阻抗继电器及其动作特性

阻抗继电器及其动作特性第1页/共25页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。第2页/共25页（1）偏移圆特性两个整定阻抗Zset1、Zset2圆心半径动作区：圆内非动作区：圆外临界动作：圆周上第3页/共25页比较两个量大小的绝对值原理表达式比较两个量相位的相位比较原理式绝对值（或幅值）比较动作方程相位比较动作方程动作方程表达形式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）（动作条件）Zm满足上式时阻抗继电器动作第4页/共25页相位比较动作方程：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当测量阻抗落在右下部分圆周任一点上时有：当测量阻抗落在左上部分圆周上任一点上时有：偏移圆特性阻抗继电器的相位比较动作方程：第5页/共25页当测量阻抗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）方向圆特性第6页/共25页根据复数反演的理论：取，做Ym的动作特性,导纳（外国称为导纳继电器或欧姆继电器）动作为一直线（3）全阻抗圆特性第7页/共25页（4）上抛圆与下抛圆特性Zset2和Zset1都在第一象限下抛圆特性的阻抗元件可用在发电机的失磁保护中上抛圆特性与另一方向圆特性组合成8字型特性第8页/共25页（5）特性圆的偏转若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相位比较动作方程：第9页/共25页方向圆特性、全阻抗圆特性和上抛圆特性也都可以作类似的偏转。当α为正角时当α为负角时特性圆向右侧偏转特性圆向左侧偏转※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动作第10页/共25页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：β<90˚，橄榄形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有较高的耐受过负荷的能力，耐受过渡电阻能力不足第11页/共25页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。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。第12页/共25页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。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。根据直线在阻抗复平面上位置和方向的不同电抗特性电阻特性方向特性第13页/共25页（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。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（相位比较动作方程）第14页/共25页（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。（相位比较动作方程）实际应用的电抗特性一般为图3.13中的直线2，与直线1的夹角为第15页/共25页电抗特性的动作情况只与测量阻抗中的电抗分量有关，与电阻无关，因而具有很强的过渡电阻能力电阻特性的动作情况只与测量阻抗中的电阻分量有关，与电抗无关，因而具有很强的过负荷能力本身不具有方向性，通常与其他特性复合第16页/共25页（3）方向特性电抗特性的动作边界如图3.14中的直线1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，直线的右上方（即Zset一侧）为动作区。动作方程：第17页/共25页4.多边形特性的阻抗元件圆特性的元件有局限性，动作特性易随整定值变化，容易产生误动作或不动作。多边型特性的阻抗元件同时兼顾耐受电阻的能力和躲负荷的能力常用四边形和准四边形多边型特性的阻抗元件同时兼顾耐受电阻的能力和躲负荷的能力多边型特性的阻抗元件同时兼顾耐受电阻的能力和躲负荷的能力第18页/共25页四边形特性1.准电抗特性2.准电阻特性折线azb：3.只有当三个方程都满足时,Zm落在四边形内，阻抗继电器动作第19页/共25页在（a）中，若Zset2=0，对应的特性将变成没有反向动作区的方向四边形准四边形特性IV象限II象限I象限综合可得第20页/共25页5.复合特性的阻抗元件将上述各种特性复合而得到的动作特性称为复合特性。“与”复合参与复合的各特性动作区的公共部分“或