工频变化量方向继电器原理的研究
工频变化量阻抗继电器原理及检验方法_徐勇
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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：
继电保护原理方向保护原理
继电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由图可得：Uo=－Io×Xso通常情况下零序阻抗角按约75度考虑，所以正方向短路时Uo超前Io约-105度。
2、反方向短路故障：零序序网如下图示由图可得：Uo=Io×(Xlo+Xro)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≤arg3U O/3I O≤－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。
工频变化量原理及应用分析
工频变化量原理及应用分析来源：[]机电之家·机电行业电子商务平台！在我国电力系统继电保护领域,南瑞继保公司无疑是占尽技术优势和市场优势的领头羊。
之所以能够取得这样辉煌的成就,是与南瑞继保公司董事长、中国工程院院士沈国荣先生和他创立的“工频变化量”理论紧密联系在一起的。
基于这种原理的保护装置在安全性、快速性、灵敏性和选择性等各方面都有很大的提高,但是在传统的教科书中并没有具体的理论讲述,厂家的说明书也很不详细。
下面将从原理和实际应用方面进行具体地分析。
1 工频变化量Deviation of Power Frequency Component (DPFC)原理分析工频变化量的理论基础为叠加原理,即电力系统发生故障时,经过渡电阻短路,可认为是过渡电阻下面的一点金属性短路,即该点对系统中性点电压为零,可认为该点与中性点之间串联2个大小相等、相位相反的电压源,依然保持该点与中性点间电压为零,见图1。
“叠加”有2个含义:①短路后任一点的电压,如保护安装处M母线的电压(即M点到中性点电压,是我们关心的,箭头向上表示电位为升,M母线为正,中性点为负,),等于2个图中相应点的电压之和(二种状态)。
②短路后某个支路的电流,如流过保护的电流,等于2图中相应支路的电流之和。
从重叠原理本身来说,对△UF没有要求,可以任意取值,但在保护装置里△UF取短路点短路以前的电压,Es、ER为电源电势,在短路前后不变,因此,图1称为正常负荷状态,图2称短路附加状态,目的就是凑出这二种状态。
与常规的稳态量保护装置不同,基于工频变化量原理的保护装置只是“考虑”短路附加状态的各种电气量,而不考虑正常负荷状态的各种电气量。
在附加状态中,只有短路点有一个电压源,电气量全部为变化量用符号△表示。
微机保护中正在采样的U、I减去“历史”上采样出来的U、I,即为加在继电器上的△U、△I。
Zs为保护背后电源的等值阻抗,ZR为保护正方向的所有阻抗,S为保护背后中性点,由下图4、图5可得出2个基本关系式:2 变压器的工频变化量比率差动保护变压器有70%左右的故障是匝间短路,为了提高小匝间短路时差动保护的灵敏度,常规的比率制动特性差动保护中的起动电流往往整定得较小,例如整定成0.3~0.5倍的额定电流,而且初始部份没有制动特性,见下图6。
功率方向继电器的工作原理
功率方向继电器的工作原理
功率方向继电器，也叫PDR（Power Directional Relay），是一种
常用于电力系统中的保护设备，用于检测电源电流的方向，以确保电流在
特定方向上流动，而不是相反方向。
它起到了保护电力系统的作用，通常
用于防止电源电流的逆流，从而保护发电机和传输线路等关键设备。
首先，功率方向继电器中的运算电路会从发电机或电力系统中采集电
流的信号，并通过放大和滤波等处理，将其转换为有效的电压信号。
其次，比较电路将这个电流信号与设定的参考方向进行比较。
一般来说，比较电路使用的是一个放大器和一个相位补偿电路。
放大器对电流信
号进行放大处理，而相位补偿电路则对电流信号进行相位的调整，以便比
较的准确性。
然后，对于检测到的电流方向与参考方向相同的情况，继电器的输出
电路将保持关闭状态，不会触发任何动作。
因为电流是以期望的方向流动，不需要进行保护动作。
而对于电流逆向的情况，继电器的输出电路将触发
动作，进行相应的保护措施。
例如，通过触发断路器或切断电源，以防止
电流逆流对系统造成损害。
通常，功率方向继电器还会包含一些额外的功能，例如故障识别和报警。
当继电器检测到异常电流逆向或其他故障情况时，会触发相应的报警
信号，提醒操作员采取相应的措施。
需要注意的是，功率方向继电器的工作性能和准确性对电力系统的正
常运行至关重要。
因此，在选择和应用功率方向继电器时，需要根据实际
情况进行严格的设计和测试。
此外，定期的维护和校准也是确保功率方向
继电器正常工作的关键。
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。
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′）。
继电保护原理方向保护原理
继电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由图可得：Uo=－Io×Xso通常情况下零序阻抗角按约75度考虑，所以正方向短路时Uo超前Io约-105度。
2、反方向短路故障：零序序网如下图示由图可得：Uo=Io×(Xlo+Xro)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≤arg3U O/3I O≤－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。
对工频变化量距离继电器的一点分析
U U OP OPK 2
EM 0
E N 0
U M
U U OP OPK 3
(D)
EM 0
U K3
E N 0
U M
(E)
U K4
U U U OP K4 OPK 4
图 2-1 线路区内、区外各点金属性故障时的突变量电压分布图 Fig.2-1 Distributing diagram of break Voltage of apiece dot metal quality malfunction of section intsite and section outsite of power system connection 对图 2-1 作两点解释，①假设故障前线路空载，系统各点电压一样(线路不空载的话， 就是再叠加一个负荷分量。前面分析过，工频变化量距离继电器只反映故障分量，所以假设
U MK 1 EM I K 1 Z S ， U OPK 1 U MK 1 I K 1 Z ZD 。
K1 点短路时工作电压的变化量：
U OPK 1 U OPK 1 U OP 0 U MK 1 U M 0 ( I K 1 I fh ) Z ZD U MK 1 ( I K 1 I fh ) Z ZD
1.3 正方向区外 K 3 点故障时
。 换成 I 推导过程同上，只是把 I K1 K3
工作电压的变化量： 故障点电压的变化量：
U OPK 3 I K 3 ( Z S Z ZD ) 。 I (Z Z ) 。 U K3 K3 S K3
（1-4） （1-5）
U U K1 MK 1 I K 1 Z K 1 。
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工频变化量方向继电器原理的研究
继电器是电气控制系统中常见的一种电器元件，在工业自动化、电力系统、交通运输、航空航天等领域都有广泛的应用。
工频变化量方向继电器是一种特殊的继电器，它能够实现对交流电源电流或电压的检测和控制，其中变化量方向的判断是其核心原理之一。
工频变化量方向继电器的工作原理是基于电流或电压的变化量方向来进行判断。
在交流电路中，电流或电压的变化方向是由正向和反向两种状态来表示的。
利用这一特性，工频变化量方向继电器可以通过对电流或电压的采样和比较，来实现对变化量方向的判断。
在实际应用中，工频变化量方向继电器通常由采样电路、比较电路和控制电路三部分组成。
采样电路用于对电流或电压进行采样，一般采用电流互感器或电压互感器来实现。
比较电路则用于对采样信号进行比较，一般采用比较器或运算放大器等电子元件来实现。
控制电路则用于通过比较电路的输出信号来控制继电器的动作，一般采用触发器、计数器等电子元件来实现。
通过这三部分电路的协同作用，可以实现对工频变化量方向的判断和控制。
工频变化量方向继电器的应用范围广泛，主要包括电力系统、电气控制系统、自动化设备等领域。
在电力系统中，工频变化量方向继电器可以用于断路器的保护，实现对电力设备的安全控制。
在电气控制系统中，工频变化量方向继电器可以用于控制电机的正反转，
实现对机械设备的控制。
在自动化设备中，工频变化量方向继电器可以用于实现对机器人的控制，实现自动化生产。
工频变化量方向继电器是一种特殊的继电器，它通过对电流或电压的变化量方向的判断来实现对电气设备的控制和保护。
随着电气自动化技术的不断发展，工频变化量方向继电器将在更广泛的领域得到应用，并为人们的生产和生活带来更多的便利和安全。