Lj、Cj处于工频谐振状态，而R值又 很大，第三相电压 UC 基本上不起作用。
2．引入第三相电压
当系统中AB相发生突然短路时：
Icj
IR R j
jxLj jxcj
jxLj
IR
jxLj Rj
UR Icj R j jIR X Lj
2．引入第三相电压
结论： Icj 超前 IR近90º，电阻Rj上电压降UR 超前UAC 90º，即极化 电压与故障前电压UAB 同相位。因此，当出口两相短路时， 第三相电压可以产生极化电压，保证方向阻抗继电器正 确动作，即能消除死区。
第二节 阻抗继电器
正方向短路时：测量阻抗在第一象限，正向测量阻抗Zcl与 R轴的夹角为线路的阻抗角d； 反方向短路时：测量阻抗Zcl在第三象限。如果测量阻抗Zcl 的相量，落在向量Z zd 以内，则阻抗继电器动作；反之，阻 抗继电器不动作。
1.过度电阻短路，测量阻抗将偏离；
第二节 阻抗继电器
2.Zcl
1．记忆回路
思考：对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时 ，采用什 么措施消除死区？
对瞬时动作的距离I段方向阻抗继电器，采用记忆回路， 将电压回路作成是一个对50HZ工频交流的串联谐振回路。
结压论Uj：通在过电记阻忆R变j上压的器压T降与UURy与同外相加位电。压同相位，记忆电
1．记忆回路
引入记忆电压以后，幅值比较的动边条件为：
三. 方向阻抗继电器的死区及死区的消除方法
思考：对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时 ，会不 会有死区？为什么？
对幅值比较的方向阻抗继电器，其动作条件为
1 2
UK
Uy
1 2
UK
,
Uy 0 , 继电器不动作。
对于相位比较的方向阻抗继电器，其动作条件为
90
arg
UK Uy Uy
90
Uy 0 ，无法进行比相，因而继电器也不动作。“死 区”
Z zd Zcl
jX Zzd
பைடு நூலகம்
Z zd -Zcl
θ
Z cl
o
R
Zzd +Zcl
jX Zzd
Z zd - Zcl
θ
Zcl
o
R
Zzd + Zcl
jX
Zzd - Zcl
Zzd θ Zcl
o
Zzd + Z cl
R
(a)
(b)
(c)
（2）相位比较
分子分母同乘以测量电流得
90
arg
Uk Uk
Uy Uy
arg
B Id
d(3)
C
1
2 Zd
Ud=0
二、时限特性
距离保护的动作时间t与保护安装处到故障点之间的 距离l的关系称为距离保护的时限特性，目前获得广泛应 用的是三阶梯型时限特性。
三、距离保护的组成
1．起动元件: 其主要作用是在发生故障的瞬间起动整套保护。 采用的是过电流继电器或者阻抗继电器。
2．方向元件: 作用是保证保护动作的方向性。采用单独的方向继 电器，或方向元件和阻抗元件相结合。
CD
90
2．方向阻抗继电器 （1）幅值比较
方向阻抗继电器的动作特性为一个圆，圆的直径为整 定阻抗，圆周通过坐标原点，动作区在圆内。这种继电器 的动作具有方向性，幅值比较的动作与边界条件为
1 2
Z zd
Z cl
1 2
Z zd
圆心到圆内任意一点 的距离小于半径。
jX
Zzd
1
Zcl- 2Z zd
1 2
Zzd
Zcl
o
R
(a)
2．方向阻抗继电器 （1）幅值比较
分子分母同乘以测量电流得
A
1 2
Uk
Uy
1 2
Uk
B
其电压形成回路如下图所示。
（2）相位比较
相位比较的方向阻抗继电器动作特性如下图所示：
其动作与边界条件为
90 arg Z zd Zcl 90
Z cl
分式上下同乘以电流
90
arg
Uk Uy Uy
1 2
(Z
zd
Z zd )
Z cl
Zoo'
（圆心到圆内任意一点 的距离小于半径）
即
1 2 (Z zd
Z zd )
Z cl
1 2 (Z zd
Z zd )
jX
两边同乘以电流得
Zzd
A
1 2
(1
)Uk
Uy
1 2
(1
)Uk
B
o'
o
αZzd
Zcl
R
（2）相位比较
偏移特性阻抗继电器相位比较分析，如下图所示: 其相位比较的动作与边界条件为
3．距离元件 ：作用是测量短路点到保护安装处的距离（即测量 阻抗），一般采用阻抗继电器。
4．时间元件 ： 作用是根据预定的时限特性确定动作的时限，以 保证保护动作的选择性，一般采用时间继电器。
三、距离保护的组成
正常运行时:起动元件1不起动，保护装置处于被闭锁状态。 正方向发生故障时:起动元件1和方向元件2动作，距离保护 投入工作。
第二节 阻抗继电器
阻抗继电器主要作用是测量短路点到保护安装处之间的 距离，并与整定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作。
继电器的测量阻抗：指加入继电器的电压和电流的比值，即
(1) 当=0时 ：
输出电压Umn等于在一周期内电阻R1、R2上电压降的代数和，
即
U mn (i1 i2 )R2 (i1 i2 )R1
u
i 1
R1
i' 1
R2
E1
U1
U2
θ= 0○
E2
●●
oo
ωt
o
i2R2 π i'2 R1 2π
UMn UMn.PJ
ωt
o
π
2π
(2)当=180时:
E1 E2 输出电压的平均值为负极性最大值。
arg CD 90
jX
Zzd Zzd- Zcl
θ
Zcl
o
R
(b)
方向阻抗继电器相位比较 的电压形成回路，如右图所示。
3．偏移特性阻抗继电器 （1）幅值比较
偏其圆移中的特半=性径（阻为-0抗.112～继(Z-电z0d .器2）的Z，z动d )圆作，心特其坐性动标，圆作Z的与oo直'边径界12 (为条Z zZd件zd与为ZzdZ)zd,之差
u
E2
i1R1
i'1 R2
U1
o
π
2π ωt
i2R2 i'2 R1
E1
Umn
θ=180○ o
●
●
o
o
U2
π
2π ωt
Umn .pJ
(3)当=90时:
从波形图可知， Umn为正、负脉冲，其脉冲宽度均 为90 。显然，这时输出电压的平均值是零。
U2 θ =90○ U2
E
2
U1 E 1
ψ
u i1 R1 i1'R2 i1R1 i1'R2
Zcl Ucl Icl
Zcl可以写成R+jX的复数形式，所以可以利用复数平面 来分析继电器的动作特性，并用一定的几何图形把它表示出 来。
第二节 阻抗继电器
以下图中线路BC的距离保护第Ⅰ段为例来进行说明。设其
整定阻抗 Zzd 0.85ZBC，并假设整定阻抗角与线路阻抗角相等。
注：先不看圆， 看线段。
ωt
o
3
π 2π 3π 4π
i2R2 i2'R1 Um n
i2R2 i'2R1
o
π
2π
3π
4π ωt
U mn.pJ = 0
当为其它任意角度时，同样可得到相应的输出 电压Umn的正、负脉冲的宽度及其幅值，从而可绘出如 下图所示的Umn.pj=f()关系曲线。
由图可知，仅当相位角的变化在-9090范围的 条件下，输出电压平均值为正值，这就保证了阻抗继电 器动作条件。
Ucl Icl
UB IBC
nTV nTA
Zd
nTA nTV
阻抗继电器的动作特性是包含该线段在内的一些简单图形
面积。
阻抗继电器的动作特 性为一个圆。如下图所示 的阻抗继电器的动作特性 为方向特性圆，圆内为动 作区，圆外为非动作区。
一、具有圆动作特性的阻抗继电器
（一）特性分析及电压形成回路
1．全阻抗继电器 （1）幅值比较
90 arg Z zd Zcl 90 Zcl Z zd
两边同乘以测量电流得
90
arg
Uk Uy
Uy Uk
arg
CD 90
jX
o
αZzd
Zzd
θ
Zcl
R
(二)阻抗继电器的比较回路
具有圆特性阻抗继电器可以用比较两个电气量幅值的方法来 构成，也可以用比较两个电气量相位的方法来实现。所有继电器都 可以认为是由下图所示的两个基本部分组成，即由电压形成回路和 幅值比较或相位比较回路组成。
Z cl
Ucl Icl
U残 Id
Zd
距离保护反应的信息量比反应单一物理量的电流保
护灵敏度高。
A
Zdz 1
B Id 2 Zd
d(3)
C
Ud=0
三个阻抗概念
测量阻抗Zcl 加入继电器的电压、电流的比值。
整定阻抗Zzd 指编制整定方案时，根据保护范围给出的阻抗。 发生短路时，当测量阻抗等于或小于整定阻抗 时继电器动作。
正常时 ：电压 UAB较高且Lj、Cj处于工频谐振状态，而R值又 很大，第三相电压 UC 基本上不起作用。
2．引入第三相电压
当系统中AB相发生突然短路时：
Icj
IR R j
jxLj jxcj
jxLj
IR
jxLj Rj
UR Icj R j jIR X Lj
2．引入第三相电压
结论： Icj 超前 IR近90º，电阻Rj上电压降UR 超前UAC 90º，即极化 电压与故障前电压UAB 同相位。因此，当出口两相短路时， 第三相电压可以产生极化电压，保证方向阻抗继电器正 确动作，即能消除死区。
第二节 阻抗继电器
正方向短路时：测量阻抗在第一象限，正向测量阻抗Zcl与 R轴的夹角为线路的阻抗角d； 反方向短路时：测量阻抗Zcl在第三象限。如果测量阻抗Zcl 的相量，落在向量Z zd 以内，则阻抗继电器动作；反之，阻 抗继电器不动作。
1.过度电阻短路，测量阻抗将偏离；
第二节 阻抗继电器
2.Zcl
1．记忆回路
思考：对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时 ，采用什 么措施消除死区？
对瞬时动作的距离I段方向阻抗继电器，采用记忆回路， 将电压回路作成是一个对50HZ工频交流的串联谐振回路。
结压论Uj：通在过电记阻忆R变j上压的器压T降与UURy与同外相加位电。压同相位，记忆电
1．记忆回路
引入记忆电压以后，幅值比较的动边条件为：
三. 方向阻抗继电器的死区及死区的消除方法
思考：对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时 ，会不 会有死区？为什么？
对幅值比较的方向阻抗继电器，其动作条件为
1 2
UK
Uy
1 2
UK
,
Uy 0 , 继电器不动作。
对于相位比较的方向阻抗继电器，其动作条件为
90
arg
UK Uy Uy
90
Uy 0 ，无法进行比相，因而继电器也不动作。“死 区”
Z zd Zcl
jX Zzd
பைடு நூலகம்
Z zd -Zcl
θ
Z cl
o
R
Zzd +Zcl
jX Zzd
Z zd - Zcl
θ
Zcl
o
R
Zzd + Zcl
jX
Zzd - Zcl
Zzd θ Zcl
o
Zzd + Z cl
R
(a)
(b)
(c)
（2）相位比较
分子分母同乘以测量电流得
90
arg
Uk Uk
Uy Uy
arg
B Id
d(3)
C
1
2 Zd
Ud=0
二、时限特性
距离保护的动作时间t与保护安装处到故障点之间的 距离l的关系称为距离保护的时限特性，目前获得广泛应 用的是三阶梯型时限特性。
三、距离保护的组成
1．起动元件: 其主要作用是在发生故障的瞬间起动整套保护。 采用的是过电流继电器或者阻抗继电器。
2．方向元件: 作用是保证保护动作的方向性。采用单独的方向继 电器，或方向元件和阻抗元件相结合。
CD
90
2．方向阻抗继电器 （1）幅值比较
方向阻抗继电器的动作特性为一个圆，圆的直径为整 定阻抗，圆周通过坐标原点，动作区在圆内。这种继电器 的动作具有方向性，幅值比较的动作与边界条件为
1 2
Z zd
Z cl
1 2
Z zd
圆心到圆内任意一点 的距离小于半径。
jX
Zzd
1
Zcl- 2Z zd
1 2
Zzd
Zcl
o
R
(a)
2．方向阻抗继电器 （1）幅值比较
分子分母同乘以测量电流得
A
1 2
Uk
Uy
1 2
Uk
B
其电压形成回路如下图所示。
（2）相位比较
相位比较的方向阻抗继电器动作特性如下图所示：
其动作与边界条件为
90 arg Z zd Zcl 90
Z cl
分式上下同乘以电流
90
arg
Uk Uy Uy
1 2
(Z
zd
Z zd )
Z cl
Zoo'
（圆心到圆内任意一点 的距离小于半径）
即
1 2 (Z zd
Z zd )
Z cl
1 2 (Z zd
Z zd )
jX
两边同乘以电流得
Zzd
A
1 2
(1
)Uk
Uy
1 2
(1
)Uk
B
o'
o
αZzd
Zcl
R
（2）相位比较
偏移特性阻抗继电器相位比较分析，如下图所示: 其相位比较的动作与边界条件为
3．距离元件 ：作用是测量短路点到保护安装处的距离（即测量 阻抗），一般采用阻抗继电器。
4．时间元件 ： 作用是根据预定的时限特性确定动作的时限，以 保证保护动作的选择性，一般采用时间继电器。
三、距离保护的组成
正常运行时:起动元件1不起动，保护装置处于被闭锁状态。 正方向发生故障时:起动元件1和方向元件2动作，距离保护 投入工作。