对工频变化量距离继电器的一点分析

工频变化量阻抗继电器工频变化量阻抗继电器是一种在电力系统中常用的保护和控制装置。

它的作用是在电流或电压超过一定限值时，能够及时将电路切断，保护电力设备和人员安全。

本文将分为以下几个方面进行论述，以使内容更加清晰。

首先，我将介绍工频变化量阻抗继电器的基本原理。

工频变化量阻抗继电器是通过测量电路中的电压和电流，并根据预设的电流和电压阈值来判断电路的状态。

当电流或电压超过设定的限制值时，继电器会迅速切断电路并发出报警信号，以保护电力设备和人员的安全。

其次，我将详细介绍工频变化量阻抗继电器的工作原理。

继电器通过测量电路中的电压和电流来计算电路的阻抗值。

当电路中的阻抗发生变化时，继电器会根据设定的阻抗变化范围来判断电路的状态。

一般来说，当电路的阻抗超过设定的范围时，继电器会切断电路并发出报警信号。

然后，我将讨论工频变化量阻抗继电器的应用领域。

工频变化量阻抗继电器常用于电力系统中的变压器保护和电力设备保护。

在变压器保护中，继电器可以监测变压器的阻抗变化，以及电压和电流之间的相位差，从而判断变压器是否正常工作。

在电力设备保护中，继电器可以监测设备的电流和电压，判断设备是否超载或过流，并及时切断电路保护设备。

最后，我将讨论工频变化量阻抗继电器的优点和不足。

工频变化量阻抗继电器具有响应速度快、可靠性高、可调节性强等优点。

但是，它也存在一些不足之处，例如在高频电路中可能会出现误报警情况，以及灵敏度可能会受到电力系统中其他因素的影响。

总之，工频变化量阻抗继电器是一种在电力系统中常用的保护和控制装置。

它通过测量电路中的电压和电流，根据预设的电流和电压阈值来判断电路的状态，并在超过限制值时切断电路。

它的应用领域广泛，并具有一定的优点和不足之处。

这些特点使得工频变化量阻抗继电器成为电力系统中不可或缺的一部分。

工频变化量原理及应用分析摘要:文章系统分析了“工频变化量”技术的理论基础和在各种保护装置中的实际应用，并总结了这些保护装置的独特优势。

关键词:工频变化量;原理;微机保护Abstract: The paper systematically analyzed theory basis of DPFC technology and its application in all kinds of protection devices， and then summed up the unique advantages of these devices.Key words: deviation of power frequency component; principle; microcomputer protection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)。

工频变化量方向继电器原理的研究继电器是电气控制系统中常见的一种电器元件，在工业自动化、电力系统、交通运输、航空航天等领域都有广泛的应用。

工频变化量方向继电器是一种特殊的继电器，它能够实现对交流电源电流或电压的检测和控制，其中变化量方向的判断是其核心原理之一。

工频变化量方向继电器的工作原理是基于电流或电压的变化量方向来进行判断。

在交流电路中，电流或电压的变化方向是由正向和反向两种状态来表示的。

利用这一特性，工频变化量方向继电器可以通过对电流或电压的采样和比较，来实现对变化量方向的判断。

在实际应用中，工频变化量方向继电器通常由采样电路、比较电路和控制电路三部分组成。

采样电路用于对电流或电压进行采样，一般采用电流互感器或电压互感器来实现。

比较电路则用于对采样信号进行比较，一般采用比较器或运算放大器等电子元件来实现。

控制电路则用于通过比较电路的输出信号来控制继电器的动作，一般采用触发器、计数器等电子元件来实现。

通过这三部分电路的协同作用，可以实现对工频变化量方向的判断和控制。

工频变化量方向继电器的应用范围广泛，主要包括电力系统、电气控制系统、自动化设备等领域。

在电力系统中，工频变化量方向继电器可以用于断路器的保护，实现对电力设备的安全控制。

在电气控制系统中，工频变化量方向继电器可以用于控制电机的正反转，实现对机械设备的控制。

在自动化设备中，工频变化量方向继电器可以用于实现对机器人的控制，实现自动化生产。

工频变化量方向继电器是一种特殊的继电器，它通过对电流或电压的变化量方向的判断来实现对电气设备的控制和保护。

随着电气自动化技术的不断发展，工频变化量方向继电器将在更广泛的领域得到应用，并为人们的生产和生活带来更多的便利和安全。

串补电容对工频变化量阻抗距离继电器的稳态影响作者：毕洁廷来源：《数字技术与应用》2011年第09期摘要：本文首先分析了串补电容的作用及影响，接着给出了工频变化量阻抗距离继电器的原理思想，在补偿度为40％的输电线路上，从理论上详细分析了串补电容安装在输电线路上不同位置，对工频变化量阻抗距离继电器造成的稳态影响，得出了串补电容安装在线路首端和末端时对其无稳态影响、串补电容安装在线路中间时工频变化量阻抗距离继电器失效的结论。

关键词：串补电容工频变化量阻抗继电器补偿电压中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)09-0193-011、串补电容的作用及影响串联电容补偿技术在电力系统中的应用，是提高远距离大容量输电系统的传输容量、改善系统稳定性的一种最为成熟且经济有效的方法，在电力系统中已有70多年的应用历史[1]。

据不完全统计，在世界各国的输电系统中，目前已投入运行的串补工程约有200个，其中近一半在北美大陆。

我国自上个世纪五十年代起将串补技术用于改善电网的电压质量，六七十年代分别应用于部分220KV和330KV系统来提高系统的稳定能力和输送能力。

但是串补电容的加入，改变了线路的相关参数，故障线路电压分布就会发生变化，假设串补电容放在MN线路的末端。

N点的电压可能出现了反相位，出现电压反相的条件就是（Xc 为串补电容的容抗，下同；Xn为N端感抗值，下同）。

当发生电压反相时，以电压为参考量的距离保护等，其动作的正确性将受到影响。

所谓电流反相就是当系统发生短路时，若线路MN某一处发生故障，（Zs为系统阻抗），则流过母线N侧的故障电流呈现容性电流，与没有串联电容补偿相比，电流相位改变了接近，出现电流反相。

当发生电流反相时，以电流为参考量的距离保护等，其动作的正确性和选择性同样将受到影响[2]。

2、串补电容对工频变化量阻抗距离继电器的稳态影响由以上分析可知，由于串补电容的加入，改变了输电线路的相关参数，不可避免的对线路保护产生影响[3，4]。

工频变化量距离继电器电力系统发生短路故障时，其短路电流、电压可分解为故障前负荷状态的电流电压分量和故障分量，如图1的短路状态（A ）可分解为图（B ）、（C ）二种状态下电流电压的迭加，反应工频变化量的继电器不受负荷状态的影响，因此，只要考虑图（C ）的故障分量。

工频变化量距离继电器测量工作电压的工频变化量的幅值，其动作方程为：Z O P U U >∆对相间故障： ZD O P Z I U U ⨯-=ΦΦΦΦΦΦCA BC AB ,,=ΦΦ对接地故障： ()ZD O P Z I K I U U ⨯⨯+-=ΦΦΦ03C B A ,,=ΦZD Z 为整定阻抗，一般取0.8～0.85倍线路阻抗； Z U 为动作门坎，取故障前工作电压的记忆量。

NMF( A )( B )( C )E E 0=∆EE ∆图1 短路系统图图1为保护区内外各点金属性短路时的电压分布，设故障前系统各点电压一致，即各故障点故障前电压为Z U ,则Z F F F U E E E =∆=∆=∆321；对反应工频变化量的继电器，系统电势为零，因而仅需考虑故障点附加电势F E ∆。

区内故障时，如图2（B ），OP U ∆在本侧系统至1F E ∆的连线的延长线上，可见，1F O P E U ∆>∆，继电器动作。

反方向故障时，如图2（C ），OP U ∆在2F E ∆与对侧系统的连线上，显然，2F OP E U ∆<∆，继电器不动作。

区外故障时，如图2（D ），OP U ∆在3F E ∆与本侧系统的连线上，3F OP E U ∆<∆，继电器不动作。

( B )( C )( D )=∆M E 0=∆N E图2 保护区内外各点金属性短路时的电压分布图正方向经过渡电阻故障时的动作特性可用解析法分析，如图3所示：=∆N E 0=∆M E图3 正方向经过渡电阻故障计算用图以三相短路为例，设 F Z E U ∆= 由 ()K S F Z Z I E +⨯∆-=∆()ZD S ZD O P Z Z I Z I U U +⨯∆-=⨯∆-∆=∆ 则 ()()K S ZD S Z Z I Z Z I +⨯∆>+⨯∆ K S ZD S Z Z Z Z +>+式中K Z 为测量阻抗，它在阻抗复数平面上的动作特性是以矢量S Z -为圆心，以ZD SZ Z +为半径的圆，如图4所示，当K Z 矢量末端落于圆内时动作，可见这种阻抗继电器有大的允许过渡电阻能力。

例析工频故障分量距离保护的原理1.工频故障分量的概念故障分量是仅在系统发生故障时出现，而在系统正常运行及不正常运行时不存在的电气分量，即它随着故障的出现而出现，随着故障的消失而消失。

所以，故障分量的存在，是电力系统处于故障状态的表征。

故障信息实际上蕴涵于故障分量之中，因而对故障信息的提取和处理可以转化为对故障分量的提取和处理，即通过故障分量来判别故障方向、故障类型及故障距离等。

（1）叠加原理当电力系统在某种状态（如正常运行，异常运行，两相运行等）下运行时，在K点发生金属性短路，故障点的电压降为0，这时的电力系统状态可用下面所示的等值网络进行替代：显然，故障分量提取需从故障量中减去负荷分量才能得到，以m端为例有：（2）工频故障分量的特点非故障状态下不存在故障分量，故障分量仅在故障状态下出现；故障分量独立于非故障状态，受电网运行方式的影响不大（有一定的影响，但比传统保护小）；故障点的电压故障分量最大，系统中性点处故障分量电压为零；保护安装处故障分量电压电流之间的关系，取决于背后系统的阻抗，与故障点的远近及过渡电阻的大小没有关系（但故障分量值的大小受过渡电阻及故障点远近的影响）。

2.工频故障分量距离保护的工作原理工频故障分量距离保护，是一种通过反应工频故障分量电压，电流而工作的距离保护。

如下图：保护安装处的工频故障分量电压可以表示为：。

取工频故障分量距离元件的工作电压为：；（式中—为保护的整定阻抗，一般取为线路正序阻抗的80%-85%）。

下图为在保护区内，区外不同地点发生金属性短路时电压故障分量的分布，式中的对应图中的Z点电压。

在保护区k1点短路[如图（b）所示]时，在0与连线的延长线上，这时有：。

在正向区外k2点短路[如图（c）所示]时，在0与的连线上，在反向区外k3点短路[如图（d）所示]时，在0与的连线上，由于工频故障分量距离保护：。

可见，比较工作电压与电源电动势幅值大小就可以区分区内与区外的故障，所以工频故障分量距离保护元件的动作判据可以表示为：满足该式判定为区内故障，保护动作；不满足该式，判定为区外故障，保护不动。

对工频变化量距离继电器的一点分析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）：-Ik2M工频变化量距离继电器的动作方程：Z op U U >∆，式中Z U 取故障前工作电压的半波积分值。

1．正方向K 1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 ﹣I k1 *Zs ，工作电压： Uop 〞﹦Um 〞﹣I k1 *Zzd 。

F 1点短路时工作电压的变化量：△Uop ﹦Uop 〞﹣Uop ′﹦Um 〞﹣Um ′﹣(I k1- I fh )*Zzd ﹦﹣△I k1(Zzd ＋Zs)。

正方向F 1点故障时，故障前F1点的电压：U k1′﹦Um ′﹣I fh *Z k1，故障后F 1点的电压： U k1〞﹦Um 〞﹣I k1 Z k1。

F 1点的电压变化量： △U k1﹦U k1〞﹣U k1′﹦﹣△I k1*( Z k1＋Zs)。

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

2．F 3点故障时，推导同上，△Uop=﹣△I k3(Zzd ＋Zs)。

△U k3=﹣△I k3*( Z k3＋Zs)。

由于Z k3﹥Zzd ，显然︱△Uop ︱﹤︱△U k3︱。

3．反方向F 2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 ＋I k2* Zs ′，工作电压： △Uop 〞﹦Um 〞﹣I k2* Zzd 。

△Uop ﹦△Uop 〞﹣△Uop ′﹦Um 〞﹣Um ′﹣(I k2- I fh )Zzd ﹦△I k2*（Zs ′﹣Zzd ）。

工频变化量距离保护原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊工频变化量距离保护原理。

这玩意儿啊，就像是电力系统的忠诚卫士！你想啊，电力系统就像一条繁忙的大马路，电流啊电压啊就像来来往往的车辆。

而工频变化量距离保护原理呢，就是那个站在路口指挥交通的警察叔叔。

它时刻关注着电流电压的变化，一旦发现有啥不对劲，立马就采取行动。

它是怎么工作的呢？简单来说，就是通过检测工频变化量来判断故障的位置。

这就好比你在人群中，能通过一个人的特别举动一下子就发现他。

比如说，正常情况下大家都在慢慢走，突然有个人开始狂奔，那肯定有情况呀！它特别厉害的一点就是反应迅速。

就像你看到危险，下意识地就会做出反应一样。

而且啊，它还很准确，不会轻易误判。

这可不是随便说说的，这可是经过无数次实践和考验的呢！你说要是没有它，那电力系统不就乱套啦？就像马路上没有交警，那还不得堵成一锅粥啊！所以说啊，它的存在真的太重要啦！咱再打个比方，它就像是家里的防盗门。

平时你可能感觉不到它的重要性，但是一旦有小偷想进来，它就能立刻发挥作用，保护家里的安全。

工频变化量距离保护原理也是这样，平时默默守护着电力系统，关键时刻绝不掉链子。

你想想，要是没有它，突然来个故障，那得造成多大的损失啊！工厂可能停产，家里可能停电，那可真是麻烦大了！但有了它在，咱就放心多啦，它就像一个可靠的伙伴，一直守护在那里。

它的工作原理其实也不复杂，就是通过一些巧妙的计算和监测，把那些可能的危险都扼杀在摇篮里。

这就需要很高的技术和智慧啦，可不是随便谁都能做到的哦！总之呢，工频变化量距离保护原理就是电力系统的保护神！它让我们的生活更加稳定、更加可靠。

难道我们不应该为它点个赞吗？难道我们不应该好好珍惜它的存在吗？让我们一起感谢这个默默守护我们的“卫士”吧！。

微机保护是用微型计算机构成的继电保护，是电力系统继电保护的发展方向（现已基本实现，尚需发展），它具有高可靠性，高选择性，高灵敏度。

微机保护装置硬件包括微处理器（单片机）为核心，配以输入、输出通道，人机接口和通讯接口等.该系统广泛应用于电力、石化、矿山冶炼、铁路以及民用建筑等。

微机的硬件是通用的，而保护的性能和功能是由软件决定。

微机保护装置的数字核心一般由CPU、存储器、定时器/计数器、Watchdog等组成。

目前数字核心的主流为嵌入式微控制器（MCU），即通常所说的单片机;输入输出通道包括模拟量输入通道（模拟量输入变换回路（将CT、PT所测量的量转换成更低的适合内部A/D转换的电压量，±2.5V、±5V或±10V）、低通滤波器及采样、A/D转换）和数字量输入输出通道（人机接口和各种告警信号、跳闸信号及电度脉冲等）。

工频变化量距离继电器距离继电器的工作方式是比较测量阻抗Z J与整定值Z zd的大小.但是保护装置是无法直接得到Z J，需要对所测电压和电流进行计算，也就是说，可以把比较阻抗的方程转化为比较故障时候的极化电压Up和工作电压Uop的方法。

极化电压：故障点在故障前的电压，是保护的记忆量；工作电压：工作电压的公司是保护选取采用的公式，该公式能在保护计算中能很好的区分出区内故障和区外故障。

工作电压的公式：Uop=U－Z zd*I下面分析工频变化量距离继电器的工作原理正常运行时，输电线路忽略线路阻抗的情况下线路电压Uz 处处相等。

如图3.1在线路K 点发生金属性接地短路，故障点电压为零，相当于在图3.1的K 点增加了一个反方向的电压Uz 。

如图3.2根据电路的叠加原理，就可以将图3.2分解为正常运行的网络（图3.1）与故障分量网络（图3.3）。

故障分量网络就是工频变化量分析的对象。

图3.3只有一个附加电势Uz ，它的值就是故障前的母线电压，这里选作极化量。

一、作出区内故障阻抗图。

继电保护技能竞赛集训模拟试题汇总附答案卷1 四川省电⼒系统继电保护技术试卷1（基础理论部分）⼀、是⾮题 (每题1分，共30分，正确的打√，错误的打×。

)1.当变压器发⽣少数绕组匝间短路时，匝间短路电流很⼤，因⽽变压器⽡斯保护和BCH 型纵差保护均动作跳闸。

( )2.变压器各侧电流互感器型号不同，变流器变⽐与计算值不同，变压器调压分接头不同，所以在变压器差动保护中会产⽣暂态不平衡电流。

( )3. 对Y/△－11接线的变压器，当变压器△侧出⼝发⽣两相短路故障，Y 侧保护的低电压元件接相间电压，该元件不能正确反映故障相间电压。

( )4. 对三绕组变压器的差动保护各侧电流互感器的选择，应按各侧的实际容量来选择电流互感器的变⽐。

( ) 5. 变压器的后备⽅向过电流保护的动作⽅向应指向变压器。

( ) 6. 电抗器差动保护动作值应躲过励磁涌流。

( )7.线路出现断相，当断相点纵向零序阻抗⼤于纵向正序阻抗时，单相断相零序电流⼩于负序电流。

( )8. 系统振荡时，线路发⽣断相，零序电流与两侧电势⾓差的变化⽆关，与线路负荷电流的⼤⼩有关。

( ) 9.线路发⽣接地故障，正⽅向时零序电压滞后零序电流，反⽅向时，零序电压超前零序电流。

( ) 10. 系统运⾏⽅式越⼤，保护装置的动作灵敏度越⾼。

( ) 11. 线路发⽣单相接地故障，其保护安装处的正序、负序电流，⼤⼩相等，相序相反。

( )12. 平⾏线路之间的零序互感，对线路零序电流的幅值有影响，对零序电流与零序电压之间的相位关系⽆影响。

( )13. 在⼤接地电流系统中，线路的零序功率⽅向继电器接于母线电压互感器的开⼝三⾓电压，当线路⾮全相运⾏时，该继电器可能会动作。

( ) 14. 接地故障时零序电流的分布与发电机的开停机有关。

( )15. 中性点不接地系统中，单相接地故障时，故障线路上的容性⽆功功率的⽅向为由母线流向故障点。

( )16. 电磁型继电器，如电磁⼒矩⼤于弹簧⼒矩，则继电器动作，如电磁⼒矩⼩于弹簧⼒矩，则继电器返回。

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。