优选阻抗继电器及其动作特性
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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
阻抗继电器及其动作特性
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
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
(完整版)阻抗继电器的动作特性PPT文档
比相阻抗动作方程为： 90argZKZset2 90
Hale Waihona Puke 相应的电压形式动作方程为：
Zset1ZK
U K
IK
Zse
t1Zse 2
t2
IK
Zse t1Zse t2 2
90oargU IKKZseIt1KZUseKt290o
3.方向阻抗继电器
是以整定阻抗为直径的圆， 或者说是以整定阻抗的中点为圆 心，整定阻抗大小的一半为半径 的圆。
器电压，以相电流加 IA K3I0为继电器电流，此接线方式
称为零序补偿接线。
零序补偿接线方式接入的电压和电流
阻抗继电器相别
U K
I K
A
U A
IA K3I0
B
U B
IB K3I0
C
U C
IC K3I0
3、阻抗继电器在各种故障时的动作情况 各种故障时阻抗继电器正确测量的分析
故障类型 AN BN CN ABN BCN CAN AB BC CA ABC KRA √ × × √ × √ × × × √ KRB × √ × √ √ × × × × √ KRC × × √ × √ √ × × × √ KRAB × × × √ × × √ × × √ KRBC × × × × √ × × √ × √ KRCA × × × × × √ × × √ √
在(I两A 相 接3 地I0 故z 障0 3 时 z，1 z故1)障z相1 lk 阻 抗继(I电A 器 的K 测3 量I阻0)抗z1 lk
为短路阻抗Z1lk。
在BC两相短路时有 UkBUkC ，IB IC 则
UM BCUM BUM C (IB1z1lk IB2z2lk)(IC1z1lk IC2z2lk) (IB1 IB2)z1lk (IC1 IC2)z1lk (IB IC)z1lk
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。
.
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。
.
阻抗继电器的动作方程和动作特性
360
90
arg
Um ImZ Ime j90
set
270
实用电抗特性
经过Zset端点的直线，与R轴的夹角θ
180 arg Zm Zset 360
R
90
arg
Um Ime j
Im Z set
(90 )
270
• 1.θ>0°，直线1。 • 该直线沿R轴+方向向上。
极化电压工作电压270arg90270arg90以zset和坐标原点连线为直径的圆以zset和za两点连线为直径的圆270arg90270arg90270arg90270arg90270arg90圆向r方向偏移越大偏移越多
阻抗继电器 动作特性、动作方程
幅值判据、相位判据、幅值与相位关系
幅值比较式：A B 相位比较式：1 arg CD 2
jX
0
arg
Um
Im Rset jIm X
180
0
arg
Um Ime j
Im Rset
(90 )
180
• 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
Zm
90
arg Um
ImZset Um
270
90
ar
g
Um ImZ Ume j
set
270
• 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。
3.2 阻抗继电器及其动作特性
3.2.3 绝对值比较与相位比较的转换
各种圆特性和直线特性既可以通过比较两个阻抗量的绝对值得到，
又可以通过比较另外两个阻抗量的相位得到。下面讨论两种比较方式 之间的转换关系。
（1）绝对值比较的一般表达式
ZB Z A
（2）相位比较的一般表达式
ZC 90 arg 90 ZD
当相位动作方程满足时，绝对值动作方程也满足
①绝对值比较原理
1 1 Z m ( Z set1 Z set 2 ) ( Z set1 Z set 2 ) 2 2
②相位比较原理
Z set1
Zm
Z set1 Z m
Z set1 Z m 90 arg 90 Z m Z set 2
Z set 2
Z m Z set 2
②相位比较原理
Z m Z set
Z set
不动作区
Zm 90 arg 90 Z set
4.多边形特性的阻抗元件
（1）四边形特性 （2）准四边形特性
(1) 四边形特性 a
2
X set 4
1
1
准电抗线
准电阻线 折线azb
3
Z set 2 z
Rsபைடு நூலகம்t
2
b
a
2
X set
Z m jX set 90 arg 90 jX set
jX
jX set
R
jX
（2）电阻特性
Zm
Rset
动作方程：
①绝对值比较原理
Z m 2 Rset
2 Rset
R
Zm Zm 2Rset
②相位比较原理
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
阻抗继电器及其动作特性PPT资料优选版
➢ 当Zm与Zset1阻抗角相等时， Zop＝Zset1，此时继电器最灵 敏
➢ 当Zm与Zset2阻抗角相等时， Zop＝Zset2
– 若Zset2＝-ρZset1，ρ：偏移率 – 常用于距离保护的后备段
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 set2
0 , Z set1
Z
，
set
电
力
系 统
3.2 阻抗继电器及其动作特性
继
电
保
护
南京信息工程大学 电气工程与自动化系
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
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
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 set
90
arg
Z set Z m
Z
＋
set
Z
jX set
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 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
➢ 当Zm与Zset2阻抗角相等时， Zop＝Zset2
– 若Zset2＝-ρZset1，ρ：偏移率 – 常用于距离保护的后备段
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 set2
0 , Z set1
Z
，
set
电
力
系 统
3.2 阻抗继电器及其动作特性
继
电
保
护
南京信息工程大学 电气工程与自动化系
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
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
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 set
90
arg
Z set Z m
Z
＋
set
Z
jX set
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 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
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相位比较动作方程：
90
arg
Zset Zm Zset＋Zm
90
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
方向圆特性、全阻抗圆特性和上抛圆特性也都可以作类似的 偏转。
1.电抗特性－动作方程 Zm Zm j2X set 90 arg Zm jX set 90
jX set 2.准电抗特性－动作方程 90 arg Zm jX set 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
（2）电阻特性 电抗特性的动作边界如图3.13中的直线1所示。动作边界直线平行于jX轴， 到jX轴的距离为Rset，直线的左侧为动作区。
当α为正角时 特性圆向右侧偏转
当α为负角时
特性圆向左侧偏转
※ 在整定阻抗不变的情况下，特性圆偏转时，圆 的直径变大，
测量元件在整定方向上的保护区不变，但其他方 向的保护区有可能伸长
应采取必要措施防止区外故障时测量元件误 动作
2.苹果形特性和橄榄形特性阻抗元件
如果上述的各相位比较方程中动作范围不等于180°，对应的动作 特性就不再是一个圆。将前面公式中的动作边界改为-β和β，对应 的动作方程变为：
Z
－Z
m set
Z
m
+Z set
90 arg Zm 90 Z set
4.多边形特性的阻抗元件 圆特性的元件有局限性，动作特性易随整定值变化，容易产生误动作或 不动作。
3.直线特性Leabharlann 阻抗元件当上述特性圆的圆心在无穷远处，而直径趋向无穷大时，圆形 动作边界就变成了直线边界。
圆特性中的绝对值比较原理和相位比较原理，都可以应用于直 线特性。
电抗特性
根据直线在阻抗复 平面上位置和方向 的不同
电阻特性
方向特性
（1）电抗特性 电抗特性的动作边界如图3.12中的直线1所示。动作边界直线平行于R轴， 到R轴的距离为Xset，直线的下方为动作区。
（3）全阻抗圆特性
令Zset 2
Zset , Zset1
Z
，
set
动作方程
Zm Zset
90 arg
Zset Zm Z set＋Z m
90
（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
arg Zset Zm
Zm
β≥90˚，苹果形
有较高的耐受过渡电 阻的能力，耐受过负 荷的能力不足
β< 90˚，橄榄形
有较高的耐受过负荷 的能力，耐受过渡电 阻能力不足
偏移圆特性的阻抗继 电器在反向故障时有 一定动作的动作区
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
（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Zset 2
0, Zset1
Z
，
set
动作方程
1
1
Zm 2 Zset 2 Zset
90 arg Zset Zm 90 Zm
根据复数反演的理论：取 Ym 1 ，做Ym的动作特性,导纳 Zm
动作为一直线 （外国称为导纳继电器或欧姆继电器）
绝对值比较动作方程：测量阻抗Zm落在圆内或圆周上，即Zm 末端到圆心的距离一定小于或等于圆的半径（Zm可由测量电 压Um和测量电流Im求出）
1
1
Zm 2 (Zset1 Zset2 ) 2 (Zset1 Zset2 )
（动作条件）
Zm满足上式时阻抗继电器动作
相位比较动作方程：Zset1与Zset2矢量末端的连线就特性 圆的直径，将圆分成右下部分和左上部分
1.电阻特性－动作方程 Zm Zm 2R set 90 arg Zm Rset 90
Rset 2.准电阻特性－动作方程
90 arg Zm Rset 90
Rset
（相位比较动作方程）
实际应用的电抗特性一般为图3.13中的
直线2，与直线1的夹角为
电抗特性的动作情况只与测量阻抗中的 电抗分量有关，与电阻无关，因而具有 很强的过渡电阻能力
两个整定阻抗Zset1、Zset2
圆心 半径
1 2
( Z set1
Z set 2 )
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
动 作
比较两个量大小的绝 对值原理表达式
绝对值（或幅值）比 较动作方程
方
程
表
达 形 式
比较两个量相位的相位 比较原理式
相位比较动作方程
阻抗继电器及其动作特性
3.22阻抗继电器动作特性和动作方程
阻抗继电器在阻抗复平面动作区域的形状，称为动作特性
描述方式
阻抗复平面上 的几何图形
复数的数学方程-动作方程
1.圆特性阻抗继电器
根据动作特性圆在阻抗复平面上的位置不同，圆特性又可分 为偏移圆特性、方向圆特性、全阻抗圆特性和上抛圆特性。
（1）偏移圆特性
当测量阻抗落在右下部分圆 周任一点上时有：
arg Zset1 Zm 90 Zm Zset2
当测量阻抗落在左上部分圆 周上任一点上时有：
arg Zset1 Zm 90 Zm Zset2
偏移圆特性阻抗继电器 的相位比较动作方程：
90 arg Zset1 Zm 90 Zm Zset 2
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
电阻特性的动作情况只与测量阻抗中的 电阻分量有关，与电抗无关，因而具有 很强的过负荷能力
本身不具有方向性，通 常与其他特性复合
（3）方向特性
电抗特性的动作边界如图3.14中的直线1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，直线的右上方（即Zset一侧）为动 作区。
动作方程：
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
偏移特性的阻抗元件 通常用在距离保护的 后备端（如第III段） 中。
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。