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阻抗继电器及其动作特性 ppt课件

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电力系统继电保护--距离保护的基本原理、阻抗继电器及其动作特性 ppt课件

电力系统继电保护--距离保护的基本原理、阻抗继电器及其动作特性 ppt课件

PPT课件
8
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
K：零序电流补偿系数 PPT课件
9
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
单相接地短路（以A相接地为例）
PPT课件
10
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
两相接地短路1（以B，C两相接地为例）
PPT课件
11
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
两相短路、三相短路和两相短路接地：两故障相的电压差
和电流差。
PPT课件
15
四、距离保护的延时特性
距离保护的动作延时t与故障点到保护安装处的距离Lk 之间的关系称为距离保护的延时特性
PPT课件
16
五、距离保护的构成
1.启动部分：模拟式距离保护中，由硬件电路元
件实现，大多反应负序电流、零序电流或负序与 零序复合电流的判断原理；数字式保护中，由实 时逐点检测电流突变量或零序电流的变化的软件 来实现。
PPT课件
7
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
U A UkA I A1z1Lk I A2 z2Lk I A0 z0Lk
UkA

(I A1

I A2

I A0 ) 3I A0
z0 z1 3z1

z1Lk
UkA (I A K 3I0 )z1Lk
电气工程及其自动化专业课程
电力系统继电保护
PPT课件
1
距离保护的基本原理与构成
一、距离保护的概念 二、测量阻抗及其与故障距离的关系 三、三相系统中测量电压和测量电流的选取 四、距离保护的延时特性 五、距离保护的构成PPTຫໍສະໝຸດ 件2一、距离保护的概念

阻抗继电器及其动作特性

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

阻抗继电器及其动作特性共20页文档

阻抗继电器及其动作特性共20页文档
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

阻抗继电器及其动作特性

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

电力系统继电保护阻抗继电器的接线方式和特性分析(PPT)

电力系统继电保护阻抗继电器的接线方式和特性分析(PPT)
在AB两相接地短路时，J1和J2继电器(故障相)的 测量阻抗等于短路点到保护安装处之间的阻抗
3. 带零序电流补偿的相电流接线
(3) 三相短路
U&kA U&kB U&kc 0, I&0 0 U&A U&kA (I&A K3I&0 )z1l (I&A K3I&0 )z1l U&B U&kB (I&B K3I&0 )z1l (I&B K3I&0 )z1l U&C U&kC (I&C K3I&0 )z1l (I&C K 3I&0 )z1l
在任意两相相间短路时，三个继电器的测量阻抗 都不能正确反映故障距离
4. 阻抗继电器接线方式总结（1）
00接线方式
• 在发生相间短路、两相接地和三相短路时，总 是有阻抗继电器能正确反映故障距离
• 在单相接地短路时，三个继电器都不能正确反 映故障距离
• 适用于反映相间短路故障的距离保护
相间距离继电器跳闸三相，三个阻抗继电 器或门输出，可以实现距离保护的目标
电力系统继电保护原理
3 电网的距离保护 3.1 距离保护的作用原理 3.2 各种单相式阻抗继电器的动作特性 3.3 阻抗继电器的接线方式 3.4 方向阻抗继电器的死区和特性分析 3.5 距离保护的整定计算和评价 3.6 影响距离保护正确动作的因素及防止方法 3.7 距离保护装置框图举例
3.3 阻抗继电器的接线方式
4. 阻抗继电器接线方式总结（2）
带零序电流补偿的相电流接线方式
• 在发生单相接地、两相接地和三相短路时，总 是有阻抗继电器能正确反映故障距离
• 在两相相间短路时，三个继电器都不能正确反 映故障距离

3.2阻抗继电器及其动作特性

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ppt课件


下抛圆特性的阻抗元件通常应用 于发电机失磁保护中。
11
上述圆特性阻抗元件的相位比较动作方程中，临界动作的边界都是90°和90°，动作范围为180°，现在以偏移圆为例，讨论临界边界不是90°和90°，动作范围仍为180°的情况。
0
90 arg Zset1 Zm 90
Rset
jX
动作区
Rset
R
不动作区
21
动作方程： ①绝对值比较原理
jX
动作区
Zm
Zm Zset
Z set
Zm Zset Zm Zset
②相位比较原理
90 arg Zm 90 Z set
Zm Zset
Zset
不动作区
22
4.多边形特性的阻抗元件
（1）四边形特性 （2）准四边形特性
arg Zset1 Zm
Zm
+则动作区域的形状就会发生变化。
13
Z set
j
90
90
Z set
90
Z set1
橄榄形特性
苹果形特性
14
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，因而，在过负荷的情况下容 易误动作。
本小节的主要研究的问题是： （１）各种形状的动作区域如何描述？ （２）各形状的动作区域在动作特性方面有和特点？
4
+ 动作特性——阻抗继电器在阻抗复平面动作区域的形状。 圆特性——动作区域为圆形； 四边形特性——动作区域为四边形。

阻抗继电器及其动作特性26页PPT


谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
阻抗继电器及其动作特性 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。

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

较式的动作方程为：
90 arg Zm Rset 90
Rset
电阻特性通常也是与其它特性复合，形成具有复合特性的阻抗 元件。
方向特性阻抗形式的绝对值比较动 作方程为：
Zm Zset Zm Zset
方向特性阻抗形式的相位比较方 程为：
90 arg Zm 90 Z set
方向特性的动作边界如图所示。动作边界直线经过坐标 原点，且与整定阻抗Zset方向垂直，直线的右下方（即 Zset一侧）为动作区
1 圆特性阻抗继电器
偏移圆特性 全阻抗圆特性
方向圆特性 上抛圆特性
正方向整定阻抗
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。
Xmtg2 Rm Rset Xm ctg3 Rm tg1 X m X set Rm tg4
Xm
0( Xm
Xm 0) ( Xm 0)
Rm R0m((RRmm00))
若取1 2 14 ,3 45 ,4 7.1 , 则
tg1
tg2
0.249
0.25
1 4
, ctg3
1,tg4
0.1245
0.125
1 8
则动作特性又可以表示为：
1 4
Xm
Rm
Rset
Xm
1 4
Rm
Xm
Байду номын сангаас
X set
1 8
Rm
5 复合特性阻抗元件
复合特性——将上述各种特性复合而得到的动作特性称为复合特性。

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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阻抗继电器及其动作特性
方向圆特性、全阻抗圆特性和上抛圆特性也都可以作类似的 偏转。
当α为正角时 特性圆向右侧偏转
当α为负角时
特性圆向左侧偏转
※ 在整定阻抗不变的情况下，特性圆偏转时，圆 的直径变大，
测量元件在整定方向上的保护区不变，但其他方 向的保护区有可能伸长
应采取必要措施防止区外故障时测量元件误
圆特性中的绝对值比较原理和相位比较原理，都可以应用于直 线特性。
电抗特性
根据直线在阻抗复 平面上位置和方向 的不同
电阻特性
方向特性
阻抗继电器及其动作特性
（1）电抗特性 电抗特性的动作边界如图3.12中的直线1所示。动作边界直线平行于R轴， 到R轴的距离为Xset，直线的下方为动作区。
1.电 抗 特 性 － 动 作 方 程
3.22阻抗继电器动作特性和动作方程
阻抗继电器在阻抗复平面动作区域的形状，称为动作特性
描述方式
阻抗复平面上 的几何图形
复数的数学方程-动作方程
1.圆特性阻抗继电器 根据动作特性圆在阻抗复平面上的位置不同，圆特性又可分 为偏移圆特性、方向圆特性、全阻抗圆特性和上抛圆特性偏移圆特性
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
阻抗继电器及其动作特性
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。
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。
相位比较动作方程
绝对值比较动作方程：测量阻抗Zm落在圆内或圆周上，即Zm 末端到圆心的距离一定小于或等于圆的半径（Zm可由测量电 压Um和测量电流Im求出）
Zm1 2(Zset1Zset2)1 2(Zset1Zset2) （动作条件）
Zm满足上式时阻抗继电器动作
阻抗继电器及其动作特性
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
R set
下抛圆特性的阻抗元件 可用在发电机的失磁保 护中
阻抗继电器及其动作特性
（5）特性圆的偏转
相位比较动作方程：
90argZ Zsseett＋ Z Zm m90
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
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
令
Z set2
Z set , Z set1
Z
se
，
t
动作方程
Z m Z set
90
arg
Z set Z m
Z
＋
set
Z
m
90
阻抗继电器及其动作特性
（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
（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 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
阻抗继电器及其动作特性
根据复数反演的理论：取 Ym 1 ，做Ym的动作特性,导纳 Zm
（2）电阻特性 电抗特性的动作边界如图3.13中的直线1所示。动作边界直线平行于jX轴， 到jX轴的距离为Rset，直线的左侧为动作区。
1.电 阻 特 性 － 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
当测量阻抗落在右下部分圆 周任一点上时有：
argZs1etZm90 ZmZs2et
当测量阻抗落在左上部分圆 周上任一点上时有：
argZs1etZm90 ZmZs2et
偏移圆特性阻抗继电器 的相位比较动作方程：
90argZset1Zm90 ZmZset2
阻抗继电器及其动作特性
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
两个整定阻抗Zset1、Zset2
圆心 半径
1 2
( Z set1
Zset 2 )
1 2
(Z set1
Z set 2
)
动作区：圆内
非动作区：圆外
临界动作：圆周上
阻抗继电器及其动作特性
动 作
比较两个量大小的绝 对值原理表达式
绝对值（或幅值）比 较动作方程
方
程
表
达 形 式
比较两个量相位的相位 比较原理式
β< 90˚，橄榄形
有较高的耐受过负荷 的能力，耐受过渡电 阻能力不足
偏移圆特性的阻抗继 电器在反向故障时有 一定动作的动作区
偏移特性的阻抗元件 通常用在距离保护的 后备端（如第III段） 中。
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。
Z m Z m j2 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
（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
阻抗继电器及其动作特性
3.2阻抗继电器及其动作特性
3.21阻抗继电器动作区域的概念
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Zm一般并不能严格地落在与Zset相 同的的直线上，而是落在该直线附近的一个区域中。
在阻抗复平面内
阻抗Zm落在动作 区域内
给出动作信号
阻抗Zm落在动作区 不动作 域以外
阻抗继电器及其动作特性
动作
阻抗继电器及其动作特性
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：
argZset Zm
Zm
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