阻抗繼電器及其動作特性

阻抗繼電器及其動作特性第1頁/共25頁3.22阻抗繼電器動作特性和動作方程阻抗繼電器在阻抗復(fù)平面動作區(qū)域的形狀，稱為動作特性阻抗復(fù)平面上的幾何圖形描述方式復(fù)數(shù)的數(shù)學(xué)方程-動作方程1.圓特性阻抗繼電器根據(jù)動作特性圓在阻抗復(fù)平面上的位置不同，圓特性又可分為偏移圓特性、方向圓特性、全阻抗圓特性和上拋圓特性。第2頁/共25頁（1）偏移圓特性兩個整定阻抗Zset1、Zset2圓心半徑動作區(qū)：圓內(nèi)非動作區(qū)：圓外臨界動作：圓周上第3頁/共25頁比較兩個量大小的絕對值原理表達(dá)式比較兩個量相位的相位比較原理式絕對值（或幅值）比較動作方程相位比較動作方程動作方程表達(dá)形式絕對值比較動作方程：測量阻抗Zm落在圓內(nèi)或圓周上，即Zm末端到圓心的距離一定小于或等于圓的半徑（Zm可由測量電壓Um和測量電流Im求出）（動作條件）Zm滿足上式時阻抗繼電器動作第4頁/共25頁相位比較動作方程：Zset1與Zset2矢量末端的連線就特性圓的直徑，將圓分成右下部分和左上部分當(dāng)測量阻抗落在右下部分圓周任一點上時有：當(dāng)測量阻抗落在左上部分圓周上任一點上時有：偏移圓特性阻抗繼電器的相位比較動作方程：第5頁/共25頁當(dāng)測量阻抗Zm的阻抗角與正向整定阻抗Zset1的阻抗角相等時，此時繼電器最為靈敏（Zset1的阻抗角也稱為最靈敏角，一般最靈敏角取為被保護(hù)線路的阻抗角）：（2）方向圓特性第6頁/共25頁根據(jù)復(fù)數(shù)反演的理論：取 ，做Ym的動作特性,導(dǎo)納動作為一直線

（外國稱為導(dǎo)納繼電器或歐姆繼電器）（3）全阻抗圓特性第7頁/共25頁（4）上拋圓與下拋圓特性Zset2和Zset1都在第一象限上拋圓特性與另一方向圓特性組合成8字型特性第8頁/共25頁下拋圓特性的阻抗元件可用在發(fā)電機(jī)的失磁保護(hù)中（5）特性圓的偏轉(zhuǎn)若α≠0°上式中的特性仍是一個圓，但Zset1、Zset2的末端連線不在是圓的直徑，而變成了它的一個弦，該弦對應(yīng)右側(cè)圓弧上的圓周角變?yōu)?0°+α，左側(cè)圓弧上的圓周角變?yōu)?90°+α相位比較動作方程：第9頁/共25頁2.蘋果形特性和橄欖形特性阻抗元件如果上述的各相位比較方程中動作范圍不等于180°，對應(yīng)的動作特性就不再是一個圓。將前面公式中的動作邊界改為-β和β，對應(yīng)的動作方程變?yōu)椋害?lt;90，橄欖形第11頁/共25頁β≥90，蘋果形有較高的耐受過渡電阻的能力，耐受過負(fù)荷的能力不足有較高的耐受過負(fù)荷的能力，耐受過渡電阻能力不足偏移圓特性的阻抗繼電器在反向故障時有一定動作的動作區(qū)偏移特性的阻抗元件通常用在距離保護(hù)的后備端（如第III段）中。方向圓特性在整定阻抗的相反方向，動作阻抗降為0。反向故障時不會動作，阻抗元件本身具有方向性方向圓特性的阻抗元件一般用于距離保護(hù)的主保護(hù)段（I段II段）中。全阻抗圓特性各個方向上的動作阻抗都相同，及阻抗元件本身不具有方向性全阻抗圓特性的元件可以應(yīng)用于單側(cè)電源的系統(tǒng)中；當(dāng)應(yīng)用于多側(cè)電源的系統(tǒng)時應(yīng)與方向元件配合。第12頁/共25頁3.直線特性的阻抗元件當(dāng)上述特性圓的圓心在無窮遠(yuǎn)處，而直徑趨向無窮大時，圓形動作邊界就變成了直線邊界。圓特性中的絕對值比較原理和相位比較原理，都可以應(yīng)用于直線特性。電抗特性第13頁/共25頁根據(jù)直線在阻抗復(fù)平面上位置和方向的不同電阻特性方向特性（1）電抗特性電抗特性的動作邊界如圖3.12中的直線1所示。動作邊界直線平行于R軸，到R軸的距離為Xset，直線的下方為動作區(qū)。（相位比較動作方程）實際應(yīng)用的電抗特性一般為圖3.12中的直線2，與直線1的夾角為α第14頁/共25頁（2）電阻特性電抗特性的動作邊界如圖3.13中的直線1所示。動作邊界直線平行于jX軸，到j(luò)X軸的距離為Rset，直線的左側(cè)為動作區(qū)。（相位比較動作方程）實際應(yīng)用的電抗特性一般為圖3.13中的直線2，與直線1的夾角為第15頁/共25頁電抗特性的動作情況只與測量阻抗中的電抗分量有關(guān)，與電阻無關(guān)，因而具有很強(qiáng)的過渡電阻能力本身不具有方向性，通常與其他特性復(fù)合電阻特性的動作情況只與測量阻抗中的電阻分量有關(guān)，與電抗無關(guān)，因而具有很強(qiáng)的過負(fù)荷能力第16頁/共25頁（3）方向特性電抗特性的動作邊界如圖3.14中的直線1所示。動作邊界直線經(jīng)過坐標(biāo)原點，且與整定阻抗Zset、方向垂直，直線的右上方（即Zset一側(cè)）為動作區(qū)。動作方程：第17頁/共25頁4.多邊形特性的阻抗元件圓特性的元件有局限性，動作特性易隨整定值變化，容易產(chǎn)生誤動作或不動作。常用四邊形和準(zhǔn)四邊形多邊型特性的阻抗元件同時兼顧耐受電阻的能力和躲負(fù)荷的能力第18頁/共25頁四邊形特性1.準(zhǔn)電抗特性準(zhǔn)電阻特性折線azb：只有當(dāng)三個方程都滿足時,Zm落在四邊形內(nèi)，阻抗繼電器動作第19頁/共25頁在（a）中，若Zset2=0，對應(yīng)的特性將變成沒有反向動作區(qū)的方向四邊形準(zhǔn)四邊形特性IV象限II象限I象限綜合可得第20頁/共25頁5.復(fù)合特性的阻抗元件將上述各種特性復(fù)合而得到的動作特性稱為復(fù)合特性?！芭c”復(fù)合