工频变化量方向继电器
工频变化量阻抗继电器
工频变化量阻抗继电器工频变化量阻抗继电器是一种在电力系统中常用的保护和控制装置。
它的作用是在电流或电压超过一定限值时，能够及时将电路切断，保护电力设备和人员安全。
本文将分为以下几个方面进行论述，以使内容更加清晰。
首先，我将介绍工频变化量阻抗继电器的基本原理。
工频变化量阻抗继电器是通过测量电路中的电压和电流，并根据预设的电流和电压阈值来判断电路的状态。
当电流或电压超过设定的限制值时，继电器会迅速切断电路并发出报警信号，以保护电力设备和人员的安全。
其次，我将详细介绍工频变化量阻抗继电器的工作原理。
继电器通过测量电路中的电压和电流来计算电路的阻抗值。
当电路中的阻抗发生变化时，继电器会根据设定的阻抗变化范围来判断电路的状态。
一般来说，当电路的阻抗超过设定的范围时，继电器会切断电路并发出报警信号。
然后，我将讨论工频变化量阻抗继电器的应用领域。
工频变化量阻抗继电器常用于电力系统中的变压器保护和电力设备保护。
在变压器保护中，继电器可以监测变压器的阻抗变化，以及电压和电流之间的相位差，从而判断变压器是否正常工作。
在电力设备保护中，继电器可以监测设备的电流和电压，判断设备是否超载或过流，并及时切断电路保护设备。
最后，我将讨论工频变化量阻抗继电器的优点和不足。
工频变化量阻抗继电器具有响应速度快、可靠性高、可调节性强等优点。
但是，它也存在一些不足之处，例如在高频电路中可能会出现误报警情况，以及灵敏度可能会受到电力系统中其他因素的影响。
总之，工频变化量阻抗继电器是一种在电力系统中常用的保护和控制装置。
它通过测量电路中的电压和电流，根据预设的电流和电压阈值来判断电路的状态，并在超过限制值时切断电路。
它的应用领域广泛，并具有一定的优点和不足之处。
这些特点使得工频变化量阻抗继电器成为电力系统中不可或缺的一部分。
工频变化量阻抗继电器原理及检验方法_徐勇
3
工频变化量阻抗继电器相间故障校验方法
以线路正方向区内 B、 C 相间故障为例进行计算， 其电气向量 设故障前空载， 电压 UA′＝57.7ej0°V， UB′＝57.7e－j120°V， 图如图 5 所示。 UC′＝57.7ej120°V， 线路正序阻抗角为 75°， 故障电流幅值为 10 A， 整 （3 ） 得： 定阻抗为 1 Ω。根据公式 ｜UBC｜＝2×10×1+ （1－1.05×1.1 ） ×100＝4.5 V
根据相间故障电气量特点， UB 、 UC 在 UB ′ 、 UC ′ 连 线 ［ 2 ］上 ， 且 ｜OM｜＝57.7／2＝28.85 ， 据 此 可 求 得 角 度 θ＝tan－1 4.5 ＝4.637 °， 57.7 4.5 2 ＝28.937 V。 且故障相间电流滞后故 2 。 障相间电压正序阻抗角， 即 IBC滞后 UBC75° 则故障后电气量为： ｜ UB ｜＝｜ UC ｜＝
（1.华东电力设计院， 上海 200001； 2.上海电气输配电工程成套有限公司， 上海 200050 ） 摘 要： 分析了工频变化量阻抗继电器的原理， 推导出其校验公式， 并通过实例介绍了工频变化量阻抗继电器在正方向区内 、 区外及反方向 发生相间短路故障时的校验方法， 以期给同业人员提供一定帮助 。 关键词： 工频变化量阻抗继电器； 校验公式； 相间故障； 校验方法
在反方向 F点发生经过渡电阻故障时的系统网络图如图 4 所 ［ 1］ 为： 示， 其相位比较动作方程 － Z k－2ZR＋Zset 90° ＜arg ＜270° －Zk－Zset
电力系统可以近似看作线性系统，因此故障时电气量可以分 解为故障前正常运行状态及故障后附加状态的叠加 。工频变化量 就是利用故障后附加状态的工频电气量构成的过电压继电器 。其 动作方程如式 （1 ） 所示： ｜ΔUOP｜＞｜ΔUF｜ （1 ） 其中， ΔUOP＝Δ （Um－ImZset ） ＝ΔUm－ΔImZset 为工作电压， 其物理概念 是：从保护安装处到保护末端流的是同一个电流 Im时保护范围末 其物理概念为短路前短路点 F 端电压的变化量。ΔUF为极化电压， 的电压， 因为该电压是未知的， 因此工程实践上用保护范围末端在 短路前的电压来代替 ΔUF。 对于接地阻抗继电器： ΔUOPΦ＝Δ ［UΦ－ （IΦ＋K3I0 ） Zset］ 式中， Φ＝A、 B、 C； K为零序补偿系数。 对于相间阻抗继电器： ΔUOPΦΦ＝Δ （UΦΦ－IΦΦZset ） 式中， ΦΦ＝AB、 BC、 CA。 以图 2 为例分析正方向故障时的动作特性图，保护安装处感 受到的测量阻抗 Zk为短路点 F 到保护安装处的阻抗 Zk′ 和过渡电 阻的附加阻抗 Za之和。则： ΔUOP＝ΔUm－ΔImZset＝－ΔImZS－ΔImZset＝－ΔIm （ZS＋Zset ） 而 ΔUF＝ΔIm （ZS＋Zk ） ， 代入动作方程， 得到： ｜ZS＋Zset｜＞｜ZS＋Zk｜ ［ 1］ 转换成等效的相位比较动作方程 为：
南瑞继电保护新原理新技术介绍(含纵差)
‘长期有差流’的装置异常信号
• 无论在TA断线侧和TA未断线侧，在主程 序中有压差流元件动作，10秒后可发‘长 期有差流’信号。
‘长期有差流’的装置异常信号
装置发了‘长期有差流’的信号后 1 • 如果‘TA断线闭锁差动’控制字 则闭锁差动保护。 0 • 如果‘TA断线闭锁差动’控制字 则不闭锁差动保护。但是将差动继电 器的定值抬高到 ‘TA断线差流定 值’。
• 制动电流:
I R I M I N I K I K 2 I K
IK
• 因为 I CD I R 继电器电 流。
输电线路电流纵差保护的主要问题
M IM
I N N
IC
⑴ 电容电流的影响 电容电流是从线路内部流出的 电流，因此它构成动作电流。 由于负荷电流是穿越性的电流， 它只产生制动电流。所以在空 载或轻载下电容电流最容易造 成保护误动。 解决方法： ① 提高起动电流定值 ② 必要时进行电容电流补偿
931保护中差动继电器的种类和特点
I CD
• 工频变化量分相差动继电 器的构成 动作电流:
I CD I M I N
0.75
制动电流:
I R I M I N
IH
I R
I H 取为定值单中‘差动电
流高定值’、4倍实测电容 4U N IH 电流和 中的最大值。由 X C1 于
RCS931线路保护装置讲义
纵联保护概述
• 反应一侧电气量变化的保护的缺陷 • 通道类型 • 高频信号的性质
反应一侧电气量变化的保护的缺陷
M
ES
TA
1
N
F1 TA
TA F2
2
3
• 反应M侧电气量（电流、电压）变化的保护无法区分本 线路末端( F1)点和相邻线路始端（ F2）点的短路。为保 证 F2点短路M侧保护的选择性，其瞬时动作的第Ⅰ段按 躲 F2 （F1）点短路整定。所以反应一侧电气量变化的保 护的缺陷是不能瞬时切除本线路全长范围内的短路。
M
ES
F√ F－×
N
F× F√ F－√ F－×
P
F
ER
F√ F－×
低 起动元件
高
F
F
T1
80
&
2
&
3
≥1
&
4
&
5
6
&
1
&
7
FX
SX
T2
80
f f
跳闸
闭锁式纵联方向保护发跳闸命令的条件
• ① 高定值起动元件动作。只有高定值起动元件动作后
程序才进入故障计算程序，方向元件及各个逻辑功能才
开始计算判断，保护才可能跳闸。因此可以说只有高定
通道类型
• 微波通道。
信号频率是3000～30000MHz。这种频率在通 信上属于微波频段范围，所以把这种纵联保护称 做微波保护。微波通道有较宽的频带可以传送多 路信号，采用脉冲编码调制（PCM）方式可以 进一步提高通信容量，所以可利用来构成分相式 的纵联保护。微波通道与输电线路没有联系，输 电线路的故障不影响信号的传输，可用于传送各 种信号（闭锁、允许、跳闸）。微波频率的信号 可以无线传输也可以有线传输。无线传输要在可 视距离内传输，所以要建高的微波铁塔。当传输 距离超过40～60KM时还需加设微波中继站。有 时微波站在变电站外，增加了维护困难。
方向保护原理
方向保护原理一、零序方向保护原理在系统正常运行时，只有正序分量，没有零序分量，当系统发生接地短路故障或不对称断线故障时才产生零序分量，因此零序分量是构成保护的一种很可利用的故障特征量。
要构成方向保护必须能够区分正、反方向故障。
接下来我们分析一下正、反方向短路故障时零序分量的方向性。
规定正方向：电流由母线指向线路为正方向；电压以电压升为正方向1、正方向短路故障：系统接线及零序序网如下图示通常情况下零序阻抗角按约75度考虑，所以反方向短路时Uo超前Io 约75度。
分析序网要切记一点，在计算某点电压时要由高电位点经过无电源端至低电位点构成回路，如果从电源端计算，则等于电源电压加（或减）两点间压降，而电源电压很可能也是一个未知数。
对于零序网络来说，短路点电压最高，可以看成是零序回路的电源。
由分析可以看出：在特定的正方向下，零序分量具有明确的方向性。
根据上述推导，如果要构成一个零序方向继电器，使它在正方向短路时动作，反方向短路时不动，则该继电器的最大动作灵敏角应为Uo超前Io约-105度。
据此我们可以画出零序方向继电器的动作特性图：由动作特性可得动作方程：165o&learg3UO/3IO&le－15o当我们知道动作特性及动作方程后，就可以构成继电器。
二、负序方向保护原理同样在系统正常运行时，也没有负序分量，当系统发生不对称短路故障或不对称断线故障时才产生负序分量，因此负序分量也是构成保护的一种很可利用的故障特征量。
接下来我们看一下系统正、反方向短路故障时负序序网图：由图可得：正方向短路U2=－I2×Xs2反方向短路U2=I2×(Xl2+Xr2)通常情况下负序阻抗角按约75度考虑，所以正方向短路时U2超前I2约-105度。
反方向短路时U2超前I2约75度。
由上述分析可以看出：负序分量同零序方向具有相同的动作特性，在特定的正方向下，具有明确的方向性。
（其他分析同零序方向）三、工频变化量方向（突变量方向）保护原理当系统发生短路故障时，根据叠加原理，短路后状态=短路前状态+短路附加状态以两侧为无穷大系统发生金属性短路为例：则短路后状态UK=0。
RCS-931线路工频变化量距离保护原理及零序保护原理
TA断线后对保护的处理
保护判出交流电流断线的同时，在装置总起动元件 中不进行零序电流起动元件的判别，纵联零序方向保 护退出。
对零序电流方向保护作如下处理：判据①判断电流 断线后，将所有零序电流保护退出运行。判据②判断 电流断线后，对不同型号作不同处理。对RCS-901A， 将零序流保护第Ⅲ段退出，保留零序电流保护第Ⅱ段 但不经方向元件控制。对RCS-901B将零序电流保护 第Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ段退出，第Ⅲ段保留但不经方向元件控 制。对RCS-901D将零序反时限方向过流保护退出， 保留零序电流保护第Ⅱ段但不经方向元件控制。
④ 三相相电压 U 。40V 这样当线路一侧发生高阻接地短路时，近故障点的一侧可由
此跳闸路径先选相跳闸，并向远离故障点的一侧发‘差动动 作’的允许信号。近故障点的一侧跳闸后短路电流重新分配， 远离故障点的一侧起动元件起动或不起动，零序差动继电器 及选相差流元件只要动作，又收到对侧‘差动动作’的允许 信号，也可继续发跳闸命令。
I RBC ： 相制动电流;
动作方程的后两相，是低比率制动系数稳态差动元件，
可作选相元件用。
线路一侧发生高阻接地短路时 使零序差动保护可靠动作的措施
零序差动保护为保护高阻接地而增加的跳闸路径其跳闸条件 为：
① 起动元件起动。
② 零序差动继电器及选相差流元件动作。
③ 3U 0 或3V 3。U2 3V
当三相电压恢复正常后, 经10秒延时TV断线信号 自动复归，保护自动恢复正常。
TA断线的判别与对保护的处理
当TA二次回路断线时或者电流的采样通 道故障时，装置认为交流电流断线。此时电 流的采样值将出现错误并导致出现自产的零 序电流，从而对零序电流保护产生影响。
此外在断线和不断线两种情况下系统发 生短路时由于零序电流的相位不同将可能导 致零序方向继电器在断线下发生短路时的不 正确动作。因此相应的保护要采取一些措施。
RCS-901、931线路保护介绍
运 行 电 A B C
区号 取消
TV 断线
RCS-901A
超高压线路成套快速保护装置
充 跳 跳 跳
通道异常
确认
重合闸
汉字显示器
信号复归
液晶对比度调整
调试通讯口
模拟量输入
硬件部分
硬件工作原理
断路器 TA 跳闸 TV 交流插 件AC
低通滤波 插件
A/D
DSP
CPLD
光隔
外部 开入
电源
液晶显示
RCS-901、931 线路保护介绍
中国·南京·南瑞继保
内容介绍
装臵硬件介绍 2. 保护配臵 3. 工频变化量阻抗继电器 4. 以正序电压作为极化量的阻抗继电器和电抗继电 器构成的距离保护 5. TV断线原理 6. 振荡闭锁原理 7. 纵联方向、纵联距离保护基本原理 8. 单侧电源线路上发生短路防止纵联方向、纵联距 离保护拒动的措施 9. 工频变化量方向继电器 10. 输电线路电流纵差保护
UOP U F
S F
UF
Y
UOP
R
工频变化量阻抗继电器工作原理
• 工频变化量阻抗继电器动作方程为:
UOP U F
• 用 U OP.M 代替 U F 故动作方程为:
U OP U OP.M
正向短路动作特性
jX 当Z K 落在圆内继电器动作 Z SET 保护过渡电阻的能力很强，该 ZK 能力有很强的自适应能力。 R 由于I 与I 相位相同，所以 过渡电阻附加阻抗是纯阻性的。 因此区外短路不会超越。 正向出口短路没有死区。 正向出口短路动作速度很快。 2ZS ZSET 保护背后运行方式越大 ，本线 Z K Z SET 路越长，动作速度越快。 90o arg 270o Z K 2 Z S Z SET 系统振荡时不会误动，不必经 振荡闭锁控制。 适用于串补线路。
工频变化量距离继电器原理分析
对工频变化量距离继电器的一点认识为了帮助大家对工频变化量距离继电器的理解，我从电压的角度来分析这个继电器。
看下图（以对称故障为例，继电器装在M侧）：In△MN△Im、△In分别为正、反方向故障时与负荷电流无关的由故障引起的突变量电流。
正方向F1点故障时，故障前M侧母线电压：Um′﹦Em﹣I fh*Zs ，工作电压： Uop′﹦Um′﹣I fh*Zzd 。
故障后M侧母线电压： Um〞﹦Em﹣(△Im＋I fh) *Zs ，工作电压： Uop〞﹦Um〞﹣(△Im＋I fh) *Zzd。
F1点短路时工作电压的变化量：△Uop﹦Uop〞﹣Uop′﹦Um〞﹣Um′﹣(△Im＋Ifh)*Zzd﹣(﹣Ifh*Zzd)﹦﹣△Im(Zzd＋Zs)。
正方向F1点故障时，故障前F1点的电压：U k1′﹦Um′﹣I fh*Z k1，故障后F1点的电压： U k1〞﹦Um〞﹣(△Im＋I fh) Z k1。
F1点的电压变化量：△U k1﹦U k1〞﹣U k1′﹦﹣△Im*( Z k1＋Zs)。
比较︱△Uop︱与︱△U k1︱, 显然F1点故障时，Z k1﹤Zzd，︱△Uop︱﹥︱△U k1︱。
F3点故障时，由于Z k3﹥Zzd，︱△Uop︱﹤︱△U k3︱。
反方向F2点故障时，流进M侧CT的电流由对侧电源提供，分析时既以对侧电源为电源，故障前M侧母线电压：Um′﹦I fh*Zs′＋En，工作电压： Uop′﹦Um′﹣I fh*Zzd 。
故障后M侧母线电压： Um〞﹦En＋[（﹣△In）＋I fh]* Zs′，工作电压：△Uop〞﹦Um〞﹣[（﹣△In）＋I fh]* Zzd]。
△Uop﹦△Uop〞﹣△Uop′﹦Um〞﹣Um′﹣[（﹣△In）＋I fh]* Zzd＋I fh*Zzd﹦﹣△In（Zs′﹣Zzd）。
反方向F2故障时，故障前F2点的电压：U k2′﹦En＋I fh*（Z k2＋Zs′），F2故障点后： U k2〞﹦En＋[（﹣△In）＋I fh]*（Z k2＋Zs′），F2点的电压变化量：△U k2﹦U k2〞﹣U k2′﹦﹣△In*（Z k2＋Zs′）。
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I Z R I Z d
• 正方向的方向元件可靠不动作， • 反方向的方向元件灵敏动作。
Z （三）、 com 的作用
• 当保护背后运行方式很大时（ Z S 很小），在长线 路（ Z L 很大）末端短路时正方向的方向元件 能可靠动作。 • 由于此时 I 和 Z S 均很小， • 所以电压变化量 • 如果在此时不引入
m
arg arg Z S 90 0 I m U Z S 90 0 arg arg I U 0 arg arg Z S 90 K 3I I S 0
• 正方向短路时保护安装处电压变化量是暂态分 • 量电流在保护背后等值阻抗上压降的负值。
U I Z S U I K 3I 0 Z S
—代表相A、B、C；
—代表相间AB、BC、CA。
• 假如 Z S 阻抗角是 90 0 • U
正向短路时继电器电压和电流的夹角只与保护反向 电源的等值阻抗的阻抗角有关，是该阻抗角负值。 而与过渡电阻的大小无关。
二、反向短路
M
S
F
I m
ZL
N
R
Rg
ZR
U m
U F
U n
图2-12 反向短路时的短路附加状态
工频变化量继电器在反方向短路时基本关系式
• 反方向短路时保护安装处电压的变化量 • 实际上是暂态分量电流在保护正方向等值 • 阻抗上的压降。
• 反向短路时继电器的电压和电流的夹角只与 • 保护正方向等值阻抗的阻抗角有关，等于该 • 阻抗的阻抗角。而与过渡电阻的大小无关。
• 电压变化量和电流变化量之间的相位 • 截然相反！！！
三、RCS-901保护装置 正方向、反方向方向元件
• 正、反方向元件的动作判据：
900 2700
（一）、正方向短路
I Z S Z com 0 arg arg 180 I Z d I Z d U I Z S 0 arg arg 0 Z Z I d I d U I Z com
• 正方向方向元件的测量角度：
U I Z com I Z d
arg
• Z d 装置内部的模拟阻抗（软阻抗），阻 抗角 78 0 。 • Z com 为补偿阻抗（软阻抗） 。
• 反方向方向元件的测量角度 ：
arg
U I Z d
• 正方向的方向元件灵敏动作， • 反方向的方向元件可靠不动作。
（二）、反方向短路
arg arg
U I Z com I Z d U I Z d arg arg I Z R Z com I Z d 1800 00
U I Z S
更小。
Z com
，
I Z S Z com arg arg 180 0 I Z d I Z d U I Z S 0 arg arg 0 Z Z I d I d U I Z com
工频变化量方向继电器
一、正向短路
M
I m
Zl
F
I n
N
ZS
Rg
U m
.
K
U F
图2-11 正向短路时的短路附加状态
工频变化量继电器正方向短路时基本关系式 • 电流 Im 的正方向以母线流向被保护的方向。 • 电压 U 的正方向以母线电位为正、中性点电 位为负。
m
U m I m Z S
U m I m Z R
U I K R 3 I 0 Z R U I Z R
• 假如 Z R 阻抗角
90
0
U arg arg Z R 90 0 I U 0 arg arg Z R 90 K 3I I R 0 U m arg arg Z R 90 0 I m
Z com 0 Z set Z com 2 0.4 Z L
Z S . min 当 0.5 时 ZL Z S . min 当 0.5 时 ZL
• 本线路正序阻抗为 Z L 。 • 保护背后电源最大运行方式下的等值正 序阻抗为 Z S . min 。 • 工频变化量距离保护Ⅰ段定值为 Z set 。
• 4、在系统振荡时由于电流、电压变化缓慢，I、U 值很小。工频变化量方向继电器算法中不超过相 应的门槛值，所以正、反方向两个方向元件都没 有动作。即纵联方向保护短路后可一直投入。 • 5、在有串联补偿电容的系统中工频变化量方向 继电器的动作行为也是正确的。 • 6、在单侧电源线路上受电侧的工频变化量方向 继电器的动作行为也是正确的。 • 7、在非全相运行期间和在非全相期间运行相上 再发生短路时，工作在两运行相间的工频变化量 方向继电器的动作行为也是正确的。
性能评述
• 1、在正、反方向短路时方向继电器的判 别十分准确、清晰，因而有良好的方向 性。 • 2、工频变化量方向继电器测量的角度与 过渡电阻大小、与负荷电流大小无关 。 • 3、利用接在三个相间的工频变化量方向 继电器，并且用 I 值为最大的一个 所涉及的相间方向继电器来作短路方向 的判别可适应任何故障类型。
U 接近于零而不能正确比相。
• 实际上在算法中比较相位的两个电气量 只有都超过门槛值继电器才判别是否动 作。 • 所以此时正方向的方向元件因没有超过 门槛值而一直没有动作。
• 在反方向方向元件中测量角度时没有引 入 Z com ： • 1、在正方向短路时，即使 U 接近于零 反方向方向元件也不会动作。 • 2、在发生反方向短路时，由于 Z R 存在， 的值较大。 U