正式功率方向继电器实验讲稿
实验七 功率方向继电器实验
实验七 功率方向继电器实验一．实验目的1．学会运用相位测试仪测量电流和电压之间相角的方法。
2．掌握功率方向继电器的动作特性，接线方式及动作特性的试验方法。
3．研究接入功率方向继电器的电流、电压的极性对功率方向继电器的动作特性的影响。
二．LG-11型功率方向继电器简介1．LG-11整流型功率方向继电器的工作原理LG-11型功率方向继电器是目前广泛应用的整流型功率方向继电器，其比较幅值的两电气量动作方程为：m y m K m y m K U K I K U K I K ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅-≥+继电器的接线图如图7-1所示，其中图（a ）为继电器的交流回路图，也就是比较电气量的电压形成回路，加入继电器的电流为m I ⋅，电压为m U ⋅。
电流m I ⋅通过电抗变压器DKB 的一次绕组W1，二次绕组W2和W3端钮获得电压分量m K I K ，它超前电流m I ⋅的相角就是转移阻抗R K 的阻抗角 k ，绕组W4用来调整 k 的数值，以得到继电器的最大灵敏角。
电压m U ⋅经电容C1接入中间变压器YB 的一次绕组W1，由两个二次绕组W2和W3获得电压分量m K U K ⋅⋅，m U y K ⋅⋅超前m U ⋅的相角为90度。
DKB 和YB 标有W2的两个二次绕组的联接方式如图所示，得到动作电压m y m K U K I K ⋅⋅⋅⋅+，加于整流桥BZ1输入端；DKB 和YB 标有W3的二次绕组的联接方式如图所示，得到制动电压m y m K U K I K ⋅⋅⋅⋅-，加于整流桥BZ2输入端。
图（b ）为幅值比较回路， 它按循环电流式接线，执行元件采用极化继电器JJ 。
继电器最大灵敏度的调整是利用改变变压器DKB 第三个二次绕组W4所接的电阻值来实现的。
继电器的内角 =090- k ，当接入电阻R3时，阻抗角 k =060， =030；当接入电阻R4时， k =045， =045。
因此，继电器的最大灵敏度αϕ-=res ，并可以调整为两个数值，一个为-030，另一个为-045。
功率方向保护实验
实验四、功率方向电流保护实验一、实验目的1．熟悉相间短路功率方向电流保护的电路结构和工作原理。
2．掌握功率方向电流保护的基本特性和整定试验方法。
二、预习与思考1．为什么在多电源形式电网或单电源环形电网中，功率方向电流保护才能确保切除故障网络动作的选择性和动作的可靠性。
2．功率方向电流保护在多电源网络中什么情况下称为正方向？什么情况下称为反方向？为什么它可以只按正方向保证选择性的条件选择动作电流？3．方向电流保护是否存在死区？死区可能在什么位置发生？如何从功率方向继电器特性实验的参数结合本实验进行分析？4．功率方向电流保护广泛应用在电压为35KV及以下的电网中和110KV~220KV的电网中分别作为什么保护？三、原理说明1．为什么需要功率方向闭锁在单侧电源辐射形网络中，各断路器和保护装置都是安装在被保护线路靠近电源的一侧。
在发生故障时，它们都是在短路功率从母线流向被保护线路的情况下，按选择性的条件来协调配合工作的。
这里所讲的短路功率，一般指短路时某点电压与电流相乘所得到的感应功率，在无串联电容也不考虑分布电容的线路上短路时，认为短路功率从电源流向短路点。
随着电力系统的发展和用户对供电可靠性的提高，现代的电力系统实际上都是由多电源组成的复杂网络。
对此，上述简单保护方式，已不能满足系统运行的要求。
图5-1所示为双侧电源网络，图中“→”表示短路时电源流向短路点的短路电流及短路功率的方向。
在该网络中，由于两侧都有电源，因此在每条线路的两端均需装设断路器和保护装置。
假设电源EB不存在，则发生短路时，保护1、2、3、4、A就是一个由电源EA供电的单侧电源辐射式电网，它们之间的选择性是能够满足的。
其过电流保护按图中t = f( L )时限特性实线部分配合工作。
如电源EA不存在，保护5、6、7、8、B同样也能保证动作的选择性，此时它们由电源EB供电。
其过流保护按图中阶梯时限特性的虚线部分配合工作。
图5-1 两侧电源供电网络当两个电源同时存在，d-1点发生短路时，按照选择性的要求，应由距故障点最近的保护3和7动作切除故障。
实验三功率方向继电器特性实验
实验三 功率方向继电器特性实验一、实验目的1．熟悉BG-10B 系列功率方向继电器的实际结构、工作原理和基本特性。
2．掌握电气特性试验与整定方法。
三、实验原理BG-10B 系列功率方向继电器（包括BG-11B 、12B 、13B ）应用于电力系统方向保护接线中，作为功率方向元件。
其中BG-12B 用于相间短路保护；BG-13B 用于接地保护；BG-11B 是具有双方向接点的功率元件，用于平行线路横联差动保护中。
由于BG-12B 型功率方向继电器应用较为广泛，因此本实验指导书以BG-12B 型为例详细介绍其试验方法，今后在实际工程中需对其他型号的功率方向继电器进行试验，可参照进行，方法相同。
功率方向继电器利用比较绝对值的原理构成。
它由比较回路、滤波回路和触发回路组成。
方块图见图1-1、原理图见图1-6。
1．比较回路：绝对值比较构成原理，见图1-2。
序号 型 号 使用仪器名称 数量 1 ZBT71 功率方向继电器组件 1台 2 ZB36 数字式交流电压表 2只 3 ZB35 数字式交流电流表 1只 4 ZBT75 数字式相位表 1只 5 ZB31 数字式直流电压表 1台 6DZB01三相交流电源 1路 三相自耦调压器 1台 直流操作电源 1路 7DZB02-1变流器1只 触点通断指示灯 1组 可调变阻器 6.3Ω 10A 1只 DZB02-2可调变阻器440Ω 1.2A 1只 可调变阻器440Ω 1.2A 1只 可调变阻器110Ω 2.4A 1只 8三相交流移相器1台图1-1 方块图图1-2 绝对值比较回路由互感器TA1和整流桥VD1～VD4组成的工作回路，由互感器TA2和整流桥VD5～VD8组成的制动回路。
互感器TA1和TA2的初级分别接入电流I Y和I L。
由于TA1的电压线圈和TA2电压线圈同极性串联，TA1的电流线圈和TA2电流线圈反极性串联（如图1-2所示），I L为线路电流互感器TA的二次电流，它的值是不变的。
方向电流保护及功率方向继电器
方向电流保护及功率方向继电器前言在电路中，一些较大的电流很容易引起故障或损坏。
为了保护电路和设备的安全，我们需要使用电流保护来限制电流大小。
而功率方向继电器可以在电路中实现控制电流的方向，以及对反向电压的保护。
方向电流保护方向电流保护是通过检测电流方向来限制电流大小的一种方法。
当电流方向与允许的方向相同，电路可以正常工作。
但是，如果电流方向与不允许的方向相同，方向电流保护会自动切断电流，以降低电路中的电流大小，保护电路和设备的安全。
方向电流保护通常是通过两种方法实现的：基于磁场的检测和基于电位差的检测。
基于磁场的检测基于磁场的检测依靠一个稳定的磁场和一个铁芯来检测电流方向。
当电流流经铁芯时，会产生一个磁场，方向电流保护通过检测这个磁场的方向来判断电流方向。
如果电流方向与充许的方向相反，方向电流保护会切断电路。
由于基于磁场的检测需要一个铁芯，因此它对于高频电路不太适用，因为铁芯会对高频信号产生损耗。
基于电位差的检测基于电位差的检测依靠一个差动电容来检测电流方向。
当电流流经一个差动电容时，会产生一个电位差，方向电流保护通过检测这个电位差的方向来判断电流方向。
如果电流方向与允许的方向相反，方向电流保护会切断电路。
基于电位差的检测对于高频电路更加适合，因为它不需要铁芯。
功率方向继电器功率方向继电器常用于控制电源或负载的正反向控制，以及对反向电压的保护。
功率方向继电器可以实现控制电流的方向，使电流只流向正方向，同时阻止反向电压的传播。
功率方向继电器有两种主要类型：机械式和电子式。
机械式功率方向继电器机械式功率方向继电器使用一个机械可控开关来实现正反向控制。
当控制信号引脚的电压高于某个门槛电压时，机械可控开关会切换到正向模式，使电流只能流向正向；当控制信号引脚的电压低于某个门槛电压时，机械可控开关会切换到反向模式，使电流只能流向反向。
机械式功率方向继电器适用于一些大型负载电路，但是它有一些缺点：继电器内部的机械可控开关会产生电磁干扰和噪声，同时机械可控开关的寿命有限。
功率方向继电器的接线方式及分析ppt(与“继电器”有关文档共9张)
功率方向继电器
（接线方式与分析）
第9页，共9页。
两相短路且当故障点到保护安装处的远近不同时，接入继电器的电流和电 压间的夹角也会变化，要方向元件在各种情况下都工作在最灵敏线上，则要求
教学难 TX可自动调节，即α可自动调节，这在运行中是不可能的。因此，综合各种故障情况，
实际应用中宜选定α=30°或45°，即 TX=60°或45°为最佳。
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子任务功1率：无方时向限继电电流器速的断接保线护方（式电及流分I段析）
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教学重点
功率方向继电器的接线方式与分析
教学难点
正确识图从而理解接线方式
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1、功率方向继电器的接线方式与要求
接线方式：功率方向继电器的接线方式是指它与电流互感器和电压互感器之间的连
接方式教。学反应重相点间短路的功率方向继电器的接线方式。
功率方向继电器的接线方式与分析 1、功率方向继电器的接线方式与要求 m尽量地接近最大灵敏角，以提高继电器的灵敏度。
接线方式的要求： 通正向电流，方向继电器能正确工作；
两相短路且当故障点到保护安装处的远近不同时，接入继电器的电流和电压间的夹角也会变化，要方向元件在各种情况下都工作在最灵敏线上，则要求 TX可自动调节，即α可自动调 节，这在运行中是不可能的。
LG-11型方①向.继应电器能的内正角分确别为反30映°和故45°障。 的方向。正方向任何形式短路时，继电器应动作，反方向短路
下图为90°接线方式继电器接入的电流及电压。 反应相间短路的功率方向继电器的接线方式。
时，继电器不动作。 两相短路且当故障点到保护安装处的远近不同时，接入继电器的电流和电压间的夹角也会变化，要方向元件在各种情况下都工作在最灵敏线上，则要求 TX可自动调节，即α可自动调
功率方向继电器特性实验
实验三功率方向继电器特性实验一、实验目的1.学会运用相位测试仪测量电流和电压之间相角的方法。
2.掌握功率方向继电器的动作特性、接线方式及动作特性的实验方法。
3.研究接入功率方向继电器的电流、电压的极性对功率方向继电器的动作特性的影响。
二、实验内容本实验需使用JTC-III型继电器特性测试台。
请仔细阅读本指导书中的有关内容。
本实验所采用的实验原理接线如图所示。
图中，380V交流电源经调压器和移相器调整后，由BC相分别输入功率方向继电器的电压线圈，A相电流输入至继电器的电流线圈，注意同名端方向。
1.熟悉LG-11功率方向继电器的原理接线和相位仪的操作接线及实验原理。
认真阅读LG-11功率方向继电器原理图，完善实验原理接线图，即在图上画出LGJ中的接线端子号和所需测量仪表接法及出口信号回路。
2.线路接线，用相位仪检查接线极性是否正确。
相位仪调至0度合上电源开关加1安电流，20V电压观察相位读数是否正确。
若不正确且相差1800左右，则说明输入电流和电压有一个极性接反。
3.继电器是否有潜动现象电压潜动测量：将电流回路开路，对电压回路加入110V电压；测量潜动观测点间电压，若小于0.1V，则说明无电压潜动。
4.用实验法测LG-11整流型功率方向继电器角度特性,并找出继电器的最大灵敏度和最小动作电压。
a.保持电流为1A，摇动移相器，在给定的电压下找到使继电器动作（指示灯由不亮变亮）的两个临界角度， .b.依次降低电压值，测量在不同电压情况下，使继电器动作的，，并记录在表中.c.逐步降低电压，找出使继电器动作的最小动作电压。
d.绘出功率方向继电器角度特性。
e.计算继电器的最大灵敏度和动作区。
三、实验原理接线表1 灵敏度测试实验数据（保持电流I=1A）实验四方向阻抗继电器特性实验一、实验目的1.测量方向阻抗继电器的静态特性，求取最大灵敏角。
2.测量方向阻抗继电器的静态特性，求取最小精确工作电流。
3.研究记忆回路和引入第三相电压的作用。
电力系统整流型功率方向继电器实验指导书
电力系统整流型功率方向继电器实验指导书一、实验目的1、加深对功率方向继电器原理、特性的理解，掌握基本的实验方法。
二、实验类型验证型三、实验仪器MRT-2000多功能继电保护测试仪，LG—11功率方向继电器。
四、实验原理LG—11功率方向继电器是按幅值比较原理来实现的，构成如图（一）所示图（一） LG—11功率方向继电器构成图1、 构成：①电压形成回路：由DKB、YB 组成：JI J U A I K U K U ···+=JI J U B I K U K U ···-=R1、R2——消除潜动、调整平衡。
C1——与YB 的励磁电抗形成谐振，使超前90o,其记忆作用用于消除死区，记忆时间为几十毫秒； ②比较回路：由半导体整流桥BZ1,BZ2组成的环流是比较回路。
aAi U®·bBi U®·③执行元件——极化继电器J,非常灵敏标记“＊”，当电流从＊端流入时，J 动作，反之则不动。
0³-b a i i 时，J 动作；2、 动作方程：oo90arg90££-Û³+Þ³········JIJ U JIJU JIJU BAIKU K IKUK IKUK UU－Ki Ku 、分别为中间变压器变比和电抗变压器变比。
从理论上讲，当Uj =0或Ij =0时，极化继电器J 不动。
但由于比较回路中各元件参数的不完全对称，可能使得在仅有Uj =0或Ij =0时，J 动作，即潜动。
仅有Uj 时动，电压潜动，仅有Ij 时动，叫电流潜动。
潜动对保护的影响：对正方向接地短路时，有利于保护正确动作；当反方向接地短路时，可能导致GJ 误动，使得保护误动。
消除方法：调R1（电流潜动时），调R2（电压潜动时）。
功率方向继电器实验讲稿
实验2：功率方向继电器实验讲稿一、 实验目的1、学会运用相位测试仪测量电流电压之间的相角方法。
2、掌握功率方向继电器的动作特性，接线方式及动作特性的实验方法。
二、 LG-11型功率方向继电器简介1、 LG-11型功率方向继电器的工作原理LG-11型功率方向继电器是目前广泛应用的整流型功率方向继电器，其比较幅值的两电气量动作方程：k m y m k m y m k I k U k I k U ⨯+⨯≥⨯-⨯继电器的接线如图2-1所示，其中图A 为继电器的交流回路图，也就是比较电气量的电压形成回路，加入继电器的的电流为m I ，电压为m U ，电流mI 通过电抗变压器DKB 的一次绕组W1，二次绕组W2和W3端获得电压分量m k I K ，它超前电流m I 的相角就是转移阻抗k K 的阻抗角k ϕ，绕组W4用来调整k ϕ的数值，以得到继电器的最灵敏角。
电压mU 经过电容C1接入中间变压器YB 的一次绕组W1，由两个二次绕组W2和W3获得电压分量m y U K 。
my U K 超前m U 的相角90度。
DKB 和YB 标有W2的两个二次绕组的联接方式如图所示，得到动作电压∙∙∙∙+m y m K U K I K ,加于整流BZ1输入端；DKB 和YB 标有W3的两个二次绕组的联接方式如图所示，得到制动电压∙∙∙∙-m y m K U K I K ，加于整流桥BZ2端。
图（b ）为幅值比较回路，它按循环电流式接下，执行元件采用极化继电器JJ 。
继电器的最大灵敏角的调整是利用改变变压器DKB 第三个二次绕组W4所接的电阻值来实现的，继电器的内角k ϕα-=090，当接入电阻R3时，阻抗角 ;0030,60==αϕk 当接入电阻R4时 ;0045,45==αϕk 。
因此，继电器的最大灵敏角sen φα=-，并可以调整为两个数字，一个为-30°，另一个为-45°。
当在保护安装处于正向出楼发生相间短路时，相间电压几乎降为0值，这时功率方向继电器的输入电压0≈mU ，由于功率方向继电器的动作需克服执行的机械反作用力矩，也就是说必须消耗一定的功率（尽管这一功率消耗不大）。
第二节功率方向继电器
第二节 功率方向继电器一、功率方向继电器工作原理功率方向继电器既可按相位比较原理（比相原理）构成，也可按幅值比较原理（比幅原理）构成。
(一)按相位比较原理构成的功率方向继电器图 4 –5 功率方向继电器工作原理说明（a ）网络接线；（b ）K1点短路时相量图；（c ）K2点短路时相量图现以图4-5（a ）所示系统为例，说明判断功率方向继电器正、反方向故障的工作原理。
以装于线路PN 上的P 侧方向过电流保护1中方向继电器为例，它通过电压互感器TV 和电流互感器TA 分别取得电压g U ⋅和电流g I ⋅。
电流以由母线流向线路作为假定正方向，而电压以母线高于地为假定正方向，如图4-5（a ）所示。
设电流互感器和电压互感器变比都为1，当正方向1K 点发生三相短路时，电流、电压相量如图4-5（b ）所示，1K ϕ在0~2π范围内变化，即1K ϕ为锐角，其短路功率0cos 111>=K K K UI P ϕ；当反方向2K 点发生三相短路时，电流、电压相量如图4-5（c ）所示，2K ϕ在1180K ϕ+范围内变化，即2K ϕ为钝角，其短路功率0)180cos(122<+=K K K UI P ϕ 。
由上述分析可知：若0>K P ，说明故障点在其保护正方向，若0<K P ，说明故障点在其保护的反方向。
所以功率方向继电器的工作原理，实质上就是判断母线电压⋅U 和流入线路电流K I ⋅间的相位角是否在 90~90-范围内，常用式9090≤≤-⋅⋅K I UArg （4-1） 表示其动作条件。
式中符号K I UArg ••⋅，表示取复数K I U ••的相角。
若相角在式（4-1）的范围内时，0>K P ，故障点在其保护方向上，继电器动作；否则不动作。
构成功率方向继电器，既可直接比较g U ⋅和g I ⋅间的相角，也可间接比较电压g U K C •••=和g br I Z D ••=之间的相角，即9090≤≤-•••g br g I Z U K Argαα-≤≤--••9090g g I U Arg （4-2）式中 α——称为继电器内角，其值为br brZ K Argϕα-==• 90 根据前面所讲的比相与比幅的关系，按式（4-2）比较•C 和•D 间相位原理构成的功率方向继电器，可转换为比较•A 和•B 绝对值原理构成的功率方向继电器。
功率方向保护实验报告
一、实验名称功率方向保护实验二、实验目的1. 熟悉相间短路功率方向电流保护的基本工作原理；2. 进一步了解功率方向继电器的结构及工作原理；3. 掌握功率方向电流保护的基本特性和整定实验方法；4. 通过实验验证功率方向保护在实际应用中的有效性。
三、实验原理功率方向保护是一种利用电压和电流的乘积来判别电流流向（相位）的继电保护。
其主要元件是功率方向继电器，由电流互感器和电压互感器取得电流、电压信号，以判明短路故障位于保护装置处的正向或反向。
在多侧电源的系统中，功率方向保护可以有效地保证继电保护的选择性。
四、实验仪器设备1. 功率方向继电器2. 电流互感器3. 电压互感器4. 断路器5. 电源6. 测量仪表7. 实验线路五、实验步骤1. 搭建实验线路，包括电流互感器、电压互感器、断路器、测量仪表等。
2. 将电流互感器、电压互感器的二次侧接入功率方向继电器。
3. 设置功率方向继电器的动作参数，如动作电流、动作时间等。
4. 进行实验，观察功率方向继电器的动作情况。
六、实验内容1. 正方向故障实验- 设置故障点，使故障电流从母线流向线路；- 观察功率方向继电器的动作情况，记录动作电流和动作时间；- 分析实验结果，验证功率方向继电器在正方向故障时的保护效果。
2. 反方向故障实验- 设置故障点，使故障电流从线路流向母线；- 观察功率方向继电器的动作情况，记录动作电流和动作时间；- 分析实验结果，验证功率方向继电器在反方向故障时的保护效果。
3. 多侧电源系统实验- 设置多侧电源系统，包括母线、线路、断路器等；- 在不同侧电源下，分别进行正方向和反方向故障实验；- 观察功率方向继电器的动作情况，记录动作电流和动作时间；- 分析实验结果，验证功率方向保护在多侧电源系统中的保护效果。
七、实验结果与分析1. 正方向故障实验结果：- 功率方向继电器在正方向故障时能够可靠动作，动作电流和动作时间符合预期；- 实验结果表明，功率方向保护在正方向故障时具有较好的保护效果。
实验二 功率方向继电器特性实验
实验二 LG_10系列功率方向继电器特性实验一、实验目的1. 了解继电器的原理及构造（采用整流式原理，嵌入式结构）2. 掌握继电器的检验方法（主要部分）3. 掌握移相器和相位表的使用方法二、结构原理继电器的原理接线图如下：LG-11型继电器可作为相间故障保护中的方向元件。
继电器采用嵌入式结构，全部元件安装在一个带透明盖子的金属外壳内。
继电器采用整流式原理比较电流电压综合量的绝对值，当继电器加入电流Ij 与电压Uj以后，首先经过电压形成回路，该回路分成电流及电压回路两部分。
1. 电流回路：电流Ij通过DKB的一次绕组W1，在其两个二次绕组W2、W3上得到相等同的电压Ud=KiIj，KiIj超前Ij的相位角为γ，此γ可以用DKB 的W4绕组回路电阻RΦ1和RΦ2来调节，γ的余角为α，称之为继电器的内角，LG-11型继电器的内角有两个数值，一个是30°、另一个是45°。
2. 电压回路：LG-11型继电器的电压Uj加到中间变压器YB，YB的一次绕组设有抽头，另外还有一附加绕组，改变YB的6、7、8三个抽头位置，加入或减去9、10小绕组可以对谐振回路进行调整。
YB的一次侧有一电容C1，C1与YB一次绕组构成对50Hz的串联谐振回路主要作用有二个：其一是经谐振回路在电感上取得电压，使电压移相90°，其二是在保护安装处正方向三相短路时，依靠谐振回路的记忆作用使继电器能可靠动作，从而消除了死区。
谐振回路谐振时，该回路的电抗与容性电抗相等（ωL=1/ωC1），电路呈现纯电阻性，Uc和Ul分别为电容器C1和绕组电感上的电压，故在YB一次绕组上的电压Ul比Uj超前90°，通过YB后把Ul转化为二次电压U2=Kul，K是一实数，故U2=KuUj，Ku是综合考虑了Uj与Ul大小的比例关系、考虑了Ul 超前Uj为90°的相移关系，又考虑了YB一次、二次绕组间的变比。
所以Ku 是一个复数的比例常数。
功率方向继电器的实验指导
功率方向继电器的实验指导一．实验目的1．学会运用相位测试仪测量电流和电压之间相角的方法。
2．掌握功率方向继电器的动作特性，接线方式及动作特性的试验方法。
3．研究接入功率方向继电器的电流、电压的极性对功率方向继电器的动作特性的影响。
二．LG-11型功率方向继电器简介1．LG-11整流型功率方向继电器的工作原理LG-11型功率方向继电器是目前广泛应用的整流型功率方向继电器，其比较幅值的两电气量动作方程为：m y m K m y m K U K I K U K I K ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅-≥+继电器的接线图如图7-1所示，其中图（a ）为继电器的交流回路图，也就是比较电气量的电压形成回路，加入继电器的电流为m I ⋅，电压为m U ⋅。
电流m I ⋅通过电抗变压器DKB 的一次绕组W1，二次绕组W2和W3端钮获得电压分量m K I K ，它超前电流m I ⋅的相角就是转移阻抗R K 的阻抗角 k ，绕组W4用来调整 k 的数值，以得到继电器的最大灵敏角。
电压m U ⋅经电容C1接入中间变压器YB 的一次绕组W1，由两个二次绕组W2和W3获得电压分量m K U K ⋅⋅，m U y K ⋅⋅超前m U ⋅的相角为90度。
DKB 和YB 标有W2的两个二次绕组的联接方式如图所示，得到动作电压m y m K U K I K ⋅⋅⋅⋅+，加于整流桥BZ1输入端；DKB 和YB 标有W3的二次绕组的联接方式如图所示，得到制动电压m y m K U K I K ⋅⋅⋅⋅-，加于整流桥BZ2输入端。
图（b ）为幅值比较回路， 它按循环电流式接线，执行元件采用极化继电器JJ 。
继电器最大灵敏度的调整是利用改变变压器DKB 第三个二次绕组W4所接的电阻值来实现的。
继电器的内角 =090- k ，当接入电阻R3时，阻抗角 k =060， =030；当接入电阻R4时， k =045， =045。
因此，继电器的最大灵敏度αϕ-=res ，并可以调整为两个数值，一个为-030，另一个为-045。
功率方向继电器
第二节电网相间短路的方向性电流保护一. 问题的提出双电源多电源和环形电网供电更可靠,但却带来新问题。
对电流速断保护：d1处短路，d2处短路，对过电流保护：d1处短路，d2处短路，有选择性，但是产生了矛盾。
上述矛盾的要求不可能同时满足。
原因分析：反方向故障时对侧电源提供的短路电流引起误动。
解决办法：加装方向元件——功率方向继电器。
仅当它和电流测量元件均动作时才启动逻辑元件。
这样双侧电源系统保护系统变成针对两个单侧电源子系统。
保护1、3、5只反映由左侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合。
而保护2、4、6仅反映由右侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合，矛盾得以解决。
二、功率方向继电器的工作原理电流规定方向：从母电流向线路为正。
电流本身无法判定方向，需要一个基准——电压。
d1处短路 d2处短路因此：利用判别短路功率方向或电流、电压之间的相位关系，就可以判别发生故障的方向。
实现：1、最大灵敏角：在UJ、IJ幅值不变时，其输出（转矩或电压）值随两者之间的相位差的大小而改变。
当输出为最大时的相位差称最大灵敏角。
2、动作范围：动作方程：或3、动作特性:当线路发生三相短路所以4、死区：当正方向出口短路时，，GJ不动——电压死区。
消除办法：采用90度接线方式，加记忆回路。
三、幅值比较原理和相位比较原理及其互换关系对于比较两个电气量的继电器，可按幅值比较原理或相位比较原理来实现。
幅值比较原理：相位比较原理：用四边形法则来分析它们之间的关系：或可见，幅值比较远路与相位比较原理之间具有互换性。
注： 1 必须是同一频率的正弦交流量2 相位比较原理的动作边界为四、LG－11整流型功率方向继电器它是按幅值比较原理来实现的：1、构成：①电压形成回路：由DKB、YB组成：R1、R2——消除潜动、调整平衡。
C1——与YB的励磁电抗形成谐振，使超前90o,其记忆作用用于消除死区，记忆时间为几十毫秒；②比较回路：由半导体整流桥BZ1,BZ2组成的环流是比较回路。
功率方向继电器
方向电流保护
功率方向继电器KW
一、工作原理
两种
幅值比较原理（比幅原理） 相位比较原理（比相原理）
1.相位比较原理
正方向
电流为母线 线路 电压为母线高于大地
便于实现
便于 分析原理ຫໍສະໝຸດ KW的实质 判别母线电压和流入 线路电流间相位角是 否在-90°~90°之 间
动作条件:
90 arg UK 90 IK
2.动作区和最大灵敏角
-90°-α ≤ θ ≤90°+α
最大灵敏线
90°+α
α UK
-90°-α
第一节 方向电流保护工作原理
1.问题的提出
M A1
~
k2 2 B 3
k1 4 C N
~
只研究保护2和3的过电流保护（Ⅲ段）： 矛盾
k1：要求t3<t2 k2：要求t3>t2
问题：背后故障时，电流保护可能误动。
2.问题的解决 ——加装功率方向元件
M A1
~
k2 2 B 3
k1 4 C N
~
分析：k1短路 保护2功率方向为线路 母线 保护3功率方向为母线 线路
2.幅值比较原理
令 U A U C U D K U U K K I I K ——动作量 令 U B U C U D K U U K K I I K ——制动量
动 作 条 件
UA UB
KU UK KI IK KU UK KI IK
1.结构与标准
方向继电器
1，额定电流：5A或1A。 2，额定电压：100V。 3，额定频率：50Hz。 4，继电器的灵敏角：LG-11型，-30°或-45°， LG-12型+70°；灵敏角的误差±5°。
毕设论文-功率方向继电器的实验与开发
功率方向继电器的实验与开发摘要：在单侧电源的电网中，电流保护能满足线路保护的需要。
但是，在两侧电源的电网及单电源环形电网中，只靠简单电流保护的电流定值和动作时限不能完全取得动作的选择性，为此，必须在保护回路中加方向闭锁，构成方向性电流保护，要求只有在流过断路器的电流的方向从母线流向线路侧时才允许保护动作。
保护动作的方向性，可以利用功率方向继电器来实现。
关键词：功率方向继电器；动作特性；实验The Experiment and The Development ofPower Directional RelayAbstract：In the unilateral power grid, current protection can meet the needs of the line protection. But in on both sides of the power grid in the power grid and single power supply, only by simple current of current protection setting value and action time limit can't achieve selective action, therefore, must be added direction to the protection circuit of closure, a directional current protection, the requirements only in the direction of the current through the circuit breaker from bus to line side is allowed to protect action. Directional protection action, can make use of power directional relay.Keywords：Power directional relay;Motion characteristics；Experiment1绪论1.1课题背景随着经济的不断发展，对电力的需求越来越大，电力供应开始出现紧张，在很多地方出现了供电危机，使其不得不采取限电、停电等措施，以缓解电力供应的紧张局面。
功率方向继电器
发展历史
电磁继电器（EMR）从最初使用继电器算起，至今已有150多年的历史了。伴随着电子工业的发展，特别是20 世纪70年代初期光耦合技术的突破，使固态继电器（SSR，亦称电子继电器）异军突起。同传统继电器相比，它 具有寿命长、结构简单、重量轻、性能可靠等优点。固态继电器没有机械开关，而且具有诸如与微处理器高度兼 容、速度快、抗冲击、耐振、低漏电等重要特性。同时，由于这种产品没有机械接点，不产生电磁噪声，从而不 需要附加诸如电阻和电容等元件来保持静音。而传统继电器则需要这些附加元件，因此，传统继电器往往笨重而 复杂，且成本较高。
在继电器内部装入各种放大、延时、消触点抖动、灭弧、遥控、组合逻辑等电路可使其具有更多的功能。随 着SOP技术（SmallOutlinePackage）的突破，生产厂家有可能把越来越多的功能集成到一起。而继电器与微处 理器的组合将具备更广泛的专门控制功能，从而实现高智能化。
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产品简介
随着电力工业的发展和用户对供电可靠性要求的提高，现代的电力系统实际上都是由很多电源组成的复杂络， 此时，简单的继电保护方式已不能满足系统运行的要求。
现在的电力系统络一般都是双侧电源络，分析双侧电源供电的情况下所出现的新矛盾，可以发现，误动作的 保护都是在自己所保护的线路反方向发生的故障，由对侧电源供给的短路电流所引起的。对误动作的保护而言， 实际短路功率的方向照例都是由线路流向母线。显然与其所应保护的线路故障时的短路功率方向相反。因此，为 了消除这种无选择的动作，就需要在可能误动作的保护上增设一个功率方向闭锁元件，该元件只当短路功率方向 由母线流向线路时动作，而当短路功率方向由线路流向母线时不动作，从而使继电保护的动作具有一定的方向 性。
在功率继电器领域尤其需要安全可靠的继电器，如高绝缘性继电器。日本FujitsuTaKamisawa推出的JV系列 功率继电器内含五个放大器，采用高绝缘性小截面设计，尺寸为17.5（W）×10（D）×12.5（H）mm。由于机芯 和外缘之间采用强化绝缘系统，其绝缘性能达到5kV。日本NEC推出的MR82系列功率继电器的功耗只有200mW。
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实验2：功率方向继电器实验讲稿一、 实验目的1、学会运用相位测试仪测量电流电压之间的相角方法。
2、掌握功率方向继电器的动作特性，接线方式及动作特性的实验方法。
二、 LG-11型功率方向继电器简介88页1、 LG-11型功率方向继电器的工作原理LG-11型功率方向继电器是目前广泛应用的整流型功率方向继电器，其比较幅值的两电气量动作方程：I r U r I r U r k I k U k I k U ⨯+⨯≥⨯-⨯继电器的接线如图2-1所示，其中图A 为继电器的交流回路图，也就是比较电气量的电压形成回路，加入继电器的的电流为r I ，电压为r U ，电流r I 通过电抗变压器UX 的一次绕组W1，二次绕组W2和W3端获得电压分量r r K I ，它超前电流r I 的相角就是转移阻抗I K 的阻抗角I φ，绕组W4用来调整I φ的数值，以得到继电器的最大灵敏角。
电压r U 经过电容C1接入中间变压器UV 的一次绕组W1，两个二次绕组W2和W3获得电压分量U r K U 。
U r K U 超前r U 的相角90度。
根据如图上UX和UV 的绕组连接方式，可以得到动作电压=K I A I r U r U k U ∙∙∙+⨯,加于整流桥U1的输入端；得到制动电压=K I B I r U r U k U ∙∙∙-⨯，加于整流桥U2端。
图（b ）为幅值比较回路，它按循环电流式接下，执行元件采用极化继电器KP 。
继电器的最大灵敏角的调整是利用改变电抗变换器UX 第三个二次绕组W4所接的电阻值来实现的，继电器的内角k ϕα-=090，当接入电阻R3时，阻抗角 ;0030,60==αϕk 当接入电阻R4时 ;0045,45==αϕk 。
因此，继电器的最大灵敏角sen φα=-，并可以调整为两个数字，一个为-30°，另一个为-45°。
当在保护安装处于正向出线发生三相短路时，相间电压几乎降为0值，这时功率方向继电器的输入电压0Ur ≈，由于功率方向继电器的动作需克服执行的机械反作用力矩，也就是说必须消耗一定的功率（尽管这一功率消耗不大）。
因此必须满足条件BA U U >。
所以在r U =0的情况下，功率方向继电器动作不了。
因而产生了电压死区。
为了消除电压死区，功率方向继电器的电压回路需要加设记忆回路，就是需要电容C1与中间变压器YB 的绕组电感构成对50Hz 串联谐振电路。
这样当电压突然降低为r U =0时，该回路中的电流并不立即消失，而是按50HZ 谐振电路的频率，经过几个周波后，逐渐衰减为0。
而这个电流与故障前的电压同相，并且在谐振衰减过程中维持相位不变化。
因此，相当于记住了短路前的电压的相位，所以称为记忆回路。
由于电压回路有了记忆回路的存在，相当于继电器的电压为r U =0时，在一定的时间内YB 的二次绕组端纽有电压分量的存在，就可以继续进行幅值的比较，因而消除了在正方向的出口短路时继电器的电压死区。
在整流比较回路中电容C2和C3主要是滤除二次谐波，C4用来滤除高次谐波。
图2-1 LG-11功率方向继电器原理接线图2、功率方向继电器的动作特性继电器的动作特性如图2-2所示。
临界动作条件为垂直于最大灵敏线通过原点的一条直线，动作区为带有阴影线的半平面范围。
电流的相位可以改变，当与最大灵敏线重合时，即处于灵敏角sen ϕα=-的情况下，电压分量r r K I 与超前r U 为90度相角的电压分量u r K U 相重合。
图2-2 功率方向继电器动作特性通常功率方向继电器的动作特性还有下面2种表示方法：（1）角度特性：表示r I 固定不变，继电器的动作电压()r m U f φ=的关系曲线，理论上此特性可以用图2-3所表示，理想情况下动作范围位于为sen ϕ中心的±90度以内。
在此动作范围内，继电器的最小起动电压.min pur U 基本上与r ϕ无关，加入继电器的电压为min .pur r U U <时，继电器不能起动，这就是出现电压死区的原因。
图2-3 功率方向继电器的角度特性（ϕ=30。
）（2）伏安特性：表示当m sen ϕϕ=固定不变时，继电器的启动电压.()r U f I =的关系曲线。
在理想情况下，该曲线平行与两个坐标轴，如图2-4所示，只要加入继电器的电流和电压分别大于最小启动电流..min pu r I 和最小启动电压..min pu r U 继电器就可以动作。
其中..min pu r I 之值取决于在电流回路中形成方波时所要加入的最小电流。
图2-4 功率方向继电器的伏安特性在分析功率方向继电器的动作特性时，还要考虑继电器的“潜动”问题。
功率方向继电器可能出现电流潜动和电压潜动两种。
所谓电压潜动，就是功率方向继电器仅加入电压时产生的动作。
产生电压潜动的原因是由于中间变压器YB的两个二次绕组W3，W4的输出电压不等，当动作回路YB的W2端电压分量k U大于制动回路YBk m的W3电压分量k U时，就会产生电压潜动现象。
为了消除电压潜动，k m可调整制动回路中的电阻R3，使Im=0时，加于两个整流输入端的电压相等，因而消除电压潜动。
I产生的动作，所谓电流潜动，就是功率方向继电器仅通过电流m产生电流潜动的原因是由于电抗变压器DKB两个二次绕组W2、W3的电压分量不相等，当W2电压分量大于W3电压分量时，就会产生电流潜动。
为了消除电流潜动，可调整动作路中的电阻R1，使Um=0加于两个整流桥输入端的电压相等，因而消除了电流潜动。
发生潜动的巨大危害是在反方向出口处三相短路时，此时Um≈0，Im很大，方向继电器本应该将保护装置闭琐，如果此时出现了潜动，就可能使保护装置失去方向性而误动作。
3、相间短路功率方向继电器的接线方式由于功率方向继电器的主要任务是判断短路功率的方向，因此对其接线方式应该提出如下要求。
（1）正方向任何形式的故障都能动作，而反方向故障不能动作。
（2）故障以后加入继电器的电流r I 和电压r U 应尽可能的大一些，并尽可能的使r ϕ接近最灵敏角sen ϕ，以便消除和减小方向继电器的死区。
为了满足以上要求功率方向继电器广泛采用90度接线的方式，所谓90度接线的方式是指在三相对称的情况下，当cos 1ϕ=时，加入继电器的电流A I 和电压AB U ，相交差90度。
如图2-5所示，这个定义仅仅为了称呼的方便，没有什么物理意义。
图2-5 1cos =ϕ时BC A U I 、的向量图采用这种接线方式时，三个继电器分别接于A I 、BC U 、B I 、CA U 、C I 、AB U 而构成三相式方向过电流保护接线图，在此顺便指出对功率方向继电器的接线，必须十分注意电流线圈和电压线圈的极性问题，如果有一个线圈的极性接错就会出现正方向拒动，反方向误动作的现三、 实验设备四、实验内容本实验采用的实验原理如图2-6所示。
图中，380伏交流电源经调压器和移相器的调整后，由BC相分别输入功率方向继电器的电压线圈，A相电流输入到继电器的电流线圈，注意同名端方向。
1、熟悉LG-11功率方向继电器的原理接线和相位仪器的试验原理。
移相器的输出信号从EPL-17面板的移相输出端引出，送到相位仪和功率方向继电器的电流信号从EPL-20面板下部的单相调压器3，4端引出，电压信号则根据电压的大小或直接从相角引出，或经过EPL-20的T1降压变压器引出。
图中用虚线特别表明。
图2-6 实验原理接线图2、按实验线路接线，图⑦，⑧分别和T1变压器的1，2端连，和T1变压器的3，4端断开，并检查确认两个调压器的按纽处于逆时针到底的位置。
（1）用相位仪检查接线极性是否正确。
将相位器调到0度，依次合上220伏电源和电秒表的开关，按下线路和电源控制“闭合”开关，同时顺时针缓慢调节EPL-20的单相调压器和桌面上的三相调压器，观察电压表和电流表的读数，当电流为1A，电压为20伏时，观察相位器读数是否正确，若不正确，则说明输入电流和电压的相位不正确，分析原因，并改正。
（2）检查功率继电器是否有潜动现象电压潜动现象：将电流回路开路，可通过断开5 电阻和变压器T2的3端连接实现。
调节桌面上的三相调压器对电压回路加入110伏电压，用万用表测量极化继电器KP的两端之间的电压，若小于0.1伏，则说明无电压潜动。
3、用实验法测LG-1板整流型功率方向继电器角度特性，并找出继电器的最大灵敏角和最小动作电压。
按实验线路接线将⑦，⑧分别和T1变压器的1，2端连，和T1变压器的3，4端断开，并检查确认两个调压器的按纽处于逆时针到底位置。
（1）顺时针调节EPL-20的单相调压器，使得电流表的读数为1A，并在以后的实验中保持不变。
（2）顺时针调节桌面上的三相调压器旋纽，使得交流调压器的读数为100伏，观察光示牌的的动作情况：（a）若光示牌亮，则顺时针摇动移相器手柄，同时观察相位仪的读数，读出当光示牌从亮到灭时移相器的角度并填入表，再反向摇动移相器手柄，直到光示牌重新亮，读出当光示牌再次灭时相位仪的读数。
（b）若光示牌灭，可参考上述方法分别读出两个临界角度。
（3）逆时针调节桌面上的三相调压器旋纽，当电压分别为80V，50V，30，20V，按上述方法摇动移相器手柄，读出两个临界角度。
并填入表2-1。
（4）改变接线方式，断开7，8和T1变压器的3，4端，然后调节三相调压器当电压表读书分别为10V，5V，2.5V，2V时，继电器动作的临界角度。
注意：①由于电压低时，改变电压对临界角度的影响较大，所以要求尽可能在摇动移相器手柄时，同时调节三相调压器，使得输出电压保持不变化。
②相位仪要求一定的输入电压。
（5）保持电流为1A 不变化，通过移相器改变相角，测量不同相角情况下的继电器动作的最小动作电压并填入表2-2。
注意：当移相角调到一定角度后，调节三相调压器改变输出电压会对相角产生影响，所以要对移相器和调压器进行同时调节以确保数据准确。
（6）绘出功率方向继电器的角度特性。
（7）计算继电器的最大灵敏角度并绘制角度特性曲线，并标明动作区。
4、用实验作出功率方向继电器的伏安特性()pu r U f I 和最小动作电压。
（1）摇动移相器手柄使得角度为-45°，保持不变。
（2）调节三相调压器的电压到100伏不变。
（3）调节EPL-20的单相调压器，改变输出电流，记下使得继电器动作的值记入表2-3。
（4）参考步骤三，分别调节三相调压器的电压到80V ，50V ，30V ，20V ，10V ，5V ，2.5V ，2V ，改变输入电流使得继电器动作，记下电流的值。
（5）注意找出使得继电器动作的最小电压和电流（6）绘制出特性曲线五、 实验结果及处理表1 角度特性)(ϕf Upu=实验数据表2 角度特性)(min U f =ϕ实验数据表3 伏安特性)(ϕI f U pu =实验数据六、实验思考题1、功率方向继电器为什么会有死区？应该如何消除死区？2、用相量图分析功率方向继电器的电压，电流极性发生变化对动作特性的影响？3、LG-11整流型功率方向继电器的动作是否等于180度？为什么？4、功率方向继电器为什么要采用90度接线？用0度接线行不行？5、改变内角对保护的动作性能有何影响？它有什么实质意义？6、角度特性及伏安特性有什么用途？ 。