一、选择题
1、以电压U 和(U-IZ)比较相位，可构成( )。
A ：全阻抗特性的阻抗继电器
B ：方向阻抗特性的阻抗继电器
C ：电抗特性的阻抗继电器
D ：带偏移特性的阻抗继电器
2、模拟型方向阻抗继电器受电网频率变化影响较大的回路是( )。
A ：幅值比较回路
B ：相位比较回路
C ：记忆回路
D ：执行元件回路
3、阻抗继电器的精确工作电流是指，当φk =φ
sen ，对应于( )时，继电器刚好
动作的电流。 A ：Z act =0.8z set 时的电流 B ：Z act =0.9z set 时的电流 C ：Z act =z set 时的电流
4、如果用Z m 表示测量阻抗，Z set 表示整定阻抗，Z act 表示动作阻抗。线路发生短
路，不带偏移的圆特性距离保护动作，则说明( )。
A ；
act set set ,m Z Z Z Z << B ：
act set set ,m Z Z Z Z ≤≤ C: act set set ,m Z Z Z Z <≤
5、某距离保护的动作方程为
90<270J DZ J Z Z Arg Z -0°)是( )。
A ：90+<270+J DZ J Z Z Arg Z δδ-
B ：90+<270J DZ J Z Z Arg Z δδ-
C ：90-<270+J DZ J Z Z Arg Z δδ-
D ：
90-<270J DZ J Z Z Arg Z δδ-
1、对全阻抗继电器，设m Z 为继电器的测量阻抗，s Z 为继电器的整定阻抗，当
s m Z Z ≥时，继电器动作。（ ）
2、距离保护动作区末端金属性相间短路的最小短路电流，应大于相应段最小精确工作电流的两倍。（ ）
3、距离保护中阻抗继电器的精确工作电压，等于精确工作电流和电抗变压器整定阻抗的乘积，即gj gi set U I Z =，所以精确工作电压与gi I 、set Z 均成正比。( )
4、试验方向阻抗继电器的记忆时间时，应将电流回路可靠短路，并同时通入正向出口最大三相短路电流及继电器的两倍精确工作电流。( )
5、距离保护是本线路正方向故障和与本线路串联的下一条线路上故障的保护，它具有明显的方向性。因此，即使作为距离保护Ⅲ段的测量元件，也不能用具有偏移特性的阻抗继电器。（ ）
答案：
一、选择题
1.（B ）
2.（C ）
3.（B ）
4.（B ）
5.（B ）
二、判断题
1.（√）
2.（√）
3.（×）
4.（×）
5.（×）
第三节继电器 0、概述 1、继电器:根据外界输入信号(电量或非电量)的变化来接通或断开被控电路,以实现控制和保护作用的自动电器。 输入信号：电量（电流、电压） 非电量（转速、时间、温度） 输出：触点的动作或电量的变化。 2．继电器分类： 1）用途分：控制继电器、保护继电器、中间继电器。 2）原理分：电磁式、感应式、热继电器等 3）参数分：电流、电压、速度、压力继电器 4）动作时间分：瞬时继电器、延时继电器 5）输出形式分：有触点、无触点继电器 一、电磁式继电器 电磁式继电器与接触器的区别： 继电器：没有灭弧装置，触点容量小，用于控制电路，可在电量或非电量的作用下动作。 接触器：有灭弧装置，触点容量大，用于主电路，一般只能在电压作用下动作。 电磁式继电器的种类：电压继电器、电流继电器、中间继电器 1．电压继电器：触点的动作与线圈中的电压大小有关。（电压线圈与负载并联）。 1）作用：电压保护和控制。 2）分类 过电压继电器：U x = (1.05 ～1.2)U N（正常时触点不动作） 欠电压继电器：直流欠电压继电器：U X = (0.3 ～0.5)U N （正常时触点动作）
U f= (0.07 ～0.2)U N 交流欠电压继电器：U X = (0.6 ～0.85)U N U f= (0.1 ～0.35)U N。 注意：直流电路一般不会产生波动较大的过电压现象，所以没有直流过电压继电器。 3）电压继电器的选用及动作电压的整定 ▲电压继电器的选用：线圈的种类和电压等级应与控制电路一致。 由控制电路的要求（过电压保护、欠电压保护）选型。 ▲动作电压的整定 吸合电压：调节反作用弹簧 释放电压：主要改变非导磁垫片的厚度(如吸合电压没有固定要求，也可调节反作用弹簧)。 4）电压继电器的图形和文字符号 2.电流继电器：触点的动作与线圈中的电流大小有关。（电流线圈与负载串联）。 1）作用：电流保护和控制。 2）分类 过电流继电器：I X = (1.1 ～3.5)I N正常时触点不动作 欠电流继电器：I x＝(0.3 ～0.65)I N 正常时触点动作 I f =(0.1 ～0.2)I N 3）电流继电器选用：线圈的种类和电流等级应与控制电路一致 根据在控制电路中的作用（过电流、欠电流保护）进行选型。 4）电流继电器的图形和文字符号 3、中间继电器（一种电压继电器） U X = (0.85 ～1.05)U N 1）特点：触点多(六对甚至更多) 触点电流大(额定电流为5 ～10A)
第四章 过渡电阻对阻抗继电器的影响 一． 过渡电阻对相间阻抗继电器的影响 电力系统中的短路一般都不是金属性的，而是在短路点存在过渡电阻。短路点的过渡电阻g R 是指当相间短路或接地短路时，短路电流从一相流到另一相或从相导线流入地的途径中所通过的物质的电阻，这包括电弧、中间物质的电阻，相导线与地之间的接触电阻，金属杆塔的接地电阻等。 在相间短路时，过渡电阻主要由电弧电阻构成。短路初瞬间，电弧电流g I 最大，弧长g l 最短，弧阻g R 最小。几个周期后，在风吹、空气对流和电动力等作用下，电弧逐渐伸长，弧阻g R 迅速增大，因此电弧电阻属于非线性电阻。在导线对铁塔放电的接地短路时，铁塔及其接地电阻构成过渡电阻的主要部分，铁塔的接地电阻与大地导电率有关，对于跨越山区的高压线路，铁塔的接地电阻可达数十欧；当导线通过树木或其它物体对地短路时，过渡电阻更高。目前我国对500kV 线路接地短路的最大过渡电阻按300Ω估计；对220kV 线路，则按100Ω估计。 对于图中所示的单侧电源网络，当线路B —C 的出口经g R 短路时，保护l 的测量阻抗为g J R Z =1.，保护2的测量阻抗为g AB J R Z Z +=2.。可见，过渡电阻会使测量阻抗增大，对保护1，测量阻抗增大的数值就是g R ；对保护2，由于2.J Z 是AB Z 与g R 的向量和， 图 单侧电源线路经过渡电阻g R 短路的等效图 由图可知其数值比无g R 时增大不多。因此可以得出结论：保护装置距短路点越近时，受过渡电阻的影响越大；同时，保护装置的整定值越小，受过渡电阻的影响也越大。
图 过渡电阻对不同安装地点距离保护影响的分析 当g R 较大使1?k Z 落在保护1的第Ⅱ段范围内，而2.k Z 仍落在保护2的第Ⅱ段范围内时，两个保护将同时以第Ⅱ段时限动作，从而失去选择性。 如图所示的双侧电源网络接线，各参数标示于图中，假设全系统各元件的阻抗角相等，以'()S L S Arg Z Z Z ArgZ φ∑ ∑=++=表示。 当线路上任意点经过渡电阻Rg 发生三相短路时，设三相参数相同，则仍可用一相回路进行分析。此时在F 点Rg 中流过的电流为： F M N I I I =+ （4-25） 安装于线路M 侧的继电器测量阻抗为： F M M L g L R M M U I Z Z R Z Z I I αα= =+ =+ （4-26） 式中α表示故障点位置占线路全长的百分数，Z R 表示由过渡电阻在测量阻抗中引起的附加分量。由于对侧电源的助增作用使Rg 所产生的影响要复杂得多。例如，当两侧电势相位不同时，I M 和I N
因此采用正序电压为极化量能很好的保持故障前正常电压的特征。当三相短路时，保护的正序电压低于10%正常电压，这时保护进入低压测量程序，一般就采用记忆回路记住正常时的工作电压。 继电器的比相方程 －90°＜arg ＜ 90° (式3.5) 工作电压：Uop=U －I*Zzd 极化电压：Up=－U 1m 在图3.10中，线路K 点发生故障时, U 1m =E m *e , E M = (Z K +Zs)*I , Uop=(Z K －Zs)*I, 这里需要解释δ角的存在，如果考虑正常运行情况下负荷的潮流情况，上面分析的是电流从M 侧流向N 侧，必须要有电势角（也就是两边要有电位差）。如图3.11，系统电势E M 超前M 点电压δ角，即公式中的δ＜0。如果电流是从E N 流向E M ，则E M 落后M 点电压δ角，即公式中的＞0。 把以上的公式带入式3.5，最后得到 －90°＜arg 〔(Z k －Z zd )/(Zs+Z k ) *e 〕＜ 90° 作出上式的动作特征区间，有图3.12。 图3.12给出了在δ=0、δ=－30°和δ=30°的三种动作区间，结合上面的公式分析，在送电侧δ＜0，动作区间偏向第一象限，克服过渡电阻的能力强，在受电侧，动作区间偏向第二象限，能较好的躲避负荷阻抗。 这里要注意两点：1、记忆回路提供的极化量并不是一直不变的，它只在故障瞬间保持故障前的状态，只有它幅值逐渐衰减，但在衰减的过程中保持相位不变。用图3.13可以表示出该动作区间的变化过程，①是故障瞬间的暂态圆，②是故障过程中极化量衰减时的过渡圆，③是最终的稳态圆。2、取用极化量是－U 1m ，而不是U 1m ，如果采用U 1m ，就得不到该动作区间。 以上主要解释了在三相短路时候的动作方程及特征区间，反应接地故障的接地距离继电 Uop Up E M =E E N =E j δ Up=－(Z K +Zs) *I*e j δ δ 图3.11 M N E M E N j δ 图3.12
实验三方向阻抗继电器特性实验 1．实验目的 （1）熟悉整流型LZ-21型方向阻抗继电器的原理接线图，了解其动作特性。 （2）测量方向阻抗继电器的静态()?f Z pu =特性，求取最大灵敏角。 （3）测量方向阻抗继电器的静态()r pu I f Z =特性，求取最小精工电流。 2．LZ-21型方向阻抗继电器简介 1）LZ-21型方向阻抗继电器构成原理及整定方法 距离保护能否正确动作，取决于保护能否正确地测量从短路点到保护安装处的阻抗，并使该阻抗与整定阻抗比较，这个任务由阻抗继电器来完成。 阻抗继电器的构成原理可以用图3-1来说明。图中，若K 点三相短路，短路电流为I K ，由PT 回路和CT 回路引至比较电路的电压分别为测量电压U 'm 和整 定电压set U '，那么 m m YB PT K K YB PT m Z I n n Z I n n U 1 1=='(3-1) 式中：n PT 、n YB —电压互感器和电压变换器的变比； Z K —母线至短路点的短路阻抗。 当认为比较回路的阻抗无穷大时，则： I m CT I K CT set Z I n Z I n U 1 1=='（3-2） 式中：Z I —人为给定的模拟阻抗。 比较式（3-1）和式（3-2）可见，若假设 CT YB PT n n n =?，则短路时，由于线路上流过同一电流K I ，因此在比较电路上比较set U '和m U '的大小，就等于比较I Z 和m Z 的大小。如果set m U U '>'，则表明I m Z Z >，保护应不动作；如果set m U U '<'，则表明I m Z Z <，保护应动作。阻抗继电器就是根据这一原理工作的。 电抗变压器DKB 的副方电势2E 与原方电流1 I 成线性关系，即,12I K E I =I K 是一个具有阻抗量纲的量，当改变DKB 原方绕组的匝数或其它参数时，可以改 图3-1 阻抗继电器的构成原理说明图 1—比较电路 2—输出
关于110KV线路保护知识 一、长距离输电线的结构，短路过渡过程的特点： 高压长距离输电线的任务是将远离负荷中心的大容量水电站或煤炭产地的坑、口火电厂的的巨大电功率送至负荷中心，或作为大电力系统间的联络线，担负功率交换的任务。因此；偏重考虑其稳定性及传输能力，为此长距输电线常装设串联电容补偿装置以缩短电气距离。 为补偿线路分布电容的影响，以防止过电压和发电机的自励磁，长距离输电线还常装设并联电抗补偿装置，其典型结构图如下： 短路过程的特点： 1、高压输电线电感对电阻的比值大，时间常数大，短路时产生的电流和电压、非同期性自由分量衰减较慢。为了保持系统稳定，长距离输电线的故障，对其快速性提出严格的要求。应尽切除，其保护动作要求在20～40ms。因此快速保护不可避免地要在短路电流存在时间内工作。 2、由于并联电抗所储磁能在短路时释放，在无串联电容补偿的线路上可产生非周期分量电流，在一定条件下此电流可能同时流向线路两端或从线路两端流向电抗器。因而在外部短路时，流入线路两端继电保护非周期分量电流数值可能不等。方向相同（例如：都从母线指向线路）。 3、串联电容和线路及系统电感及并联电抗等谐振将产生幅值较大的频率低于工频的低次谐波，由于这种谐波幅值大，频率接近工频，故使电流波形和相位将发生严重畸变。 4、由于分布电容大，因而分布电容和系统以及线路的电感产生的高次谐波很多，幅值也很大，对电流的相位和波形也将产生影响。 距离保护的定义和特点 距离保护——是以距离测量元件为基础反应被保护线路始端电压和线路电流的比值而工作所构成的保护装置，其动作和选择性取决于本地测量参数（阻抗、电抗、方向）与设定的被保护区段参数的比较结果，而阻抗、电抗又与输电线的长度正比故名。 其特点：主要用于输电线的保护，一般是三段式或四段式，第一、二段带方向性，作本线段的主保护，其中，第一段保护线路80%～90%，第二段保护余下的10%～20%并作相邻母线的后备保护。第三段带方向或不带方向，有的还设有不带方向的第四段，作本线及相邻线路的后备保护。 其整套保护应包括故障起动、故障距离测量、相应时逻辑回路与电压回路断线闭锁。有的还配置振荡闭锁等基本环节以及对整套保护的连续监视等装置。有的接地距离保护还配置了单独的选相元件。 距离保护为什么能测量距离？
电力系统继电保护习题及其解答 1. 如图所示的WL1、WL2均装设了三段式电流保护。 （1）当K1和K2点发生短路时，应由哪一个保护动作，跳开哪一个开关？请分别说明之。 答：K1：应由1动作，跳开QF1。 K2：应由2动作，跳开QF1。 （2）当K3点发生短路时，问 ：①如保护5 因故拒动，这时应由哪一个保护动作，跳开哪一个开关？ 答：应由保护3动作，跳开QF1开关。这个保护对WL2所起的保护作用称为近后备保护。 ②如WL1的保护3正确跳开QF1，试分析原因？该保护对WL2所起的保护作用称为什么？ 答：原因是保护5、6拒动或QF2拒动。 保护对WL2所起的保护作用称为远后备。 2.以变压器复合电压起动的过电流保护为例，回答下列问题。 a 、复合电压包括哪几个电压？ b 、负序电压滤过器什么情况有电压输出？ 输出的是什么电压？。 c 、发生不对称短路时，写出动作过程 答：a 、低电压和负序电压。 b 、当发生不对称短路事故时有电压输出，输出的电压是负序电压。 c 、当发生不对称短路事故时，FY 有负序电压输出，FYJ 中的低电压继电器常闭触点断开，YJ 断电，其常闭触点闭合，YZJ 通电，接通SJ ，经延时后，接通断路器的跳闸回路。 4. 计算题： 如图所示电网中线路AB 及BC 均装有三段式距离保护（第Ⅲ段采用全 YZJ SJ t U < U > FY L FYJ a b c YJ + + + - - 由电流继电 器 由电压互感器来 电压回路断线信 号 跳闸
阻抗继电器），试整定计算保护1各段的动作阻抗Z DZ ，并进行灵敏度校验（若灵敏度不满足要求，不要求采取措施）。第Ⅲ段灵敏度校验按近后备进行校验。设线路AB 长l=60km,线路阻抗按0.4Ω/km 计算，K K I =0.85, II 段K K II =0.8, III 段 K K III = 1.25, K h = 1.15, K zq = 2.5,相邻线路BC 考虑分支影响后的动作阻抗K fz Z I DZ.3=12.6Ω, Z fh.min =220Ω 解：（一）距离I 段整定计算 （1）整定阻抗 Z zd.1I =K k I Z AB =0.85?0.4?60=20.4(Ω) （2）动作时间 t 1I =0秒 （3）保护范围 为线路全长的85%。 （二）距离II 段整定计算 （1）整定阻抗 Z zd.1II =K k II （Z AB +K fz.min Z zd.3I ）=0.85?(24+12.6)=29.28(Ω) （2）灵敏度校验 K lm II = AB zd Z Z 1 .= 60 4.028 .29?=1.22<1.5 灵敏度不满足要求。 （三）距离III 段整定计算 Ｚzd.1III = zg fh k K K K 1 Z fh.min =5.215.125.11??220?=61.22(Ω) 灵敏度 ＫLM = 24 22 .61=2.55>1.5 满足要求。 5.请计算变 压 器 额定运行时差动保护臂中的不平衡电流。变压器 Y,d11 接线，容量为20MVA, 变比为35/11。（ 请将计算式子及结果填入表格中。） 变压器额定电压 35 （KV ）Y 侧 11 （KV ）?侧 变压器一次额定电流 35 310203 ??=329.6A 11 310203 ??=1050A 电流互感器接线方式 ? Y 电流互感器计算变比 5 6.3293?=5570 5 1050 电流互感器实际变比 5 600 =120 5 1100 =220
DOI :10.7500/AEPS201208208 用于中高压弱馈线路的方向距离继电器 许 群1,许 颖2,周建新1,沈文英1,缪进进1,宋俊涛1 (1.南京南瑞继保电气有限公司,江苏省南京市211100;2.Universit y of Southern California ,Los An g eles 90089,美国) 摘要:弱馈线路是一种比较常见的电网接线运行方式三文中结合电网中的两个故障案例,分析了 当接地距离Ⅰ段的定值若按超范围整定,且运行线路空载或负荷很轻时,在线路背后出口发生接地故障时非故障相的接地距离继电器误动的原因三通过分析证明可用零序方向元件闭锁接地距离Ⅰ段继电器以防止误动的可靠性三 关键词:弱馈线路;线路空载;超范围整定;闭锁;接地距离保护 收稿日期:2012-08-25;修回日期:2013-07-01三 0 引言 对双端电源高压线路发生故障时距离保护的动 作特性的研究有很多[1-2] ,而分析在中高压单端电源 的弱馈运行方式下,各种故障对距离继电器影响的文献则较少三由于弱馈线路在系统里越来越多,研究这种运行方式对距离继电器的影响很有必要三 在相邻线路发生接地故障,本弱馈线路无零序电流且阻抗定值超范围整定的情况下,文献[3]对弱馈线路接地距离继电器误动的原因作了详尽的分析三 本文分析了距离Ⅰ段若按超范围整定,弱馈线路的电源侧背后发生接地故障时,本线路有零序电流的情况下,非故障相的接地距离继电器误动的原因,提出了相关整定规程需要商榷的地方,同时也论证了已在某系列线路保护装置中所采取措施的可靠性三 1 区外接地故障时接地距离继电器误动 本节从两个案例出发,分析非故障相接地距离 继电器在背后接地故障时误动的原因三1.1 故障相的超前相接地距离继电器误动分析 如图1所示,待分析的距离继电器安装在线路 L 1的M 侧, 当相邻线路L 2出口F 点发生A 相金属性接地故障时,本线路非故障相C 相接地距离继电器误动三 图1 系统接线图Fi g .1 S y stem wirin g dia g ram 图1为2001年某站220kV 线路L 1的相邻线 路L 2出口F 点发生A 相金属性接地故障时, 线路断路器270的接地距离Ⅰ段动作,误跳断路器,造成 发电厂高启变专用供电线路停电三L 1线全长 1.5km , 高启变容量40kVA ,中性点接地运行三接地距离Ⅰ段整定Z zd =1.3Ω( 伸入变压器),按线路参数求得的线路正序阻抗角为75? 二零序阻抗角为 63? 及零序补偿系数K =0.92,极化电压偏移角整定φ=45 ?三故障报告显示:三相电流大小相等,均为7.7A ,且同相位三B ,C 相电压都约为54V 三故障 录波如图 所示三 3U U U U 3I I I I -60 -40-20 0t /ms 204060 2 α图2 A 相接地故障保护录波图 Fi g .2 Wave recorder of p hase A -to -g round fault 为方便分析,根据图2按比例并适当放大故障 481 第38卷 第3期2014年2月10日Vol.38 No.3Feb.10,2014
继电器的结构和工作原理及其在电机控制中的应用举例 一、继电器的结构和工作原理 图l-2a是继电器结构示意图，它主要由电磁线圈、铁心、触点和复位弹簧组成。继电器有两种不同的触点，于断开状态的触点称为常开触点(如图1-2中的触3，4)，处于闭合状态的触点称为常闭触点(如图1-2中的触点当线圈通电时，电磁铁产生磁力，吸引衔铁，使常闭触点断开，常开触点闭合。线圈电流消失后，复位弹簧的位置，常开触点断开，常闭触点闭合。图l-2b是继电器的线圈、常开触点和常闭触点在电路图中的符号。一若干对常开触点和常闭触点。在继电器电路图中，一般用相同的由字母、数字组成的文字符号(如KA2)来标注同圈和触点。
二、接触器在电机控制中的应用 图1—3是用交流接触器控制异步电动机的主电路、控制电路和有关的波形图。接触器的结构和工作原理与继电区别仅在于继电器触点的额定电流较小，而接触器是用来控制大电流负载的，例如它可以控制额定电流为几十安电动机。按下起动按钮SBl，它的常开触点接通，电流经过SBl的常开触点和停止按钮SB2、作过载保护用的热闭触点，流过交流接触器KM的线圈，接触器的衔铁被吸合，使主电路中的3对常开触点闭合，异步电动机M 通，电动机开始运行，控制电路中接触器KM的辅助常开触点同时接通。放开起动按钮后，SBl的常开触点断开辅助常开触点和SB2、FR的’常闭触点流过KM的线圈，电动机继续运行。KM的辅助常开触点实现的这种功或“自保持”，它使继电器电路具有类似于R-S触发器的记忆功能。 在电动机运行时按停止按钮SB2，它的常闭触点断开，使KM的线圈失电，KM的主触点断开，异步电动机断，电动机停止运行i同时控制电路中KM的辅助常开触点断开。当停止按钮SB2被放开，其常闭触点闭合后，失电，电动机继续保持停止运行状态。图1.3给出了有关信号的波形图，图中用高电平表示1状态(线圈通电、低电平表示0状态(线圈断电、按钮被放开)。 图1.3中的控制电路在继电器系统和PLC的梯形图中被大量使用，它被称为“起动-保持-停止”电路，或简称路。
四川大学网络教育学院 本科生(业余)毕业论文（设计）题目大峡水电站继电保护及 二次回路设计 办学学院四川大学网络教育学院 校外学习中心 专业电气工程及其自动化 年级 2010年秋 指导教师 学生姓名 学号 2012年 9 月 5 日
利用电压相量图法分析距离继电器的动作行为 学生： 指导老师： 摘要：电压相量图法是一种定性地分析电力系统正常运行状态和故障后的稳态量的方法。利用其分析复杂原理的距离继电器，克服了在阻抗平面上分析时困难的缺点。本文利用电压相量图法分析了几种情况下不同距离保护的动作行为，得出了一些有用的结论，以指导生产实践。 关键词： 电压相量图、姆欧继电器、零序电抗继电器、以正序电压为极化电压距离继电器 0 引言 现代距离继电器的原理日趋复杂，不再反应单一的电流电压，其动作特性很难、甚至不可能在阻抗平面上表示出来，这给继电保护人员在阻抗平面上分析距离继电器的动作行为带来困难。电压相量图法是一种定性地分析电力系统正常运行状态和故障后的稳态量的方法。它是运用电工中基本的定理或定律及几何基础知识，在电压平面上绘制出故障点的电压、电流相量,保护安装处的电压、电流相量及其组合相量(补偿电压等),甚至系统中任意点的电压相量。电压相量图用来分析距离保护的动作行为时,其物理意义非常清楚，很适合距离继电器的动作分析。本文利用电压相量图法分析短路、断线时姆欧继电器、零序电抗继电器、以正序电压为极化电压距离继电器的几种动作行为。 1、双侧电源发生两相经过渡电阻短路时接地距离继电器的动作行为 假如如图1所示系统BC 相发生经过渡电阻短路，我们分析姆欧继电器的动作行为。 ? E ? N E 图1 系统短路示意图 姆欧继电器的电压动作方程为：????? ?270arg 90J Y U U ，其中Zd J J Y Z I U U ? ??-=为工作电 压，? J U 为极化电压。我们首先作出故障前系统电压相量。我们知道，两相经过渡电阻短路，当过渡电阻g R 取0时，等效为两相短路接地，故障相电压为0；当过渡电阻g R 为∞时，等
固态继电器工作原理解 析 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
杭州国晶 固态继电器(SSR)与机电继电器相比，是一种没有机械运动，不含运动零件的继电器，但它具有与机电继电器本质上相同的功能。SSR是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关元件，他利用电子元器件的点，磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管，功率场效应管，单项可控硅和双向可控硅等器件的开关特性，来达到无触点，无火花地接通和断开被控电路。 固体继电器的工作原理 固体继（SolidStateRelaySSR)是利用现代微电子技术与电力电子技术相结合而发展起来的一种新型无触点电子开关器件。它可以实现用微弱的控制信号(几毫安到几十毫安)控制0．1A直至几百A电流负载，进行无触点接通或分断。固体继是一种四端器件，两个输入端，两个输出端。输入端接控制信号，输出端与负载、串联，SSR实际是一个受控的电力电子开关，其等效电路如图。
由于固体继具有高稳定、高可靠、无触点及寿命长等优点，广泛应用在电动机调速、正反转控制、调光、家用、烘箱烘道加温控温、送变电电网的建设与改造、电力拖动、印染、塑科加工、煤矿、钢铁、化工和军用等方面。 固体继的工作原理 固体继与通常的电磁继不同：无触点、输入电路与输出电路之间光(电)隔离、由分立元件．半导体微电子电路芯片和电力电子器件组装而成，以阻燃型环氧树脂为原料，采用灌封技术持其封闭在外壳中、使与外界隔离，具有良好的耐压、防腐、防潮抗震动性能。 固体继由输入电路、驱动电路和输出电路三部分组成。 这里仅以应用较多的交流过零型固体继为例，介绍其工作原理。该电路采用了过零触发技术，具有电压过零时开启，负裁电流过零时关断的特性，在负载上可以得到一个完整的正弦波形，因此电路的射频干扰很小。 该 电路由 信号输
阻抗继电器 继电器的测量阻抗：指加入继电器的电压和电流的比值，即 cl cl cl I U Z =。 cl Z 可以写成jX R +的复数形式，所以可以利用复数平面来分析这种继电器的动作特 性，并用一定的几何图形把它表示出来，如图3-3所示。 以图3—3（a ）中线路BC 的距离保护第Ⅰ段为例来进行说明。设其整定阻抗 BC zd Z Z 85.0='，并假设整定阻抗角与线路阻抗角相等。 当正方向短路时测量阻抗在第一象限，正向测量阻抗cl Z 与R 轴的夹角为线路的阻抗角 d ?。 反方向短路时，测量阻抗cl Z 在第三象限。如果测量阻抗cl Z 的相量，落在zd Z '向量以内，则阻抗继电器动作；反之，阻抗继电器不动作。 TV TA d TA BC TV B cl cl cl n n Z n I n U I U Z === 阻抗继电器的动作特性扩大为一个圆。如图3—3（b ）所示的阻抗继电器的动作特性为方向特性圆，圆内为动作区，圆外为非动作区。 一、具有圆及直线动作特性的阻抗继电器 （一）特性分析及电压形成回路 1．全阻抗继电器 （1）幅值比较 图3-3 用复数平面分析阻抗继电器的特性 （a ）系统图；(b )阻抗特性图 (b) (a)
全阻抗继电器的动作特性如图3—4所示，它是以整定阻抗zd Z 为半径，以坐标原点为 圆心的一个圆，动作区在圆内。它没有方向性。全阻抗继电器的动作与边界条件为 ： cl zd Z Z ≥ 构成幅值比较的电压形成回路如图 3—5所示。 （2）相位比较 相位比较的动作特性如图3—6 所示，继电器的动作与边界条件为cl zd Z Z -与 cl zd Z Z +的夹角小于等于 90，即 图3-5 全阻抗继电器幅值比较电压形成回路 B TA DKB TV c l U B U y =Z I z d c l =cl I R z d Z c l Z k ?j ?0 j X
继电器的工作原理 简介 当输入量(如电压、电流、温度等)达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。可分为电气量(如电流、电压、频率、功率等)继电器及非电气量(如温度、压力、速度等)继电器两大类。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。广泛应用于电力保护、自动化、运动、遥控、测量和通信等装置中。 1、电磁继电器的工作原理和特性 电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，
从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 继电器的输入信号x从零连续增加达到衔铁开始吸合时的动作值xx,继电器的输出信号立刻从y=0跳跃到y=ym,即常开触点从断到通。一旦触点闭合，输入量x继续增大，输出信号y将不再起变化。当输入量x从某一大于xx值下降到xf,继电器开始释放，常开触点断开。我们把继电器的这种特性叫做继电特性，也叫继电器的输入-输出特性。 释放值xf与动作值xx的比值叫做反馈系数，即 Kf= xf /xx 触点上输出的控制功率Pc与线圈吸收的最小功率P0之比叫做继电器的控制系数，即Kc=PC/P0 2、热敏干簧继电器的工作原理和特性 热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线圈励磁，
一种新的比相式电抗型距离继电器算法 魏佩瑜!，于桂音!，张铭新"，哈恒旭! （!#山东理工大学电气与电子工程学院，山东淄博"$$%&’；("#山东龙口市电业公司生计部，山东龙口")$*%!） 摘要：对测量阻抗型和相量比较型两种类型的电抗距离继电器的抗稳态超越的能力进行了研究，主要包括负荷的影响和同相问题的研究。同时，构造了一个新的电抗型距离继电器判据和算法，该算法具有方向性，且不受负荷和同相问题的影响，解决了由于负荷和同相问题引起的稳态超越现象，提高了保护动作的可靠性。电磁暂态仿真结果证明该原理具有防止负荷和同相问题引起的稳态超越和保护范围不足的问题。 关键词：输电线路；(电抗型距离继电器；(稳态超越 中图分类号：+,**-(((文献标识码：.(((文章编号：!%%-/&0’*（"%%)）%0/%%!-/%& %(引言 距离继电器的本质是测量保护安装点到故障点之间的线路阻抗或距离。传统的电磁式距离继电器则是利用比较极化相量和补偿相量的幅值或相位差构成［!］。随着微机在继电保护中的应用，直接测量或计算故障阻抗成为微机保护中算法的直接选择。随着微机保护的发展，相量比较式的原理和算法也应用于微机保护之中，这就造成了微机距离继电器的两类原理、算法和实现方法：测量阻抗式距离继电器和相量比较式距离继电器。利用测量的电压和电流直接求解故障阻抗、电抗或者故障距离构成的原理称为测量阻抗式距离保护原理［"1&］。利用极化相量和补偿电压相量幅值或者相位关系的构成的原理称为相量比较式距离保护原理。 电抗型距离继电器是为了抵抗高压线路单相接地故障时的大过渡电阻而设计的。测量阻抗式的电抗型距离继电器原理是采用计算故障电抗来构成的。而相量比较式的电抗型距离继电器原理则是通过比较补偿电压相量和零序电流相量的相位来实现。二者都具有较大的抗过渡电阻能力，且二者都不具有方向性。但二者的特性有许多明显的不同，特别表现在两个方面：第一，前者受负荷影响很大，其电抗特性不会随负荷的变化而变化，容易由于负荷而导致保护范围的稳态超越或稳态保护范围不足；后者则几乎不受负荷影响，其电抗特性会随着负荷的变化而自适应的改变。第二，后者受同相问题的影响很大，即当过渡电阻达到或超过某个特定的数值时，继电器将出现误动或拒动。为了解决同相问题，通常需要增加附加判据［$］。 本文就上述两个问题对两种类型的电抗型距离继电器进行了详细的研究，并构造出一个新的比相式的电抗型距离继电器原理和算法。新的电抗型距离继电器具有方向性，无需增加附加判据即可不受负荷、同相问题引起的稳态超越的影响，具有较高的灵敏性和可靠性。 !(负荷引起的稳态超越问题的分析 !#!(负荷对测量阻抗式电抗型距离继电器的影响典型双端电源网络的测量阻抗式电抗型距离保护原理如图!所示，测量阻抗可以表示为： ! , 2 ! 3 " , 4! 3 2" 5 （ " 3 " , ）4" 3 46# 3 （!） 其中：! , 为测量阻抗；! 3 2" 3 46# 3 为故障阻抗；" 5为故障过渡电阻；" 3 为故障支路电流；" , 为测量电流。 图!(典型双端电源网络 375#!(+897:;<=>?@?C:A DC;EBF7BB7>E B8BDAF 假设故障支路电流与测量电流的相位差为!2 ;C5 " 3 " , ，那么其判据为： GF［! , A H6!］2# , :>B!H" , B7E!I # BAD :>B!H" BAD B7E!（"） 其中：! BAD 2" BAD 46# BAD 为整定阻抗。 由此可见，!作为一个未知量，其设定对测量阻抗式的电抗型距离继电器的保护范围至关重要： -! 第-&卷第0期"%%)年&月!)日(((((((((((( 继电器 JKL.M(((((((((((( N><#-&O>#0 .9C#!)，"%%) 万方数据
一、选择题 1、以电压U 和(U-IZ)比较相位，可构成( )。 A ：全阻抗特性的阻抗继电器 B ：方向阻抗特性的阻抗继电器 C ：电抗特性的阻抗继电器 D ：带偏移特性的阻抗继电器 2、模拟型方向阻抗继电器受电网频率变化影响较大的回路是( )。 A ：幅值比较回路 B ：相位比较回路 C ：记忆回路 D ：执行元件回路 3、阻抗继电器的精确工作电流是指，当φk =φ sen ，对应于( )时，继电器刚好 动作的电流。 A ：Z act =0.8z set 时的电流 B ：Z act =0.9z set 时的电流 C ：Z act =z set 时的电流 4、如果用Z m 表示测量阻抗，Z set 表示整定阻抗，Z act 表示动作阻抗。线路发生短 路，不带偏移的圆特性距离保护动作，则说明( )。 A ； act set set ,m Z Z Z Z << B ： act set set ,m Z Z Z Z ≤≤ C: act set set ,m Z Z Z Z <≤ 5、某距离保护的动作方程为 90<270J DZ J Z Z Arg Z -0°)是( )。 A ：90+<270+J DZ J Z Z Arg Z δδ-
3种继电器的工作原理 继电器属于一种微电控制器件，在电路中起着自动调节安全保护转换电路等作用。 继电器的工作原理 1、电磁式电磁继的工作原理： 电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。对于继电器的“常开、常闭”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为“常开触点”；处于接通状态的静触点称为“常闭触点”。 2、热敏干簧继电器的工作原理： 热敏干簧继电器是一种利用热敏磁性材料检测和控制温度的新型热敏开关。它由感温磁环、恒磁环、干簧管、导热安装片、塑料衬底及其他一些附件组成。热敏干簧继电器不用线圈励磁，一般称为热敏开关。而由恒磁环产生的磁力驱动开关动作。恒磁环能否向干簧管提供磁力是由感温磁环的温控特性决定的。 3、固态继电器SSR的工作原理： 一般使用于禁止电火花的地方，固态继电器是一种两个接线端为输入端，另两个接线端为输出端的四端器件，中间采用隔离器件实现输入输出的电隔离。固态继电器按负载电源类型可分为交流型和直流型。按开关型式可分为常开型和常闭型。按隔离型式可分为混合型、变压器隔离型和光电隔离型，以可控硅和光电隔离型为最多。 国内表达继电器的符号和触点方法 继电器线圈在电路中用一个长方框符号表示，如果继电器有两个线圈，就画两个并列的长方框。同时在长方框内或长方框旁标上继电器的文字符号“J”。继电器的触点有两种表示方法：一种是把它们直接画在长方框一侧，这种表示法较为直观。另一种是按照电路连接的需要，把各个触点分别画到各自的控制电路中，通常在同一继电器的触点与线圈旁分别标注上相同的文字符号，并将触点组编上号码，以示区别。继电器的触点有下面几种基本形式：
阻抗继电器的接线方式 一、对阻抗继电器接线方式的基本要求及常用接线方式 阻抗继电器的接线方式是指接入阻抗继电器的电压和电流?. m U m 分别取用什么电压和电流的接线方法。对于阻抗继电器，接入电压和电流将会直接影响阻抗继电器的测量阻抗 Ｚm 。根据距离保护的工作原理，加入继电器的电压 和电流?. m U m 应满足如下要求： （１）阻抗继电器的测量阻抗应与短路点到保护安装处的距离成正比，而与系统的运行方式无关； （２）阻抗继电器的测量阻抗还应与故障类型无关，也即保护范围不随故障类型而变化。 类似于功率方向继电器接线方式中的定义，阻抗继电器的接线方式分为0 o 接线，+30 o 接线和－30 o 接线。电压、电流的具体接线方式见表3－3。 表3－３ 阻抗继电器的常用接线方式 具体接线如表3－３所示。按此种方式接线，加到继电器上的电压和电流相位差为0 o 。现对各种相间短路时阻抗继电器的测量阻抗进行分析。分析时，测量阻抗仍用电力系统一次测量阻抗表示或假定电流互感器，电压互感器的ＫI ＝ＫU ＝１。 １、三相短路 图3-31 三相对称短路时测量阻抗的分析 如图3-31所示，当线路发生三相短路时，由于为对称性短路。因此，三个阻抗继电器的工作情况完全相同，故可以其中一相为例进行分析，如KR1。设短路点Ｋ至保护安 装处之间的距离为，线路每千米的正序阻抗为Z l 1，则加入继电器KR1的电压应为 . AB U =－＝?. A U . B U A Z 1l －?B Z 1l ＝（?A －?B ）Z 1l 阻抗继电器的测量阻抗为
l Z I I U Z B A A B m 1. . . ) 3(1=?= （3-29） 同理可得，KR2、KR3的测量阻抗为 (3)(3) 23m m 1Z Z Z ==l 由此可见，三个阻抗继电器的测量阻抗相等，且均等于短路点到保护安装点之间的阻抗。 当保护范围内发生三相短路时，三个继电器均能动作。 ２、两相短路 图3-32 两相短路时测量阻抗的分析 如图3-32所示，设ＡＢ两相短路。对接于故障相间的阻抗继电器KR1而言，其所 加电压为 .AB U =－＝?.A U . B U A Z 1l －?B Z 1l ＝（?A －?B ）Z 1l 此时，阻抗继电器KR1的测量阻抗为 l Z I I U Z B A A B m 1. . . )2(1=?= （3-30） 可见，与三相短路的测量阻抗相等。当保护范围内发生两相短路时，KR1也能正确动作。 但对阻抗继电器KR2和KR3而言，由于所加电压为故障相与非故障相间的电压，其数值 较高，而电流却只有一个故障相的电流，其值较(?. AB U A －?B )小，因此，它们的测量阻抗比(2)1 m Z 大，不能动作。但由于KR1能正确动作，所以整套保护不会因为KR2、KR3的拒动而受到影响。 ３、中性点直接接地系统中的两相接地短路 图3-33 中性点直接接地系统中两相接地短路时测量阻抗的分析 如图3-33所示，仍以A －B 两相故障为例。显然，因为系统中性点接地，两相故障电流经地形成回路，?A ≠?B 。可以认为导线A 、B 具有耦合关系，并设Z L 为每千米的自感阻抗，Z M 表示每千米的互感阻抗，则安装地点的故障相电压可表示为 .A U ＝＋ .A I L Z l . B I M Z l . B U ＝＋ . B I L Z l . A I M Z l 故得阻抗继电器KR1的测量阻抗为
基于零序分量的距离继电器 毛 鹏!杨立璠!杜肖功 "烟台东方电子信息产业股份有限公司综自所!山东省烟台市#$%&&’( 摘要)提出了一种基于零序分量的距离继电器!具有故障分量继电器所特有的不受负荷*系统运行 方式*系统振荡等因素影响的特点+此继电器所需的零序分量现场获取简单!故障后可以长期存在,对于现场较易出现的电压回路异常*零序电压量自动由自产转为开口三角"-.&( 电压后!继电器仍能正常工作,该继电器的动作公式为模量比较!现场实现简单可靠+理论及大量的/012仿真表明)此距离元件综合性能良好!具有明显的方向性!完全可以作为高频方向元件的辅助元件!以提高方向元件的现场性能!提高可靠性+关键词)距离保护,零序,故障分量,微机型继电保护中图分类号)103 3-收稿日期)#&&$4’3,修回日期)#&&54&$+ 6引言 电力系统继电保护装置中!故障分量元件以较高的动作灵敏性*明确的方向性等特点获得了广泛 的应用+工频变化量距离元件7’8-9 *负序距离继电器7%9既具备故障分量元件的优点!又具备保护范围 的概念!从而使此类距离继电器在保证区内发生任何类型故障都能迅速切除的同时!区外故障又能保证不误动!因此!此类继电器在理论上有一定开创性!在实际装置中也获得了成功+对于应用比较成熟的工频变化量距离保护! 由于只有反应故障环上的距离元件才能准确切除故障!所以需要精确的故障选相元件的配合!另外!对于故障分量的提取!由于系统故障后两侧系统状态的变化! 导致启动后测量量与故障前负荷相减提取的故障分量仅存在较短的时间!对于后备保护无效+文献7%9提出的负序距离继电器!虽然只能反应不对称故障!但其不需要精确的故障选相元件的配合! 所有的电气量启动后可以长期存在!所以在这些方面具有一定的优势+但上述的两种距离元件在电压回路异常后!只能退出运行+ 本文提出了反应接地故障的零序距离继电器的实现原理!此元件具有故障分量距离继电器的优点!对于现场中大多数出现的接地故障!具有足够的灵敏度,零序距离继电器所用电气量获得简单!虽为故障分量!但启动后可以长期获取,由于高压电网的中性点直接接地!故障后的零序网络结构比较固定!从而保证了本文所提出的零序距离继电器性能的稳定,另外!对于较易出现的电压回路异常时!零序距 离继电器的电压量自动地由自产转为开口三角"-.&( 电压!与零序方向配合!仍能实现功能完善的线路主保护+就本零序距离继电器元件而言!只需区分是单相接地故障或两相接地故障!便可正确动作! 由于其本身无选相功能!故障后如需选跳!则应与另外的选相元件配合以形成整体保护方案+ :零序距离继电器的实现原理 电力系统在一定程度上可以看做是线性系统! 所以适用于电路中的叠加原理+对于线路中发生的任何故障!都可看做是故障前系统和故障附加系统 的叠加7;9! 对于基于故障附加系统的保护!由于仅由故障附加网络来决定其性能!从而使此类保护具有较高的灵敏度!性能稳定!不受故障前负荷*两侧电势夹角等因素影响+本文仅分析线路的横向故障+ 输电线路发生任何类型的接地故障!对于故障 附加网络皆可应用对称分量分析方法!得到如图’所示的零序网 + 图<故障附加零序网 =>?@<=A B C D A E E >D >F G H G I JK G L B G M N G M G D O J I P 由图’所示的故障附加零序网可知!如果假定 线路全长阻抗均匀一致!并与两侧系统阻抗相角一 Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q ’ 万方数据