利用六角图判别功率方向继电器接线的正确性
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（!） 用瓦特表法测量某一相电流的相位时， 三组瓦特表 读数的代数和等于零。 （,） “六角图” 中电流向量应三相对称， 即大小相等， 相位 互差 !,.5， 且为正序。 （/） 在 “六角图” 中， 分别作出三个继电器的动作区 （ 67 + 并按 -.5 接线） ， 如图 , 所示， 则 !! 型继电器的内角 !8 ’(5， 且在最大灵敏线附近 )$、 )% 应分别落在相应的动作区内， )#、 图 !： 模拟实验接线图 表的电压线圈分别加上电压 "#$、 如图所示。然后 "$%、 "%#， 从瓦特表读取功率 &# 、 、 。若瓦特表指针正 &# &# （#$） （$%） （%#） 转， 功率为正， 指针反转， 功率为负。 （’ ） 按 上 述 方 法 求 取 引 入 其 余 两 相 电 流 时 的 功 率： 、 、 ； 、 、 。 &$ &$ &% &% &% &$ （#$） （$%） （%#） （#$） （$%） （%#） （(） 将测量数据记入表中 （见表 !） 。 表 !： 数据测量值 （瓦特表的读数， 单位： &） 接入电流 接入电压 )# "#$ "$% "%# ’* , + (. )$ + ’* ’( / )% ! + ’’* （以 # 相为例） 。 （’） 根据负荷的性质和潮流的送受方向画出初步的负荷 电力象限， 与测试得到的负荷电流向量图作比较， 以鉴别加 入继电器的电流相别和极性是否正确。 本实验用纯电阻 9 模拟线路的阻抗， 接入继电器的电流 即电源仅向负荷送出有功， 则在所测得的 “六角图” 上以 )# 为 基准作直角坐标系， 线电压应在第 ) 象限 （事实上， )# 滞后于 ， 说明加入继电器的电流的相别和极性正确。如在 "#$ 8 /.5） 现场， 线路的阻抗一般为感性 9 : ;<， 接入继电器的电流 )# 若落在以继电器电压 "$% 为基准作直角坐标系的第 ) 象限， 说明加入继电器的电流的相别和极性正确。
了继电器的动作行为分析。实验结果表明 （以 # 相功率方向 继电器为例） ： 如果正方向发生 #$、 #% 两相短路或 #$% 三相 短路时， 方向电流保护正确动作， 当然此时功率方向继电器 接点肯定处于闭合状态； 而在反方向发生 #$、 #% 两相短路 或 #$% 三相短路时方向电流保护未动作， 可以断定此时功率 方向继电器接点处于断开状态 （实验中仅将电流互感器的极 性反接模拟反向短路， 短路电流与正方向短路时是一样的） 。 这也印证了接线的正确性。 为了更细致地进行鉴别， 可以把接入 # 相继电器的 # 相 电流切换成 $ 相电流或 % 相电流。当切换成 % 相电流时， 接 点应打开； 而切换成 $ 相电流时， 继电器应处于动作区的边 界， 这将失去对电流方向的正确判断。
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广东水利电力职业技术学院学报
第 ! 卷第 " 期 "99: 年 ; 月 #$%&’() $* +%(’,-$’, ./01’20() 3$))/,/ $* 4(5/& </=$%&0/= (’- >)/05&20 >’,2’//&2’, 6$)7 ! 8$7 " #%’/ "99:
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［:］ 方法 。
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"7!
测绘方法
接线图： 在实验室设计了如图 ! 所示的接线图， 图中
! 测量原理
当测量 J 相电流时， 瓦特表电流线圈固定接 J 相电流， 使电压线圈分别接在 KJC、 读取瓦特表的读数分 KC3、 K3J 处， 别为 4J 、 、 ， 再用同样的方法可测取 C 相和 3 4J 4J （JC） （C3） （3J） 相电流在各线电压下的瓦特数。这时每三组功率的数值可
在双侧电源电网的电流保护中， 一般加装功率方向继电 器作为方向元件来判别短路电流的方向， 以保证保护动作的 选择性。而在这种具有方向性的保护中， 只有确保功率方向 继电器的正确接线以及加给功率方向继电器的电压与电流 的相位关系正确， 才能保证保护装置的正确动作。所以在这 些保护装置投入运行前， 必须对其接线的正确与否进行检 查。与 “零序功 率 方 向 继 电 器 正 确 接 线 的 判 定 和 校 验” 不
注释： ［%］张旭俊 & 零序功率方向继电器正确接线的判定和校验 ［ ’］ ： & 电力自动化设备， %((( & （ ! )*+& %( ,*& %） #! - #$ ［!］许建安 & 水电站继电保护 ［ .］ & 中国水利电力出版社 & !""" & /： 0( - /! ［#］陈维军， 成云云， 王新华 & 利用循环电流测量变压器差动 保护六角图 ［ ’］ （ ： & 供用电， !""%， ! )*+& %1 ,*& %） #$ - #0 ［$］税正中 & 电力系统继电保护 ［ .］ & 重庆大学出版社， %((1， 0： (! - (#
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利用 “六角图” 判别功率方向继电器接线的正确性
王
摘
敏
广东广州 ?!9;:?）
（广东水利电力职业技术学院电力工程系
要： 为确保功率方向继电器在输电线路正方向发生故障时能够可靠灵敏地动作而在反方向故障时
不动作， 在已知功率方向继电器动作特性的基础上， 有必要对其接线以及输电线路中的电压与电流的相 位关系进行实测与检验。本文介绍了用瓦特表测量法测绘 “六角图” （向量投影图） 进而检验功率方向继 电器接线的原理、 方法及判断依据， 并在实验室进行了方向电流保护动作正确性检验的动态模拟实验， 其结果证实了所提方法的正确性和有效性。 关键词： “六角图” ； 瓦特表测量法； 向量图； 功率方向继电器 中图分类号： .@?AA 7 ! B ? 文献标识码： C 文章编号： （"99:） !;D" E "AF! 9" E 99"G E 9: 用公式表示为： 4J （JC）L KJC MJ 0$= ! （! E !"9I） 4J （C3）L KC3 MJ 0$= （! B !"9I） 4J （3J）L K3J MJ 0$= 式中： ! 为 MJ 与 KJC之间的夹角 则有： 4J （JC）B 4J （C3）B 4J （3J） （! E !"9I） （! B !"9I） L KJCMJ0$=! B KC3 MJ0$= B K3JMJ0$= ［ 0$=! B 0$=!0$= （ E !"9I）B =2’!=2’ （ E !"9I）B L KJC MJ 0$=!0$=!"9I B =2’!=2’!"9I］ L KJCM［ !E J 0$= L9 由此可看出： !7! !7" 用同一电流， 依次将三个对称的线电压接至瓦特表， 测 采用三相线电压作为测绘三相电流相位的基准量， 瓦 出的三个读数的代数和应等于零。 特表的读数就是电流向量在电压轴上的投影， 据此可作出负 荷电流向量图， 即 “六角图” 。 ! : ! : 0$= E " =2’ E 0$= B " =2’ ］ " ! " ! " ! " !
第!期
王敏： 利用 “六角图” 判别功率方向继电器接线的正确性
#%
序电压的影响。另外， 该电压与被测电流必须属于同一系 统， 以保证在测试时两者之间有恒定的相位关系。 （!） 在整个测试过程中， 一次电流的大小和相位应尽可 能不变， 这可利用盘面指示的有功和无功功率的大小及正负 来监视。此外， 还要求运行值班人员尽可能保持试验工况不 变， 以保证三次瓦特表读数之和为 "。 测试时， 电流回路应串接电流表， 既监视电流回路是 （#） 否接通又监视电流是否波动。 （$） 电流回路内的接头、 插销、 螺丝等应尽可能少， 并且 整定旋钮应加垫圈， 保证接触良好、 可靠。
/4,
保护的动作实验
在功率方向继电器按 -.5接线， 方向电流保护根据按相ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
［’］ 起动连接时 ， 对用纯电阻模拟的线路正反向相间短路进行
（0） 绘出负荷电流向量图， 即 “六角图” 。 （ 1） 画出 "#$、 "$%、 "%#三个线电压向量及反方向延长线。 （2） 将测得的功率标注在电压线上， 正功率标在正方向， 负功率标在反方向， 这样便求得了三相电流在三个线电压轴 上的投影。 （3） 分别从各相电流在三个轴上的投影作垂线， 连接三
!< E :< 模拟第 M 段线路， F< E ;< 模拟第 MM 段线路， D< E G< 模拟线路所带负载。
"7"
测试方法：
（!） 先用相序表检查好电压的相序。 （"） 在 !N 和 "N （附图 ! 中两组跨越在相间的刀闸， 用于 模拟线路发生短路故障） 均断开的情况下合上电源闸刀 N， 调节滑线电阻 D<、 使三相负荷电流均为 !J。 A<、 G<， （:） 取 J 相电流表和一只瓦特表的电流线圈串联， 瓦特
收稿日期： "99:H9:H"F 作者简介： 王敏 （!G;; E ） ， 女， 讲师， 主要从事电力系统继电 保护方面的教学研究。
/.
广东水利电力职业技术学院学报 例） ， 所得向量图即为 “六角图” ， 如图 , 所示。
第!卷
/
保护接线正确性判断的依据与实验
则可认为保护回路接线正 / 4 ! 若符合以下几点， 确：
［!］ 同 ， 反应相间故障的功率方向继电器同时与反应相电流的
电流互感器和反应线电压的电压互感器连接， 构成一定的接
［"］ 线方式， 如 G9I接线 。对于这种方向性保护， 要检查它的接
线是否正确， 单靠功率方向继电器本身所标明的极性是不够 的， 生产实践中一般采用测绘 “六角图” 的办法来检验。 为了使学生能够理论联系实际， 为了培养学生的动手能 力， 我校在实践教学环节中， 在继电保护实验室用电阻模拟 线路运行设计了一套该线路的方向电流保护。学生在实习 过程中， 却经常发生保护误动或拒动现象。经故障排查发 现， 故障往往都是因为功率方向继电器接线错误而导致的， 在生产实践中， 这类现象也时有出现。下面介绍检查这套保 护装置接线是否正确的方法— — —用瓦特表测绘 “六角图” 的
’
小结
实践证明， 用瓦特表法测绘 “六角图” 能较准确地判断功
率方向继电器接线的正确与否， 原理简单、 操作方便、 试验工 作量小。但测试时由于电流互感器存在角误差， 测量过程中 潮流有波动， 读数有误差等原因， 就可能造成测试结果有误 图 ,： 向量图与功率方向继电器的动作区 垂线的交点与坐标原点就可求出各相电流向量 （以 # 相为 差。为了尽可能减少误差， 在生产实践中实际测试 “六角图” 时应注意以下事项： （!） 测量时瓦特表的电压线圈应加入线电压， 以避免零
了继电器的动作行为分析。实验结果表明 （以 # 相功率方向 继电器为例） ： 如果正方向发生 #$、 #% 两相短路或 #$% 三相 短路时， 方向电流保护正确动作， 当然此时功率方向继电器 接点肯定处于闭合状态； 而在反方向发生 #$、 #% 两相短路 或 #$% 三相短路时方向电流保护未动作， 可以断定此时功率 方向继电器接点处于断开状态 （实验中仅将电流互感器的极 性反接模拟反向短路， 短路电流与正方向短路时是一样的） 。 这也印证了接线的正确性。 为了更细致地进行鉴别， 可以把接入 # 相继电器的 # 相 电流切换成 $ 相电流或 % 相电流。当切换成 % 相电流时， 接 点应打开； 而切换成 $ 相电流时， 继电器应处于动作区的边 界， 这将失去对电流方向的正确判断。
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当测量 J 相电流时， 瓦特表电流线圈固定接 J 相电流， 使电压线圈分别接在 KJC、 读取瓦特表的读数分 KC3、 K3J 处， 别为 4J 、 、 ， 再用同样的方法可测取 C 相和 3 4J 4J （JC） （C3） （3J） 相电流在各线电压下的瓦特数。这时每三组功率的数值可
在双侧电源电网的电流保护中， 一般加装功率方向继电 器作为方向元件来判别短路电流的方向， 以保证保护动作的 选择性。而在这种具有方向性的保护中， 只有确保功率方向 继电器的正确接线以及加给功率方向继电器的电压与电流 的相位关系正确， 才能保证保护装置的正确动作。所以在这 些保护装置投入运行前， 必须对其接线的正确与否进行检 查。与 “零序功 率 方 向 继 电 器 正 确 接 线 的 判 定 和 校 验” 不
注释： ［%］张旭俊 & 零序功率方向继电器正确接线的判定和校验 ［ ’］ ： & 电力自动化设备， %((( & （ ! )*+& %( ,*& %） #! - #$ ［!］许建安 & 水电站继电保护 ［ .］ & 中国水利电力出版社 & !""" & /： 0( - /! ［#］陈维军， 成云云， 王新华 & 利用循环电流测量变压器差动 保护六角图 ［ ’］ （ ： & 供用电， !""%， ! )*+& %1 ,*& %） #$ - #0 ［$］税正中 & 电力系统继电保护 ［ .］ & 重庆大学出版社， %((1， 0： (! - (#
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不动作， 在已知功率方向继电器动作特性的基础上， 有必要对其接线以及输电线路中的电压与电流的相 位关系进行实测与检验。本文介绍了用瓦特表测量法测绘 “六角图” （向量投影图） 进而检验功率方向继 电器接线的原理、 方法及判断依据， 并在实验室进行了方向电流保护动作正确性检验的动态模拟实验， 其结果证实了所提方法的正确性和有效性。 关键词： “六角图” ； 瓦特表测量法； 向量图； 功率方向继电器 中图分类号： .@?AA 7 ! B ? 文献标识码： C 文章编号： （"99:） !;D" E "AF! 9" E 99"G E 9: 用公式表示为： 4J （JC）L KJC MJ 0$= ! （! E !"9I） 4J （C3）L KC3 MJ 0$= （! B !"9I） 4J （3J）L K3J MJ 0$= 式中： ! 为 MJ 与 KJC之间的夹角 则有： 4J （JC）B 4J （C3）B 4J （3J） （! E !"9I） （! B !"9I） L KJCMJ0$=! B KC3 MJ0$= B K3JMJ0$= ［ 0$=! B 0$=!0$= （ E !"9I）B =2’!=2’ （ E !"9I）B L KJC MJ 0$=!0$=!"9I B =2’!=2’!"9I］ L KJCM［ !E J 0$= L9 由此可看出： !7! !7" 用同一电流， 依次将三个对称的线电压接至瓦特表， 测 采用三相线电压作为测绘三相电流相位的基准量， 瓦 出的三个读数的代数和应等于零。 特表的读数就是电流向量在电压轴上的投影， 据此可作出负 荷电流向量图， 即 “六角图” 。 ! : ! : 0$= E " =2’ E 0$= B " =2’ ］ " ! " ! " ! " !
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保护的动作实验
在功率方向继电器按 -.5接线， 方向电流保护根据按相ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
［’］ 起动连接时 ， 对用纯电阻模拟的线路正反向相间短路进行
（0） 绘出负荷电流向量图， 即 “六角图” 。 （ 1） 画出 "#$、 "$%、 "%#三个线电压向量及反方向延长线。 （2） 将测得的功率标注在电压线上， 正功率标在正方向， 负功率标在反方向， 这样便求得了三相电流在三个线电压轴 上的投影。 （3） 分别从各相电流在三个轴上的投影作垂线， 连接三
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广东水利电力职业技术学院学报 例） ， 所得向量图即为 “六角图” ， 如图 , 所示。
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保护接线正确性判断的依据与实验
则可认为保护回路接线正 / 4 ! 若符合以下几点， 确：
［!］ 同 ， 反应相间故障的功率方向继电器同时与反应相电流的
电流互感器和反应线电压的电压互感器连接， 构成一定的接
［"］ 线方式， 如 G9I接线 。对于这种方向性保护， 要检查它的接
线是否正确， 单靠功率方向继电器本身所标明的极性是不够 的， 生产实践中一般采用测绘 “六角图” 的办法来检验。 为了使学生能够理论联系实际， 为了培养学生的动手能 力， 我校在实践教学环节中， 在继电保护实验室用电阻模拟 线路运行设计了一套该线路的方向电流保护。学生在实习 过程中， 却经常发生保护误动或拒动现象。经故障排查发 现， 故障往往都是因为功率方向继电器接线错误而导致的， 在生产实践中， 这类现象也时有出现。下面介绍检查这套保 护装置接线是否正确的方法— — —用瓦特表测绘 “六角图” 的
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实践证明， 用瓦特表法测绘 “六角图” 能较准确地判断功
率方向继电器接线的正确与否， 原理简单、 操作方便、 试验工 作量小。但测试时由于电流互感器存在角误差， 测量过程中 潮流有波动， 读数有误差等原因， 就可能造成测试结果有误 图 ,： 向量图与功率方向继电器的动作区 垂线的交点与坐标原点就可求出各相电流向量 （以 # 相为 差。为了尽可能减少误差， 在生产实践中实际测试 “六角图” 时应注意以下事项： （!） 测量时瓦特表的电压线圈应加入线电压， 以避免零