大学课件 电力系统继电保护 第三章第二节 阻抗继电器及其动作特性.ppt

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1、3.2阻抗继电器及其动作特性3.2.1阻抗继电器动作区域的概念阻抗继电器的作用表示如下：发生短路测量故障环路上的测量阻抗将测量阻抗与整定阻抗相比较确定出故障点所处的区段保护范围内部故障时给出动作信号在实际情况下，由于互感器误差、故障点过渡电阻等因素，继电器实际测量到的测量阻抗一般并不能严格地落在与整定阻抗同向的直线上，而是落在该直线附近的一个区域内。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可靠动作，在阻抗复平面上，其动作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，如圆形区域、四边形区

2、域、苹果区域、橄榄形区域等。这个区域的边界就是阻抗继电器的临界动作边界。Zm落在动作区内——判断为区内故障，阻抗继电器给出动作信号。Zm落在动作区外——判断为区外故障或正常运行，阻抗继电器不动作。3.2.2阻抗继电器的动作特性和动作方程动作特性——阻抗继电器动作区域的形状，称为动作特性。圆特性——动作区域为圆形；四边形特性——动作区域为四边形。动作方程——描述动作特性的复数的数学方程。绝对值（或幅值）比较动作方程——比较两个量的大小的绝对值比较原理表达式。相位比较动作方程：比较两个量的相位的相位比较原理表达式。1圆特性阻抗继电器偏移圆特性方

3、向圆特性全阻抗圆特性上抛圆特性正方向整定阻抗反方向整定阻抗（如果Zset2的方向正好与Zset1相反，则Zset2可以用Zset1表示，称为偏移特性的偏移率）两整定阻抗对应矢量末端的连线就是特性圆的直径。特性圆包含坐标原点，圆心位于（Zset1+Zset2）/2处，半径为︱Zset1-Zset2︱/2动作阻抗Zop——使阻抗元件处于临界动作状态对应的阻抗。最灵敏角——当测量阻抗的阻抗角与正向整定阻抗的阻抗角相等时，阻抗继电器动作阻抗最大，此时继电器最为灵敏，所以正向整定阻抗的阻抗角又称最灵敏角。最灵敏角一般取为被保护线路的阻抗角。应用——偏

4、移特性阻抗元件通常用在距离保护的后备段中。绝对值比较动作方程相位比较动作方程绝对值比较动作方程当测量阻抗落在圆内或圆上时，末端到圆心的距离一定小于或等于圆的半径。当测量阻抗落在圆外时，末端到圆心的距离一定大于圆的半径。偏移圆特性阻抗继电器的绝对值比较动作方程为：相位比较动作方程当测量阻抗落在右下部分圆周任一点上时：当测量阻抗落在左上部分圆周任一点上时：当测量阻抗落在圆内任一点时：偏移圆特性阻抗继电器的相位比较动作方程为：圆心位于处半径为特性圆经过坐标原点将，，带入，可以得到方向圆特性的绝对值比较动作方程：将，，带入，可以得到方向圆特性的相位

5、比较动作方程：阻抗元件本身具有方向性——在整定阻抗的方向上，动作阻抗最大，正好等于整定阻抗；在整定阻抗的相反方向，动作阻抗将为0，反方向故障时不会动作。应用——方向圆特性的阻抗元件一般用于距离保护主保护段（Ⅰ段和Ⅱ段）中。圆心位于坐标原点处，半径为将，，带入，可以得到方向圆特性的绝对值比较动作方程：将，，带入，可以得到方向圆特性的相位比较动作方程：阻抗元件本身不具有方向性——全阻抗圆特性在各个方向上的动作阻抗都相同，它在正向或反相故障的情况下具有相同的保护区。应用——单侧电源系统中，当应用于多测电源系统时，应与方向元件配合在偏移圆特性中，如

6、果、都处于第一象限，则动作特性变化成上抛圆特性，动作区域如左图所示。特性圆不包括坐标原点，圆心位于：半径为抛圆阻抗特性的动作方程与偏移圆阻抗特性的动作方程式具有完全相同的形式,不同之处在于象限不同。应用——通常在发电机的失磁保护中。以偏移圆特性为例讨论当临界动作的边界不是和，但动作的范围仍是时测量元件的动作特性。设临界动作的边界为和，则动作范围仍为这时的相位比较动作方程变为：对应特征是一个以Zset1、Zset2的末端连线为直径的圆。方向圆特性、全阻抗圆特性和上抛圆特性也都可以做类似的偏转。当为正角时，特性圆向右侧偏转，反之，当为负角时，特

7、性圆左偏。对应的特性仍是一个圆，但Zset1、Zset2的末端连线变成了它的一个弦，应右侧圆弧上的圆周角变为，左侧圆弧上的圆周角变为2苹果形和橄榄形阻抗元件如果各相位比较方程中动作的范围不等于，对应的动作特性就不再是一个圆。以方向圆为例，将他的动作边界改为和，对应的动作方程变为若，则该方程对应的动作区域如下图（a）所示的苹果区域；若，则该方程对应的动作区域如下图（b）所示的橄榄形区域。苹果形阻抗元件的特点：在R方向上动作区较大测量阻抗中含有较大电阻性成分时可能进入动作区区内经较大过渡电阻短路时能够动作负荷阻抗中的电阻性成分比较多有较高的耐受

8、过渡电阻的能力耐受过负荷的能力比较差橄榄特性的阻抗元件的特点：耐受过负荷能力较强，但耐受过渡电阻能力较差。3直线特性的阻抗元件电抗特性电阻特性方向特性相位比较动作方程分别为：电抗