方向电流保护的应用特点
继电保护—方向过电流保护原理解析（四）
继电保护—方向过电流保护原理解析（四）一、方向过电流保护简述在电力系统中，两侧电源或单相环网的输电线路，在这样的电网中，为切除线路上的故障，线路两侧都装有断路器和相应的保护，如装设过流保护将不能保证动作的选择性。
为解决选择性的问题，在原来的电流保护的基础上装设了方向原件（功率方向继电器）。
规定：功率的方向由母线流向线路为正，由线路流向母线为负。
由功率方向继电器加以判断，当功率方向为正时动作，反之不动。
二、方向过电流保护动作分析当K1点短路,保护1、2动作，断开QF1和QF2，接在A、B、C、D母线上的用户，仍然由A侧电源和D侧电源分别供电，提高了对用户供电可靠性。
阶段式电流保护用于双侧电源的网络中，不能完全满足选择性要求。
以瞬时电流速断保护1为例，保护的动作电流为：对过电流保护，当在K1点短路时，要求：t2>t3当K2点短路时，要求:t3>t2显然，这两个要求是相互矛盾。
对于定时限过电流保护而言，利用动作时间是无法满足要求的。
结论：短路功率方向从母线指向线路时，保护动作才具有选择性。
三、方向过电流保护工作原理规定：短路功率的方向从母线指向线路为正方向。
K1点短路时，保护1、2、4、6为正方向；保护3和5反方向，不应起动。
为了满足选择性要求，保护1、3、5动作时间需进行配合；保护2、4、6动作时间需进行配合。
结论：相同动作方向保护的动作时间仍按阶梯原则进行配合t1>t3>t5，t6>t4>t23.1单相式方向过电流保护原理接线由起动元件、方向元件、时间元件和信号元件组成。
3.2功率方向继电器工作原理K1点发生短路故障时，加入保护3的电压与电流反映了一次电压和电流的相位和大小。
通过保护3的短路功率为：＞0当反方向短路时，通过保护3的短路功率为功率方向继电器动作条件：动作方程表达式事实上是间接比较保护安装处母线电压与流过保护安装处电流的相位。
当加入继电器电压为零时，无法进行比相。
2.2双侧电源网络相间短路的方向性电流保护
三相短路和近处两相短路灵敏角变化 范围为：
90 sen 0
两相远处短路，B相灵敏角变化范围：
120 sen 30
C相灵敏角变化范围：
60 sen 30
为了使各种相间短路保护都能动作，
最大灵敏角范围：
sen 30 ~ 60
1、方向电流保护是为了满足双电源线 路、单电源环形网络选择性与灵敏性， 在电流保护的基础上增加方向元件。
通过保护3的短路功率为：
Pk1 Ures Ik1 cosk1 ＞0
当反方向短路时，通过保护3的短路功率为
Pk2 UresIk2 cosk1 ＜ 0
功率方向继电器动作条件：
Pk ＞0 动作；
Pk＜0时不动作。
（1）相位比较式原理
实质是判断母线电压与电流之间 相位角是否在 90 ~ 90 范围内。
2.2 双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护
1、过电流保护的方向性 2、工作原理 3、功率方向继电器工作原理 4、功率方向继电器接线
教学 要求
通过学习要求掌握方向过电流保护的基 本工作原理；功率方向继电器工作原理 及动作区。功率方向继电器采用 90 接
线的目的，消除出口三相短路死区的方 法。
采样双电源目的
U a
k
U c
U b
Ib
U ca
Ebc
sen (90 k )
90 sen 0
（3）远处两相短路
U ab
Ic
Ea U a
c
Ecb
k
k
Ebc
E c
U ca
b
Eb
Ib
120 b 30
60 c 30
方向电流保护
& & EA = U A
要求在任意阻抗角线路上、任意位置、 发生任意故障情况下都可以准确动作。
− 900 − α ≤ ϕ m ≤ 900 − α
ϕ rC = ϕ k − 60o = 0o
满足条件，动作
ϕ mC
ϕk
& & & & EC = U C U kC U kB & & EB = U B
三相短路时： ϕ m = ϕ k − 90
0 m 动作方程为：ϕ k − 180 ≤ arg I ≤ ϕ k & m
& U
动作特性为：
+j
区
& U ϕ k − 180 ≤ arg & m ≤ ϕ k Im
0
内角α 电磁型功率方向继电器：
0 动作方程为：− 90 − α ≤ arg
如何选择功率方向继电器？
动 作
0
作 区
+1
ϕ sen = ϕ k − 90o
& UA & & I A( I m )
& U BC & U CA & U AB
& UC
ϕk
& & U BC (U m )
ϕk − 90o
& UB
& IB & IC
& IB
& UB
& U arg m = ϕ k − 900 & Im
& UC
& & U BC (U m )
三相对称且功率因数 cos ϕ = 1 的情况下， & & I m 超前 U m 90˚。 这个定义仅仅是为了称呼方便，没有什么物理意义。
方向电流保护 演示文稿
（2）方向元件的设置： 方向元件的设置：
Ι 则保护3不需加KW KW； 1）如果 I kBmax 〈 I act3 ，则保护3不需加KW；
Ι 处理方案： 2）如果 I kBmax 〉 I act3 ，处理方案：
a、保护3需加装KW；但存在保护正方向出口三相短 保护3需加装KW； KW 路时的动作死区； 路时的动作死区； b、整定原则：按躲开流过它的反方向最大短路电流 整定原则： 整定，此时无需加装KW KW。 整定，此时无需加装KW。
cos(φ d − 90 + α ) = 1
o
∴α = 90 − φ d
o
2）为使P>0 (−90 ≤ Φ r + α ≤ 90°) 为使P>0
o
一般： 一般： 0 o < φ d < 90 o 当 当
φd = 0o
0 o < α < 180 o
− 90 o < α < 90 o 所以,在三相短路时, 所以,在三相短路时,选择 0o < α < 90o ,可保证
第三节 多侧电源电网相间短路的 方向性电流保护
一、问题的提出（以双侧电源网络为例） 问题的提出（以双侧电源网络为例）
对电流速断保护：d1处短路， 对电流速断保护：d1处短路，若Id1>Iact3，则保护 处短路 3误动，d2处短路，若Id2>Iact2则保护2误动。 误动，d2处短路， 则保护2误动。 处短路 对过电流保护：d1处短路， ,d2处短 对过电流保护：d1处短路，要求 t 3 > t 2 ,d2处短 处短路 显然，这种要求是矛盾的。 路，要求 t 2 > t 3 ,显然，这种要求是矛盾的。
Ⅲ rel
电力系统各种保护特点
电力系统各种保护特点在电力系统中，为了确保电力设备的安全稳定运行，各种保护措施被广泛应用。
以下是七种主要的保护特点：一、差动保护差动保护是一种利用比较电力系统中两个或多个相同类型电气元件的电流或电压来实现保护的装置。
它具有反应速度快、保护范围明确、灵敏度高等优点，广泛应用于变压器、发电机、电动机等设备的保护。
二、纵联保护纵联保护是一种通过比较电力系统中两个或多个不同类型电气元件的电流或电压来实现保护的装置。
它具有保护选择性好、灵敏度高、动作速度快等优点，广泛应用于输电线路、母线等设备的保护。
三、距离保护距离保护是一种通过测量电力系统中两个或多个不同类型电气元件之间的距离来实现保护的装置。
它具有反应速度快、保护范围大、可靠性高等优点，广泛应用于输电线路、配电线路等设备的保护。
四、方向保护方向保护是根据电力系统中电流或电压的方向来确定故障位置并实现保护的装置。
它具有反应速度快、灵敏度高、可靠性高等优点，广泛应用于输电线路、配电线路等设备的保护。
五、零序保护零序保护是一种利用电力系统中三相电流或电压不平衡产生的零序电流或电压来实现保护的装置。
它具有反应速度快、灵敏度高、可靠性高等优点，广泛应用于变压器、发电机等设备的保护。
六、低频保护低频保护是一种利用电力系统中频率降低来检测故障并实现保护的装置。
它具有反应速度快、灵敏度高、可靠性高等优点，广泛应用于大型发电机组、炼油厂等设备的保护。
七、过电压保护过电压保护是一种利用电力系统中电压升高来检测故障并实现保护的装置。
它具有反应速度快、灵敏度高、可靠性高等优点，广泛应用于变压器、电动机等设备的保护。
2011继电保护 第2章 电网的电流保护双侧电源
（２）外汲电流的影响 限时电流速断保护整定时 分支电路的影响 考虑分支系数
I
set
K rel I set .下一级 K b
３.过电流保护装设方向元件的一般方法 反方向保护的延时小于本线路保护的动作延时，本保护可不用方向元件
0 60 Ｃ相继电器能够动作的条件 分析结论:三相短路和任意两相短路，当 0 90 K 使故障相方向继电器动作的条件为 30 60 ９０°接线方式的优点 缺点 （１）两相短路没有死区
（２）选择继电器的内角在30°和 60° 之间，各种相间短路都能保证动作的方向性 在保护安装地点附近正方向发生三相短路时，方 向保护存在动作的死区
0 90 K
的情况下均能动作，应选择
0 90
在三相对称的情况下，当功率因数为１时，加入继电 器的电流和电压相位相差90°（这只是加入继电器的 电压和电流的一种组合，并无实际意义）
之间才能满足要求
同一相的电流元件与功率元件必须串联，然后再 与其它相并联，一起起动其它元件
2.正方向发生两相短路 （１）短路点位于保护安装地点附近 为使故障相方向继电器在任何 0 90 K 的情况下均能动作，应选择 之间才能满足要求 0 90 （２）短路点远离保护安装地点 120 Ｂ相继电器能够动作的条件 30 Ｃ相继电器能够动作的条件 30 60 正方向发生两相短路 Ｂ相继电器能够动作的条件 30 90
五、方向性电流保护的应用特点 １.电流速断保护可以取消方向元件的情况 速断保护的整定值躲过反方向短路时流过保护的最大短路电流， 保护可以不用方向元件
２.限时电流速断保护整定时分支电路的影响 （１）助增电流的影响 分支系数 故障线路流过的短路电 流 K b 前一级保护所在线路上 流过的短路电流
方向保护原理
方向保护原理方向保护是一种常见的电气保护方式，它主要用于保护输电线路和变电站设备，以防止电力系统发生故障时造成更大的损失。
方向保护原理是指利用电力系统中电压和电流的相位关系，通过对故障信号进行检测和判断，实现对故障点的定位和隔离，从而保护电力系统的安全稳定运行。
方向保护原理的实现依赖于电力系统中电压和电流的相位关系。
在正常情况下，电压和电流的相位关系是固定的，而在发生故障时，由于故障点的存在，电压和电流的相位关系会发生变化。
方向保护利用这种相位关系的变化，通过对故障点处电压和电流的相位差进行检测和判断，确定故障点的位置和方向，从而实现对故障的快速定位和隔离。
方向保护原理的实现主要包括两个方面，一是对故障信号的检测和采集，二是对故障信号的处理和判断。
在电力系统中，通常会设置各种传感器和保护装置，用于对电压和电流进行实时监测和采集。
当系统发生故障时，这些传感器会将故障信号传输给保护装置，保护装置会对这些信号进行处理和判断，确定故障点的位置和方向，并发送信号给断路器或隔离开关，实现对故障的隔离和保护。
方向保护原理的实现还需要考虑故障信号的可靠性和灵敏度。
在电力系统中，由于存在各种干扰和噪声，故障信号往往会受到影响，因此保护装置需要具有较高的抗干扰能力，能够准确地判断故障信号，并及时地对故障进行保护。
同时，保护装置还需要具有较高的灵敏度，能够对微小的故障信号进行检测和判断，以确保对系统的全面保护。
总的来说，方向保护原理是一种基于电压和电流相位关系的保护方式，它通过对故障信号的检测和判断，实现对电力系统的快速定位和隔离，保护系统的安全稳定运行。
在实际应用中，需要根据电力系统的特点和要求，选择合适的方向保护装置，并对其进行合理的配置和调试，以确保系统能够在发生故障时得到有效的保护。
零序电流及方向保护
小。 如：一个变电站有2台变压器，那么,平常
只允许一台接地，另一台不接地。当接地的
变压器检修(退出运行)时，才将不接地的变
压器改为接地。尽量满足上述的要求。
这是继电保护对一次系统提出的要求。
25/57
二、零序电流Ⅱ段保护
与下一级线路的零序Ⅰ段电流定值进行
配合（电流、时间两方面的配合）。保护范
M
1 2
N
0M I 0 N I 0N U
Z0 N
Z 0M
0K U
0K
U 0 N U0 N Z0 N I
0N U
0N U
N侧零序相位 关系如右图
0M U
0
0 N I
0为Z 0 N 的角度
5/57
1）内部接地时
1 2
2）N侧外部接地时
1 2
0M U
0 M I
Z0 N 0 K 0 K C 0 M I I Z0M Z0 N
19/57
其中，
C0 M
Z0 N — M侧零序电流分配系数。 Z0M Z0 N
I 0.set
I
K rel I 0.max K rel C 0 M .max I 0 K .max
整定时，取： 1）Z 0 N 为最大，Z 0 M 为最小； E0 E0 2）I 0 K .max max , 2 Z1 Z 0 Z1 2 Z 0
分解出零序分量之后,零序电压的分布如下：
M
1 2
N
0 N Z0 N I 0 N U
Z0 N
Z 0M
0M I
0K U
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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。