電網(wǎng)距離保護(hù)第3講

1、引言引言阻抗繼電器的實(shí)現(xiàn)是以其動(dòng)作特性為根據(jù)的。阻抗繼電器的實(shí)現(xiàn)是以其動(dòng)作特性為根據(jù)的。阻抗繼電器的動(dòng)作特性有阻抗形式和電壓相量形式阻抗繼電器的動(dòng)作特性有阻抗形式和電壓相量形式因此在實(shí)現(xiàn)時(shí)也有因此在實(shí)現(xiàn)時(shí)也有兩種實(shí)現(xiàn)方法兩種實(shí)現(xiàn)方法方法一：方法一：直接測量阻抗。采用阻抗形式的動(dòng)作特性直接測量阻抗。采用阻抗形式的動(dòng)作特性（相位比較或幅值比較）（相位比較或幅值比較）方法二：方法二：測量用于幅值或相位比較的兩個(gè)正弦電壓相測量用于幅值或相位比較的兩個(gè)正弦電壓相量，進(jìn)行相位和幅值比較。量，進(jìn)行相位和幅值比較。引言引言模擬式阻抗繼電器的實(shí)現(xiàn)：模擬式阻抗繼電器的實(shí)現(xiàn)：由于難于實(shí)現(xiàn)阻抗直接測由于難于實(shí)現(xiàn)阻抗直

2、接測量，因而一般采用方法二實(shí)現(xiàn)。通過外部接線獲量，因而一般采用方法二實(shí)現(xiàn)。通過外部接線獲取用于比較的兩個(gè)電壓相量。通過電路實(shí)現(xiàn)相位取用于比較的兩個(gè)電壓相量。通過電路實(shí)現(xiàn)相位或幅值比較或幅值比較數(shù)字式阻抗繼電器的實(shí)現(xiàn)：數(shù)字式阻抗繼電器的實(shí)現(xiàn)：理論上兩種方法都可以，理論上兩種方法都可以，也都有應(yīng)用，但在應(yīng)用方法二時(shí)，數(shù)字繼電器一也都有應(yīng)用，但在應(yīng)用方法二時(shí)，數(shù)字繼電器一般用于比較的兩個(gè)電壓相量是內(nèi)部計(jì)算得到的，般用于比較的兩個(gè)電壓相量是內(nèi)部計(jì)算得到的，而不是靠外部接線獲取而不是靠外部接線獲取 。（一）電抗互感器的作用（一）電抗互感器的作用將其一次繞組的輸入電流轉(zhuǎn)換成與電流成正比但相位將其一次繞組的

3、輸入電流轉(zhuǎn)換成與電流成正比但相位超前一定角度的電壓信號(hào)。超前一定角度的電壓信號(hào)。 將模擬電路難于處理的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為易于處理的將模擬電路難于處理的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為易于處理的電壓信號(hào)，且相位可調(diào)。電壓信號(hào)，且相位可調(diào)。 其二次輸出電壓和一次輸入電流之間的關(guān)系可表示為其二次輸出電壓和一次輸入電流之間的關(guān)系可表示為由于變比由于變比 具有阻抗的量綱，故稱為電抗互感器具有阻抗的量綱，故稱為電抗互感器IK1I2IKU（二）電抗互感器的工作原理（二）電抗互感器的工作原理說明：說明：電抗互感器的鐵芯帶有氣隙電抗互感器的鐵芯帶有氣隙，因而初級(jí)和次級(jí)繞組間，因而初級(jí)和次級(jí)繞組間的互感的互感M接近常數(shù)接近常數(shù)有兩個(gè)二

4、次繞組有兩個(gè)二次繞組W2和和W3。W2為工作繞組，為工作繞組，W3繞組繞組經(jīng)可調(diào)電阻短接，用于改變繞組感應(yīng)電勢的相位。經(jīng)可調(diào)電阻短接，用于改變繞組感應(yīng)電勢的相位。 （二）電抗互感器的工作原理（二）電抗互感器的工作原理分析：分析：1. W3繞組開路繞組開路輸入電流全部作為勵(lì)磁電流，其中一部分產(chǎn)生磁通，輸入電流全部作為勵(lì)磁電流，其中一部分產(chǎn)生磁通，另一部分供給鐵心損耗。繞組的感應(yīng)電勢正比于另一部分供給鐵心損耗。繞組的感應(yīng)電勢正比于磁通且滯后。磁通且滯后。W2繞組二次輸出電壓超前于輸入電流約繞組二次輸出電壓超前于輸入電流約90。即。即12jXIU（二）電抗互感器的工作原理（二）電抗互感器的工作原理分

5、析：分析：2. W3繞組帶電阻性負(fù)載時(shí)繞組帶電阻性負(fù)載時(shí)等效電路如圖，鐵芯中的磁通由勵(lì)磁電流等效電路如圖，鐵芯中的磁通由勵(lì)磁電流 產(chǎn)生，產(chǎn)生，電勢電勢 滯后滯后 的角度由負(fù)載電阻決定的角度由負(fù)載電阻決定 W2二次輸出電壓與輸入電流關(guān)系為二次輸出電壓與輸入電流關(guān)系為0I2E1I12IZU（二）電抗互感器的工作原理（二）電抗互感器的工作原理小結(jié)：小結(jié)： 改變改變W3控制繞組負(fù)載電阻大小，可以改變二次控制繞組負(fù)載電阻大小，可以改變二次繞組繞組W2輸出電壓的相位輸出電壓的相位 改變改變W2繞組的匝數(shù)，可以改變二次繞組繞組的匝數(shù)，可以改變二次繞組W2輸出輸出電壓的幅度電壓的幅度 從而可以獲得所需的二次繞

6、組輸出和輸入的關(guān)系從而可以獲得所需的二次繞組輸出和輸入的關(guān)系12IZU 本節(jié)研究如何得到阻抗繼電器動(dòng)作方程中用于比本節(jié)研究如何得到阻抗繼電器動(dòng)作方程中用于比幅和比相的電壓量幅和比相的電壓量（一）模擬式實(shí)現(xiàn)方式（一）模擬式實(shí)現(xiàn)方式模擬式阻抗繼電器是通過外部接線得到所需的電壓量模擬式阻抗繼電器是通過外部接線得到所需的電壓量 以方向阻抗繼電器為例，動(dòng)作方程如下以方向阻抗繼電器為例，動(dòng)作方程如下22JsetJsetJI zI zU幅值方程幅值方程90arg90JsetJJI zUU 相位方程相位方程（一）模擬式實(shí)現(xiàn)方式（一）模擬式實(shí)現(xiàn)方式 幅值比較式方向阻抗繼電器接線幅值比較式方向阻抗繼電器接線22J

7、setJsetJI zI zU其中：其中：setUIZKK（一）模擬式實(shí)現(xiàn)方式（一）模擬式實(shí)現(xiàn)方式 相位比較式方向阻抗繼電器接線相位比較式方向阻抗繼電器接線90arg90JsetJJI zUU 其中：其中：setUIZKK （二）數(shù)字式實(shí)現(xiàn)方式（二）數(shù)字式實(shí)現(xiàn)方式 數(shù)字式阻抗繼電器直接對(duì)三相電流電壓數(shù)字式阻抗繼電器直接對(duì)三相電流電壓和三相電流和三相電流 進(jìn)行采樣，通過計(jì)算得到電流、進(jìn)行采樣，通過計(jì)算得到電流、電壓相量電壓相量 ，代入比幅或比相方程進(jìn)行判斷。整，代入比幅或比相方程進(jìn)行判斷。整定阻抗作為常數(shù)參與運(yùn)算定阻抗作為常數(shù)參與運(yùn)算注意：在上述接線方式的介紹中，用于比幅和比相的注意：在上述接線

8、方式的介紹中，用于比幅和比相的電壓，電流電壓，電流 與故障環(huán)路的關(guān)系與故障環(huán)路的關(guān)系 JJIU,cbauuu,cbaiii,JJIU, （一）幅值比較原理的實(shí)現(xiàn)（一）幅值比較原理的實(shí)現(xiàn)1. 模擬方法模擬方法圖中左側(cè)部分為電壓整流回路；右側(cè)部分為電壓比較回路當(dāng)UAUB時(shí)，輸出電壓Uout為0V（邏輯0），繼電器動(dòng)作當(dāng)UAUB時(shí)，輸出電壓Uout為+E（邏輯1） （一）幅值比較原理的實(shí)現(xiàn)（一）幅值比較原理的實(shí)現(xiàn)2. 數(shù)值方法數(shù)值方法 由數(shù)據(jù)采集得到的回路瞬時(shí)電壓由數(shù)據(jù)采集得到的回路瞬時(shí)電壓u(k)和電流和電流i(k)，由傅氏算法得到電流電壓相量，計(jì)算得到阻抗由傅氏算法得到電流電壓相量，計(jì)算得到阻抗

9、1010)2sin()(2)2cos()(2NikINikRNikiuNUNikiuNUIRjUUU其中其中相量和基波瞬時(shí)值表達(dá)式的對(duì)應(yīng)關(guān)系相量和基波瞬時(shí)值表達(dá)式的對(duì)應(yīng)關(guān)系IRIRjUUjUUtUtUtUtu)sin(cossincos)cos()( （一）幅值比較原理的實(shí)現(xiàn)（一）幅值比較原理的實(shí)現(xiàn)2. 數(shù)值方法數(shù)值方法 同樣同樣IRjIII阻抗jXRjIIjUUIUZIRIR （二）相位比較原理的實(shí)現(xiàn)（二）相位比較原理的實(shí)現(xiàn)1. 模擬方法模擬方法 采用比相電路實(shí)現(xiàn)，具體方法同功率方向元件采用比相電路實(shí)現(xiàn)，具體方法同功率方向元件 （二）相位比較原理的實(shí)現(xiàn)（二）相位比較原理的實(shí)現(xiàn)2. 數(shù)字方法數(shù)

10、字方法首先計(jì)算出用于比相的兩個(gè)相量首先計(jì)算出用于比相的兩個(gè)相量 CICRCjUUUDIDRDjUUUoDCoUU90arg90動(dòng)作方程：實(shí)現(xiàn)方案：0)cos(argDCUU等價(jià)于：0)(DCUUreal正弦性動(dòng)作特正弦性動(dòng)作特性如何實(shí)現(xiàn)？性如何實(shí)現(xiàn)？ （一）工作電壓（補(bǔ)償電壓）（一）工作電壓（補(bǔ)償電壓）動(dòng)作方程分析全阻抗繼電器90arg90JsetJJJsetI zUUI z 90arg90JsetJJI zUU 方向阻抗繼電器90arg90setJsetJJxI jxI jU電抗特性阻抗繼電器90arg90setJsetJJRIRIU電阻特性阻抗繼電器注意各式的分母注意各式的分母 （一）工作電壓（補(bǔ)償電壓）（一）工作電壓（補(bǔ)償電壓） 工作電壓定義工作電壓定義setJJOPzIUU工作電壓的物理意義：工作電壓的物理意義：工作電壓等于從保護(hù)安裝工作電壓等于從保護(hù)安裝處推算至（或補(bǔ)償?shù)剑┍Ｗo(hù)范圍末端的虛擬電壓處推算至（或補(bǔ)償?shù)剑┍Ｗo(hù)范圍末端的虛擬電壓 （一）工作電壓（補(bǔ)償電壓）（一）工作電壓（補(bǔ)償電壓） 工作電壓特性工作電壓特性 （二）極化電壓（參考電壓）（二）極化電壓（參考電壓） 工作電壓的相位在區(qū)內(nèi)外故障