阻抗继电器及其动作特性
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阻抗继电器的动作方程和动作特性解析
m
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
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
阻抗继电器及其动作特性
功耗：阻抗继电器在工作过程中需要消耗一定的电能，要求功耗较低以提高设备的可 靠性。
PART THREE
阻抗继电器用于保护高压输电线路，防止短路和接地故障。 阻抗继电器能够区分线路故障是瞬时性还是永久性，有利于快速恢复供电。 阻抗继电器可用于高压电动机的纵差动保护，提高电机运行的可靠性。 阻抗继电器在电力系统中具有高灵敏度、高可靠性和低维护成本等优点。
相间短路保护：用于保护相间 短路故障
接地保护：用于保护单相接地 故障
方向保护：根据故障方向选择 保护方式
距离保护：根据故障距离选择 保护方式
安装环境：选择干燥、无尘、无剧烈震动的环境，确保继电器正常工作 安装步骤：按照产品手册逐步进行安装，遵循安全规范，确保人员安全 调试方法：根据实际情况调整阻抗继电器的参数，使其满足系统要求 调试注意事项：确保调试过程中遵守安全规定，避免发生意外事故
添加标题
阻抗继电器的灵敏度校验：根据系统最大运行方式 和最小运行方式下的短路故障，进行阻抗继电器的 灵敏度校验，确保其能够正确动作。
添加标题
阻抗继电器的性能参数选择：根据被保护设备的特 性、系统短路故障的特性等因素，选择合适的阻抗 继电器性能参数。
添加标题
阻抗继电器的级差配合：考虑不同阻抗继电器之间 的级差配合，避免出现越级跳闸等异常情况。
注意事项：在处理 故障时，应先切断 电源，确保安全
汇报人：XX
PART FIVE
定期检查：确保继电器外观无破损，各部件正常工作 清洁保养：保持继电器表面清洁，避免灰尘和污垢影响性能 温湿度控制：确保工作环境的温度和湿度在规定范围内，避免过热或过湿 测试功能：定期对继电器进行测试，确保其正常工作
阻抗继电器需要定 期进行外观检查， 确保无损坏和异常 情况
PART THREE
阻抗继电器用于保护高压输电线路，防止短路和接地故障。 阻抗继电器能够区分线路故障是瞬时性还是永久性，有利于快速恢复供电。 阻抗继电器可用于高压电动机的纵差动保护，提高电机运行的可靠性。 阻抗继电器在电力系统中具有高灵敏度、高可靠性和低维护成本等优点。
相间短路保护：用于保护相间 短路故障
接地保护：用于保护单相接地 故障
方向保护：根据故障方向选择 保护方式
距离保护：根据故障距离选择 保护方式
安装环境：选择干燥、无尘、无剧烈震动的环境，确保继电器正常工作 安装步骤：按照产品手册逐步进行安装，遵循安全规范，确保人员安全 调试方法：根据实际情况调整阻抗继电器的参数，使其满足系统要求 调试注意事项：确保调试过程中遵守安全规定，避免发生意外事故
添加标题
阻抗继电器的灵敏度校验：根据系统最大运行方式 和最小运行方式下的短路故障，进行阻抗继电器的 灵敏度校验，确保其能够正确动作。
添加标题
阻抗继电器的性能参数选择：根据被保护设备的特 性、系统短路故障的特性等因素，选择合适的阻抗 继电器性能参数。
添加标题
阻抗继电器的级差配合：考虑不同阻抗继电器之间 的级差配合，避免出现越级跳闸等异常情况。
注意事项：在处理 故障时，应先切断 电源，确保安全
汇报人：XX
PART FIVE
定期检查：确保继电器外观无破损，各部件正常工作 清洁保养：保持继电器表面清洁，避免灰尘和污垢影响性能 温湿度控制：确保工作环境的温度和湿度在规定范围内，避免过热或过湿 测试功能：定期对继电器进行测试，确保其正常工作
阻抗继电器需要定 期进行外观检查， 确保无损坏和异常 情况
阻抗继电器动作特性分析及应用
当１ ｋ ＞１ 时， ｌ ｌ 继电器动作 。 Ｕ Ｕ 因此 可 以看到 ， 管是 电压 绝对 值 比较 或 两个 不
电压 相位 比较 。继 电器 动作 与否取 决于 测量 阻抗 与
整定阻抗绝对值的比较。与测量阻抗的方向无关
电压的降低与电流增大 的比值 ［ ／ 十： Ｉ ］ ， ｚ 而 动作的， 它是电力系统分析的重要概念 ， 是确定电 电 力系统中距 离保 护装 置是 否动作 的基 本参数 。这 个 比值反映 了继 电器 动作 时 间 内有 阶梯性 特性 的相 间
维普资讯
善第
期）
阻 抗继 电器动作特 性分析 及应用
贵州工业 大学 摘 要 李 长霞 【 ５０３ ５００ ］
本文对阻抗继 电器动作特性 ， 电压 形成 回路及执 行元件等 ， 从概 念上做 丁简 明透 彻深 入的分析 并 对继
阻抗继 电器 动作特性 分析 解决措施
保护 ， 比反 映单 一 物 理 量 的过 流保 护 或低 电压 保 它 护 的灵敏度 高 。 在 继电保 护装 置中 ， 距离保 护 是将测 量 阻抗
４ 按原理分析距 离保护 、 核心 元件 阻抗继 电
器 的 动 作 特性
我们知道阻抗是个复数 ， 复数 比较在复数平面 分析既方便又直观 ， 而阻抗继电器的动作特性 是指 阻抗 继 电器在 复数 阻抗平 面上 的 动作 范 围 。因而可
具有 这种特 性 的继 电器叫全 阻抗 继 电器 。
当以整 定 阻 抗 Ｚ ｚ为 直 径 而 通 过 原 点 的 一 个
圆 ：当加 入 继 电器的 与 之 间 的相 差 ｆ 为不 同 数值 时 。此 时继 电器 的起 动阻抗 也将 随之 改变 。当 ｆ 等于 ｚｚ的阻 抗 角时 ， 电 器 的 起 动 阻 抗 达 到 最 继 大 整定 阻 抗 ｚ ｚ与水 平 轴尺 的 夹 角 为整 定 阻抗 角 日 ． 内为动作 区 。 圆 圆外 为不 － 期
阻抗继电器
实际上由于互感器的误差，直线 形动作特性不能采用的，必须扩 大保护区。 4.2.1 圆特性阻抗继电器
1、全阻抗继电器
jX
Z set
Zm
R
动作方程：
Z m Z set
圆的半径为整定阻抗； 全阻抗 继电器 的特点
圆内为动作区；
动作不具有方向性。
动作方程两边同乘以测量电流,则方程为
I Z U m m set
小 结
2）整定阻抗：一般取保护安装点到保 护范围末端线路的阻抗； 3）动作阻抗：使阻抗继电器动作 的最大测量阻抗。
4.2.2多边形阻抗继电器 多边型阻抗继电器反应故障点过渡电阻能 力强、躲过负荷能力好，因此在微机保护中 应用的相对广泛。
α
1、四边 形阻抗 继电器
α3 α2
动作方程：
X set 2 X m X set1
Zm 0.5(1 )Zset 0.5(1 )Zset
当 1时 ，方程为；
Z m Z set
当 0时 ，方程为：
Z m 0.5Z set 0.5Z set
偏移特性阻抗继电器比相形式动作方程：
jX
Z set
Zm
C
R
D
Z set
Z Z C set m
2、方向阻抗继电器
jX
z set
Z m 0.5Z set
Zm
R
1 1 动作方程： zm 2 Z set 2 Z set
方向阻抗继电器以电压形式表示的动作 方程为：
1 1 K uvU m K ur I m K ur I m 2 2
Z m 0.5Z set 0.5Z set
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
由于互感器误差、故障点过渡电阻等因素，继电 器实际测量到的Zm一般并不严格地落在与Zset相 同的直线上，而是落在该直线附近的一个区域中 。
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
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
3.2.1 阻抗继电器动作区域的概念
– 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
– 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
阻抗继电器的构成原理
执行元件——极化继电器KP动作。可见，执
行元件的动作方程为 KUU≤ m 即K Im
U
≤
m
K K U
Im
比较上两式，全阻抗继电器的整定阻抗
ZS
K KU
采用整定变压器TS与电抗变压器LT配合，借
改变它们的绕组匝数来改变K 和 ，KU 可使继
电器的整定阻抗有较大的调节范围。
(2)相位比较方式。按绝对值比较方式构成的
继电器的动作特性。因为这三种动作特
性的阻抗继电器均包括了
Z
S
2
的0.8保5Z护BC 范
围，因而保证了保护2正方向距离I段的保
护范围要求。阻抗继电器的动作特性并不
一定非扩展成圆形不可，只是由于圆特性
的阻抗继电器的接线实现起来比较简单，
且便于制造和调试，所以应用广泛。
(二)圆特性阻抗继电器的特性方程及实现方 法
动作条件又可用阻抗向量 与ZS Z之m 间Z的S Zm
夹角 表示为
900 900
可得将I j到阻比抗较向相量位的Z和zd两 Z个j 电同Z压乘zd 以Z电j 流 ，即
U ImZS Um U ImZS Um
显然，电压 与U 间的U 相位差就是阻抗向
量 与ZS Z的m 夹Z角S Z，m 故继电器的动作条
图8 相位比较式全阻抗继电器的电压形成回路
2.方向阻抗继电器
全阻抗继电器无方向性，不能判别短路故 障的方向，若采用它作测量元件，需另加 一个方向元件—功率方向继电器与之配合。 能否找到一种阻抗继电器既能测量短路点 的远近，又能判别短路的方向呢?方向阻抗 继电器就解决了这个问题。
方向阻抗继电器的圆特性如图9所示，圆 内为动作区。当保护正方向发生故障时， 测量阻抗 位于Zm第一象限，只要 落在圆Z j 内， 继电器就动作。而保护反方向短路时， 位 于第ⅢZ象m 限，不可能落在圆内，继电器不 可能动作。方向阻抗继电器的整定阻抗一 经确定，其特性圆便确定。而方向阻抗继 电器的动作阻抗 是与测量Zdz阻j 抗角 有关的。
阻抗继电器及其动作特性
方向圆特性在整定
阻抗的相反方向， 动作阻抗降为0。 反向故障时不会动 作，阻抗元件本身 具有方向性
方向圆特性的阻抗元
件一般用于距离保护 的主保护段（I 段II段） 中。
全阻抗圆特性各个
方向上的动作阻抗 都相同，及阻抗元 件本身不具有方向 性
全阻抗圆特性的元
件可以应用于单侧 电源的系统中；当 应用于多侧电源的 系统时应与方向元 件配合。
当测量阻抗Zm的阻抗角与正向整定阻抗Zset1的阻抗角 相等时，此时继电器最为灵敏 （Zset1的阻抗角也称为最灵敏角，一般最灵敏角取为被 保护线路的阻抗角）：
（2）方向圆特性
令Z set 2 0, Z set1 Z set， 动作方程 1 1 Z m Z set Z set 2 2 Z set Z m 90 arg 90 Zm
（4）上抛圆与下抛圆特性
Zset2和Zset1都在第一象限
上抛圆特性与另一方向
圆特性组合成8字型特性
下抛圆特性的阻抗元件
可用在发电机的失磁保 护中
（5）特性圆的偏转 相位比较动作方程：
Z set Z m 90 arg 90 Z set＋Z m
若α≠0°上式中的特性仍是一个 圆，但Zset1、Zset2的末端连线 不在是圆的直径，而变成了它的 一个弦，该弦对应右侧圆弧上的 圆周角变为90°+α，左侧圆弧上 的圆周角变为-90°+α
1.电抗特性－动作方程 Z m Z m j 2 X set Z m jX set 90 arg 90 jX set 2.准电抗特性－动作方程 Z jX set 90 arg m 90 jX set
（相位比较动作方程） 实际应用的电抗特性一般为图3.12中的 直线2，与直线1的夹角为α
阻抗继电器及其动作特性
阻抗继电器及其动作特性
阻抗继电器是一种用于电力系统保护的电气装置。
其作用是在电力系统中检测变压器
的一次侧或二次侧电阻的变化，当出现故障时，阻抗继电器会通过电路保护方案及时跳闸，避免事故扩大并损坏变压器。
阻抗继电器的动作原理是基于变压器一次侧或二次侧电阻的变化情况，电流和电压之
间的阻抗发生变化，从而导致负载侧电流和电压的变化。
阻抗继电器通过测量负载侧电流
和电压的变化，计算电流和电压之间的阻抗，从而判断是否出现故障，并进行跳闸操作。
阻抗继电器的动作特性包括动作时间和动作灵敏度两个方面。
动作时间是指从发生故障到阻抗继电器跳闸的时间间隔。
由于阻抗继电器需要对负载
侧电流和电压进行测量和计算，因此动作时间会受到测量误差、操作时间、阻抗继电器的
设置和线路阻抗的影响。
一般来说，阻抗继电器的动作时间应该尽量短，以减少事故扩大
的可能性。
动作灵敏度是指阻抗继电器对故障的灵敏度。
阻抗继电器可以对故障电流进行较好地
检测，并对重要的故障进行保护，避免系统的紊乱。
阻抗继电器的灵敏度可以通过合理设
计系统、选择合适的电气元件、优化系统参数和合理设置继电器参数等方法来提高。
总之，阻抗继电器在电力系统保护方案中起着重要的作用。
阻抗继电器的动作特性决
定了其在电力系统保护方案中的可靠性和稳定性，因此需要根据具体情况进行合理设置，
以提高其在电力系统中的应用价值。
阻抗继电器的动作特性
PC REQUIREMENTS OF UR阻抗继电器的动作特性电厂继保2009-04-20 19:11:33 阅读80 评论0 字号：大中小BC线路距离I段内发生单相接地故障。
由于1）线路参数是分布的，Ψd有差异;2) CT,PT有误差;3）故障点过渡电阻 ;4）分布电容等;为了尽量简化继电器接线，且便于制造和调试，把继电器的动作特性扩大为一个圆，见图。
圆1：以od为半径——全阻抗继电器（反方向故障时，会误动，没有方向性）圆2：以od为直径——方向阻抗继电器（本身具有方向性）圆3：偏移特性继电器另外，还有椭圆形，橄榄形，苹果形，四边形等利用复数平面分析阻抗继电器阻抗继电器的实现原理：幅值比较原理：相位比较原理：一、全阻抗继电器特性：以保护安装点为圆心（坐标原点），以Zzd 为半径的圆，圆内为动作区。
Zdz.J——测量阻抗正好位于圆周上，继电器刚好动作，这称为继电器的起动阻抗。
无论Ψd多大 Zdz.J ＝Zzd，它没有方向性。
1、幅值比较原理：两边同乘以IJ，且IJ×ZJ＝UJ动作方程式2、相位比较原理：分子、分母同乘以IJ：二、方向阻抗继电器以Zzd为直径，通过坐标原点的圆。
圆内为动作区。
Zdz.J随ΨJ改变而改变，当ΨJ等于Zzd的阻抗角时，Zdz.J最大，即保护范围最大，工作最灵敏。
Ψlm——最大灵敏角，它本身具有方向性。
1、幅值比较原理2、相位比较原理三、偏移特性阻抗继电器反方向：偏移-αZzd(α<1)圆内动作。
圆心：半径：Zdz.J随ΨJ变化而变化,但没有安全的方向性。
1、幅值比较原理2、相位比较原理总结三种阻抗的意义：1）测量阻抗ZJ：由加入继电器的电压UJ 与电流IJ的比值确定。
2）整定阻抗Zzd：一般取继电器安装点到保护范围末端的线路阻抗。
全阻抗继电器：圆的半径方向阻抗继电器：在最大灵敏角方向上圆的直径偏移特性阻抗继电器：在最大灵敏角方向上由原点到圆周的长度。
3）起动阻抗（动作阻抗）Zdz.J：它表示当继电器刚好动作时，加入继电器的电压UJ 和电流IJ的比值。
阻抗继电器及其动作特性
➢ 动作区域为圆形，称为圆特征 ➢ 动作区域为四边形，称为四边形特征
– 动作特征用复数旳数学方程描述，称为动作方程。 – 圆特征阻抗继电器
➢ 偏移圆特征 ➢ 方向圆特征 ➢ 全阻抗圆特征 ➢ 上抛圆特征
3.2.2 阻抗继电器旳动作特征和动作方程
偏移圆特征
两个整定阻抗Zset1、Zset2
圆心
1 2 (Zset1 Zset 2 )
半径
1 2
( Z set1
Z set
2
)
动作区：圆内
非动作区：圆外
临界动作：圆周上
绝对值比较动作方程
1
1
Zm 2 (Zset1 Zset 2 ) 2 (Zset1 Zset 2 )
3.2.2 阻抗继电器旳动作特征和动作方程
相位比较动作方程
90 arg Zset1 Zm 90 Zm Zset 2
，
set
动作方程
Zm Zset
90 arg
Zset Zm Z set＋Z m
Байду номын сангаас0
– 可用于单侧电源系统中
– 用于多侧电源系统时，应与 方向元件相配合
3.2.2 阻抗继电器旳动作特征和动作方程
上抛圆特征
Zset2和Zset1都在第一象限 – 一般用于发电机旳失磁保护
3.2.2 阻抗继电器旳动作特征和动作方程
3.2.3 绝对值比较与相位比较之间旳相互转换
绝对值比较 ZB ZA 相位比较 90 arg ZC 90
ZD
ZA ZC ZD
ZB ZC ZD
ZC
1 2
(ZA
ZB )
1 ZD 2 (ZA ZB )
特征圆旳偏移
90
– 动作特征用复数旳数学方程描述，称为动作方程。 – 圆特征阻抗继电器
➢ 偏移圆特征 ➢ 方向圆特征 ➢ 全阻抗圆特征 ➢ 上抛圆特征
3.2.2 阻抗继电器旳动作特征和动作方程
偏移圆特征
两个整定阻抗Zset1、Zset2
圆心
1 2 (Zset1 Zset 2 )
半径
1 2
( Z set1
Z set
2
)
动作区：圆内
非动作区：圆外
临界动作：圆周上
绝对值比较动作方程
1
1
Zm 2 (Zset1 Zset 2 ) 2 (Zset1 Zset 2 )
3.2.2 阻抗继电器旳动作特征和动作方程
相位比较动作方程
90 arg Zset1 Zm 90 Zm Zset 2
，
set
动作方程
Zm Zset
90 arg
Zset Zm Z set＋Z m
Байду номын сангаас0
– 可用于单侧电源系统中
– 用于多侧电源系统时，应与 方向元件相配合
3.2.2 阻抗继电器旳动作特征和动作方程
上抛圆特征
Zset2和Zset1都在第一象限 – 一般用于发电机旳失磁保护
3.2.2 阻抗继电器旳动作特征和动作方程
3.2.3 绝对值比较与相位比较之间旳相互转换
绝对值比较 ZB ZA 相位比较 90 arg ZC 90
ZD
ZA ZC ZD
ZB ZC ZD
ZC
1 2
(ZA
ZB )
1 ZD 2 (ZA ZB )
特征圆旳偏移
90
阻抗继电器及其动作特性基础知识讲解
U1
0
波2
U2
直接相位比较电路
工作原理：测定UC和UD同时为 正的时间来判断它们的相位
动作条件：
90
arg
U C U D
90
0
U3
0
5ms U4
0
UO
0
t t
t 5ms
t 36 t
阻抗继电器及其动作特性基 础知识讲解
1
3.2.1 阻抗继电器的分类
➢ 按加入继电器的补偿电压分类 单相式、多相式
➢ 按继电器的动作特性分类 圆特性、非圆特性
➢ 按比较回路实现方法分类 比幅式、比相式
2
3.2.2 阻抗继电器的动作特性
3
jX C
Zset R
B
A
全阻抗继电器的动作特性
4
jX C
Zset
点）为圆心，以Zset为半
0
R 径的圆，圆内为动作区
没有方向性
12
（1）比幅式
jX Zset Zm R
13
（1）比幅式
jX Zset Zm R
14
比幅式
jX Zset Zm
R
Zm Zset
U m Im Zset
15
2.方向阻抗继电器
jX
Zset
方向阻抗继电器的特 性是以 Zset为直径而通过 坐标原点的一个圆，圆内 为动作区
BZ2
U B
+
31
3.3.2 相位比较原理的实现
(Implementation of Phase Comparison Scheme)
32
模拟式距离保护中相位比较的实现
90
arg
U C U D
大学课件 电力系统继电保护 第三章第二节 阻抗继电器及其动作特性
较式的动作方程为：
90 arg Zm Rset 90
Rset
电阻特性通常也是与其它特性复合，形成具有复合特性的阻抗 元件。
方向特性阻抗形式的绝对值比较动 作方程为：
Zm Zset Zm Zset
方向特性阻抗形式的相位比较方 程为：
90 arg Zm 90 Z set
方向特性的动作边界如图所示。动作边界直线经过坐标 原点，且与整定阻抗Zset方向垂直，直线的右下方（即 Zset一侧）为动作区
1 圆特性阻抗继电器
偏移圆特性 全阻抗圆特性
方向圆特性 上抛圆特性
正方向整定阻抗
动作阻抗Zop——使阻抗元件处 于临界动作状态对应的阻抗。
最灵敏角——当测量阻抗的阻 抗角与正向整定阻抗的阻抗角 相等时，阻抗继电器动作阻抗 最大，此时继电器最为灵敏， 所以正向整定阻抗的阻抗角又 称最灵敏角。最灵敏角一般取 为被保护线路的阻抗角。
Xmtg2 Rm Rset Xm ctg3 Rm tg1 X m X set Rm tg4
Xm
0( Xm
Xm 0) ( Xm 0)
Rm R0m((RRmm00))
若取1 2 14 ,3 45 ,4 7.1 , 则
tg1
tg2
0.249
0.25
1 4
, ctg3
1,tg4
0.1245
0.125
1 8
则动作特性又可以表示为：
1 4
Xm
Rm
Rset
Xm
1 4
Rm
Xm
Байду номын сангаас
X set
1 8
Rm
5 复合特性阻抗元件
复合特性——将上述各种特性复合而得到的动作特性称为复合特性。
90 arg Zm Rset 90
Rset
电阻特性通常也是与其它特性复合，形成具有复合特性的阻抗 元件。
方向特性阻抗形式的绝对值比较动 作方程为：
Zm Zset Zm Zset
方向特性阻抗形式的相位比较方 程为：
90 arg Zm 90 Z set
方向特性的动作边界如图所示。动作边界直线经过坐标 原点，且与整定阻抗Zset方向垂直，直线的右下方（即 Zset一侧）为动作区
1 圆特性阻抗继电器
偏移圆特性 全阻抗圆特性
方向圆特性 上抛圆特性
正方向整定阻抗
动作阻抗Zop——使阻抗元件处 于临界动作状态对应的阻抗。
最灵敏角——当测量阻抗的阻 抗角与正向整定阻抗的阻抗角 相等时，阻抗继电器动作阻抗 最大，此时继电器最为灵敏， 所以正向整定阻抗的阻抗角又 称最灵敏角。最灵敏角一般取 为被保护线路的阻抗角。
Xmtg2 Rm Rset Xm ctg3 Rm tg1 X m X set Rm tg4
Xm
0( Xm
Xm 0) ( Xm 0)
Rm R0m((RRmm00))
若取1 2 14 ,3 45 ,4 7.1 , 则
tg1
tg2
0.249
0.25
1 4
, ctg3
1,tg4
0.1245
0.125
1 8
则动作特性又可以表示为：
1 4
Xm
Rm
Rset
Xm
1 4
Rm
Xm
Байду номын сангаас
X set
1 8
Rm
5 复合特性阻抗元件
复合特性——将上述各种特性复合而得到的动作特性称为复合特性。
阻抗继电器及其动作特性
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
苹果形和橄榄形特性
Z set Z m arg Zm
β ≥90˚，苹果形 β < 90˚，橄榄形
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－电抗特性
1.电抗特性－动作方程 Z m Z m j 2 X set Z m jX set 90 arg 90 jX set 2.准电抗特性－动作方程 Z m jX set 90 arg 90 jX set
Zop＝Zset2 – 若Zset2＝-ρZset1，ρ：偏移率 – 常用于距离保护的后备段
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
方向圆特性
令Z set 2 0, Z set1 Z set， 动作方程 1 1 Z m Z set Z set 2 2 Z set Z m 90 arg 90 Zm
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－电阻特性
1.电阻特性－动作方程 Z m Z m 2R set 90 arg Z m Rset 90 Rset
2.准电阻特性－动作方程 Z Rset 90 arg m 90 Rset
综合可得
ˆ X mtg 2 Rm Rset X m ctg 3 ˆ tg Rmtg1 X m X set Rm 4
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
ˆ X mtg 2 Rm Rset X m ctg 3 ˆ tg Rmtg1 X m X set Rm tg 2 0.249 , 4 1 ctg 3 1, tg 4 0.1245 8 1 ˆ X m Rm Rset X m 4 1 1 ˆ Rm X m X set Rm 4 8
3.2阻抗继电器及其动作特性
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
jX
+j 动
作 区
R
r
sen
o
+1
方向特性
阻抗继电器动作特性的选择
方向性的要求 耐受过渡电阻能力：耐受过渡电阻的能力一般与 动作特性沿R轴正向的面积有关，面积越大，耐受 过渡电阻能力越强 对躲负荷能力：躲负荷能力一般与动作特性沿R轴 正向的面积有关，面积越大，躲负荷能力越弱 受系统振荡影响：一般而言，动作区域越大，受 振荡影响越严重
jX
圆心：
1 2
( Z set1
Z set
2
)
半径：
1 2
(Zset1
Zset2 )
Zset1 绝对值比较原理：
Zm
1 2
(Zset1
Zset
2
)
1 2
(Zset1
Zset
2
)
相位比较动作方程：
O
R
90 arg Zset1 Zm 90 Zm Zset 2
Z set 2
最灵敏角—— Zset1 的阻抗角，
相位：90 o arg Z C 90 o
ZD
或者： Z A ZC ZD ZD ZA ZB
ZB ZB
ZD ZA
ZC
ZB
ZA
ZD
ZC
ZB
ZC
ZD ZA
ZA ZD
ZC
R
90 arg Zset Zm 90
Zset Zm
O
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Z set 1
Zse1t Zm
Zm
ZmZse2t
Z set 1
Zse1t Zm
Zm
ZmZse2t
当Zm的阻抗角和Zset1的阻抗角相等时，阻抗继电器最灵敏，所以Zset1的 阻抗角也称为最灵敏角，一般取为被保护线路的阻抗角。
偏移特性的阻抗继电器在反方向 故障时有一定的动作区，因此通常 用作距离保护的后备段（III段）。
Z set 1
特性圆偏转后，直径变大， 此时要特别防止故障区外 的误动作。
Z set 2
0
2.苹果形特性和橄榄形特性
在前述的相位比较方程中，若动作的范围不等于180°，对应的特性
就不是一个圆。以方向圆特性为例，若动作边界变为 [，,即]相位比
较方程变为：
argZse1tZm
Zm
则动作区域的形状就会发生变化。
过负荷时
正常负荷时
R
苹果形特性
橄榄形特性的优点和缺点
Z set 1
优点：有较高的耐过负荷的能力 缺点：耐过渡电阻的能力差
3.直线特性的阻抗元件 （1）电抗特性 （2）电阻特性 （3）方向特性
实用文档
（1）电抗特性
动作方程： ①绝对值比较原理
ZmZmj2Xset
②相位比较原理
90arZ gmjXse t 9区域的概念 ——阻抗继电器的动作特性和动作方程 ——绝对值比较和相位比较的相互转换
实用文档
3.2.1 阻抗继电器动作区域的概念
发生短路
j 测量故障环
路上的Zm
Zm与整定
Z
Z 阻较抗Zset比k
set
2
Z set
Z k1
区内故障时动作
确定故障区 段
ZL
Z set 1
最灵敏角（阻抗角）
Z set 2
实用文档
（2）方向圆特性
圆心位置： Zset / 2
半径：
1 2
Z
set
动作方程：
Zset / 2
Z set ZsetZm Zm
①绝对值比较原理
Zm12Zset 12Zset
②相位比较原理
90 arZ gset Zm90 Zm
方向圆在反方向故障（第3相限）时 不动作，所以具有方向圆动作特性的 阻抗元件其自身动作就带有方向性， 一般用于距离保护的主保护（I段、II段） 中。
下抛圆特性的阻抗元件通常应用 于发电机失磁保护中。
（5）特性圆的偏转
上述圆特性阻抗元件的相位比较动作方程中，临界动作的边界都是90°和90°，动作范围为180°，现在以偏移圆为例，讨论临界边界不是90°和90°，动作范围仍为180°的情况。
0
90 arZ g s1 e tZm90
ZmZse 2t
jjZ
set
Z
Z
set
k
2
不动作
Z k1
动作
实用文档
根据要求和侧重点的不同，阻抗继电器的动作区域有多种形状，例如圆 形区、四边形区域、苹果型区域、橄榄型区域等。
本小节的主要研究的问题是： （１）各种形状的动作区域如何描述？ （２）各形状的动作区域在动作特性方面有和特点？
实用文档
3.2.2 阻抗继电器动作区域和动作方程
ZmZm2Rset
jX
Zm
Zm2Rset
R set 2Rset R
动作区 不动作区
②相位比较原理
90arZ gmRse t 90 Rset
Zm
ZmRset
实用文档
Rset
（2）电阻特性
（3）全阻抗圆特性 圆心位置：原点
半径：Z set
动作方程：
Z set ZsetZm Zm
Zset ZsetZm
①绝对值比较原理
Zm Zset
②相位比较原理
具有全阻抗全特性的阻抗器件本身不具备方向 性，可以应用于单侧电源的系统中，用于多重 电源系统时，应配合方向元件使用。
90 arZ gset Zm90 Zset Zm
实用文档
Z set
j
90
90
Z set
90
Z set 1
橄榄形特性
苹果形特性
苹果形特性的优点
j
金属性短路时
Z set
有过渡电阻时
苹果特性的阻抗元件在R轴方向上 的动作区域大，测量阻抗含有较大 过渡电阻短路时也能够动作，即， 有较高的耐过渡电阻能力。 但是，负荷阻抗中含有较大的电阻 成分，因而，在过负荷的情况下容 易误动作。
（4）上抛圆与下抛圆特性（以上抛圆为例）
圆心位置： (Zse1tZse2t)/2
Zm
半径： 12(Zset1Zset2)
动作方程：
Z set 1
Zset1 Zm
①绝对值比较原理
Zm1 2(Zs1 e tZse 2)t1 2(Zs1 e tZse 2)t
Z set 2 ZmZse2t
②相位比较原理
90arZ gse1tZm90 ZmZse2t
实用文档
（1）偏移圆特性
j
圆心位置： (Zse1tZse2t)/2 半径： 12(Zset1Zset2)
动作方程：
①绝对值比较原理
Z set 2
Zm1 2(Zse 1 t Zse 2)t1 2(Zse 1 tZse 2)t
②相位比较原理
90 arZ gse1tZm90 ZmZse2t
Z set 2
jX
j2X set
不动作区
Zmj2Xset
jX set
动作区
Zm
R
特点：有很强的耐过渡电阻能力，但可能在负荷阻抗的情况下动作。一 般不单独使用，而是与其它特性复合使用。
实用文档
实际电抗特性曲线及动作方程：
90 arZ g mjX set90
jX set
jX
jX set
R
实用文档
（2）电阻特性 动作方程： ①绝对值比较原理
动作特性——阻抗继电器在阻抗复平面动作区域的形状。 圆特性——动作区域为圆形； 四边形特性——动作区域为四边形。
动作方程——描述动作特性的复数数学方程。 绝对值（幅值）比较动作方程——比较两个量大小的绝对值比 较原理表达式。 相位比较动作方程——比较两个量相位的相位比较原理表达式。
实用文档
1.圆特性阻抗继电器 （1）偏移圆特性 （2）方向圆特性 （3）全阻抗圆特性 （4）上抛圆与下抛圆特性 （5）特性圆的偏移
前提：Zm 与Zset在同
Zk3
一直线上
实用文档
3.2.1 阻抗继电器动作区域的概念
实际中，考虑到短路点可能有过渡电阻、互感器可能存在误差等因 素，测量得到的阻抗Zm的值一般不会严格落在于Zset相同的直线上，而 是落在该直线附近的某个区域内。
阻抗继电器的临界动作边界——为保证区 内故障情况下阻抗继电器都能够可靠动作， 在阻抗复平面上，其动作的范围应该是一 个包括Zset对应线段在内，但在Zset方向 上不超过Zset的区域。该区域的边界即为 临界动作区。