功率方向继电器.
方向电流保护和功率方向继电器
方向电流保护
判断短路故障是 否为正方向
判断线路 是否发生 短路故障
分组：保护1、3、5一组 t1>t3>t5 保护2、4、5一组 t6>t4>t2
结论：位于同一母线两侧旳保护，时限大旳一侧可
不装设方向元件。
电力系统继电保护
方向电流保护
ห้องสมุดไป่ตู้
电力系统继电保护
方向电流保护
作用：
补充——变换器
变换电量：将TA二次5A、TV二次100V转成弱电。 隔离电路：将交直流电流隔离，起屏蔽作用。 调整定值：变化线圈抽头，即变化继电器旳定值。
电力系统继电保护
方向电流保护
4.最小动作电压
KU U K K I I K KU U K K I I K U0
当K sen 时 , K U U K 和 K I I K 同相位
KUUK K I IK K I IK KUUK U0
5.死区
母线近处发生 k(3)，母线电压低
于最小动作电压，继电器不动。
U 2 KL I1 R
K L KTA
注意：U 2 与 I1 同相位
电力系统继电保护
方向电流保护
（3）电抗变换器TL 作用：按一次电流变换为与之成正比旳二次电压
U 2 KI I1
转移阻抗 或 模拟阻抗
注意：U 2 与 I1 相位不同（0~90）
变化线圈W3中电阻，可变化该角度。
电力系统继电保护
调R1消除电压潜动
电压是什么？ 电流是什么？
方向电流保护
第二节 功率方向继电器KW （directional relay）
一、工作原理
两种
幅值比较原理（比幅原理） 相位比较原理（比相原理）
实验七 功率方向继电器实验
实验七 功率方向继电器实验一．实验目的1．学会运用相位测试仪测量电流和电压之间相角的方法。
2．掌握功率方向继电器的动作特性，接线方式及动作特性的试验方法。
3．研究接入功率方向继电器的电流、电压的极性对功率方向继电器的动作特性的影响。
二．LG-11型功率方向继电器简介1．LG-11整流型功率方向继电器的工作原理LG-11型功率方向继电器是目前广泛应用的整流型功率方向继电器，其比较幅值的两电气量动作方程为：m y m K m y m K U K I K U K I K ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅-≥+继电器的接线图如图7-1所示，其中图（a ）为继电器的交流回路图，也就是比较电气量的电压形成回路，加入继电器的电流为m I ⋅，电压为m U ⋅。
电流m I ⋅通过电抗变压器DKB 的一次绕组W1，二次绕组W2和W3端钮获得电压分量m K I K ，它超前电流m I ⋅的相角就是转移阻抗R K 的阻抗角 k ，绕组W4用来调整 k 的数值，以得到继电器的最大灵敏角。
电压m U ⋅经电容C1接入中间变压器YB 的一次绕组W1，由两个二次绕组W2和W3获得电压分量m K U K ⋅⋅，m U y K ⋅⋅超前m U ⋅的相角为90度。
DKB 和YB 标有W2的两个二次绕组的联接方式如图所示，得到动作电压m y m K U K I K ⋅⋅⋅⋅+，加于整流桥BZ1输入端；DKB 和YB 标有W3的二次绕组的联接方式如图所示，得到制动电压m y m K U K I K ⋅⋅⋅⋅-，加于整流桥BZ2输入端。
图（b ）为幅值比较回路， 它按循环电流式接线，执行元件采用极化继电器JJ 。
继电器最大灵敏度的调整是利用改变变压器DKB 第三个二次绕组W4所接的电阻值来实现的。
继电器的内角 =090- k ，当接入电阻R3时，阻抗角 k =060， =030；当接入电阻R4时， k =045， =045。
因此，继电器的最大灵敏度αϕ-=res ，并可以调整为两个数值，一个为-030，另一个为-045。
功率方向继电器的内角取值范围
功率方向继电器的内角取值范围功率方向继电器是一种常用的电气装置，广泛应用于输配电系统中。
它的作用是将电力系统中的功率流向与电路的道路进行匹配，保证系统的稳定运行。
在实际应用中，我们需要合理地选择功率方向继电器的内角取值范围，以确保其正常工作。
本文将对功率方向继电器内角取值范围的选择进行详细讨论。
首先，让我们先了解一下功率方向继电器的原理和作用。
功率方向继电器是一种电气装置，主要由电磁机构、触点系统和其他辅助装置组成。
当电流的方向与继电器设置的方向一致时，继电器的触点会吸合，从而使得电路得以闭合；当电流的方向与继电器设置的方向相反时，继电器的触点则会打开，从而使得电路中断。
通过这种方式，功率方向继电器能够实现对电流流向的监测和控制，确保电力系统的正常运行。
对于功率方向继电器的内角取值范围，我们需要考虑以下几个因素：1. 继电器的额定电压和电流：功率方向继电器的额定电压和电流通常是由用户根据实际需要来选择的。
在选择内角取值范围时，我们需要确保继电器能够承受系统中的额定电压和电流，以保证其正常工作。
一般来说，继电器的额定电压和电流越大，其内角的取值范围也相应增大。
2. 继电器的灵敏度：继电器的灵敏度是指继电器在检测电流方向时的响应速度。
一般来说，灵敏度越高，继电器对电流方向的检测越精准，其内角的取值范围也相应减小。
因此，在选择内角取值范围时，我们需要根据实际需要来确定继电器的灵敏度。
3. 继电器的工作温度范围：继电器的工作温度范围是指继电器能够正常工作的温度范围。
过高或过低的温度都会对继电器的性能产生不利影响。
一般来说，继电器的工作温度范围越宽，其内角的取值范围也相应增大。
因此，在选择内角取值范围时，我们需要根据继电器在实际工作环境中的温度条件来确定。
基于以上因素，我们可以通过以下步骤来选择功率方向继电器的内角取值范围：1. 确定继电器的额定电压和电流，并根据其规格表确定其内角的最大取值范围。
2. 根据实际需求来确定继电器的灵敏度。
零序功率方向继电器
零序功率方向继电器摘要:功率方向继电器,是由电流信号移相电路、电流、电压矢量乘法器和电压相位锁相器构成。
电流信号通过放大器进行移相,电压信号经比较器后变成同相位的方波信号,而与电压幅值无关,移相后的电流信号与方波信号进行矢量乘积运算,输出电平经比较器后控制继电器动作。
由于采用了上述电路,使在正方向功率时动作,反方向功率时不动作,起到功率方向保护作用。
关键词:功率方向继电器零序功率方向继电器接线功率方向继电器,是由电流信号移相电路、电流、电压矢量乘法器和电压相位锁相器构成。
电流信号通过放大器进行移相,电压信号经比较器后变成同相位的方波信号,而与电压幅值无关,移相后的电流信号与方波信号进行矢量乘积运算,输出电平经比较器后控制继电器动作。
由于采用了上述电路,使在正方向功率时动作,反方向功率时不动作,起到功率方向保护作用。
1 零序功率方向继电器的接线零序功率方向继电器的正确接线,应使其动作特性为:当被保护线路或元件发生正方向接地故障时,零序电压和零序电流的相位关系应可靠进入继电器的灵敏动作区,而反方向接地故障时,继电器可靠不动作。
传统习惯规定电流正方向为母线流向线路,同时取母线电压为电压升。
当发生正方向接地故障时,零序电流超前零序电压为(180°-θ),θ为系统零序电源阻抗角。
一般θ角约在85°左右,则零序电流超前零序电压约为95°。
传统的零序功率方向继电器,其动作最灵敏角有电流超前电压110°和电流滞后电压70°两种,即灵敏角为-110°和+70°,一般采用后者。
对于灵敏角为-70°的继电器,由于其动作特性与故障情况相反,现场接线方式上考虑将零序电压的极性反向接入,零序电流正极性接入,这样就能够使继电器正确反应故障状态了。
对于微机零序保护装置,其零序电流电压的接入分自产和外接两种情况。
微机线路保护装置的零序电压电流均为自产,三相电压电流正极性接入即可。
第三节功率方向继电器的接线方式
第三节 功率方向继电器的接线方式功率方向继电器的接线方式是指它与电流互感器和电压互感器之间的连接方式，即加到继电器上的电压g U ⋅和电流g I ⋅如何选取的问题。
在考虑接线方式时，应满足以下要求：(1)必须保证功率方向继电器具有良好的方向性，即正方向发生任何类型的短路故障时，继电器都能动作，而反方向短路故障时不动作。
(2)尽量使功率方向继电器在正向短路故障时具有较高的灵敏性，即故障后加入继电器的电压g U ⋅和电流g I ⋅应尽可能大，并使g ϕ尽可能接近于最大灵敏角sen ϕ。
对于相间短路保护用的功率方向继电器，为满足上述要求，广泛采用 90接线方式。
这种接线方式的各功率方向继电器，所加电压g U ⋅和电流g I ⋅列于表4-1中。
表4—1 功率方向继电器的接线方式所谓 90接线，是指在三相对称且功率因数ϕcos ＝l 的情况下，加入各相功率方向继电器的电压g U ⋅和电流g I ⋅间的相角差为90，如图4-10所示。
图4—11示出了功率方向继电器采用 90接线方式时，三相式方向过电流保护的原理接线图 4 –10 接入1KW 的电流、电压间的相量关系图 4 –11功率方向继电器采用90接线方式时，方向过电流保护原理接线图 必须特别注意的是，功率方向继电器电流线圈和电压线圈的对应端。
在图4-7中的UR1和T2的一次线圈同名端都标有“∙”，在将继电器分别接入电流互感器和电压互感器二次侧时，必须注意正确连接，否则不能正确判断功率方向。
下面分析采用90接线的功率方向继电器，当在其正方向发生各种相间短路情况下，继电器的测量角度g ϕ的变化范围，进而得出此种接线方式下方向继电器的最大灵敏角sen ϕ（α-）的取值范围。
一、各种相间短路时g ϕ的变化范围(一) 三相短路图 4 –12 三相短路时保护处电流电压相量图及1KW 动作行为因三相短路是对称短路，三只功率方向继电器都处在相同条件下，故只取其中一只功率方向继电器进行分析。
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。
方向电流保护及功率方向继电器
方向电流保护及功率方向继电器前言在电路中，一些较大的电流很容易引起故障或损坏。
为了保护电路和设备的安全，我们需要使用电流保护来限制电流大小。
而功率方向继电器可以在电路中实现控制电流的方向，以及对反向电压的保护。
方向电流保护方向电流保护是通过检测电流方向来限制电流大小的一种方法。
当电流方向与允许的方向相同，电路可以正常工作。
但是，如果电流方向与不允许的方向相同，方向电流保护会自动切断电流，以降低电路中的电流大小，保护电路和设备的安全。
方向电流保护通常是通过两种方法实现的：基于磁场的检测和基于电位差的检测。
基于磁场的检测基于磁场的检测依靠一个稳定的磁场和一个铁芯来检测电流方向。
当电流流经铁芯时，会产生一个磁场，方向电流保护通过检测这个磁场的方向来判断电流方向。
如果电流方向与充许的方向相反，方向电流保护会切断电路。
由于基于磁场的检测需要一个铁芯，因此它对于高频电路不太适用，因为铁芯会对高频信号产生损耗。
基于电位差的检测基于电位差的检测依靠一个差动电容来检测电流方向。
当电流流经一个差动电容时，会产生一个电位差，方向电流保护通过检测这个电位差的方向来判断电流方向。
如果电流方向与允许的方向相反，方向电流保护会切断电路。
基于电位差的检测对于高频电路更加适合，因为它不需要铁芯。
功率方向继电器功率方向继电器常用于控制电源或负载的正反向控制，以及对反向电压的保护。
功率方向继电器可以实现控制电流的方向，使电流只流向正方向，同时阻止反向电压的传播。
功率方向继电器有两种主要类型：机械式和电子式。
机械式功率方向继电器机械式功率方向继电器使用一个机械可控开关来实现正反向控制。
当控制信号引脚的电压高于某个门槛电压时，机械可控开关会切换到正向模式，使电流只能流向正向；当控制信号引脚的电压低于某个门槛电压时，机械可控开关会切换到反向模式，使电流只能流向反向。
机械式功率方向继电器适用于一些大型负载电路，但是它有一些缺点：继电器内部的机械可控开关会产生电磁干扰和噪声，同时机械可控开关的寿命有限。
零序功率方向继电器
态了。
压 中 点 地 越 。 故 线 上， 器 性 接 处5。 小 在 障 路 5 0
3 用负荷电流及工作电 压测量零序功率方 向 继电器
利用负荷电流及工作电压检验零序功率方 向继电器接线正确性之前， 必须对电压互感器 开口 三角引出的1 、N 线的极性进行核查。 在正常情况下电压互感器开口 三角两端电
的方法区 因此， 分， 利用负荷电 流及及工作电 压 检验零序功率方向继电器接线正确性之前， 必 须对电 压互感器开n 三角引出的L、 N线核查 正确， 否则不能判别所测相位关系是否符合零 序功率方向元件的接线要求。 如图3(a 所示， ) 当用负荷电 流及工作电压 检验零序功率方向 继电器K WO 的相位关系 时. 可 在KWO处将L 线断开(图中 者)， 标x 并
I E C HNO U 〕3Y { 以 刁 T { N NF MA O
学 术 论
坛
零序功率方向一 电器 继
杨桂荣
(广西电网公司防城港供电局 53800 1 ) 摘 要: 功率方向继电器， 是由电流信号移相电路、电流、电压矢量乘法器和电压相位锁相器构成。电流信号通过放大器进行移
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相， 压 电 信号经比 后变 相 较器 成同 位的方 信号， 波 而与电 幅值无 移相 压 关， 后的电 信号与 波 号进行矢 积 算， 流 方 信 量乘 运 输出电 平经
U。 最高， 应故 对 障点的5。 也最大。 近变 越靠
是由线路流向母线。 综上所述， 中性点直接接地系统发生接地 短路时， 将产生很大的零序电流分量， 利用零序 电流分量构成零序电流保护， 可作为一种主要 的接地短路保护。因为它不反映三相和两相短 路， 在正常运行和系统发生振荡时也没有零序 分量产生， 所以有较好的灵敏度。如线路两端 的变压器中 性点都接地， 当线路发生接地短路 时， 在故障点与各变压器中性点之间都有零序 安全。 大接地电流系统接地短路时， 零序电流、 电流流过。为保证各零序电流保护有选择性地 必须加装方向 继电器， 使其动 零序电压和零序功率的分布与正序分量、负序 动作和降低定值， 作带有方向性 。 分量的分布有明显区别: a， 当系统任一点单相及两相接地短路时， 功率方向 器的 继电 接线 网 络中任何处的三倍零序电 流和电 压都等于该 2 零序 处三相电流或电压的矢量和， 即: 零序功率方向继电器的正确接线， 应使其 3 U 0二U A + U B + U C 动作特性为: 当被保护线路或元件发生正方向 3 10 二 IA + I B + I C 接地故障时， 零序电 压和零序电流的相位关系 b . 系统零序电流分布只与中 性点接地的多 应可靠进入继电器的灵敏动作区， 而反方向接 少及位置有关， 为系统接地短路时的零序 地故障时， 图1 继电器可靠不动作。 等效网络。 传统习惯规定电流正方向为母线流向线 路， 同时取母线电压为电压升。当发生正方向 接地故障时， 零序电 流超前零序电 压为(1 0 一 8a e )， 为系 0 统零序电 源阻抗角。一般。 角约在 85’左右， 零序电 则 流超前零序电压约为95。。 传统的零序功率方向继电器， 其动作最灵 敏角有电 流超前电 11 。和电 压 0 流滞后电压7 0 。两种， 敏角为一 0 ’ 即灵 11 和+70 ， 0 一般采用 后者。对于灵敏角为一 70。的继电器， 由干其 图1 单相接地故障时的零序等效网络 动作特性与故障情况相反， 现场接线方式上考 虑将零序电压的极性反向接入， 零序电流正极 山图1 可知，单相接地短路时 性接人， 这样就能够使继电器正确反应故障状
功率方向继电器的接线方式
功率方向继电器的接线方式继电器与电流互感器和电压互感器之间的连接方式。
应满意如下要求：（1）必需保证功率方向继电器具有良好的方向性。
即正向发生任何类型的故障都能动作，而反向故障时则不动作。
（2）尽量使功率方向继电器在正向故障时具有较高的灵敏度，φk 接近φsen。
1．功率方向继电器的90°接线如上表所示，爱护处于送电侧，当cosφ=1时，3个功率方向继电器测量的φk均为90°。
90°接线功率方向继电器的动作状况分析（1）三相短路①正方向三相短路由于是对称性故障，3个功率方向继电器的行为一样，以A相继电器为例分析，如下图所示：φk为线路阻抗角，φK是继电器的测量相角。
明显在动作区内，假如选择α=90°-φk ，则功率方向继电器工作在最灵敏状态。
②反方向三相短路由上图可见不在动作区内，功率方向继电器不会动作。
（2）两相短路以BC相短路为例分析，由于A相无故障电流，A相功率方向继电器动作与否取决于负荷电流，B相电压和C相电压的夹角在近处短路时接近0°，而在远处短路时接近120°，故按两种极端状况分析故障相（B、C相）功率方向继电器行为，分析时只争论正向故障状况。
①近处BC相短路由上图可见近处两相短路时故障相的功率方向继电器行为与三相短路时相同。
②远处BC相短路由上图可见，两个故障相功率方向继电器均能正确判明故障方向。
2．非故障相电流的影响及按相起动接线不对称故障时非故障相仍有电流，称为非故障相电流。
小电流接地系统中非故障相电流为负荷电流。
大电流接地系统中还应考虑接地故障时由于零序电流分布系数与正负序电流分布系数不同造成的非故障电流。
如上图所示，爱护反向发生BC相短路时，A相功率方向继电器流过非故障电流，A相功率方向继电器流过非故障电流，动作与否取决与故障前潮流的方向，不反应于故障方向A相功率方向继电器流过非故障电流，动作与否取决与故障前潮流的方向，不反应于故障方向。
方向电流保护及功率方向继电器
操作后应检查设备是否正常运行 ，如有异常应立即停机检查并联
系专业人员进行维修。
04
THANKS
感谢观看
功率方向继电器的定义与作用
定义
功率方向继电器是一种用于检测 和判断功率方向的继电器，它可 以根据电流的方向和大小来控制 电路的通断。
作用
在电力系统中，功率方向继电器 主要用于方向电流保护，防止因 电流反向而引起的设备损坏和安 全事故。
工作原理与结构
工作原理
功率方向继电器通过比较输入电流和电压之间的相位关系，判断功率方向，从而控制触 点的通断。当电流和电压同相时，继电器判定为正向功率；当电流和电压反相时，继电
03
CATALOGUE
方向电流保护的配置与整定
方向电流保护的配置原则
独立性
确保方向电流保护的独立性，避免与其他保 护装置相互干扰。
选择性
确保方向电流保护具有选择性，只切除故障 线路，避免误动作影响其他线路。
可靠性
选用高质量的继电器和设备，确保保护装置 在故障时能够可靠动作。
速动性
要求保护装置在故障发生时快速动作，减小 故障对系统的影响。
加强维护与保养
对保护装置进行定期维护和保养，确保其长期稳 定运行。
ABCD
注意系统的运行方式
在运行过程中，应密切关注系统的运行方式和负 荷变化，及时调整保护装置的定值。
配合其他保护装置使用
在复杂系统中，方向电流保护应与其他保护装置 配合使用，提高系统的安全性和可靠性。
04
CATALOGUE
功率方向继电器的应用与选型
检查接线端子
确保接线端子紧固，无松动或腐蚀现象。
测试功能
定期进行功能测试，确保继电器在正常工作状态下运行良好。
电力系统整流型功率方向继电器实验指导书
电力系统整流型功率方向继电器实验指导书一、实验目的1、加深对功率方向继电器原理、特性的理解，掌握基本的实验方法。
二、实验类型验证型三、实验仪器MRT-2000多功能继电保护测试仪，LG—11功率方向继电器。
四、实验原理LG—11功率方向继电器是按幅值比较原理来实现的，构成如图（一）所示图（一） LG—11功率方向继电器构成图1、 构成：①电压形成回路：由DKB、YB 组成：JI J U A I K U K U ···+=JI J U B I K U K U ···-=R1、R2——消除潜动、调整平衡。
C1——与YB 的励磁电抗形成谐振，使超前90o,其记忆作用用于消除死区，记忆时间为几十毫秒； ②比较回路：由半导体整流桥BZ1,BZ2组成的环流是比较回路。
aAi U®·bBi U®·③执行元件——极化继电器J,非常灵敏标记“＊”，当电流从＊端流入时，J 动作，反之则不动。
0³-b a i i 时，J 动作；2、 动作方程：oo90arg90££-Û³+Þ³········JIJ U JIJU JIJU BAIKU K IKUK IKUK UU－Ki Ku 、分别为中间变压器变比和电抗变压器变比。
从理论上讲，当Uj =0或Ij =0时，极化继电器J 不动。
但由于比较回路中各元件参数的不完全对称，可能使得在仅有Uj =0或Ij =0时，J 动作，即潜动。
仅有Uj 时动，电压潜动，仅有Ij 时动，叫电流潜动。
潜动对保护的影响：对正方向接地短路时，有利于保护正确动作；当反方向接地短路时，可能导致GJ 误动，使得保护误动。
消除方法：调R1（电流潜动时），调R2（电压潜动时）。
电力系统继电保护——3-方向(2-2)
二、相位比较原理与幅值比较原理的关系
•
若以为
UA
动作量，UB 为制动量，则当UC与UD相
位作差的临θ=界9状0°态时；，当UθA=＜9U0B°,动时作，量等UA＞于制U动B 动量作,动量 大于制动量，继电器处于动作状态；当θ＞90°
时， 作。
＜UA ，U动B 作量小于制动量，继电器不动
K2
K1
图2.26 功率方向继电器工作原理说明图
Ik 2
U res k1 IK1
r1 k1
r2 180 k1
图2.26 正反故障时电压、电流相量图
18/43
•结论：在保护装置动作的正方向和反方向发生短 路时，功率方向继电器测量的功率方向相反。
• 以母线电压 U r 为参考相量，电压高于地时为正，
C2
C2
KP
C4
C3
· UB=
··
KI Ir-
··
KUUr
10 KP
11
R7
C5
(b)
12
27/43
继电器输入电压Ur ，输入电流Ir 。
Ir 通过电抗变换器UX的一次绕组W1，二次绕组W 2和W 3端获得电压分量
KI Ir ，它超前Ir 的相角就是转移阻抗KI 的阻抗角I，绕组W 4可用来调整
• 而其中按动作方向时限最短的保护3和4动作，跳开 断路器3、4，将故障线路WL2切除
• 保护1和6便返回，从而保证了动作选择性。
K1
WL2
IK1
IK2
10/43
• WL1上K2点短路时，只有保护1、2、4和6能启动 • 其中按动作方向时限最短的保护1和2动作，跳开
功率方向继电器工作原理
功率方向继电器工作原理
功率方向继电器是一种用于实现电路中的电能传输方向控制的电器元件。
它通常由一个电磁铁和一对接点组成。
其工作原理如下：
1. 当电能传输方向需要改变时，电路中的控制信号将被传送至功率方向继电器的控制端。
2. 控制信号将激活电磁铁，使其产生磁场。
3. 产生的磁场将吸引接点，使其从原来的位置移动至另一位置。
4. 接点的移动改变了电路中的连接关系，从而改变了电能的传输方向。
5. 当控制信号消失时，电磁铁的磁场消失，接点返回到初始位置，恢复到原来的传输方向。
通过不断地控制电磁铁的磁场，功率方向继电器可以实现反复、可靠地改变电路中的电能传输方向。
这对于实现电能的双向传输以及实现电路的保护和控制非常重要。
功率方向继电器动作条件
功率方向继电器动作条件
功率方向继电器（PDR）是一种用于控制电力系统中电流方向的保护装置。
它通常用于保护电力系统中的发电机或变压器，以确保电流在预定方向流动。
PDR的动作条件取决于具体的应用和设定要求，以下是一些常见的PDR动作条件：
1. 电流方向逆变：PDR通常设置在电流方向逆变时动作。
当电流的方向与设定的保护方向相反时，PDR将动作并触发保护动作。
2. 电流大小：PDR通常设置了一个阈值电流。
当电流超过该阈值时，PDR将动作并触发保护动作。
3. 时间延迟：为了防止误动作，PDR通常具有一个时间延迟设置。
只有当电流方向逆变或电流超过阈值持续一段时间后，PDR才会动作。
4. 稳态条件：在某些应用中，PDR只有在电力系统达到稳态条件时才会动作。
这是因为在电力系统启动或停止的过程中，电流方向可能会发生多次逆变。
需要注意的是，具体的PDR动作条件可能会根据不同的电力系统和保护要求而有所不同。
因此，在实际应用中，需要根据具体的系统要求进行设置和调试。
第二节功率方向继电器
第二节 功率方向继电器一、功率方向继电器工作原理功率方向继电器既可按相位比较原理（比相原理）构成，也可按幅值比较原理（比幅原理）构成。
(一)按相位比较原理构成的功率方向继电器图 4 –5 功率方向继电器工作原理说明（a ）网络接线；（b ）K1点短路时相量图；（c ）K2点短路时相量图现以图4-5（a ）所示系统为例，说明判断功率方向继电器正、反方向故障的工作原理。
以装于线路PN 上的P 侧方向过电流保护1中方向继电器为例，它通过电压互感器TV 和电流互感器TA 分别取得电压g U ⋅和电流g I ⋅。
电流以由母线流向线路作为假定正方向，而电压以母线高于地为假定正方向，如图4-5（a ）所示。
设电流互感器和电压互感器变比都为1，当正方向1K 点发生三相短路时，电流、电压相量如图4-5（b ）所示，1K ϕ在0~2π范围内变化，即1K ϕ为锐角，其短路功率0cos 111>=K K K UI P ϕ；当反方向2K 点发生三相短路时，电流、电压相量如图4-5（c ）所示，2K ϕ在1180K ϕ+范围内变化，即2K ϕ为钝角，其短路功率0)180cos(122<+=K K K UI P ϕ 。
由上述分析可知：若0>K P ，说明故障点在其保护正方向，若0<K P ，说明故障点在其保护的反方向。
所以功率方向继电器的工作原理，实质上就是判断母线电压⋅U 和流入线路电流K I ⋅间的相位角是否在 90~90-范围内，常用式9090≤≤-⋅⋅K I UArg （4-1） 表示其动作条件。
式中符号K I UArg ••⋅，表示取复数K I U ••的相角。
若相角在式（4-1）的范围内时，0>K P ，故障点在其保护方向上，继电器动作；否则不动作。
构成功率方向继电器，既可直接比较g U ⋅和g I ⋅间的相角，也可间接比较电压g U K C •••=和g br I Z D ••=之间的相角，即9090≤≤-•••g br g I Z U K Argαα-≤≤--••9090g g I U Arg （4-2）式中 α——称为继电器内角，其值为br brZ K Argϕα-==• 90 根据前面所讲的比相与比幅的关系，按式（4-2）比较•C 和•D 间相位原理构成的功率方向继电器，可转换为比较•A 和•B 绝对值原理构成的功率方向继电器。
功率方向保护实验报告
一、实验名称功率方向保护实验二、实验目的1. 熟悉相间短路功率方向电流保护的基本工作原理；2. 进一步了解功率方向继电器的结构及工作原理；3. 掌握功率方向电流保护的基本特性和整定实验方法；4. 通过实验验证功率方向保护在实际应用中的有效性。
三、实验原理功率方向保护是一种利用电压和电流的乘积来判别电流流向（相位）的继电保护。
其主要元件是功率方向继电器，由电流互感器和电压互感器取得电流、电压信号，以判明短路故障位于保护装置处的正向或反向。
在多侧电源的系统中，功率方向保护可以有效地保证继电保护的选择性。
四、实验仪器设备1. 功率方向继电器2. 电流互感器3. 电压互感器4. 断路器5. 电源6. 测量仪表7. 实验线路五、实验步骤1. 搭建实验线路，包括电流互感器、电压互感器、断路器、测量仪表等。
2. 将电流互感器、电压互感器的二次侧接入功率方向继电器。
3. 设置功率方向继电器的动作参数，如动作电流、动作时间等。
4. 进行实验，观察功率方向继电器的动作情况。
六、实验内容1. 正方向故障实验- 设置故障点，使故障电流从母线流向线路；- 观察功率方向继电器的动作情况，记录动作电流和动作时间；- 分析实验结果，验证功率方向继电器在正方向故障时的保护效果。
2. 反方向故障实验- 设置故障点，使故障电流从线路流向母线；- 观察功率方向继电器的动作情况，记录动作电流和动作时间；- 分析实验结果，验证功率方向继电器在反方向故障时的保护效果。
3. 多侧电源系统实验- 设置多侧电源系统，包括母线、线路、断路器等；- 在不同侧电源下，分别进行正方向和反方向故障实验；- 观察功率方向继电器的动作情况，记录动作电流和动作时间；- 分析实验结果，验证功率方向保护在多侧电源系统中的保护效果。
七、实验结果与分析1. 正方向故障实验结果：- 功率方向继电器在正方向故障时能够可靠动作，动作电流和动作时间符合预期；- 实验结果表明，功率方向保护在正方向故障时具有较好的保护效果。
功率方向继电器
第二节电网相间短路的方向性电流保护一. 问题的提出双电源多电源和环形电网供电更可靠,但却带来新问题。
对电流速断保护：d1处短路，d2处短路，对过电流保护：d1处短路，d2处短路，有选择性，但是产生了矛盾。
上述矛盾的要求不可能同时满足。
原因分析：反方向故障时对侧电源提供的短路电流引起误动。
解决办法：加装方向元件——功率方向继电器。
仅当它和电流测量元件均动作时才启动逻辑元件。
这样双侧电源系统保护系统变成针对两个单侧电源子系统。
保护1、3、5只反映由左侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合。
而保护2、4、6仅反映由右侧电源提供的短路电流，它们之间应相互配合，矛盾得以解决。
二、功率方向继电器的工作原理电流规定方向：从母电流向线路为正。
电流本身无法判定方向，需要一个基准——电压。
d1处短路 d2处短路因此：利用判别短路功率方向或电流、电压之间的相位关系，就可以判别发生故障的方向。
实现：1、最大灵敏角：在UJ、IJ幅值不变时，其输出（转矩或电压）值随两者之间的相位差的大小而改变。
当输出为最大时的相位差称最大灵敏角。
2、动作范围：动作方程：或3、动作特性:当线路发生三相短路所以4、死区：当正方向出口短路时，，GJ不动——电压死区。
消除办法：采用90度接线方式，加记忆回路。
三、幅值比较原理和相位比较原理及其互换关系对于比较两个电气量的继电器，可按幅值比较原理或相位比较原理来实现。
幅值比较原理：相位比较原理：用四边形法则来分析它们之间的关系：或可见，幅值比较远路与相位比较原理之间具有互换性。
注： 1 必须是同一频率的正弦交流量2 相位比较原理的动作边界为四、LG－11整流型功率方向继电器它是按幅值比较原理来实现的：1、构成：①电压形成回路：由DKB、YB组成：R1、R2——消除潜动、调整平衡。
C1——与YB的励磁电抗形成谐振，使超前90o,其记忆作用用于消除死区，记忆时间为几十毫秒；②比较回路：由半导体整流桥BZ1,BZ2组成的环流是比较回路。
实验三功率方向继电器特性实验
实验三功率方向继电器特性实验一、实验目的1．熟悉BG-10B系列功率方向继电器的实际结构、工作原理和基本特性。
2．掌握电气特性试验与整定方法。
三、实验原理BG-10B系列功率方向继电器（包括BG-11B、12B、13B）应用于电力系统方向保护接线中，作为功率方向元件。
其中BG-12B用于相间短路保护；BG-13B 用于接地保护；BG-11B是具有双方向接点的功率元件，用于平行线路横联差动保护中。
由于BG-12B型功率方向继电器应用较为广泛，因此本实验指导书以BG-12B型为例详细介绍其试验方法，今后在实际工程中需对其他型号的功率方向继电器进行试验，可参照进行，方法相同。
功率方向继电器利用比较绝对值的原理构成。
它由比较回路、滤波回路和触发回路组成。
方块图见图1-1、原理图见图1-6。
1．比较回路：绝对值比较构成原理，见图1-2。
图1-1 方块图图1-2 绝对值比较回路由互感器TA1和整流桥VD1～VD4组成的工作回路，由互感器TA2和整流桥VD5～VD8组成的制动回路。
互感器TA1和TA2的初级分别接入电流I Y和I L。
由于TA1的电压线圈和TA2电压线圈同极性串联，TA1的电流线圈和TA2电流线圈反极性串联（如图1-2所示），I L为线路电流互感器TA的二次电流，它的值是不变的。
TA1和TA2一次侧的电压绕组，通过移相回路，与电压互感器二次相接。
因电压绕组的输入阻抗比移相阻抗小得多，所以电流I Y也可以看作近似不变。
于是互感器TA1和TA2可按电流互感器分析，当互感器TA1和TA2的一次绕组分别通入电流I Y和I L时，它们产生的磁势在TA1是相加的，在TA2是相减的，于是在互感器TA1输出线圈以电流形式取出矢量和I Y+I L，在互感器TA2输出线圈以电流形式取出矢量和I Y- I L，二者分别经整流器VD1～VD4和VD5～VD8加以整流，然后进行绝对值比较。
从图1-3（a）中可看到φ=90°时，|İY+ İL|=|İY-İL|；从图1-3（b）中可看到φ>90°时，|İY+ İL|<|İY-İL|；从图1-3（c）中可看到φ<90°时，|İY+ İL|>|İY-İL|。
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。
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结 论
一.功率方向继电器的接线形式 90°接线; 二.线路正方向相间短路时, 90°接线功率方 向继电器能正确动作;
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功率方向继电器的动作特性
动作范围和灵敏线
动作区
g ( ) 2
A
最灵敏线
sen
( 00 ) I g g
U g
g sen
继电器 内角
g
B
2
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g
第三节
功率方向继电器的接线方式
一.功率方向继电器的接线方式: 指它与电流互感器和电压互感器之间的连接方式.
在考虑接线方式时，应满足以下要求：
1.必须保证功率方向继电器具有良好的方向性. 2.尽量使功率方向继电器在正向短路故障时具有 较高的灵敏性.
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第三节
二 .90°接线
功率方向继电器的接线方式
U A
(Ig )Ia
在三相对称且功率因数cosφ＝l 的情况下，加入各相功率方向继 电器的电压和电流间的相角差90° 继电器 1KW