直线特性的阻抗元件

R图3-12电抗特性Z-j2R图3-12电抗特性Z-j2Xm setZargm-jXsetjX二一90°虚轴左侧）或1．直线特性的阻抗元件直线特性的阻抗元件可以看作是圆特性阻抗元件的特例，当上述的特性圆的圆心在无穷远处，而直径趋向于无穷大时，圆形动作边界就变成了直线边界。因而，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。根据直线边界在阻抗复平面上位置和方向的不同，直线特性可分为电抗特性、电阻特性和方向特性等几种。（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，它到R轴的距离为X，直线set的下方为动作区。由图可见，当测量阻抗Z落在动作特m性直线上（即处于临界动作状态）时，Z-jXarg- set--=90o-jXset虚轴右侧)；落在动作特性直线下方即动作区中)Z-jXarg- set--=90o-jXset虚轴右侧)；落在动作特性直线下方即动作区中)时，Z-j2Xset-90o<arg动作Z-jX m set-jXset区中<90o；落在动作特性直线上方(即非一90°-a<argZ-jXm set-jX<90o-a(3-27)setZ-j2Xm set90o<arg―色斗<270。，所以电抗特性的绝对值比较-jXset动作方程和相位比较动作方程分别为：(3-25)<Z-j2X(3-25)m setZ-jX和-90。<arg-jX—<90o(3-26)set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，因而它有很强的耐过渡电阻的能力。但是它本身不具有方向性，且负荷阻抗情况下也可能动作，所以通常它不能独立应用，而是与其它特性复合，形成具有复合特性的阻抗元件。实际应用的电抗特性一般为图3-12中的直线2，相应的特性称为准电抗特性或修正电抗特性，它与直线1的加角为a对应的相位比较式的动作方程为：(2)电阻特性RZ<Z—2RZ<Z—2Rmm setZ-R—90°<arg—m s~e£90°-R(3-28)(3-29)电阻特性的动作边界如图3-13所示。动作边界直线平行于jX轴，它到jX轴的距离为R，直线的左set侧为动作区。类似于电抗特性的分析，可以得到电阻特性阻抗形式的绝对值比较方程和相位比较方程分别为：set与电抗特性一样，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。实际应用的电

阻特性一般为图3-13中的直线2，相应的特性称为准电阻特性或修正电阻特性，它与直线1的夹角为0,对应的相位比较式的动作方程为：Z—R—90°—0<argJ込<90°—0—Rzd(3)方向特性3-14所示。动作边界直线经过坐(3-30)R方向特性的动作边界如图

3-14所示。动作边界直线经过坐(3-30)R标原点，且与整定阻抗Z方向set垂直，直线的右上方(即Z一set侧)为动作区。类似于电抗特性的分析，可以得到方向特性阻抗形式的绝对值比较方程和相位比较方程分别为：Z-ZZ-Z<Z+Zm setm set和-90o 90o (3-32)Z(3-31)set2．多边形特性的阻抗元件圆特性的阻抗元件在整定值较小时，动作特性圆也就比较小，区内经过渡电阻短路时，测量阻抗容易落在区外，导致测量元件拒动作；而当整定值较大时动作特性圆也较大，负荷阻抗有可能落在圆内，从而导致测量元件误动作。具有多边形特性的阻抗元件可以克服这些缺点，能够同时兼顾耐受过渡电阻的能力和躲负荷的能力，最常用的多边形为四边形和稍做变(a)图3-15多边形特性(a)图3-15多边形特性(a)四边形特性；(b)准四边形特性图3-15(a)所示的四边形可以看作是准电抗特性直线1、准电阻特性直线2和折线azb复合而成的，当测量阻抗Z落在它们所包围的区域时，测量元件动Z

m

作，落在该区域以外时，测量元件不动。直线1和2

对应的动作方程已在上面导出，此处不再重述。折线

特性azb对应的动作方程，一般由相位比较原理实现，由图3-15(a)可以看出，该特性可以用以下的动作方程来表示：-a<arg1-a<arg1Z-Zm set2Rset<90o+a2(3-33)当测量阻抗同时满足上述三个特性对应的方程时，说明z一定落在四边形内，阻抗继电器动作；只m要任一个方程不满足，说明Z一定落在四边形外，阻m抗元件不动。即用以上三个特性相“与”，就可获得图3-15(a)所示的四边形特性。图3-15(a)所示的四边形特性还可以由一些其他的方法来实现，限于篇幅，此处不再细论。在图3-15(a)中，若z=0，对应的特性将变成没set2有反向动作区的方向四边形特性。图3-15(b)所示的特性是由方向四边形特性稍做变形得到的，严格地说，它已经不再是一个四边形特性，可称为准四边形特性，下面讨论与之对应的动作

方程。设测量阻抗Z的实部为R，虚部为X，则图mmm3-15(b)在第IV象限部分的特性可以表示为：(3-34)R<Rmset(3-34)TOC\o"1-5"\h\zxn—R•tgam m1第II象限部分的特性可以表示为(3-35)X<Xm set(3-35)Rn—X•tgam m 2而第I象限部分的特性可以表示为(3-36)R<R+X•ctga(3-36)msetm 3XnX—R•tgam setm 4三式综合，动作特性可以表示为/X-Xtga<R<R+/X-Xtga<R<R+X•ctgaset m 3/Xm2m-R•tgam若取tga—tga—0.249=0.25—一1 2 4<X<X-R•tga1msetm4「0,X<0m•〔X,X>0mm「0,R<0m。IR，R>0mm—a—14o，a—45o1231Rm(3-37)—7.1o，则ctga—1tga—tga—0.1245怎0.125=—,工式483-37)又可表示为：f1f1八—X<R<R+X4mmsetm<11— R<X<X--R〔4mmset8m(3-38)该式可以方便的在数字式保护中实现。3．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。常用的复合方式有“与”复合和“或”复合两种，“与”复合的情况下，参与复合的各特性动作区的公共部分，为复合特性的动作区，而在“或”复合的情况下，参与复合的任一特性的动作区，都是复合特性的动作区。按此观点，上述的苹果特性可以看作是两个共弦的圆特性的“或”复合，橄榄特性则是两个共弦的圆特性的“与”复合，四边形特性也可以看作是直线特性与折线特性的“与”复合。除苹果特性、橄榄特性和四边形特性外，还有几种较为常用的复合特性