阻抗继电器及其动作特性共20页文档
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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
阻抗继电器及其动作特性
（动作条件）
Zm满足上式时阻抗继电器动作
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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
当测量阻抗落在右下部分圆 周任一点上时有：
偏移圆特性阻抗继电器 的相位比较动作方程：
当测量阻抗落在左上部分圆 周上任一点上时有：
第5页/共25页
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
第6页/共25页
根据复数反演的理论：取
，做Ym的动作特性,导纳
动作为一直线 （外国称为导纳继电器或欧姆继电器）
（3）全阻抗圆特性
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
第12页/共25页
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。
3.直线特性的阻抗元件
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。
圆周角变为90°+α，左侧圆弧上 的圆周角变为-90°+α
第9页/共25页
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：
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
阻抗继电器及其动作特性
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Zm满足上式时阻抗继电器动作
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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
当测量阻抗落在右下部分圆 周任一点上时有：
偏移圆特性阻抗继电器 的相位比较动作方程：
当测量阻抗落在左上部分圆 周上任一点上时有：
第5页/共25页
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
第6页/共25页
根据复数反演的理论：取
，做Ym的动作特性,导纳
动作为一直线 （外国称为导纳继电器或欧姆继电器）
（3）全阻抗圆特性
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
第12页/共25页
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。
3.直线特性的阻抗元件
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。
圆周角变为90°+α，左侧圆弧上 的圆周角变为-90°+α
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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：
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
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
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
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
3.2阻抗继电器及其动作特性
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
多边形特性的阻抗元件
jX α3
X set
α2 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
Zset 2 Zset1 Zset
jX
圆心：O
半径： 1 Zset 2
Z set
绝对值比较原理：
Zm Zset
相位比较动作方程：
R
90 arg
Z set Z m 90 Z set Z m
O
正方向和反方向具有相同的动 作区，元件本身不具方向性
圆特性阻抗继电器——圆特性的偏转
Zm R (a) (b) 图 3-11 苹果形和橄榄形动作特性 (a) 苹果形；(b) 橄榄形
Zm R
或
与
直线特性的阻抗元件
jX jX
O O
R
R
电抗特性
电阻特性
直线特性的阻抗元件
jX
+jቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ动
作 区
R
o
sen
r
+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
jX
圆心： 1 Z set 2
半径： 1 Zset 2
绝对值比较原理：
Z set
Zm 1 Zset 1 Zset 2 2
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
阻抗继电器及其动作特性
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。
jjZ
set
Z
Z
set
k
2不动作
Z k1
动作
第二页，共27页。
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。
90 arZg mjX se t90
jX set
jX
jX set
第十八页，共27页。
R
（2）电阻特性
动作方程： ①绝对值比较原理
ZmZm2Rset
jX
Zm
Zm2Rset
Rset 2Rset R
动作区 不动作区
②相位比较原理
90arZ gmRse t 90 Rset
Zm
ZmRset
第十九页，共27页。
Z set
j
90
90
Z set
90
Z set 1
橄榄形特性
第十三页，共27页。
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，
方向圆在反方向故障（第3相限）时
②相位比较原理
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，
90arZ gset Zm90 Zm
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。
jjZ
set
Z
Z
set
k
2不动作
Z k1
动作
第二页，共27页。
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。
90 arZg mjX se t90
jX set
jX
jX set
第十八页，共27页。
R
（2）电阻特性
动作方程： ①绝对值比较原理
ZmZm2Rset
jX
Zm
Zm2Rset
Rset 2Rset R
动作区 不动作区
②相位比较原理
90arZ gmRse t 90 Rset
Zm
ZmRset
第十九页，共27页。
Z set
j
90
90
Z set
90
Z set 1
橄榄形特性
第十三页，共27页。
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，
方向圆在反方向故障（第3相限）时
②相位比较原理
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，
90arZ gset Zm90 Zm
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
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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
R m t g 1 X m X s e t Rˆ m t g 4
取 1 2 1 4 , 3 4 5 , 4 7 .1
则
tg 1
tg 2
0 .2 4 9
1 4
,
ctg 3
1,tg
4
0 .1 2 4 5
1 8
1 4
X
m
Rm
R set
Xˆ m
1 4
Rm
X
m
X
set
Z
－
m
Z
set
Zm +Zset
90 arg Zm 90 Z 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
四边形特性
1.准电抗特性 2.准电阻特性 折线azb：
1argZmR seZ tset2902
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
准四边形特性
IV象限
Rm Xm
RsRetmtg1
II象限 I象限
Xm Rm
Xset
Xmtg2
RXmmRXsesettXRmmctgtg43
综合可得
Xmtg2RmRset Rmtg1XmXset
X Rˆˆm mtcgtg43
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
X m t g 2 R m R s e t Xˆ m c t g 3
特性圆的偏移
90argZ Zsse ett＋ Z Zm m90
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
苹果形和橄榄形特性
argZset Zm
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 90 arg Z m jX set 90
jX set 2.准 电 抗 特 性 － 动 作 方 程 90 arg Z m jX set 90
jX set
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继阻特性
1.电 阻 特 性 － 动 作 方 程
1 8
Rˆ
m
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
电力系统继电保护
3.2.3 绝对值比较与相位比较之间的相互转换
绝对值比较 ZB ZA 相位比较 90 arg Z C 90
ZD
ZA ZC ZD
ZB ZC ZD
ZC
1 2
(Z A
Z B)
1 Z D 2 (Z A Z B )
Z m Z set
90
arg
Z set Z m
Z
＋
set
Z
m
90
– 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
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
上抛圆特性
Zset2和Zset1都在第一象限 – 通常用于发电机的失磁保护
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
– 动作阻抗Zop – Zm阻抗角不同，对应的Zop也不同
➢ 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
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
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
Zm1 2(Zset1Zset2)1 2(Zset1Zset2)
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
相位比较动作方程
90argZset1Zm90 ZmZset2
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
电力系统继电保护
END
– 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
R m t g 1 X m X s e t Rˆ m t g 4
取 1 2 1 4 , 3 4 5 , 4 7 .1
则
tg 1
tg 2
0 .2 4 9
1 4
,
ctg 3
1,tg
4
0 .1 2 4 5
1 8
1 4
X
m
Rm
R set
Xˆ m
1 4
Rm
X
m
X
set
Z
－
m
Z
set
Zm +Zset
90 arg Zm 90 Z 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
四边形特性
1.准电抗特性 2.准电阻特性 折线azb：
1argZmR seZ tset2902
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
准四边形特性
IV象限
Rm Xm
RsRetmtg1
II象限 I象限
Xm Rm
Xset
Xmtg2
RXmmRXsesettXRmmctgtg43
综合可得
Xmtg2RmRset Rmtg1XmXset
X Rˆˆm mtcgtg43
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
X m t g 2 R m R s e t Xˆ m c t g 3
特性圆的偏移
90argZ Zsse ett＋ Z Zm m90
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
苹果形和橄榄形特性
argZset Zm
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 90 arg Z m jX set 90
jX set 2.准 电 抗 特 性 － 动 作 方 程 90 arg Z m jX set 90
jX set
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继阻特性
1.电 阻 特 性 － 动 作 方 程
1 8
Rˆ
m
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
电力系统继电保护
3.2.3 绝对值比较与相位比较之间的相互转换
绝对值比较 ZB ZA 相位比较 90 arg Z C 90
ZD
ZA ZC ZD
ZB ZC ZD
ZC
1 2
(Z A
Z B)
1 Z D 2 (Z A Z B )
Z m Z set
90
arg
Z set Z m
Z
＋
set
Z
m
90
– 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
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
上抛圆特性
Zset2和Zset1都在第一象限 – 通常用于发电机的失磁保护
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
– 动作阻抗Zop – Zm阻抗角不同，对应的Zop也不同
➢ 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
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
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
Zm1 2(Zset1Zset2)1 2(Zset1Zset2)
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
相位比较动作方程
90argZset1Zm90 ZmZset2
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
电力系统继电保护
END