双侧电源网络相间短路的_方向性电流保护
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2.2双侧电源网络相间短路的方向性电流保护
三相短路和近处两相短路灵敏角变化 范围为：
90 sen 0
两相远处短路，B相灵敏角变化范围：
120 sen 30
C相灵敏角变化范围：
60 sen 30
为了使各种相间短路保护都能动作，
最大灵敏角范围：
sen 30 ~ 60
1、方向电流保护是为了满足双电源线 路、单电源环形网络选择性与灵敏性， 在电流保护的基础上增加方向元件。
通过保护3的短路功率为：
Pk1 Ures Ik1 cosk1 ＞0
当反方向短路时，通过保护3的短路功率为
Pk2 UresIk2 cosk1 ＜ 0
功率方向继电器动作条件：
Pk ＞0 动作；
Pk＜0时不动作。
（1）相位比较式原理
实质是判断母线电压与电流之间 相位角是否在 90 ~ 90 范围内。
2.2 双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护
1、过电流保护的方向性 2、工作原理 3、功率方向继电器工作原理 4、功率方向继电器接线
教学 要求
通过学习要求掌握方向过电流保护的基 本工作原理；功率方向继电器工作原理 及动作区。功率方向继电器采用 90 接
线的目的，消除出口三相短路死区的方 法。
采样双电源目的
U a
k
U c
U b
Ib
U ca
Ebc
sen (90 k )
90 sen 0
（3）远处两相短路
U ab
Ic
Ea U a
c
Ecb
k
k
Ebc
E c
U ca
b
Eb
Ib
120 b 30
60 c 30
电力系统继电保护第2.2章双侧电源相间短路的方向性电流保护-90接线
30
UBC Ur
U B
P UrIr cosr 0 cosr 0 90 r 90
①四个角度：
r 为加入继电器的电压和电流的夹角即
k
r
为短路阻抗角；
arg
U r Ir
sen 为最大灵敏角；
sen k 90
：继电器内角； sen，取30°或45°
)
arg
U r Ir
90
Ur Ir cos(r ) 0 功率形式
（三）功率方向继电器的动作特性
在 UrIrcos(r α) 0 中， Ur、I r和r 均为变数，
为了阐明继电器的动作特性，通常采用固定其中一 个变量来分析其它两个变量之间的关系。 1. 角度特性：
推导过程：
90
arg
U
re Ir
j
90
90
arg
U r e
j (90
Ir
k
)
90
90
arg
U r e Ire
j 90
jk
90
90 arg K uUr 90 K IIr
令
C K uUr D K I Ir
180o k2
1.工作原理
利用判别短路功率的方向或电流 与电压之间的相位关系，就可以判别 发生故障的方向。
用以判别功率方向或测定电流与 电压间相位角的继电器称为功率方向 继电器。
2.功率方向继电器的动作方程
以正方向三相短路时A相的功率方向继电器为例：
M
N
k1 P
1
U C
23
双侧电源相间短路的方向性电流保护-习题
保护范围的最末端。 当M点短路时，流过保护2的实际电流为： Ir = I AB.M
& & & 因为：I BC.M = I AB.M + I ′ .M AB
& ，所以 I AB.M < I BC.M
经过上述分析，M点短路时保护2的电流Ⅱ段不能动作。 所以如果不考虑电源支路的影响会使电流Ⅱ段的保护范围缩小。
• 优点：适用于多电源系统，方向性电流保 优点：适用于多电源系统， 护可保证各保护之间动作的选择性。 护可保证各保护之间动作的选择性。 • 缺点：接线复杂； 缺点：接线复杂； • 保护出口正方向三相短路时， 保护出口正方向三相短路时，整套 保护拒动。 保护拒动。 • 方向元件装设原则： 方向元件装设原则： • 尽量不装设方向元件，只在可能误动的电 尽量不装设方向元件， 流保护上装方向元件。 流保护上装方向元件。
I
(3) k . max
115000 = 3(6 + 20)
A 1
& IAB
20Ω
B
& I′ BC
2
C
ZA.max =10Ω ZA.min = 6Ω
& IB
18Ω
ZB.max =8Ω
ZB.min = 4Ω
解：2）
B电源在最大运行方式下，A母线最大三相短路电流
I
(3) k . max
115000 = 3(4 + 20)
短路点越靠近线路末端，分支系数越小； 故简化计算是可取故障位置为1/2，再校验灵敏度是否满足。 ♣ 分支系数与运行方式无关。 ♣ 限时电流速断保护（电流Ⅱ段）的整定。 起动电流整定值按照最小分支系数来整定。
KⅡ Ⅰ 即：IⅡ .2 = rel I set.1 set Kb
& & & 因为：I BC.M = I AB.M + I ′ .M AB
& ，所以 I AB.M < I BC.M
经过上述分析，M点短路时保护2的电流Ⅱ段不能动作。 所以如果不考虑电源支路的影响会使电流Ⅱ段的保护范围缩小。
• 优点：适用于多电源系统，方向性电流保 优点：适用于多电源系统， 护可保证各保护之间动作的选择性。 护可保证各保护之间动作的选择性。 • 缺点：接线复杂； 缺点：接线复杂； • 保护出口正方向三相短路时， 保护出口正方向三相短路时，整套 保护拒动。 保护拒动。 • 方向元件装设原则： 方向元件装设原则： • 尽量不装设方向元件，只在可能误动的电 尽量不装设方向元件， 流保护上装方向元件。 流保护上装方向元件。
I
(3) k . max
115000 = 3(6 + 20)
A 1
& IAB
20Ω
B
& I′ BC
2
C
ZA.max =10Ω ZA.min = 6Ω
& IB
18Ω
ZB.max =8Ω
ZB.min = 4Ω
解：2）
B电源在最大运行方式下，A母线最大三相短路电流
I
(3) k . max
115000 = 3(4 + 20)
短路点越靠近线路末端，分支系数越小； 故简化计算是可取故障位置为1/2，再校验灵敏度是否满足。 ♣ 分支系数与运行方式无关。 ♣ 限时电流速断保护（电流Ⅱ段）的整定。 起动电流整定值按照最小分支系数来整定。
KⅡ Ⅰ 即：IⅡ .2 = rel I set.1 set Kb
2011继电保护 第2章 电网的电流保护双侧电源
级 set K b
（２）外汲电流的影响 限时电流速断保护整定时 分支电路的影响 考虑分支系数
I
set
K rel I set .下一级 K b
３.过电流保护装设方向元件的一般方法 反方向保护的延时小于本线路保护的动作延时，本保护可不用方向元件
0 60 Ｃ相继电器能够动作的条件 分析结论:三相短路和任意两相短路，当 0 90 K 使故障相方向继电器动作的条件为 30 60 ９０°接线方式的优点 缺点 （１）两相短路没有死区
（２）选择继电器的内角在30°和 60° 之间，各种相间短路都能保证动作的方向性 在保护安装地点附近正方向发生三相短路时，方 向保护存在动作的死区
0 90 K
的情况下均能动作，应选择
0 90
在三相对称的情况下，当功率因数为１时，加入继电 器的电流和电压相位相差90°（这只是加入继电器的 电压和电流的一种组合，并无实际意义）
之间才能满足要求
同一相的电流元件与功率元件必须串联，然后再 与其它相并联，一起起动其它元件
2.正方向发生两相短路 （１）短路点位于保护安装地点附近 为使故障相方向继电器在任何 0 90 K 的情况下均能动作，应选择 之间才能满足要求 0 90 （２）短路点远离保护安装地点 120 Ｂ相继电器能够动作的条件 30 Ｃ相继电器能够动作的条件 30 60 正方向发生两相短路 Ｂ相继电器能够动作的条件 30 90
五、方向性电流保护的应用特点 １.电流速断保护可以取消方向元件的情况 速断保护的整定值躲过反方向短路时流过保护的最大短路电流， 保护可以不用方向元件
２.限时电流速断保护整定时分支电路的影响 （１）助增电流的影响 分支系数 故障线路流过的短路电 流 K b 前一级保护所在线路上 流过的短路电流
（２）外汲电流的影响 限时电流速断保护整定时 分支电路的影响 考虑分支系数
I
set
K rel I set .下一级 K b
３.过电流保护装设方向元件的一般方法 反方向保护的延时小于本线路保护的动作延时，本保护可不用方向元件
0 60 Ｃ相继电器能够动作的条件 分析结论:三相短路和任意两相短路，当 0 90 K 使故障相方向继电器动作的条件为 30 60 ９０°接线方式的优点 缺点 （１）两相短路没有死区
（２）选择继电器的内角在30°和 60° 之间，各种相间短路都能保证动作的方向性 在保护安装地点附近正方向发生三相短路时，方 向保护存在动作的死区
0 90 K
的情况下均能动作，应选择
0 90
在三相对称的情况下，当功率因数为１时，加入继电 器的电流和电压相位相差90°（这只是加入继电器的 电压和电流的一种组合，并无实际意义）
之间才能满足要求
同一相的电流元件与功率元件必须串联，然后再 与其它相并联，一起起动其它元件
2.正方向发生两相短路 （１）短路点位于保护安装地点附近 为使故障相方向继电器在任何 0 90 K 的情况下均能动作，应选择 之间才能满足要求 0 90 （２）短路点远离保护安装地点 120 Ｂ相继电器能够动作的条件 30 Ｃ相继电器能够动作的条件 30 60 正方向发生两相短路 Ｂ相继电器能够动作的条件 30 90
五、方向性电流保护的应用特点 １.电流速断保护可以取消方向元件的情况 速断保护的整定值躲过反方向短路时流过保护的最大短路电流， 保护可以不用方向元件
２.限时电流速断保护整定时分支电路的影响 （１）助增电流的影响 分支系数 故障线路流过的短路电 流 K b 前一级保护所在线路上 流过的短路电流
电网相间短路的方向电流保护
2I
I3
4I
I5
6I
N
QF2 QF3 iKM
QF4 QF5
QF6 iKN
2.5.2 解决办法
方向性电流保护：
利用这个特点可构成一种保护，这种保护要求：凡是流 过保护的短路功率是由母线指向线路时（正），保护就起动； 凡是流过保护的短路功率是由线路指向母线时（负），保护 就不起动。
M
I1
QF1
k2
P
k1
双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护
2.5.1 问题的提出
（1）短路点： K1：要求 t6 ＜t1
K ：要求 2
t1
＜t6
无法满足要求
（2） K1点短路：若Id＞ Iact.1，保护1误动。
（3）对电流速断保护：K2点短路，要求I2<Ik2<I3,否则保 护3误动；K1点短路，要求I3<Ik1<I2，否则保护2误动；
称短路时， UBC 电压很高，I A 很大，继电器没有死区，
且动作灵敏度很高。
减小和消除三相短路时死区的方法：电压记忆回路
功率方向元件应注意的问题
1、死区：当输入继电器的电压小于继电器最小动作电压 时，即使在最大灵敏角下，继电器也不动作，这一范围称 为功率方向继电器的死区。
2、潜动问题： 是指继电器仅加入电压或电流一个电量就会 动作的现象。 只加电流不加电压时所产生的潜动称为电流潜 动。只加电压不加电流时所产生的潜动称为电压潜动。
QF5 QF4
对单电源环网中的QF2和QF5，在正常运行时，不可能有正向 电流通过这两个断路器;若有正向电流通过，则一定是被保护的线 路发生短路。因此，在QF2和QF5上仅需装方向元件判别电流的方 向。
双侧电源网络相间短路的_方向性电流保护
动作方程（2种形式）：
sen＋ 90
arg Ur Ir
sen－90
90 arg Ure jsen －90 （相角形式） Ir
UJ IJ cos(J lm ) 0 (功率形式 )
0º接线和90º接线方式功率方向继电器的分析
E1 k2 U r 1
Ir
k1 2
E 2
临界动作条件：arg
U
re Ir
j
90
最灵敏动作条件：arg
U re Ir
j
0
2.2.4 相间短路功率方向判别元件的接线方式
1. 对接线方式的基本要求 （1）良好的方向性：正向动，反向不动。
（2）较高的灵敏性：Ur 、Ir 尽可能大，并接近Φsen ,
以减小或消除死区。
2. 0º和90º接线方式
当0
k
90，09 0
180 90
(k＝0 ) (k＝90 )
选择0 90，B、C相继电器都能动作。
ⅱ. 远离保护安装点 Zk Zs ,可认为Zs 0
U A E A , U B E B , U C E C
0º接线: 指系统三相对称且cosφ=1时，arg Ir U 90º接线:指系统三相对称且cosφ=1时，arg Ir Ur
0
r
90
的接线方式。 的接线方式。
功率方向继电器90°接线，三相方向过电流保护原理接线图
！注意：极性连接。
3. 90º接线方式功率方向继电器的动作情况
（1）正方向三相短路
E1
52
k1 6 1
E 2
克服方法：
I
双侧电源输电线路相间短路的方向电流保护原理电子教材(精)
项目五：电网相间短路的方向电流保护任务1方向电流保护的工作原理一、方向电流保护的工作原理1.电流保护用于双电源线路时的问题为了提高电力系统供电可靠性，大量采用两侧供电的辐射形电网或环形电网，如图 l所示。
在双电源线路上，为切除故障元件，应在线路两侧装设断路器和保护装置。
线路发生故障时线路两侧的保护均应动作，跳开两侧的断路器，这样才能切除故障线路，保证非故障设备继续运行。
在这种电网中，如果还采用一般过电流保护作为相间短路保护时，主保护灵敏度可能下降，后备保护无法满足选择性要求。
图 1 双侧电源供电网络示意图（1）Ⅰ、Ⅱ段灵敏度可能下降以保护P3Ⅰ段为例，整定电流应躲过本线路末端短路时的最大短路电流，关键是除了躲过P母线处短路时A侧电源提供的短路电流，还必须躲过N母线短路时B侧电源提供的短路电流，见图 2。
当两侧电源相差较大且B侧电源强于A侧电源时，可能使整定电流增大，缩短Ⅰ段保护的保护区，严重时可以导致Ⅰ段保护丧失保护区。
整定电流保护Ⅱ段时也有类似的问题，除了与保护P5的Ⅰ段配合，还必须与保护P2的Ⅰ段配合，可能导致灵敏度下降。
M N P图 2 保护P3主保护整定示意图（2）无法保证Ⅲ段动作选择性Ⅲ段动作时限采用“阶梯特性”，距电源最远处为起点，动作时限最短。
现在有两个电源，无法确定动作时限起点。
图 3中保护P2、P3的Ⅲ段动作时限分别为t2、 t3，当k1故障时，保护P2、P3的电流Ⅲ段同时启动，按选择性要求应该保护P3动作，即要求t3<t2；而k2故障时，又希望保护P2动作，即要求t3>t2，显然无法同时满足两种情况下后备保护的选择性。
MNk1故障时流过保护P3的短路电流图 3保护P3后备保护整定示意图2．方向性保护的概念我们再深入分析一下，造成电流保护在双电源线路上应用困难的原因是需要考虑“反向故障”。
以图4中保护P3为例，阴影中发生故障时B 侧电源提供的短路电流流过保护P3，而如果仅存在电源A，阴影部分发生故障时则没有短路电流流过保护P3，不需要考虑。
2.2 双侧电源输电线路相间短路的方向电流方向
第3章 输电线路电流电压保护
2 .2 电网相间短路的方向电流保护
1、方向性电流保护的工作原理
2、功率方向继电器工作原理
3、功率方向继电器接线方式
4、非故障相电流的影响与按相起动
Page: 1
电力系统继电保护技术
第3ห้องสมุดไป่ตู้ 输电线路电流电压保护
1、方向性电流保护的工作原理
K1
当K1点短路,保护1、2动作，断开QF1 和QF2，接在A、B、C、D母线上的用 户，仍然由A侧电源和D侧电源分别供 电，提高了对用户供电可靠性。
Pk 2 U res I k 2 cos k1 ＜ 0
Page: 9
电力系统继电保护技术
第3章 输电线路电流电压保护
功率方向继电器动作条件：
Pk ＞0 动作；
Pk＜0时不动作。
（1）相位比较式原理 实质是判断母线电压与电流之间 相位角是否在 90 ~ 90 范围内。
Page: 10
60 sen 30
为了使各种相间短路保护都能动作，最 大灵敏角范围：
Page: 20
电力系统继电保护技术
sen 30 ~ 60
第3章 输电线路电流电压保护
5、非故障相电流的影响与按相起动
Page: 21
电力系统继电保护技术
t1 t3 t5 t6 t4 t2
Page: 6
电力系统继电保护技术
第3章 输电线路电流电压保护
单相式方向过电流保护原理接线：
信号
接自母线TV
由起动元件、方向元件、时间元件和 信号元件组成。
Page: 7
电力系统继电保护技术
第3章 输电线路电流电压保护
2、功率方向继电器工作原理
2 .2 电网相间短路的方向电流保护
1、方向性电流保护的工作原理
2、功率方向继电器工作原理
3、功率方向继电器接线方式
4、非故障相电流的影响与按相起动
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第3ห้องสมุดไป่ตู้ 输电线路电流电压保护
1、方向性电流保护的工作原理
K1
当K1点短路,保护1、2动作，断开QF1 和QF2，接在A、B、C、D母线上的用 户，仍然由A侧电源和D侧电源分别供 电，提高了对用户供电可靠性。
Pk 2 U res I k 2 cos k1 ＜ 0
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第3章 输电线路电流电压保护
功率方向继电器动作条件：
Pk ＞0 动作；
Pk＜0时不动作。
（1）相位比较式原理 实质是判断母线电压与电流之间 相位角是否在 90 ~ 90 范围内。
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60 sen 30
为了使各种相间短路保护都能动作，最 大灵敏角范围：
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第3章 输电线路电流电压保护
5、非故障相电流的影响与按相起动
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t1 t3 t5 t6 t4 t2
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第3章 输电线路电流电压保护
单相式方向过电流保护原理接线：
信号
接自母线TV
由起动元件、方向元件、时间元件和 信号元件组成。
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第3章 输电线路电流电压保护
2、功率方向继电器工作原理
继电保护-双侧电源网络相间短路的方向性电流保护
ϕK − 90 = −30 ~ −15
90
ϕK − 120 = −60 ~ −45
ϕK − 60 = 0 ~ +15
0 角平分线 → − 60 + 15 = −22.5
2
兼顾上述各种相间短路情况，以便保证各种故障 的正方向都能动作，于是，通常将最大灵敏角（电
压超前电流的角度）设计为： ϕsen = −30
27/43
90º接线方式的优点 （1）对各种两相短路都没有死区
——因为引入了非故障相电压。 （或者说：包含了不为0的非故障相电压） （2）适当选择灵敏角之后，对各种相间故障都能
保证方向性。 另外，出口三相短路时，没有电压，会出现“电 压死区”（Um =0），故采用短路前的“记忆电压” 进行比较。
28/43
证各保护之间动作的选择性。 存在的问题：
1）接线复杂(非微机时，可靠性降低)、投资增 加；
2）保护安装处正方向出口发生三相短路，存在 动作“死区”（II段、III段有延时，无记忆作 用）。
30/43
为此，方向元件的配置应该按照 “少而精” 的原则。 1）电流整定值能保证选择性时，不加方向元
件； 2）在线路一端加方向元件后满足选择性要求
因为 1个电气量无法进行比较（称为出现死区）， 所以， 2个电气量都需要设定一个最小的门槛。
此门槛要求：在电流保护第III段末端发生短路时， 保护安装处的测量电流、电压要大于这个门槛值，即 末端短路时，方向元件应当可靠动作，否则，会影响 保护灵敏度。
17/43
四、方向元件的接线方式 接线方式 —— 引入什么电压与电流？
(Z
很大)
K
IC
U A
U CA U C
ϕK
2011继电保护 第2章 电网的电流保护双侧电源
短路功率方向判别元件的接线方式 对功率方向元件接线方式的要求 (1)正方向任何类型的短路故障都能动作，当反方向故障时则不动作 正方向任何类型的短路故障都能动作， 正方向任何类型的短路故障都能动作 (2) 故障后加入继电器的电压和电流应尽可能大一些，使电压和电流的 故障后加入继电器的电压和电流应尽可能大一些， 相位差接近于最大灵敏度角， 相位差接近于最大灵敏度角，以便消除和减小方向元件的死区 采用90° 采用 °接线方式 注意： 按相连接 按相起动） 按相连接（ 注意： (1)按相连接（按相起动） (2) 功率方向元件电流线圈和电压线圈的极性 90°接线方式，线路上发生各种故障时可能动作的内角的范围 °接线方式， １.正方向发生三相短路 正方向发生三相短路 为使方向继电器在任何
& ｊ Uｅ Uｅα −90° p arg r p 90° & I
r
r
+1
α
(2)正方向故障时有足够的灵敏度 正方向故障时有足够的灵敏度 ϕr = ϕsen = −α 最大灵敏度角 3.功率方向元件的构成 功率方向元件的构成 方向元件的作用是比较加在该元件上的电流与电压的相位， 方向元件的作用是比较加在该元件上的电流与电压的相位，并在满足 一定关系时动作 实现手段：感应型（感应式功率方向继电器GG－11型） 集成电路型 数字型 实现手段：感应型（感应式功率方向继电器 － 型 实现方法： 实现方法：相位比较 幅值比较
I& r
φ&I
﹡
& φU
& IU ﹡
& Ur
第二章 电网的电流保护
作业 第二章
2.双侧电源的方向性电流保护利用了电流和功率的什么特征 方 双侧电源的方向性电流保护利用了电流和功率的什么特征?方 双侧电源的方向性电流保护利用了电流和功率的什么特征 向性电流保护的主要特点是什么?相间短路的方向性电流保护 向性电流保护的主要特点是什么 相间短路的方向性电流保护 适用的电网。 适用的电网。 什么是功率方向元件的90º接线方式 相间短路功率方向元件采 什么是功率方向元件的 接线方式?相间短路功率方向元件采 接线方式 接线方式的优缺点。 用90º接线方式的优缺点。 接线方式的优缺点
& ｊ Uｅ Uｅα −90° p arg r p 90° & I
r
r
+1
α
(2)正方向故障时有足够的灵敏度 正方向故障时有足够的灵敏度 ϕr = ϕsen = −α 最大灵敏度角 3.功率方向元件的构成 功率方向元件的构成 方向元件的作用是比较加在该元件上的电流与电压的相位， 方向元件的作用是比较加在该元件上的电流与电压的相位，并在满足 一定关系时动作 实现手段：感应型（感应式功率方向继电器GG－11型） 集成电路型 数字型 实现手段：感应型（感应式功率方向继电器 － 型 实现方法： 实现方法：相位比较 幅值比较
I& r
φ&I
﹡
& φU
& IU ﹡
& Ur
第二章 电网的电流保护
作业 第二章
2.双侧电源的方向性电流保护利用了电流和功率的什么特征 方 双侧电源的方向性电流保护利用了电流和功率的什么特征?方 双侧电源的方向性电流保护利用了电流和功率的什么特征 向性电流保护的主要特点是什么?相间短路的方向性电流保护 向性电流保护的主要特点是什么 相间短路的方向性电流保护 适用的电网。 适用的电网。 什么是功率方向元件的90º接线方式 相间短路功率方向元件采 什么是功率方向元件的 接线方式?相间短路功率方向元件采 接线方式 接线方式的优缺点。 用90º接线方式的优缺点。 接线方式的优缺点
第4章双侧电源输电线路相间短路方向电流保护
与母线所有出线Ⅰ段配合，可能使灵敏系数降低 (3)定时限过电流保护(Ⅲ段)保护动作时限无法整定
d1点短路时：t6＜t1 d2点短路时：t6＞t1
泸州职业技术学院
继电保护
3
图4-1 双侧电源供电网络
4
4.1.1 以阶段式电流保护带来的新问题
2.原因：图4-1
某一保护（如保护1）的误动是在所保护的线路（如 CD线路）反方向发生故障时，由另一个电源（如电源EⅡ）
2.特点：
在原有保护上增设一个功率方向判别元件，反向故障时， 闭锁保护。
3.接线：
➢原理接线图
➢展开接线图
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继电保护
7
图4-2 方向电流保护原理接线图
泸州职业技术学院
继电保护
8
4.1.4 方向过电流保护
4.动作原理： 短路（正向）时：KA、KPR均动作,保护动作 短路（反向）时：KA动作，KPR不动闭锁保护装置
5.动作参数的整定： 根据动作方向将保护分成两组。 例：在图4-1将1、2、3、4分成一组；5、6、7、8分成一组
再分别按单侧电源线路过电流保护同样的原则整定参数， 保证动作的选择性。
6.方向元件的装设原则：
对于同一母线两侧的保护：动作时限长者可不装方向元件， 动作时限短和相等者必须装方向元件。
泸州职业技术学院
4.3.1 定义：
是指功率方向继电器与电流互感器和电压互感器 的连接方式,即加入继电器的电压Uj和电流Ij是线(相间) 的还是相的一定组合方式。
4.3.2 要求：
1.能正确反应故障方向：正方向故障,继电器动作
反方向故障继电器不动作
2.灵敏系数高：故障以后加入继电器的电流和电压
应尽可能地大一些 。
d1点短路时：t6＜t1 d2点短路时：t6＞t1
泸州职业技术学院
继电保护
3
图4-1 双侧电源供电网络
4
4.1.1 以阶段式电流保护带来的新问题
2.原因：图4-1
某一保护（如保护1）的误动是在所保护的线路（如 CD线路）反方向发生故障时，由另一个电源（如电源EⅡ）
2.特点：
在原有保护上增设一个功率方向判别元件，反向故障时， 闭锁保护。
3.接线：
➢原理接线图
➢展开接线图
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继电保护
7
图4-2 方向电流保护原理接线图
泸州职业技术学院
继电保护
8
4.1.4 方向过电流保护
4.动作原理： 短路（正向）时：KA、KPR均动作,保护动作 短路（反向）时：KA动作，KPR不动闭锁保护装置
5.动作参数的整定： 根据动作方向将保护分成两组。 例：在图4-1将1、2、3、4分成一组；5、6、7、8分成一组
再分别按单侧电源线路过电流保护同样的原则整定参数， 保证动作的选择性。
6.方向元件的装设原则：
对于同一母线两侧的保护：动作时限长者可不装方向元件， 动作时限短和相等者必须装方向元件。
泸州职业技术学院
4.3.1 定义：
是指功率方向继电器与电流互感器和电压互感器 的连接方式,即加入继电器的电压Uj和电流Ij是线(相间) 的还是相的一定组合方式。
4.3.2 要求：
1.能正确反应故障方向：正方向故障,继电器动作
反方向故障继电器不动作
2.灵敏系数高：故障以后加入继电器的电流和电压
应尽可能地大一些 。
双侧电源相间短路的方向性电流保护-90接线
特性
相间短路通常会导致大电流和电 压下降，对电力系统的稳定性和 设备安全造成严重影响。
发生的原因和影响
原因
相间短路可能由多种原因引起，如设 备故障、自然灾害、人为错误等。
影响
相间短路可能导致设备损坏、系统稳 定性丧失、停电等后果，甚至可能引 发火灾等安全事故。
03 方向性电流保护
定义与原理
定义
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
由于停电时间有限，可能会面临工期紧张的挑战。解决方案是优化施工 计划，合理安排人员和时间，确保在规定时间内完成施工。
03
安全风险
在施工过程中可能存在安全风险，如触电、高空坠落等。解决方案是加
强安全培训和现场监管，确保工作人员遵守安全规程。
实施效果评估
保护动作的准确率
经济效益
通过模拟各种短路故障，检查方向性 电流保护装置的动作准确率，确保其 能够正确判断故障方向并切除故障线 路。
方向性电流保护是一种基于故障电流方向的继电保护装置，用于快速定位和隔 离故障线路。
原理
通过检测线路中电流的方向，判断故障是否发生在保护线路的内部或外部，从 而确定是否需要切断故障线路。
优点与局限性
快速定位故障
方向性电流保护能够快速准确地定位故障线路，减少停电范 围和故障影响。
可靠性高
基于电流方向的判断，可以有效避免误动作和拒动作，提高 保护的可靠性。
提高供电可靠性。
设备保护
该接线方式能够有效地保护电气 设备，避免设备在短路故障中受 到损坏，延长设备的使用寿命。
经济性
双侧电源相间短路的方向性电流 保护-90接线能够减少因故障造 成的经济损失，降低维护和维修 成本，提高电力系统的经济性。
相间短路通常会导致大电流和电 压下降，对电力系统的稳定性和 设备安全造成严重影响。
发生的原因和影响
原因
相间短路可能由多种原因引起，如设 备故障、自然灾害、人为错误等。
影响
相间短路可能导致设备损坏、系统稳 定性丧失、停电等后果，甚至可能引 发火灾等安全事故。
03 方向性电流保护
定义与原理
定义
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
由于停电时间有限，可能会面临工期紧张的挑战。解决方案是优化施工 计划，合理安排人员和时间，确保在规定时间内完成施工。
03
安全风险
在施工过程中可能存在安全风险，如触电、高空坠落等。解决方案是加
强安全培训和现场监管，确保工作人员遵守安全规程。
实施效果评估
保护动作的准确率
经济效益
通过模拟各种短路故障，检查方向性 电流保护装置的动作准确率，确保其 能够正确判断故障方向并切除故障线 路。
方向性电流保护是一种基于故障电流方向的继电保护装置，用于快速定位和隔 离故障线路。
原理
通过检测线路中电流的方向，判断故障是否发生在保护线路的内部或外部，从 而确定是否需要切断故障线路。
优点与局限性
快速定位故障
方向性电流保护能够快速准确地定位故障线路，减少停电范 围和故障影响。
可靠性高
基于电流方向的判断，可以有效避免误动作和拒动作，提高 保护的可靠性。
提高供电可靠性。
设备保护
该接线方式能够有效地保护电气 设备，避免设备在短路故障中受 到损坏，延长设备的使用寿命。
经济性
双侧电源相间短路的方向性电流 保护-90接线能够减少因故障造 成的经济损失，降低维护和维修 成本，提高电力系统的经济性。
电力系统继电保护双侧电源相间短路的方向性电流保护90接线
r 为加入继电器的电压和电流的夹角即
k
r
为短路阻抗角；
arg
Ur Ir
sen 为最大灵敏角；
sen k 90
：继电器内角； sen，取30°或45°
A相功率方向继电器分析
E1 k2 Ur 1
Ir
Ur UA, Ir IA
r
arg
Ur Ir
正方向（k1点）短路故障：
rA k 60
反方向（k2点）短路故障：
90o
P UrIrcosk1 0
Ur UN
k1
Ir Ik1
1.工作原理
M
k2
N Ir
P
180o
1
arg
Ur Ir
Ik 22 3 270o
4
Ur UN
k 2
Ik 2
P UrIrcos(180o k2) 0
Ir Ik 2
180o k2
1.工作原理
利用判别短路功率的方向或电流 与电压之间的相位关系，就可以判别 发生故障的方向。
功率方向继电器的动作方程
相位动作区：
(sen 90 ) r (sen 90 ) ，r sen 是最大灵敏角，有 sen k
arg
Ur Ir
动作相位区间：sen 90（以适应在 k 在0°～90°范围内的变化）
动作方程（2种形式）：
sen＋ 90
arg Ur Ir
sen－90
90 arg Ure jsen －90 （相角形式） Ir
随电压和电流之间的相角变化。
Pr Ur Ir cosr随着r的大小变化而变化。
为了在最常见正方向短路情况下使继电器动作最灵敏，即让
输出动作量最大，A相功率方向继电器应接成最大灵敏角se。n
2.2 双侧电源网络相间短路的方向性电流保护86162精品资料
电
力
系 统
2.2 双侧电源网络相间短路的方向 性电流保护
继
电
保பைடு நூலகம்
护
南京信息工程大学 电气工程与自动化系
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
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力
系 统
2.2 双侧电源网络相间短路的方向 性电流保护
继
电
保பைடு நூலகம்
护
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电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
电力系统继电保护
双侧电源网络相间短路的方向性电流保护讲解
D
QF6
对过电流保护:
k2
A
B
C
D
QF1
QF2 QF3
QF4 QF5
Qቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ6
I k2
t3 t2 保护3误动
分析: 反方向短路时可能误动
解决办法： 规定当短路功率方向由母线流向线路
(正方向)时保护才能动作，而当短路功率 方向由线路流向母线(反方向)时保护不能 动作
判别短路功率方向的元件—功率方向继电器
A1
QF1
2B3
QF2 QF3
4 C5
QF4 QF5
A1
QF1
A
B3
QF3
2B
QF2
C5
QF5
+
4C
QF4
6D
QF6
D
6D
QF6
电流保护 + 功率方向继电器 = 方向性电流保护
A
QF1
k1
B
1.5s 2.5s
QF2 QF3
k2
C
2s 2s
QF4 QF5
D
QF6
同一母线的各电源出线的保护，动作 时限较长者可不装设方向元件；动作时限 较短者必须装设方向元件；如果动作时限 相同，则都必须装设方向元件
对方向性电流保护的评价
a) 在多电源网络及单电源环网中能保证选 择性
b) 快速性和灵敏性同前述单侧电源网络的 电流保护
c) 接线较复杂，可靠性稍差，且增加投资 d) 出口三相短路时，方向元件有死区，使
保护有死区——缺点
双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护讲解
对电流速断保护:
k1
A
B
C
D
QF1
双侧电源相间短路方向性电流保护-90接线
方向断路器附近金属性三相短路时，U≈0，Ir却很 大，如果继电器潜动，则会使保护误跳闸，扩大事
故。因此，要求功率方向继电器无潜动现象。
消除潜动的办法：
调整R1用于消除电流潜动；调整R2用于消除电压潜动
三、功率方向继电器的90°接线方式
要求：保证选择性和较高的灵敏性。
满足
选择性
为了有较高的灵敏性，应 即满足 广泛采用：90°接线方式
保护2和保护3要加方向元件
3.过电流保护
整定原则与单侧电源网络中过电流保护的整定原 则相同，但校验远后备灵敏度时需考虑分支系数 的影响：
远后备:
4.对方向性电流保护的评价
a) 在多电源网络及单电源环网中能保证选择性； b) 快速性和灵敏性同前述单侧电源网络的电
流保护； c) 接线较复杂，可靠性稍差，且增加投资； d) 出口三相短路时，方向元件有死区，使保
方向性的必要性。
• 熟练掌握功率方向继电器的工作原理、构造及其 动作特性。学习中首先要弄清楚电压电流的参考 方向是如何规定的，以及参考方向与实际方向之 间的关系。其次，要了解并认识电力系统正常运 行及发生故障时电压电流之间的相位关系。并掌 握有关功率方向继电器的最大灵敏角、内角和死 区等基本概念。
本节学习重点
α ：继电器内角α = −ϕ sen ，取30°或45°；
②动作方程
•比相式
动作方程：
• 比幅式 动作方程
推导过程：
令 令
用四边形法则来分析它们之间的关系：
动作
动作边界
不动作
比幅式动作方程：
3. LG-11整流型功率方向继电器
动作方程
（内角） 功率形
（二）功率方向继电器的动作区：
设
故。因此，要求功率方向继电器无潜动现象。
消除潜动的办法：
调整R1用于消除电流潜动；调整R2用于消除电压潜动
三、功率方向继电器的90°接线方式
要求：保证选择性和较高的灵敏性。
满足
选择性
为了有较高的灵敏性，应 即满足 广泛采用：90°接线方式
保护2和保护3要加方向元件
3.过电流保护
整定原则与单侧电源网络中过电流保护的整定原 则相同，但校验远后备灵敏度时需考虑分支系数 的影响：
远后备:
4.对方向性电流保护的评价
a) 在多电源网络及单电源环网中能保证选择性； b) 快速性和灵敏性同前述单侧电源网络的电
流保护； c) 接线较复杂，可靠性稍差，且增加投资； d) 出口三相短路时，方向元件有死区，使保
方向性的必要性。
• 熟练掌握功率方向继电器的工作原理、构造及其 动作特性。学习中首先要弄清楚电压电流的参考 方向是如何规定的，以及参考方向与实际方向之 间的关系。其次，要了解并认识电力系统正常运 行及发生故障时电压电流之间的相位关系。并掌 握有关功率方向继电器的最大灵敏角、内角和死 区等基本概念。
本节学习重点
α ：继电器内角α = −ϕ sen ，取30°或45°；
②动作方程
•比相式
动作方程：
• 比幅式 动作方程
推导过程：
令 令
用四边形法则来分析它们之间的关系：
动作
动作边界
不动作
比幅式动作方程：
3. LG-11整流型功率方向继电器
动作方程
（内角） 功率形
（二）功率方向继电器的动作区：
设
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对功率方向继电器的基本要求是： 1．具有明确的方向性。即正方向发生任何故障（k1点）都 能够动作，而反方向故障（k2点）时不动作。 2．足够的灵敏性。
通过分析电压、电流相量之间相角差的不同来满足基本要求。
保
E1 k2
护
1
.
U
k1点短路向量图 k1
U1 k1
IIkk12
.
Ik1
2
E2
.
U
k2 Ik 2
措施：增设功率方向元件，构成方向性电流保护。 跳闸条件：①短路电流大于整定值；②短路功率方向为正。
当增设方向元件后，可以把线路上方向性电流保护拆开看成 两个单侧电源网络的保护，即1～4，5～8两组，分别按单侧 电源系统来整定。两组方向性保护之间不需配合。
E1
E2
43
52
61
78
t t4
t3
t2
当 当
k k
0， 90,
有0 180 有 90 90
选择0 90，不论k在0～90范围内怎么变化,
正向三相短路时A相继电器都能动作。
（2）正方向两相短路（保护安装处、远处）
ⅰ. 保护安装处故障，即近处故障
有Zk Zs , 可认为Zk 0
EA UA
30°30°
UAB
EBC
d
UdC UdB
EB UB
IB
Ⅲ.在正方向故障时B、C相继电器的动作条件 综合以上两种极限情况可以得出，在正方向任何地点两
相短路时，B相、C相方向继电器能够动作的条件是： B相： ＝ 30°～ 90 ° C相： ＝ 0° ～ 60 °
UA EA
KWA
:
KW B :
, UB IA
UC rB k 90，应动作
KW
C
:
rC k 90，应动U作C
PrB UCAIB cos(k 90 ) 0
PrC U ABIC cos(k 90 ) 0
90º接线方式功率方向继电器的分析：
动作方程：
90o
arg
U&r I&r
90o
最大灵敏角：sen k 90 30
2种动作方程：
（1） 90
arg
Ure j Ir
90
（2） Ur Ir cos(r ) 0
U BC I A cos(r ) 0
功率方向可能
母线
－线路
→ →
线路 母线
k1短路
I
'' k1
I
' set.1
,
1电流速断保护误动
t
Ⅲ 1
t
Ⅲ 6
,
1 过电流保护误动
k2短路
I
' k
2
I
' set.6
,
6电流速断保护误动
tⅢ6
t
Ⅲ 1
,
6 过电流保护误动
在k1点和k2点短路时，电流保护1和电流保护6可能误动。
问题：在d1点故障时，必须闭锁电流保护1，以防止其误动， 同时保证电流保护6正确动作。
零时，方向继电器将失去判别的依据，从而导致方向继电器
拒动。
由于90接线方式引入了非故障相电压，在各种两相短路时
其值都很高，确保可靠动作。
IA - UBC IB - UCA IC - UAB
IA - UA IB - UB IC - UC
（2）适当选择内角=90-k后，对各种故障都能保证方向 性。的选取范围： 30 < < 60
功率方向判别元件的构成框图
1. 原理框图
Ur
电压 形成
移 相
Ure j
滤 波
1
方 波
3
Ir
电压 形成
Ir R
滤
方
波 2 波4
＆ 5 5 20 7
ms
＆ 9 输出
≥1 6 5 20 ms 8
动作方程：
90
arg
Ur e j Ir
90
, 90 d
正半周比相 负半周比相
其中有k1 k2 k ,是线路的阻抗角，在0～90范围内。
∴ 判别电压、电流之间的相角差，即可判别故障的方向。
A相功率方向继电器分析
E1 k2 Ur 1
Ir
Ur UA, Ir IA
r
arg
Ur Ir
正方向（k1点）短路故障：
rA k 60
当0
k
90，09 0
180 90
(k＝0) (k＝90)
选择0 90，B、C相继电器都能动作。
ⅱ. 远离保护安装点 Zk Zs ,可认为Zs 0
UA EA , UB EB , UC EC
KWA
双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护
2.2.1 双侧电源网络相间短路时的功率方向
不带方向的三段式电流保护一般只应用于单侧电源线路。
E1 4 3
2
1
K
单侧电源线路中K点发生短路故障时，短路电流的实际方 向都是从电源指向短路点，即～从母线指向线路。
通过功率的方向来定义电流的方向：
定义：有功功率 P UI cos ，是U超前I的角度
2.2.5 方向性电流保护的应用特点
1.电流速断保护
设：Ik 2.max Ik1.max
IⅠ set.1
KⅠrel
I k 2.max，
IⅠ set.2
KⅠrel
I k1.max
则：IⅠset.1
IⅠ set.2
当k1点发生短路故障时，
因为IⅠset.1
IⅠ set.2
I k1.max
90º接线方式功率方向继电器：
动作方程：
90o
arg
U&r e
j (90k
I&r
)
90o
0º接线方式功率方向继电器的电压死区：
电压死区: 正方向出口三相短路、AB或CA两相接地短路、 A相接地短路时,功率方向继电器拒动。
解决措施：采用90°接线方式, IA(IB ,IC)，UBC(UCA, UAB)。
0º接线: 指系统三相对称且cosφ=1时， arg Ir U的r 接0线方式。 90º接线:指系统三相对称且cosφ=1时，arg Ir Ur 的 9接0 线方式。
功率方向继电器90°接线，三相方向过电流保护原理接线图
！注意：极性连接。
3. 90º接线方式功率方向继电器的动作情况
其输出动作量随两者间相位差的大小而改变，输出最大时的
相位差称为最大灵敏角。即 r sen时，输出动作量最大。
功率方向继电器的动作方程
相位动作区：
(sen 90o) r (sen 90o) ，r sen 是最大灵敏角，有 sen k
arg
Ur Ir
动作相位区间：sen 90（以适应在 k 在0°～90°范围内的变化）
动作方程（2种形式）：
sen＋ 90o
arg
U&r I&r
sen－90o
90o
arg
U&e jsen r I&r
－90o（相角形式）
UJ IJ cos(J lm ) 0 (功率形式 )
0º接线和90º接线方式功率方向继电器的分析
E1 k2 Ur 1
Ir
k1 2
E2
（1）正方向三相短路
rA k 90
A相方向继电器动作条件为：
IC
UA
IA IJA
d
JA
UBC UJA
PrA UBC I A cos(k 90 ) 0 （ 90 k 时继电器最灵敏） UC
UB IB
若k在0～90范围内变化，为使Pr 0,则
临界动作条件：arg
Ure j Ir
90
最灵敏动作条件：arg
Ur e j Ir
0
2.2.4 相间短路功率方向判别元件的接线方式
1. 对接线方式的基本要求 （1）良好的方向性：正向动，反向不动。
（2）较高的灵敏性：Ur 、Ir 尽可能大，并接近Φsen ,
以减小或消除死区。
2. 0º和90º接线方式
所以不带方向的电流速断保护1不会误动，不用装设方向元件。
当k2点发生短路故障时，I
方向元件。
k
2.max
IⅠ set.2
，速断保护2必须装设
2. 限时电流速断保护（电流Ⅱ段）整定时分支电路的影响
基本整定与单侧电源网络电流Ⅱ段整定相同，保护范围不能 超过下一级线路的电流Ⅰ段的保护范围，仍与下一级线路的 电流Ⅰ段配合。但要考虑保护安装地点与下一级线路短路点 之间有电源或线路支路（分支电路）的影响。
.
Ik2
k2点短路向量图
180 k2
.
U
.
k1
Ik1
U
k 2
Ik 2
.
Ik2
180 k2
k1点短路相量图
k2点短路相量图
正方向（k1点）短路故障时：
0 k1 90, UIk1 cosk1 0
反方向（k2点）短路故障时：
180 180 k2 270, UIk2 cos(180 k2 ) 0
:
KW B :
通过分析电压、电流相量之间相角差的不同来满足基本要求。
保
E1 k2
护
1
.
U
k1点短路向量图 k1
U1 k1
IIkk12
.
Ik1
2
E2
.
U
k2 Ik 2
措施：增设功率方向元件，构成方向性电流保护。 跳闸条件：①短路电流大于整定值；②短路功率方向为正。
当增设方向元件后，可以把线路上方向性电流保护拆开看成 两个单侧电源网络的保护，即1～4，5～8两组，分别按单侧 电源系统来整定。两组方向性保护之间不需配合。
E1
E2
43
52
61
78
t t4
t3
t2
当 当
k k
0， 90,
有0 180 有 90 90
选择0 90，不论k在0～90范围内怎么变化,
正向三相短路时A相继电器都能动作。
（2）正方向两相短路（保护安装处、远处）
ⅰ. 保护安装处故障，即近处故障
有Zk Zs , 可认为Zk 0
EA UA
30°30°
UAB
EBC
d
UdC UdB
EB UB
IB
Ⅲ.在正方向故障时B、C相继电器的动作条件 综合以上两种极限情况可以得出，在正方向任何地点两
相短路时，B相、C相方向继电器能够动作的条件是： B相： ＝ 30°～ 90 ° C相： ＝ 0° ～ 60 °
UA EA
KWA
:
KW B :
, UB IA
UC rB k 90，应动作
KW
C
:
rC k 90，应动U作C
PrB UCAIB cos(k 90 ) 0
PrC U ABIC cos(k 90 ) 0
90º接线方式功率方向继电器的分析：
动作方程：
90o
arg
U&r I&r
90o
最大灵敏角：sen k 90 30
2种动作方程：
（1） 90
arg
Ure j Ir
90
（2） Ur Ir cos(r ) 0
U BC I A cos(r ) 0
功率方向可能
母线
－线路
→ →
线路 母线
k1短路
I
'' k1
I
' set.1
,
1电流速断保护误动
t
Ⅲ 1
t
Ⅲ 6
,
1 过电流保护误动
k2短路
I
' k
2
I
' set.6
,
6电流速断保护误动
tⅢ6
t
Ⅲ 1
,
6 过电流保护误动
在k1点和k2点短路时，电流保护1和电流保护6可能误动。
问题：在d1点故障时，必须闭锁电流保护1，以防止其误动， 同时保证电流保护6正确动作。
零时，方向继电器将失去判别的依据，从而导致方向继电器
拒动。
由于90接线方式引入了非故障相电压，在各种两相短路时
其值都很高，确保可靠动作。
IA - UBC IB - UCA IC - UAB
IA - UA IB - UB IC - UC
（2）适当选择内角=90-k后，对各种故障都能保证方向 性。的选取范围： 30 < < 60
功率方向判别元件的构成框图
1. 原理框图
Ur
电压 形成
移 相
Ure j
滤 波
1
方 波
3
Ir
电压 形成
Ir R
滤
方
波 2 波4
＆ 5 5 20 7
ms
＆ 9 输出
≥1 6 5 20 ms 8
动作方程：
90
arg
Ur e j Ir
90
, 90 d
正半周比相 负半周比相
其中有k1 k2 k ,是线路的阻抗角，在0～90范围内。
∴ 判别电压、电流之间的相角差，即可判别故障的方向。
A相功率方向继电器分析
E1 k2 Ur 1
Ir
Ur UA, Ir IA
r
arg
Ur Ir
正方向（k1点）短路故障：
rA k 60
当0
k
90，09 0
180 90
(k＝0) (k＝90)
选择0 90，B、C相继电器都能动作。
ⅱ. 远离保护安装点 Zk Zs ,可认为Zs 0
UA EA , UB EB , UC EC
KWA
双侧电源网络相间短路的 方向性电流保护
2.2.1 双侧电源网络相间短路时的功率方向
不带方向的三段式电流保护一般只应用于单侧电源线路。
E1 4 3
2
1
K
单侧电源线路中K点发生短路故障时，短路电流的实际方 向都是从电源指向短路点，即～从母线指向线路。
通过功率的方向来定义电流的方向：
定义：有功功率 P UI cos ，是U超前I的角度
2.2.5 方向性电流保护的应用特点
1.电流速断保护
设：Ik 2.max Ik1.max
IⅠ set.1
KⅠrel
I k 2.max，
IⅠ set.2
KⅠrel
I k1.max
则：IⅠset.1
IⅠ set.2
当k1点发生短路故障时，
因为IⅠset.1
IⅠ set.2
I k1.max
90º接线方式功率方向继电器：
动作方程：
90o
arg
U&r e
j (90k
I&r
)
90o
0º接线方式功率方向继电器的电压死区：
电压死区: 正方向出口三相短路、AB或CA两相接地短路、 A相接地短路时,功率方向继电器拒动。
解决措施：采用90°接线方式, IA(IB ,IC)，UBC(UCA, UAB)。
0º接线: 指系统三相对称且cosφ=1时， arg Ir U的r 接0线方式。 90º接线:指系统三相对称且cosφ=1时，arg Ir Ur 的 9接0 线方式。
功率方向继电器90°接线，三相方向过电流保护原理接线图
！注意：极性连接。
3. 90º接线方式功率方向继电器的动作情况
其输出动作量随两者间相位差的大小而改变，输出最大时的
相位差称为最大灵敏角。即 r sen时，输出动作量最大。
功率方向继电器的动作方程
相位动作区：
(sen 90o) r (sen 90o) ，r sen 是最大灵敏角，有 sen k
arg
Ur Ir
动作相位区间：sen 90（以适应在 k 在0°～90°范围内的变化）
动作方程（2种形式）：
sen＋ 90o
arg
U&r I&r
sen－90o
90o
arg
U&e jsen r I&r
－90o（相角形式）
UJ IJ cos(J lm ) 0 (功率形式 )
0º接线和90º接线方式功率方向继电器的分析
E1 k2 Ur 1
Ir
k1 2
E2
（1）正方向三相短路
rA k 90
A相方向继电器动作条件为：
IC
UA
IA IJA
d
JA
UBC UJA
PrA UBC I A cos(k 90 ) 0 （ 90 k 时继电器最灵敏） UC
UB IB
若k在0～90范围内变化，为使Pr 0,则
临界动作条件：arg
Ure j Ir
90
最灵敏动作条件：arg
Ur e j Ir
0
2.2.4 相间短路功率方向判别元件的接线方式
1. 对接线方式的基本要求 （1）良好的方向性：正向动，反向不动。
（2）较高的灵敏性：Ur 、Ir 尽可能大，并接近Φsen ,
以减小或消除死区。
2. 0º和90º接线方式
所以不带方向的电流速断保护1不会误动，不用装设方向元件。
当k2点发生短路故障时，I
方向元件。
k
2.max
IⅠ set.2
，速断保护2必须装设
2. 限时电流速断保护（电流Ⅱ段）整定时分支电路的影响
基本整定与单侧电源网络电流Ⅱ段整定相同，保护范围不能 超过下一级线路的电流Ⅰ段的保护范围，仍与下一级线路的 电流Ⅰ段配合。但要考虑保护安装地点与下一级线路短路点 之间有电源或线路支路（分支电路）的影响。
.
Ik2
k2点短路向量图
180 k2
.
U
.
k1
Ik1
U
k 2
Ik 2
.
Ik2
180 k2
k1点短路相量图
k2点短路相量图
正方向（k1点）短路故障时：
0 k1 90, UIk1 cosk1 0
反方向（k2点）短路故障时：
180 180 k2 270, UIk2 cos(180 k2 ) 0
:
KW B :