电网距离保护各种圆特性阻抗继电器动作特性分析
电力系统继电保护——3.1-3.2电网的距离保护-阻抗继电器原理和动作特性
Z m Z set
Zm
O
m
R
Z m Z set
R
(a)
(b)
| Zm | Zset
| U m | I m Z set
幅值比较方式
Z m Z set 270 arg 90o Z m Z set
o
相位比较方式
2. 全阻抗继电器—实际实现
jX
Z set
jX
Z m Z set
Z0 Zm Z0
jX
A
Z0
k
O
Zm
k
R
O
Zm Z0
Z0
(a)
Zm
A
R
A
Z0
(b)
| Zm Z0 | Zm Z0
Um 270 Arg 90 I m Z set
U P Um
U = I m Z0
6. 具有直线特性的继电器-电抗继电器
jX
jX set
o
相位比较方式
3. 方向阻抗继电器—实际实现
jX
Z set
jX
Z set
Zm
1 Z set 2
Z
m
1 2 Zset
Z set
Zm
O
Zm
O
R
(a)
(b)
Um 270 Arg 90 U m I m Z set
动作方程
U P Um
U =Um I m Zset
3. 方向阻抗继电器-几个概念的说明 起动阻抗随着测量阻抗 相角的变化而改变；
Zk (nTA / nTV )
动作特性扩大为一个圆
(a)
～
阻抗继电器的动作方程和动作特性解析
三、四边形特性
1.电抗线。避免区外阻容性附加阻抗引起的超越。 2.电阻线。躲事故过负荷时最小负荷阻抗。 3.方向线。正方向出口经阻容性阻抗短路时无死区。
Rmtg15 X m X set Rmtg X mtg15 Rm Rset X m ctg 60
m
I R U m m set 0 arg 180 j ( 90 ) e I m
• 1. θ>0°，直线2，向左倾斜
• 2. θ=0°，平行于+jx轴 • 3. θ<0°，直线3，向右倾斜。 • 躲负荷阻抗。负荷限制继电器。功率因数 角
Z m Rset 90 arg 270 R I R U 90 arg m m set 270 R I m I R U set 90 arg m m 270 j e I
• 1）圆1 • θ >0°，圆的直径在Zset的右侧。 • 圆向+R方向偏移， θ越大，偏移越多。抗过渡电 阻能力越强，在短线路上用。
• 2）圆2 • θ<0°，圆的直径在Zset的左侧。 • 圆向-R方向偏移。
• 3）θ= 0°，弦变成直径。
（四）圆特性组合2
Z m Z set 90 arg 270 Zm
Z m Z set 180 arg 360 R I Z U m m set 180 arg 360 R I m I Z U set 90 arg m jm 270 90 e I
m
实用电抗特性
经过Zset端点的直线，与R轴的夹角θ
Z m Z set 180 arg 360 R I Z U m m set 90 arg 270 j ( 90 ) e I m
第九讲电网的距离保护
K2、K4—具有阻抗量纲的比例系数
(一)比幅式阻抗继电器
U A K1U m K2Im
U B K3U m K4Im
动作条件：
U A U B
1.当K1===0时
K2Im K3Um K4Im
K2 K3
U m Im
K4 K3
其动作特性是以K4/K3为圆心，以K2/K3为半径的园
按加入的电压和电流的相数分：有单相式和多相式
按被比较两个电压的方式分：有相比较和幅值比较
(2)阻抗继电器的分析方法
在阻抗复平面上分析阻抗继电器特性 (a)网络接线 (b)被保护线路的测量阻抗及动作特性
2、测量阻抗 测量阻抗：加入阻抗继电器的电 压和电流的比值
整定阻抗：以线路全长的（80-85）%的阻抗， 其阻抗角为线路的阻抗角 3、利用复数平面分析阻抗继电器的特性
当θ1≥180°≥θ2时，特性曲线的外部为动作区
1.园特性阻抗继电器 当θ2-θ1=180°时，动作特性为园，ab为弦； 当θ2=270 °，θ1= 90°时，动作特性是以ab为直径的园； 若令K1=K3，K2=-K4,则为全阻抗继电器。 若令K1=K3，K2=0,则为方向阻抗继电器。
2.橄榄形特性阻抗继电器 当θ2-θ1< 180°时， 且（θ2-θ1）/2= 180°
①若 K2=K4=KI
KI K3
U m Im
KI K3
为方向阻抗继电器
②K4>K2，为上抛园； ③K4<K2，为偏移特性阻抗园。
2.当K1=K3=Ku时
KUUm K2Im KUUm K4Im
Zm
K2 KU
Zm
K4 KU
令
K2 KU
城市轨道交通电网的距离保护—阻抗继电器的特性
方向阻抗继电器的特性
幅值动作方程
方向阻抗继电器的特性
相位动作方程
距离保护的动作特性
距离保护的动作特性
阻抗继电器动作区域
阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，主要作用是测量短路点到保护安装地点
之间的阻抗，并与整定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作。
方向阻抗继电器的特性
方向阻抗继电器的特性
方向阻抗继电器
➢ 动作特性：是以
阻抗随
Z set
为直径而通过原点坐标的一个圆，圆内为动作区。继电器的启动
m 的不同而变化。当 m set 时，继电器启动阻抗最大，为圆的直径。
➢ 此时继电器保护范围最大，工作最灵敏。
这个角度称为继电器的最大灵敏 角。
保护安装处的正向或反向无关。
➢ 缺点：无方向性，即反方向短路
故障时也可能动作。
➢ 应用：单侧电源系统中。若应用于
多电源系统，必须方向元件
配合。
阻抗继电器的特性
幅值动作方程
阻抗继电器的特性
相位动作方程
jX
Z set
Z Z
set
Z
o
m
m
Z m Z set
R
270
Zm Zset2
Zset1 Zm
90
Zm Zset2
90
Im Zset1 Um
90
U m Im Zset2
阻抗继电器的特性
阻抗继电器的特性
阻抗继电器
➢原理：计算保护安装
反映阻抗下降而动
作的继电器
测量阻抗
阻抗是复数，既有
大小（幅值），也
电力系统继电保护 —— 距离保护的基本原理、阻抗继电器及其动作特性
二、阻抗继电器的动作特性和动作方程
动作特性：阻抗继电器在阻抗复平面动作 区域的形状。用复数的数学方程来描述， 称为动作方程。
二、阻抗继电器的动作特性和动作方程
Zm
m
Rm
jX m
金属性短路时：Um降低，Im增大，Zm变为短路点与保
护安装处之间的线路阻抗Zk=z1Lk=(r1+jx1)Lk。短路阻抗的 阻抗角就等于输电线路的阻抗角，数值较大（220kV以上不
低于75°）
二、测量阻抗及其与故障距离的关系
整定阻抗： Zset z1Lset
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
三相短路
三相对称性短路时，故障点处的各相电压相等，且在三相 系统对称 时均为0，此时，任何一相的电压、电流或任何 两相相间的电压、电流均可作为距离保护的测量电压和测 量电流，用来进行故障判断。
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
故障环路的概念及测量电压、电流的选取
零序电流补偿系数单相接地短路以a相接地为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取两相接地短路1以bc两相接地为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取两相接地短路2以bc两相接地为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取两相不接地短路以ab两相短路为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取三相短路三相对称性短路时故障点处的各相电压相等且在三相系统对称时均为0此时任何一相的电压电流或任何两相相间的电压电流均可作为距离保护的测量电压和测量电流用来进行故障判断
阻抗继电器及其动作特性共20页文档
– Zm=Rm+jXm – 阻抗复平面上，Zm
➢ 在动作区域内，区内故障 ➢ 在动作区域外，区外故障 ➢ 区域边界，临界动作
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
– 动作区域的形状，称为动作特性。
➢ 动作区域为圆形，称为圆特性 ➢ 动作区域为四边形，称为四边形特性
– 动作特性用复数的数学方程描述，称为动作方程。 – 圆特性阻抗继电器
➢ 偏移圆特性 ➢ 方向圆特性 ➢ 全阻抗圆特性 ➢ 上抛圆特性
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
偏移圆特性
两个整定阻抗Zset1、Zset2
圆心
1 2 (Zset1 Zset2 )
半径
1 2
(Z set1
方向圆特性
令
Z set2
0 , Z set1
Z
，
set
动作方程
Zm
1 2
Z set
1 2
Z
set
9 0 arg Z set Z m 9 0 Zm
一般用于主保护段
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
全阻抗圆特性
令
Z set2
Z set , Z set1
Z
se
，
t
动作方程
Z m Z m 2 R set 9 0 arg Z m R set 9 0
R set 2.准 电 阻 特 性 － 动 作 方 程 9 0 arg Z m R set 9 0
R set
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
直线特性－方向特性
阻抗继电器及其动作特性
多边形特性的阻抗元件
jX
X set
α2
α3 α4
Rset
α1
R
有方向性； 电抗特性下倾，防止稳态超越；电阻特性倾斜，提高躲负荷能力 α1区提高出口短路耐受过渡电阻能力；α2区提高金属性短路保护 动作可靠性
.
绝对值比较与相位比较之间的相互转换
绝对值： ZB ZA
其中： ZC ZA ZB ZD ZA ZB
argZset Zm
Zm
jX
jX
Zset -Zm
Zset -Zm
Zset
Zset
Zm
Zset -Zm
Zm
Zset-Zm
Zm R
Zm R
(a)
(b)
或 与 图 3-11 苹果形和橄榄形动作特性 (a) 苹果形；. (b) 橄榄形
直线特性的阻抗元件
jX
jX
R
O
O
R
电抗特性
.
电阻特性
直线特性的阻抗元件
阻抗继电器及其动作特性
K3M 1
K1 K2 2 N
jX
ZK2
Z K1
M
ZK3
通常设计为一个区域
当测量阻抗落在这个范围内时，阻抗 Z L 元件动作；否则不动作
R 考虑到二次侧的测量阻抗受下列因素影响：
1）电流、电压互感器误差； 2）输电线路阻抗角的角度差； 3）过. 渡电阻的影响等
阻抗继电器动作区域
O
R
90oargZset1Zm90o
ZmZset2
Z set2
最灵敏角—— Z s e的t 1 阻抗角，
反方向有动作区、距离III段
一般取为被保护线路阻抗角。
.
电力系统继电保护——距离保护的基本原理阻抗继电器及其动作特性
电力系统继电保护——距离保护的基本原理阻抗继电器及其动作特性电力系统继电保护——距离保护的基本原理、阻抗继电器及其动作特性电力系统的稳定运行对于维护供电的连续性和可靠性至关重要。
为确保电力系统的正常运行，继电保护系统是不可或缺的一部分。
本文将深入探讨距离保护的基本原理，特别是阻抗继电器及其动作特性。
**1. 电力系统继电保护概述**电力系统继电保护是一种自动化系统，旨在检测电力系统中的异常情况，如短路、过负荷、地线故障等，然后采取相应措施，如切断电源，以保护电力系统和设备免受损害。
其中，距离保护是一种常见的继电保护方法，其核心原理是测量电力系统中的电流和电压，并根据这些测量值来判断电力线路上是否存在故障。
**2. 距离保护的基本原理**距离保护是一种基于电压和电流的继电保护方式，它利用阻抗测量来判断电力线路上的故障位置。
其基本原理可以概括如下：- 阻抗测量：距离保护系统测量电力线路上的电压和电流，然后计算线路的阻抗。
阻抗是电力线路的电阻和电抗的复合参数，它可以用来表示线路的特性。
- 阻抗比较：距离保护系统将实际测得的线路阻抗与预设的阻抗限值进行比较。
如果实际阻抗超出了限值范围，系统将判断存在故障，并触发保护动作。
- 动作速度：距离保护系统需要在故障发生后迅速做出反应，以防止损害扩大。
因此，它通常被设计成一种高速保护装置。
**3. 阻抗继电器的作用**阻抗继电器是距离保护系统的核心组成部分。
它是一种电器装置，用于测量电力线路上的阻抗，并根据测量结果来判断是否存在故障。
阻抗继电器具有以下作用：- 阻抗测量：阻抗继电器测量线路的复合阻抗，通常以百分比阻抗的形式表示。
这些测量值将用于后续的分析。
- 阻抗比较：阻抗继电器将测量到的阻抗值与预设的阻抗限制进行比较。
如果测量值超出了限值范围，继电器将判定为故障并触发保护动作。
- 保护动作：阻抗继电器可以执行各种保护动作，如切断电源、发出警报或记录事件数据。
这些动作有助于保护电力系统和相关设备。
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电网距离保护各种圆特性阻抗继电器动作特性分析
发表时间：2018-07-23T09:47:19.980Z 来源：《基层建设》2018年第14期作者：曹琦
[导读] 摘要：本文通过对距离保护各种特性圆的分析，归纳总结了其特性方程，以及在距离保护中的用途。
天水师范学院电子信息与电气工程学院甘肃天水 741000
摘要：本文通过对距离保护各种特性圆的分析，归纳总结了其特性方程，以及在距离保护中的用途。
关键字：距离保护特性圆方程
电网距离保护是利用短路发生是电压、电流同时变化的特征，测量电压电流比值，该比值反应故障电到保护安装处距离，如果短路点距离小于整定值则动作的保护。
在距离保护中，阻抗继电器的作用就是在系统发生短路故障时，通过测量故障环路上的测量阻抗，并与整定阻抗相比较，以确定故障所处的区段，在保护范围内部故障时，给出动作。
阻抗继电器在阻抗复平面动作区域的形状，称为动作特性。
1.方向圆特性：
阻抗继电器的动作特性为一个圆。
如下图1所示的阻抗继电器的动作特性为方向特性圆。
综上所述，在三段式距离保护发生不同类型的短路故障是，应使用不同的特性圆方程，是保护更加可靠。
参考文献
[1]张保会尹项根电力系统继电保护中国电力出版社。