工频变化量方向继电器原理的研究

工频变化量阻抗继电器原理及检验方法_徐勇

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工频变化量阻抗继电器相间故障校验方法
以线路正方向区内 B、 C 相间故障为例进行计算，其电气向量设故障前空载，电压 UA′＝57.7ej0°V， UB′＝57.7e－j120°V，图如图 5 所示。 UC′＝57.7ej120°V，线路正序阻抗角为 75°，故障电流幅值为 10 A，整（3 ）得：定阻抗为 1 Ω。根据公式｜UBC｜＝2×10×1+ （1－1.05×1.1 ） ×100＝4.5 V
根据相间故障电气量特点， UB 、 UC 在 UB ′ 、 UC ′ 连线［ 2 ］上，且｜OM｜＝57.7／2＝28.85 ，据此可求得角度 θ＝tan－1 4.5 ＝4.637 °， 57.7 4.5 2 ＝28.937 V。且故障相间电流滞后故 2 。障相间电压正序阻抗角，即 IBC滞后 UBC75° 则故障后电气量为：｜ UB ｜＝｜ UC ｜＝
（1.华东电力设计院，上海 200001； 2.上海电气输配电工程成套有限公司，上海 200050 ）摘要：分析了工频变化量阻抗继电器的原理，推导出其校验公式，并通过实例介绍了工频变化量阻抗继电器在正方向区内、区外及反方向发生相间短路故障时的校验方法，以期给同业人员提供一定帮助。关键词：工频变化量阻抗继电器；校验公式；相间故障；校验方法
在反方向 F点发生经过渡电阻故障时的系统网络图如图 4 所［ 1］为：示，其相位比较动作方程－ Z k－2ZR＋Zset 90° ＜arg ＜270° －Zk－Zset
电力系统可以近似看作线性系统，因此故障时电气量可以分解为故障前正常运行状态及故障后附加状态的叠加。工频变化量就是利用故障后附加状态的工频电气量构成的过电压继电器。其动作方程如式（1 ）所示：｜ΔUOP｜＞｜ΔUF｜（1 ）其中， ΔUOP＝Δ （Um－ImZset ）＝ΔUm－ΔImZset 为工作电压，其物理概念是：从保护安装处到保护末端流的是同一个电流 Im时保护范围末其物理概念为短路前短路点 F 端电压的变化量。ΔUF为极化电压，的电压，因为该电压是未知的，因此工程实践上用保护范围末端在短路前的电压来代替 ΔUF。对于接地阻抗继电器： ΔUOPΦ＝Δ ［UΦ－（IΦ＋K3I0 ） Zset］式中， Φ＝A、 B、 C； K为零序补偿系数。对于相间阻抗继电器： ΔUOPΦΦ＝Δ （UΦΦ－IΦΦZset ）式中， ΦΦ＝AB、 BC、 CA。以图 2 为例分析正方向故障时的动作特性图，保护安装处感受到的测量阻抗 Zk为短路点 F 到保护安装处的阻抗 Zk′ 和过渡电阻的附加阻抗 Za之和。则： ΔUOP＝ΔUm－ΔImZset＝－ΔImZS－ΔImZset＝－ΔIm （ZS＋Zset ）而 ΔUF＝ΔIm （ZS＋Zk ），代入动作方程，得到：｜ZS＋Zset｜＞｜ZS＋Zk｜［ 1］转换成等效的相位比较动作方程为：

继电保护原理方向保护原理

继电保护原理方向保护原理一、零序方向保护原理在系统正常运行时，只有正序分量，没有零序分量，当系统发生接地短路故障或不对称断线故障时才产生零序分量，因此零序分量是构成保护的一种很可利用的故障特征量。

要构成方向保护必须能够区分正、反方向故障。

接下来我们分析一下正、反方向短路故障时零序分量的方向性。

规定正方向：电流由母线指向线路为正方向；电压以电压升为正方向1、正方向短路故障：系统接线及零序序网如下图示由图可得：Uo=－Io×Xso通常情况下零序阻抗角按约75度考虑，所以正方向短路时Uo超前Io约-105度。

2、反方向短路故障：零序序网如下图示由图可得：Uo=Io×(Xlo+Xro)通常情况下零序阻抗角按约75度考虑，所以反方向短路时Uo超前Io约75度。

分析序网要切记一点，在计算某点电压时要由高电位点经过无电源端至低电位点构成回路，如果从电源端计算，则等于电源电压加（或减）两点间压降，而电源电压很可能也是一个未知数。

对于零序网络来说，短路点电压最高，可以看成是零序回路的电源。

由分析可以看出：在特定的正方向下，零序分量具有明确的方向性。

根据上述推导，如果要构成一个零序方向继电器，使它在正方向短路时动作，反方向短路时不动，则该继电器的最大动作灵敏角应为Uo超前Io约-105度。

据此我们可以画出零序方向继电器的动作特性图：由动作特性可得动作方程：165o≤arg3U O/3I O≤－15o当我们知道动作特性及动作方程后，就可以构成继电器。

二、负序方向保护原理同样在系统正常运行时，也没有负序分量，当系统发生不对称短路故障或不对称断线故障时才产生负序分量，因此负序分量也是构成保护的一种很可利用的故障特征量。

接下来我们看一下系统正、反方向短路故障时负序序网图：由图可得：正方向短路U2=－I2×Xs2反方向短路U2=I2×(Xl2+Xr2)通常情况下负序阻抗角按约75度考虑，所以正方向短路时U2超前I2约-105度。

工频变化量原理及应用分析

工频变化量原理及应用分析来源：[]机电之家·机电行业电子商务平台！在我国电力系统继电保护领域,南瑞继保公司无疑是占尽技术优势和市场优势的领头羊。

之所以能够取得这样辉煌的成就,是与南瑞继保公司董事长、中国工程院院士沈国荣先生和他创立的“工频变化量”理论紧密联系在一起的。

基于这种原理的保护装置在安全性、快速性、灵敏性和选择性等各方面都有很大的提高,但是在传统的教科书中并没有具体的理论讲述,厂家的说明书也很不详细。

下面将从原理和实际应用方面进行具体地分析。

1 工频变化量Deviation of Power Frequency Component (DPFC)原理分析工频变化量的理论基础为叠加原理,即电力系统发生故障时,经过渡电阻短路,可认为是过渡电阻下面的一点金属性短路,即该点对系统中性点电压为零,可认为该点与中性点之间串联2个大小相等、相位相反的电压源,依然保持该点与中性点间电压为零,见图1。

“叠加”有2个含义:①短路后任一点的电压,如保护安装处M母线的电压(即M点到中性点电压,是我们关心的,箭头向上表示电位为升,M母线为正,中性点为负,),等于2个图中相应点的电压之和(二种状态)。

②短路后某个支路的电流,如流过保护的电流,等于2图中相应支路的电流之和。

从重叠原理本身来说,对△UF没有要求,可以任意取值,但在保护装置里△UF取短路点短路以前的电压,Es、ER为电源电势,在短路前后不变,因此,图1称为正常负荷状态,图2称短路附加状态,目的就是凑出这二种状态。

与常规的稳态量保护装置不同,基于工频变化量原理的保护装置只是“考虑”短路附加状态的各种电气量,而不考虑正常负荷状态的各种电气量。

在附加状态中,只有短路点有一个电压源,电气量全部为变化量用符号△表示。

微机保护中正在采样的U、I减去“历史”上采样出来的U、I,即为加在继电器上的△U、△I。

Zs为保护背后电源的等值阻抗,ZR为保护正方向的所有阻抗,S为保护背后中性点,由下图4、图5可得出2个基本关系式:2 变压器的工频变化量比率差动保护变压器有70%左右的故障是匝间短路,为了提高小匝间短路时差动保护的灵敏度,常规的比率制动特性差动保护中的起动电流往往整定得较小,例如整定成0.3~0.5倍的额定电流,而且初始部份没有制动特性,见下图6。

功率方向继电器的工作原理

功率方向继电器的工作原理
功率方向继电器，也叫PDR（Power Directional Relay），是一种
常用于电力系统中的保护设备，用于检测电源电流的方向，以确保电流在
特定方向上流动，而不是相反方向。

它起到了保护电力系统的作用，通常
用于防止电源电流的逆流，从而保护发电机和传输线路等关键设备。

首先，功率方向继电器中的运算电路会从发电机或电力系统中采集电
流的信号，并通过放大和滤波等处理，将其转换为有效的电压信号。

其次，比较电路将这个电流信号与设定的参考方向进行比较。

一般来说，比较电路使用的是一个放大器和一个相位补偿电路。

放大器对电流信
号进行放大处理，而相位补偿电路则对电流信号进行相位的调整，以便比
较的准确性。

然后，对于检测到的电流方向与参考方向相同的情况，继电器的输出
电路将保持关闭状态，不会触发任何动作。

因为电流是以期望的方向流动，不需要进行保护动作。

而对于电流逆向的情况，继电器的输出电路将触发
动作，进行相应的保护措施。

例如，通过触发断路器或切断电源，以防止
电流逆流对系统造成损害。

通常，功率方向继电器还会包含一些额外的功能，例如故障识别和报警。

当继电器检测到异常电流逆向或其他故障情况时，会触发相应的报警
信号，提醒操作员采取相应的措施。

需要注意的是，功率方向继电器的工作性能和准确性对电力系统的正
常运行至关重要。

因此，在选择和应用功率方向继电器时，需要根据实际
情况进行严格的设计和测试。

此外，定期的维护和校准也是确保功率方向
继电器正常工作的关键。

RCS-931线路工频变化量距离保护原理及零序保护原理

TA断线后对保护的处理
保护判出交流电流断线的同时，在装置总起动元件中不进行零序电流起动元件的判别，纵联零序方向保护退出。
对零序电流方向保护作如下处理：判据①判断电流断线后，将所有零序电流保护退出运行。判据②判断电流断线后，对不同型号作不同处理。对RCS-901A，将零序流保护第Ⅲ段退出，保留零序电流保护第Ⅱ段但不经方向元件控制。对RCS-901B将零序电流保护第Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ段退出，第Ⅲ段保留但不经方向元件控制。对RCS-901D将零序反时限方向过流保护退出，保留零序电流保护第Ⅱ段但不经方向元件控制。
④ 三相相电压 U 。40V 这样当线路一侧发生高阻接地短路时，近故障点的一侧可由
此跳闸路径先选相跳闸，并向远离故障点的一侧发‘差动动作’的允许信号。近故障点的一侧跳闸后短路电流重新分配，远离故障点的一侧起动元件起动或不起动，零序差动继电器及选相差流元件只要动作，又收到对侧‘差动动作’的允许信号，也可继续发跳闸命令。
I RBC ：相制动电流;
动作方程的后两相，是低比率制动系数稳态差动元件，
可作选相元件用。
线路一侧发生高阻接地短路时使零序差动保护可靠动作的措施
零序差动保护为保护高阻接地而增加的跳闸路径其跳闸条件为：
① 起动元件起动。
② 零序差动继电器及选相差流元件动作。
③ 3U 0 或3V 3。U2 3V
当三相电压恢复正常后, 经10秒延时TV断线信号自动复归，保护自动恢复正常。
TA断线的判别与对保护的处理
当TA二次回路断线时或者电流的采样通道故障时，装置认为交流电流断线。此时电流的采样值将出现错误并导致出现自产的零序电流，从而对零序电流保护产生影响。
此外在断线和不断线两种情况下系统发生短路时由于零序电流的相位不同将可能导致零序方向继电器在断线下发生短路时的不正确动作。因此相应的保护要采取一些措施。

工频变化量距离继电器原理分析

对工频变化量距离继电器的一点认识为了帮助大家对工频变化量距离继电器的理解，我从电压的角度来分析这个继电器。

看下图（以对称故障为例，继电器装在M侧）：In△MN△Im、△In分别为正、反方向故障时与负荷电流无关的由故障引起的突变量电流。

正方向F1点故障时，故障前M侧母线电压：Um′﹦Em﹣I fh*Zs ，工作电压： Uop′﹦Um′﹣I fh*Zzd 。

故障后M侧母线电压： Um〞﹦Em﹣(△Im＋I fh) *Zs ，工作电压： Uop〞﹦Um〞﹣(△Im＋I fh) *Zzd。

F1点短路时工作电压的变化量：△Uop﹦Uop〞﹣Uop′﹦Um〞﹣Um′﹣(△Im＋Ifh)*Zzd﹣(﹣Ifh*Zzd)﹦﹣△Im(Zzd＋Zs)。

正方向F1点故障时，故障前F1点的电压：U k1′﹦Um′﹣I fh*Z k1，故障后F1点的电压： U k1〞﹦Um〞﹣(△Im＋I fh) Z k1。

F1点的电压变化量：△U k1﹦U k1〞﹣U k1′﹦﹣△Im*( Z k1＋Zs)。

比较︱△Uop︱与︱△U k1︱, 显然F1点故障时，Z k1﹤Zzd，︱△Uop︱﹥︱△U k1︱。

F3点故障时，由于Z k3﹥Zzd，︱△Uop︱﹤︱△U k3︱。

反方向F2点故障时，流进M侧CT的电流由对侧电源提供，分析时既以对侧电源为电源，故障前M侧母线电压：Um′﹦I fh*Zs′＋En，工作电压： Uop′﹦Um′﹣I fh*Zzd 。

故障后M侧母线电压： Um〞﹦En＋[（﹣△In）＋I fh]* Zs′，工作电压：△Uop〞﹦Um〞﹣[（﹣△In）＋I fh]* Zzd]。

△Uop﹦△Uop〞﹣△Uop′﹦Um〞﹣Um′﹣[（﹣△In）＋I fh]* Zzd＋I fh*Zzd﹦﹣△In（Zs′﹣Zzd）。

反方向F2故障时，故障前F2点的电压：U k2′﹦En＋I fh*（Z k2＋Zs′），F2故障点后： U k2〞﹦En＋[（﹣△In）＋I fh]*（Z k2＋Zs′），F2点的电压变化量：△U k2﹦U k2〞﹣U k2′﹦﹣△In*（Z k2＋Zs′）。

继电保护原理方向保护原理

继电保护原理方向保护原理一、零序方向保护原理在系统正常运行时，只有正序分量，没有零序分量，当系统发生接地短路故障或不对称断线故障时才产生零序分量，因此零序分量是构成保护的一种很可利用的故障特征量。

要构成方向保护必须能够区分正、反方向故障。

接下来我们分析一下正、反方向短路故障时零序分量的方向性。

规定正方向：电流由母线指向线路为正方向；电压以电压升为正方向1、正方向短路故障：系统接线及零序序网如下图示由图可得：Uo=－Io×Xso通常情况下零序阻抗角按约75度考虑，所以正方向短路时Uo超前Io约-105度。

2、反方向短路故障：零序序网如下图示由图可得：Uo=Io×(Xlo+Xro)通常情况下零序阻抗角按约75度考虑，所以反方向短路时Uo超前Io约75度。

分析序网要切记一点，在计算某点电压时要由高电位点经过无电源端至低电位点构成回路，如果从电源端计算，则等于电源电压加（或减）两点间压降，而电源电压很可能也是一个未知数。

对于零序网络来说，短路点电压最高，可以看成是零序回路的电源。

由分析可以看出：在特定的正方向下，零序分量具有明确的方向性。

根据上述推导，如果要构成一个零序方向继电器，使它在正方向短路时动作，反方向短路时不动，则该继电器的最大动作灵敏角应为Uo超前Io约-105度。

据此我们可以画出零序方向继电器的动作特性图：由动作特性可得动作方程：165o≤arg3U O/3I O≤－15o当我们知道动作特性及动作方程后，就可以构成继电器。

二、负序方向保护原理同样在系统正常运行时，也没有负序分量，当系统发生不对称短路故障或不对称断线故障时才产生负序分量，因此负序分量也是构成保护的一种很可利用的故障特征量。

接下来我们看一下系统正、反方向短路故障时负序序网图：由图可得：正方向短路U2=－I2×Xs2反方向短路U2=I2×(Xl2+Xr2)通常情况下负序阻抗角按约75度考虑，所以正方向短路时U2超前I2约-105度。

对工频变化量距离继电器的一点分析

(C)
U U OP OPK 2
EM 0
E N 0
U M
U U OP OPK 3
(D)
EM 0
U K3
E N 0
U M
(E)
U K4
U U U OP K4 OPK 4
图 2-1 线路区内、区外各点金属性故障时的突变量电压分布图 Fig.2-1 Distributing diagram of break Voltage of apiece dot metal quality malfunction of section intsite and section outsite of power system connection 对图 2-1 作两点解释，①假设故障前线路空载，系统各点电压一样(线路不空载的话，就是再叠加一个负荷分量。前面分析过，工频变化量距离继电器只反映故障分量，所以假设
U MK 1 EM I K 1 Z S ， U OPK 1 U MK 1 I K 1 Z ZD 。
K1 点短路时工作电压的变化量：
U OPK 1 U OPK 1 U OP 0 U MK 1 U M 0 ( I K 1 I fh ) Z ZD U MK 1 ( I K 1 I fh ) Z ZD
1.3 正方向区外 K 3 点故障时
。换成 I 推导过程同上，只是把 I K1 K3
工作电压的变化量：故障点电压的变化量：
U OPK 3 I K 3 ( Z S Z ZD ) 。 I (Z Z ) 。 U K3 K3 S K3
（1-4）（1-5）
U U K1 MK 1 I K 1 Z K 1 。

零序方向-变化量方向-振荡闭锁

（一）零序方向继电器对零序方向继电器的最基本要求是利用比较零序电压和零序电流的相位来区分正、反方向的接地短路。

㈠正、反方向接地短路时，零序电压和零序电流的夹角。

(a) 正方向短路(b) 反方向短路I 0S 0Z I 0U 0I )Z Z I U +=(c) 正方向短路相量图(d) 反方向短路相量图图3-2 正、反方向接地短路时的零序序网图和相量图设零序方向继电器装在MN 线路的M 侧。

在图3-2所示的零序序网图中，加在继电器的上的零序电压、电流按传统方式规定它的正方向。

零序电压的正方向是母线电压为正、中性点电压为负，图中电压箭头表示电位升方向。

零序电流以母线流向被保护线路方向为其正方向。

900系列线路保护中的零序方向继电器采用比较零序功率的方法实现。

()l I U P ϕϕ-⋅⋅=cos 33000 （3-1）l ϕ：为线路零序阻抗的阻抗角，取080ϕ：为03U 超前于03I 的夹角，00I U arg =ϕ。

（1）正方向故障时根据图3-2（a ）所示的正方向短路的零序序网图，按上述规定的电压、电流正方向可得：00S Z I U -= （3-2）如果系统中各元件零序阻抗的阻抗角都为080。

正方向短路时根据（3-2）式，零序电压超前零序电流的角度为：()()000000100180-=-=-==S S Z arg Z arg I U arg ϕ （3-3）正方向短路时的相量图示于图3-2（c ）中。

因此得()000000033)80100cos(33cos 33I U I U I U P l ⋅-=--⋅⋅=-⋅⋅=ϕϕ 为负的最大值。

故而正方向的零序方向继电器的动作方程可定为：()()⎪⎭⎪⎬⎫=-<-⋅⋅==-<-⋅⋅=时1当2033时5当133000000A I VA .cos I U P A I VA cos I U P N l N l ϕϕϕϕ （3-4）在正方向短路时正方向的零序方向继电器可以灵敏动作。

工频变化量方向继电器

I m
F
N
I n
ZS U m
Zl Rg
.K
U F
图2-11 正向短路时的短路附加状态
工频变化量继电器正方向短路时基本关系式
• 电流 Im 的正方向以母线流向被保护的方向。 • 电压 Um 的正方向以母线电位为正、中性点电
位为负。
U m Im Z S
• 正方向短路时保护安装处电压变化量是暂态分 • 量电流在保护背后等值阻抗上压降的负值。
• 电压变化量和电流变化量之间的相位 • 截然相反！！！
三、RCS-901保护装置正方向、反方向方向元件
• 正、反方向元件的动作判据：
900 270 0
• 正方向方向元件的测量角度：
arg
U IZcom IZ d
• Zd 装置内部的模拟阻抗（软阻抗），阻抗角 780 。
• Zcom 为补偿阻抗（软阻抗）。
Z
d
com
00
arg
U I Z
d
arg
I Z R I Zd
1800
• 正方向的方向元件可靠不动作， • 反方向的方向元件灵敏动作。
（三）、Zcom 的作用
• 当保护背后运行方式很大时（ ZS 很小），在长线
路（ Z L 很大）末端短路时正方向的方向元件能可靠动作。
• 由于此时 I 和Z S 均很小，
Z R
• 假如 Z R 阻抗角 900
arg
U m Im
arg Z R
90 0
arg
U I
arg Z R
90 0
arg I
U
KR 3I0
arg Z R
90 0
• 反向短路时继电器的电压和电流的夹角只与

工频变化量原理及应用分析

工频变化量原理及应用分析发表时间：2019-08-22T13:38:16.657Z 来源：《河南电力》2018年24期作者：冯家堃[导读] 本文系统地分析了工频变化量的技术原理及其在各种保护装置中的实际应用，并总结了这些保护装置的自身独有优点。

冯家堃（中电（四会）热电有限责任公司）摘要：本文系统地分析了工频变化量的技术原理及其在各种保护装置中的实际应用，并总结了这些保护装置的自身独有优点。

关键词：工频变化量；原理；微机保护在中国电力系统继电保护领域，南瑞继保公司无疑是在技术和市场方面处于领先地位。

这一辉煌成就与中国工程院院士沈国荣创立的“工频变化量”理论有着密切的关系。

由于工频变化量的原理，促使保护装置各个方面得到了较大的提升，例如灵敏度、安全性、选择性以及快速性等。

然而，传统的教科书中并没有具体的理论，制造商的手册也不详细。

下面将从原理和实际应用方面进行具体分析。

1 工频变化量原理分析工频变化理论是基于叠加原理的，简单说倘若电力系统出现故障状态，在过渡电阻的作用下，它可以看作是金属性短路点，即从这个点到系统中性点的电压为零。

结果表明，该金属性短路点到中性点中有两个串联电压源，它们大小一致，相位是相对的，点与点之间的电压仍为零。

见图 1。

图1 短路后的情况图（ES：保护背后的电源，ER：保护对侧的电源） “短路后情况”可以看作是正常负载情况和短路附加情况的叠加。

见图 2、图 3。

图2 正常负荷情况图图3 短路附加情况图“叠加”具有两个概念：第一个概念是短路后任何一点的电压，例如从M点到中性点的电压（即M母线保护装置的电压）的问题。

向上箭头表示电位较高，M总线为正，中性点为负值。

等于两种状态中对应点的电压之和。

第二个概念是短路后的支路的电流，如流过保护的电流，等于两种状态中相应支路的电流之和。

从正常负载情况和短路附加情况的叠加原理来说，可以取任何值，不需要△UF要求。

但在保护装置中，△UF在短路前先取电压，ES、ER为电源电位，短路前后不会发生任何变化。

工频变化量继电保护原理

工频变化量继电保护原理工频变化量继电保护是电力系统中常用的一种保护装置，它主要用来检测电网中的电压、电流等参数的变化情况，以保证电力系统的正常运行。

本文将介绍工频变化量继电保护的原理和作用。

工频变化量继电保护的原理是基于电力系统中的频率和幅值的变化来进行判断和保护的。

在电力系统中，电压、电流等参数的频率和幅值都是有一定范围的，当这些参数的变化超出了设定的范围时，就会触发继电保护装置进行动作，以保护电力系统的安全运行。

工频变化量继电保护需要检测电网中的频率变化情况。

在电力系统中，频率是指电压或电流的周期性变化的次数，单位是赫兹（Hz）。

正常情况下，电网的频率是比较稳定的，一般在50Hz或60Hz左右。

当电网的频率超出了设定的范围，如低于47Hz或高于53Hz，就会触发继电保护装置进行动作。

这种情况可能是由于电网负荷变化、发电机故障或电网故障等原因引起的，继电保护装置的动作将及时切断电力系统与电网的连接，以防止故障扩大或对电力设备造成损坏。

工频变化量继电保护还需要检测电网中的幅值变化情况。

在电力系统中，幅值是指电压或电流的最大值，单位是伏特（V）或安培（A）。

正常情况下，电网的幅值也是比较稳定的，一般在设定的范围内变化。

当电网的幅值超出了设定的范围，如低于90%或高于110%，就会触发继电保护装置进行动作。

这种情况可能是由于电网负荷过大、设备故障或电网故障等原因引起的，继电保护装置的动作将及时切断电力系统与电网的连接，以保护电力设备不受损坏。

工频变化量继电保护是一种基于电力系统中频率和幅值变化的保护装置。

通过检测电网中的频率和幅值的变化情况，继电保护装置可以及时切断电力系统与电网的连接，以保护电力系统的安全运行。

在实际应用中，工频变化量继电保护通常与其他保护装置相结合，共同保障电力系统的稳定性和可靠性。

同时，为了保证继电保护装置的准确性和可靠性，还需要定期对其进行检测和校准，以确保其正常工作和保护功能的可靠性。

功率方向继电器的工作原理

功率方向继电器的工作原理功率方向继电器（Power Directional Relay）是一种用于保护电力系统的继电器，它主要用于检测电力系统中的电流方向，并根据电流方向的变化来实现电力系统的保护控制。

功率方向继电器的工作原理是基于其内部的电流传感器来检测电流方向。

下面将详细介绍功率方向继电器的工作原理。

1.电流检测：功率方向继电器的电流检测是通过电流变流器（Current Transformer，CT）来实现的。

CT将电流信号变换为相应的低电压信号，然后传送给电流整流器进行整流。

电流整流器将交流信号转换为直流信号，以便进行后续的电流比较和判断。

2.电流方向判断：通过电流方向判断，功率方向继电器可以实现对电流方向的监测和保护。

一般来说，当传入电路的电流方向与设定的方向一致时，继电器的触点闭合，实现信号的传递；而当传入电路的电流方向与设定的方向相反时，继电器的触点断开，起到断电保护的作用。

在电流方向判断方面，功率方向继电器主要使用电流比较器来实现。

电流比较器将输入的电流信号与设定的方向进行比较，从而判断电流的方向。

电流比较器通常包含一个比较器和一个参考电流源。

比较器将输入电流信号与参考电流信号进行比较，并根据比较结果控制触点的状态。

当电流方向与参考电流方向一致时，比较器输出高电平信号，触点闭合；当电流方向与参考电流方向相反时，比较器输出低电平信号，触点断开。

除了电流检测和电流方向判断，功率方向继电器还需要传输电流方向报警信号，并对外界的干扰进行抑制。

传输电流方向报警信号一般通过触点实现，当电流方向发生变化时，继电器触点的状态也会相应发生变化，从而传输报警信号。

为了保证继电器的准确性和可靠性，功率方向继电器还需要进行一些抑制措施，如对温度、湿度等环境因素进行补偿。

总结起来，功率方向继电器的工作原理是通过电流传感器检测电流方向，并通过内部的电流比较器判断电流方向是否正确，从而实现对电力系统的保护控制。

工频变化量阻抗继电器原理介绍

270 0
• 该动作方程对应的动作特性是以 2ZR Zset
和 Zset 两点连线为直径的圆。
反向短路动作特性
• 当 ZK 在圆内时继电器动作。
• 反向短路时 ZK 落在第 Ⅲ象限，进入不了圆内。因而继电器不会误动。而有良好的方向性。
jX 2ZR ZSET
Z SET
R
ZK
南京南瑞继保电气有限公司
工频变化量阻抗继电器原理介绍
工频变化量阻抗继电器
重叠原理的应用
ES M Z I
N
ER
ZK
UF
U
UF
ES M Il
N
ER
Ul
UF
短路后状态
M I
N
U
UF
短路附加状态
正常负荷状态
U U Ul I I Il
工频变化量继电器的基本关系式
正向短路基本关系式
M I
ZS ZK
90 o
arg
ZK
ZK
2ZR Z
Z SET
SET
270 o
谢谢！
U F IZS Z K
• 正向区内短路 Z K Z set S
UOP UF • 正向区外短路 Z K Z set S
UOP UF
F UF
Y
R
UOP
YF R
UOP UF
工频变化量阻抗继电器工作原理
• 反向短路
UOP U IZset IZR IZset I Z R Z set
反向短路动作特性
• 反向短路时
UOP U IZset IZR IZset I Z R Z set
U F I Z R Z K I Z R Z K

工频突变量方向继电器

工频突变量方向继电器工频突变量方向继电器 1 相位比较原理的工频突变量方向继电器相位比较原理的工频突变量方向继电器动作判据为3-1 式中：为保护安装处相间电压工频突变量；为保护安装处相差电流工频突变量；为整定阻抗，其阻抗角与线路阻抗角相等。

根据公式可知，正方向短路时，有3-2 把式2-3代人式3-1，可得 3-3 正方向短路时，方向继电器动作，且工作在最灵敏角度。

反方向短路时，从图可知，有3-4 把式3-4代人式3-1，可得 3-5 反方向短路时，方向继电器不动作。

从式3-3和式3-5可知，正方向短路和反方向短路时，比相条件正好相差。

从式3-1表示的工频突变量方向继电器的反差特性很好，工频突变量方向继电器的方向性非常明确，且不受短路影响，不受短路点位置远近的影响，不受过渡电阻大小的影响，不受两侧电动势夹角大小的影响从式3-2可知，当正方向短路，且比较小时，的幅值比较小。

相位虽然很明确，但幅值太小不利于比较相位。

为了提高正方向短路时，工频突变量方向继电器的灵敏度，式3-1可改进为。

3-6 其中。

单相接地短路时，要把非故障相的方向继电器闭锁。

2 幅值比较原理工频突变量方向继电器幅值比较原理工频突变量方向继电器工作量为 3-7 方向继电器动作判据为：当A>B时，方向继电器动作；否则，不动作。

式3-7中，与为整定阻抗。

主要运行方式下，S侧系统正序阻抗为， R侧系统正序阻抗为，线路正序阻抗为，则3-8 式3-8代人式3-7可得设短路处的三个相间电压工频量为。

正方向短路时，电力系统的电压分布如下图所示。

可见，不论短路点在正方向什么位置，都有，，，方向继电器动作。

反方向短路时，电力系统的电压分布如下图所示。

可见不论短路点在反方向什么位置，都有，，，方向继电器不动作。

不论发生什么类型和相别的短路，不论两侧电动势夹角多大，不论短路处过渡电阻多大，以上结果都是正确的。

下面从三个方面进一步分析幅值比较原理工频突变量方向继电器动作判据为 3-9 式3-9表示三个方向继电器。

工频变化量阻抗继电器原理及检验方法

以图２为例分析正方向故障时的动作特性图，保护安装处感受到的测量阻抗五为短路点Ｆ保护安装处的阻抗和过渡电到
阻的附加阻抗ｚ之和。则：ｄ
ＵＵＴ一Ｉｚ ’ 一ｚＩｚ
同样取 △ ！５／．、了，当＜２０则Ｊ
（．东电力设计院，１华上海２００：．００１２上海电气输配电工程成套有限公司，上海２０５）０００
摘
要：分析了工频变化量阻抗继电器的原理，推导出其校验公式，并通过实例介绍了工频变化量阻抗继电器在正方向区内、区外及反方向
ｌｓｔ￣ｅ
＜２ｏ。７
图２正方向故障后附加网络图
电力系统可以近似看作线性系统，因此故障时电气量可以分解为故障前正常运行状态及故障后附加状态的叠加。工频变化量就是利用故障后附加状态的工频电气量构成的过电压继电器。其
式中，
、、；为零序补偿系数。Ｂ线路参数等误差，取Ａｆ１５，则当Ｕ．０＜１Ｋ十卜１５时，（＋）（．）０工频变化量继电器动作。为了简化
校验方法，据规程，设故障相电压为：根可
￡ｌ２（一．ｍ、３已，互＋１１５）／ｄＯ
端电压的变化量。△ 为极化电压，物理概念为短路前短路点Ｆ２工频变化量阻抗继电器校验公式其

工频变化量阻抗继电器原理介绍ppt课件

U F IZS Z K
• 正向区内短路 Z K Z set S
UOP UF • 正向区外短路 Z K Z set S
UOP UF
F UF
Y
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UOP
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工频变化量阻抗继电器工作原理
• 反向短路
UOP U IZset IZR IZset I Z R Z set
uop为保护范围末端电压代表保护范围末端电压变化量大于时继电器动作则不动作
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工频变化量阻抗继电器原理介绍
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工频变化量阻抗继电器
重叠原理的应用
ES M Z I
N
ER
ZK
UF
U
UF
ES M Il
N
ER
Ul
UF
短路后状态
M I
N
U
UF
短路附加状态
正常负荷状态
U U Ul I I Il
端电压变化量大于 UOP时.M 继电器动作, 否则不动
作。
– 对相间阻抗继电器 UOP U I ZSET
– 对接地阻抗继电器 UOP U I K 3I0 ZSET
– UOP为.M 动作门槛，取故障前工作电压的记忆量。
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工频变化量阻抗继电器工作原理
• 正向短路
UOP U IZset IZS IZset I ZS Zset
12
反向短路动作特性
• 反向短路时
UOP U IZset IZR IZset I Z R Z set
U F I Z R Z K I Z R Z K
• 代入动作方程，得到：
Z R Z set Z R Z K

工频变化量方向继电器

变化量方向继电器RCS-901A 由变化量方向和零序方向继电器，经通道交换信号构成全线路快速跳闸的方向保护，即装置的纵联保护。

变化量方向继电器测量电压、电流故障分量的相位，当测量相角反相位时动作。

其正方向元件的测量相角为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯∆⨯∆-∆=Φ+D COM Z I Z I U Arg 121212 其反方向元件的测量相角为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯∆∆-=Φ-D Z I U Arg 1212 其中：12U ∆、12I ∆为电压、电流变化量的正负序综合分量，无零序分量； D Z 为模拟阻抗；COM Z 为补偿阻抗，当最大运行方式时系统线路阻抗比5.0>L S Z Z 时， 0=COM Z ，否则COM Z 取为“工频变化量阻抗”的一半。

当正方向故障时，如图S Z 为系统正序阻抗，并假设系统的负序阻抗等于正序阻抗，将工频变化量电压电流分解为对称分量，则：=∆N E 0=∆M ES Z I U ⨯∆-=∆11S Z I U ⨯∆-=∆22S Z I M I U M U U ⨯∆⨯+∆-=∆⨯+∆=∆)(212112S Z I U ⨯∆-=∆1212其中M 为转换因子，根据不同的故障类型，装置可选择不同的转换因子，以提高灵敏度。

设系统阻抗角与D Z 的阻抗角一致，则正方向元件的测量相角为：︒=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯∆⨯∆-⨯∆-=Φ+180121212D COM S D COM S Z Z Z Arg Z I Z I Z I Arg 反方向元件的测量相角为：︒=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=Φ-0D S Z Z Arg 反方向故障时，如图S Z '为线路至对侧系统的正序阻抗，将电压电流分解为对称分量有：=∆N E 0=∆M ES Z I U '11⨯∆=∆S Z I U '22⨯∆=∆S Z I U '1212⨯∆=∆设系统阻抗角与D Z 的阻抗角一致，则正方向元件的测量相角为：︒=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=Φ+0'D COM S Z Z Z Arg 反方向元件的测量相角为： ︒=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=Φ-180'D S Z Z Arg 由上可见，正方向故障时，+Φ接近于180°，正方向元件可靠动作，而-Φ接近于0°，反方向元件不可能动作，而反方向故障时，+Φ接近于0°，正方向元件不可能动作，而-Φ接近于180°，反方向元件可靠动作。