阻抗继电器(仅供参考)

阻抗继电器

继电器的测量阻抗：指加入继电器的电压和电流的比值，即

cl cl cl I U Z =。

cl Z 可以写成jX R +的复数形式，所以可以利用复数平面来分析这种继电器的动作特

性，并用一定的几何图形把它表示出来，如图3-3所示。

以图3—3（a ）中线路BC 的距离保护第Ⅰ段为例来进行说明。设其整定阻抗

BC zd

Z Z 85.0='，并假设整定阻抗角与线路阻抗角相等。 当正方向短路时测量阻抗在第一象限，正向测量阻抗cl Z 与R 轴的夹角为线路的阻抗角

d ϕ。

反方向短路时，测量阻抗cl Z 在第三象限。如果测量阻抗cl Z 的相量，落在zd Z '向量以内，则阻抗继电器动作；反之，阻抗继电器不动作。

TV TA

d TA

BC TV B cl cl

cl n n Z n I n U I U Z === 阻抗继电器的动作特性扩大为一个圆。如图3—3（b ）所示的阻抗继电器的动作特性为方向特性圆，圆内为动作区，圆外为非动作区。

一、具有圆及直线动作特性的阻抗继电器

（一）特性分析及电压形成回路

1．全阻抗继电器 （1）幅值比较

图3-3 用复数平面分析阻抗继电器的特性

（a ）系统图；(b )阻抗特性图

(b)

(a)

全阻抗继电器的动作特性如图3—4所示，它是以整定阻抗zd Z 为半径，以坐标原点为

圆心的一个圆，动作区在圆内。它没有方向性。全阻抗继电器的动作与边界条件为 ：

cl zd Z Z ≥

构成幅值比较的电压形成回路如图 3—5所示。

（2）相位比较

相位比较的动作特性如图3—6 所示，继电器的动作与边界条件为cl zd Z Z -与

cl zd Z Z +的夹角小于等于 90，即

图3-5 全阻抗继电器幅值比较电压形成回路

B

TA

DKB

TV

c l

U B U y

=Z I z d

c l =cl

I R

z d

Z c l Z k ϕj ϕ0

j X

90arg

90≤=+-≤-θcl

zd cl

zd Z Z Z Z

分子分母同乘以测量电流得

90arg arg 90≤==+-≤-θC D U U U U y k y

k

上式中，D

量超前于C 量时θ角为正，反之为负。构成相位比较的电压形成回路如图3—7

所示

2．方向阻抗继电器

（1）（1）幅值比较

方向阻抗继电器的动作特性为一个圆，如图3—8(a)所示，圆的直径为整定阻抗zd Z ，圆周通过坐标原点，动作区在圆内。当正方向短路时，若故障在保护范围内部，继电器动作。当反方向短路时，测量阻抗在第Ⅲ象限，继电器不动。因此，这种继电器的动作具有方向性，

幅值比较的动作与边界条件为

图3-6 相位比较方式分析全阻抗继电器的动作特性

（a ）测量阻抗在圆上;（b ）测量阻抗在圆内;（c ）测量阻抗在圆外

（a ）（b ）

（c ）

DKB

YB

图3-7 全阻抗继电器相位比较电压形成回路

l

k U

k

U D

C

y U

y

U 图3-8 方向阻抗继电器的动作特性

（a ）幅值比较的分析;

（b ）相位比较的分析

（a ）

z

d

l Z 21（b ）

c

d Z

zd cl zd Z Z Z 2121-≥

分子分母同乘以测量电流得

B U U U A k

y k =-≥=2121

其电压形成回路如图3—9所示。

（2）相位比较

相位比较的方向阻抗继电器动作特性如图上图所示，其动作与边界条件为

90arg

90≤=-≤-θcl

cl

zd Z Z Z

分式上下同乘以电流

90arg 90≤-≤-y

y

k U

U U

方向阻抗继电器相位比较的电压形成回路，如图3—10所示。

3．偏移特性阻抗继电器

图3-10 方向阻抗继电器相位比较电压形成回路

y

U

y

U k

U YB

C

D

图3-9 方向阻抗继电器幅值比较电压形成回路

k U

21k U 21A B

y

U

DKB

YB

Z

d

c l Z

Z 21-Z 2

1Z

（b ）c

d Z

（1）幅值比较

偏移特性阻抗继电器的动作特性，如图3—11所示，圆的直径为zd Z 与α zd Z 之差。其中α =（-0.1～-0.2），圆心坐标

)(21

'zd zd oo Z Z Z α

+=

,

圆的半径为

)(21

zd zd Z Z α

-，

其动作与边界条件为

')(21

oo cl zd zd Z Z Z Z -≥-α

即

)(21

)(21zd zd cl zd zd Z Z Z Z Z αα

+-≥-

两边同乘以电流得

k

y k U U U A )1(21)1(21αα+-≥-=

（2）相位比较

偏移特性阻抗继电器相位比较分析，如图3-12所示，其相位比较的动作与边界条件为

90arg

90≤=--≤-θαcl cl

zd Z Z Z Z 两边同乘以电流得

90arg arg 90≤=--≤-C

D U U U U k

y

y

k α

(二)阻抗继电器的比较回路

具有圆或直线特性阻抗继电器可以用比较两个电气量幅值的方法来构成，也可以用比

图3-12 偏移特性阻抗继电器相位比较分析

图3-11 偏移特性阻抗继电器动作特性