方向元件保护的原理
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。
方向保护原理
方向保护原理方向保护是一种在电气系统中常见的保护方式，它通过监测电流、电压等参数，对系统中的故障进行检测和定位，从而实现对系统的保护。
在电力系统、工业控制系统等领域都有广泛的应用。
本文将对方向保护原理进行详细介绍。
首先，方向保护的基本原理是基于故障电流的方向来确定故障位置。
在正常情况下，电流的方向是一致的，而在发生故障时，电流的方向会发生改变。
因此，通过监测电流的方向变化，可以判断故障的位置，并采取相应的保护措施。
其次，方向保护的实现需要依靠方向元件。
方向元件是一种能够判断电流方向的装置，常见的方向元件包括电流互感器、电压互感器、相位比较器等。
这些方向元件能够准确地监测电流的方向，并将监测到的信息传递给保护装置。
另外，方向保护的原理还包括故障特征提取和判别。
在监测到电流方向发生变化后，保护装置需要对故障进行特征提取和判别，以确定故障的类型和位置。
这一过程需要依靠一系列的算法和逻辑判断，以确保对故障的准确判别。
此外，方向保护还需要考虑系统的稳定性和可靠性。
在实际应用中，系统可能会受到各种干扰和噪声，因此保护装置需要具有一定的抗干扰能力，以确保在复杂的工作环境下能够正常工作。
同时，方向保护还需要考虑系统的可靠性，保护装置需要能够在最短的时间内对故障进行响应，以最大程度地减小故障对系统的影响。
总的来说，方向保护原理是一种基于电流方向变化的故障保护方式，它依靠方向元件进行电流方向的监测，通过故障特征提取和判别来确定故障位置，并需要考虑系统的稳定性和可靠性。
方向保护在电力系统和工业控制系统中有着重要的应用，对系统的安全运行起着关键的作用。
希望本文能够对方向保护的原理有一个清晰的认识，为相关领域的工程技术人员提供一定的参考和帮助。
变压器方向过流保护原理
变压器方向过流保护是指在变压器的任何绕组上，如出现短路或电路过载时，流过的电流方向和电压为预定方向相反，以致三相电流的绝对值之和大于额定值，从而导致变压器故障。
因此，为保护变压器不受损坏，需要采取方向过流保护：
该保护的基本原理是在三相电流的任何绕组中测量电流，并比较电流的方向和预定的方向。
如果电流方向相反，则判定为方向过流，激发控制电路。
该保护主要由互感器、比率电流变压器和继电器等组成。
主要包括如下几个步骤：
1. 测量电流：变压器电流互感器可以测量出电流值。
2. 信号比较：将测量到的电流信号和与之相应的信号进行比较。
常用的比较方法有电流方向比较和量值比较。
这些信号来自于比率电流变压器，可将主绕组电流二次侧信号降低到相应的变比，再作为保护装置的输入。
3. 继电器的动作判断：当测量到的电流方向违反预定的方向时，通过比较电流的幅值和阈值，判断出存在方向过流。
4. 继电器动作信号：一旦判断为方向过流，将激发继电器瞬时动作，进而将变压器的主开关切断，以保护变压器。
总之，变压器方向过流保护能够实时检测变压器绕组是否存在方向过流现象，如果检测到方向过流现象，则能够迅速切断电路，有效地保护变压器避免由于方向
过流引起的故障风险和更严重的损害。
第二章电流保护和方向性电流保护
曲线 max ：系统最大运行方式下发生三相 短路情况。 曲线min：系统最小运行方式下发生两相 短路情况。
（线路上某点两相短路电流
为该点三相短路电流的 倍）
3 2
(2) 动作电流整定
原则：按躲开下条线路出口（始端）短路时流过本保护的 最大短路电流整定（以保证选择性）： IIdz.1 > I(3)d.B.max 取：IIdz.1= KБайду номын сангаасI· I(3)d.B.max IIdz.2 > I(3)d.c.max IIdz.2= KkI· I(3)d.C.max
可靠系数： KkII = 1.1～1.2
（Id中非周期分量已
衰减，故比K I稍小）
2、动作时限的配合 为保证本线路电流II段与
下条线路电流I段的保护范围
重叠区内短路时的动作选择 性，动作时限按下式配合： tII1=tI2+t≈t （t: 0.35s～0.6s,一般取0.5s） 3、保护装置灵敏性的校验 对于过量保护,灵敏系数：
（可靠系数：KkI = 1.2～1.3）
(3) 灵敏性校验
该保护不能保护本线路全长， 故用保护范围来衡量： max：最大保护范围. min：最小保护范围.
Exx / 3 Exx / 3 3 I 由： Kk 2 Z s.max z1lmin Z s.min z1L
3 Z s.min z1L 可求得：lmin ( Z s.max ) / z1 I 2 Kk
为保证动作选择性，动作
时限按“阶梯原则”整定:
tIII1=Max{tIII2,tIII3,tIII4}+t
对定时限过流保护，当故障越靠近电源端时，此时短路电
流Id越大,但过流保护的动作时限反而越长 ——— 缺点 ∴ 定时限过流保护一般作为后备保护，但在电网的终端可以 作为主保护。
双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护原理电子教材(精)
项目五：电网相间短路的方向电流保护任务1方向电流保护的工作原理一、方向电流保护的工作原理1.电流保护用于双电源线路时的问题为了提高电力系统供电可靠性，大量采用两侧供电的辐射形电网或环形电网，如图 l所示。
在双电源线路上，为切除故障元件，应在线路两侧装设断路器和保护装置。
线路发生故障时线路两侧的保护均应动作，跳开两侧的断路器，这样才能切除故障线路，保证非故障设备继续运行。
在这种电网中，如果还采用一般过电流保护作为相间短路保护时，主保护灵敏度可能下降，后备保护无法满足选择性要求。
图 1 双侧电源供电网络示意图（1）Ⅰ、Ⅱ段灵敏度可能下降以保护P3Ⅰ段为例，整定电流应躲过本线路末端短路时的最大短路电流，关键是除了躲过P母线处短路时A侧电源提供的短路电流，还必须躲过N母线短路时B侧电源提供的短路电流，见图 2。
当两侧电源相差较大且B侧电源强于A侧电源时，可能使整定电流增大，缩短Ⅰ段保护的保护区，严重时可以导致Ⅰ段保护丧失保护区。
整定电流保护Ⅱ段时也有类似的问题，除了与保护P5的Ⅰ段配合，还必须与保护P2的Ⅰ段配合，可能导致灵敏度下降。
M N P图 2 保护P3主保护整定示意图（2）无法保证Ⅲ段动作选择性Ⅲ段动作时限采用“阶梯特性”，距电源最远处为起点，动作时限最短。
现在有两个电源，无法确定动作时限起点。
图 3中保护P2、P3的Ⅲ段动作时限分别为t2、 t3，当k1故障时，保护P2、P3的电流Ⅲ段同时启动，按选择性要求应该保护P3动作，即要求t3<t2；而k2故障时，又希望保护P2动作，即要求t3>t2，显然无法同时满足两种情况下后备保护的选择性。
MNk1故障时流过保护P3的短路电流图 3保护P3后备保护整定示意图2．方向性保护的概念我们再深入分析一下，造成电流保护在双电源线路上应用困难的原因是需要考虑“反向故障”。
以图4中保护P3为例，阴影中发生故障时B 侧电源提供的短路电流流过保护P3，而如果仅存在电源A，阴影部分发生故障时则没有短路电流流过保护P3，不需要考虑。
方向元件的原理
方向元件的原理方向元件（Directional component），也称为方向器件、定向元件或方向控制元件，是一类用于控制电流或信号流向的器件。
它主要用于电路中对电流或信号的分配、合并、隔离和传输方向的控制。
方向元件的原理主要有以下几种：1. 二极管（Diode）：二极管是一种电子元件，它由P型半导体和N型半导体组成。
当正向偏置时，电流可以通过二极管，并允许电流从P端（阳极）流向N 端（阴极）。
而当反向偏置时，二极管会产生截止现象，不允许电流通过。
因此，二极管可以实现电流的单向传导。
2. 可控硅（Thyristor）：可控硅是一种具有单向导电性能的半导体器件。
它由四层NPNP型晶体管结构组成。
在正向偏置时，当施加一个控制电压，可控硅将保持导通状态，当前流经设备。
而在施加偏压后的非导通状态，只有施加一个比较大的反向偏置电压，可控硅才能保持在断态。
因此，可控硅可以实现电流的单向控制。
3. 双箭头结（Bidirectional Diode）：双箭头结是一种特殊的方向元件。
它由两个二极管背靠背组成。
二极管的极性方向相反，使得电流能够在两个方向上流动。
当正向和负向的电压均小于设备的阈值时，双箭头结处于截止状态，不允许电流通过。
而当电压超过设备的阈值时，双箭头结将感应到电压变化，并允许电流通过。
4. 双向三极管（Bidirectional Transistor）：双向三极管是一种具有双向放大特性的晶体管。
它由两个PNP型晶体管或NPN型晶体管组成。
在正向和负向偏置时，双向三极管都能够将电流放大，并且输出端具有双向导电性。
因此，双向三极管可以实现电流的双向控制。
5. 操作放大器（Operational Amplifier）：操作放大器是一种电子电路元件，具有非常高的增益和输入输出阻抗。
它可以将输入信号放大，并通过负反馈控制电流或信号的流动方向。
通过控制放大器的输入和反馈电阻，可以实现电流或信号的分配、合并和方向控制。
电力系统继电保护——3-方向(2-2)
二、相位比较原理与幅值比较原理的关系
•
若以为
UA
动作量，UB 为制动量，则当UC与UD相
位作差的临θ=界9状0°态时；，当UθA=＜9U0B°,动时作，量等UA＞于制U动B 动量作,动量 大于制动量，继电器处于动作状态；当θ＞90°
时， 作。
＜UA ，U动B 作量小于制动量，继电器不动
K2
K1
图2.26 功率方向继电器工作原理说明图
Ik 2
U res k1 IK1
r1 k1
r2 180 k1
图2.26 正反故障时电压、电流相量图
18/43
•结论：在保护装置动作的正方向和反方向发生短 路时，功率方向继电器测量的功率方向相反。
• 以母线电压 U r 为参考相量，电压高于地时为正，
C2
C2
KP
C4
C3
· UB=
··
KI Ir-
··
KUUr
10 KP
11
R7
C5
(b)
12
27/43
继电器输入电压Ur ，输入电流Ir 。
Ir 通过电抗变换器UX的一次绕组W1，二次绕组W 2和W 3端获得电压分量
KI Ir ，它超前Ir 的相角就是转移阻抗KI 的阻抗角I，绕组W 4可用来调整
• 而其中按动作方向时限最短的保护3和4动作，跳开 断路器3、4，将故障线路WL2切除
• 保护1和6便返回，从而保证了动作选择性。
K1
WL2
IK1
IK2
10/43
• WL1上K2点短路时，只有保护1、2、4和6能启动 • 其中按动作方向时限最短的保护1和2动作，跳开
方向继电器原理
方向继电器原理
方向继电器是一种电控开关装置，用来控制电动车辆等机械设备的运行方向。
其工作原理是通过控制电磁继电器的通断来改变电动机的转向。
方向继电器通常由电磁线圈、触点组成。
当电磁线圈通电时，产生磁场使触点吸合，从而改变电路的连接状态。
方向继电器通常具有两个组合触点，分别用于连接电动机的正反两个端子。
通过控制电磁线圈的通断，可以使电动机的电流流向反向，从而使设备的运行方向发生变化。
在使用方向继电器时，控制电路需要根据操作需要控制电磁线圈的通断。
通常情况下，通电时线圈产生磁场，使触点吸合，电流通过正向线路，电动机正向运转；断电时，线圈磁场消失，触点分离，电流通过反向线路，电动机反向运转。
方向继电器具有结构简单、可靠性高、操作方便等特点，广泛应用于汽车、电动车等电动设备中。
通过控制方向继电器的通断，可以实现电机的正反转，从而控制设备的运行方向。
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方向元件保护的原理
方向元件保护是指对电路中的方向元件（如二极管、晶体管等）进行保护的一种电路设计方法。
方向元件的保护主要是为了防止其在电路工作中遭受过电流、过电压等因素的损坏，从而延长其使用寿命，确保电路的正常工作。
方向元件主要有二极管和晶体管两种，它们在电路中具有不同的特性和作用，但都需要得到有效的保护。
下面分别介绍这两种元件的保护原理和方法。
一、二极管保护原理
二极管在电路中主要承担整流、反向阻塞和稳压的作用。
为了保护二极管，主要采取以下几种方法。
1.过电流保护：二极管的导通能力有限，当电流超过其最大额定电流时，容易引发二极管过热而损坏。
因此，采取合适的过电流保护措施可以有效避免这种情况的发生。
常用的保护措施有串联电阻和快速切断保险丝。
串联电阻可以降低电流，保护二极管不受过大电流的热损坏；而快速切断保险丝可以在电流过大时迅速断开电路，防止二极管过热。
2.过电压保护：过电压对于二极管来说同样是一种损坏因素。
当电压过高时，会导致二极管击穿损坏。
为了防止过电压损坏二极管，常用的保护方法有串联电阻和电压限制器。
串联电阻可以降低电压，保护二极管不受过高电压的损害；电压限制器（如稳压二极管）可以根据电路需要将过高的电压限制在一个安全范围内。
3.温度保护：温度也是二极管容易受损的因素之一。
当二极管长时间工作或处于高温环境下时，容易导致其结温度过高，从而影响其正常工作甚至损坏。
为了保护二极管不受高温环境的影响，可采用散热器、风扇等降低温度的措施。
二、晶体管保护原理
晶体管在电路中主要负责放大信号、开关控制等作用。
为了保护晶体管，可以采取以下保护措施。
1.过电流保护：晶体管的最大额定电流是其可以承受的最大电流。
当电流超过其额定电流时，晶体管容易发生过热、击穿并烧毁。
为了防止过电流损坏晶体管，可采用保险丝、电源过载保护电路等措施。
保险丝可以在过电流时迅速断开电路，保护晶体管不受过高电流的损害；电源过载保护电路可以在电流过大时迅速切断电源。
2.过电压保护：过高的电压容易引发晶体管的击穿和损坏。
为了防止过电压对晶体管造成损害，可采用串联电阻、稳压电路等保护措施。
串联电阻可以限制电压，保护晶体管不受过高电压的损害；稳压电路可以将过高的电压限制在一个安全范围内。
3.静电保护：晶体管对静电敏感，因此在使用和维护过程中需要避免产生静电并保护晶体管。
可以通过接地、穿戴静电防护设备等方式进行静电保护。
综上所述，方向元件保护的原理主要包括过电流保护、过电压保护、温度保护、静电保护等。
通过合理选择保护元件和采取相应的保护措施，可以有效地保护方向元件，延长其使用寿命，确保电路的正常运行。
在电路设计和维护中，方向元件的保护是一个重要的环节，需要充分考虑各种因素和采取相应的预防措施，以确保电路的稳定性和可靠性。