電網(wǎng)距離保護第3講

3.3阻抗繼電器的實現(xiàn)方法3.3阻抗繼電器的實現(xiàn)方法引言阻抗繼電器的實現(xiàn)是以其動作特性為根據(jù)的。阻抗繼電器的動作特性有阻抗形式和電壓相量形式因此在實現(xiàn)時也有兩種實現(xiàn)方法方法一：直接測量阻抗。采用阻抗形式的動作特性（相位比較或幅值比較）方法二：測量用于幅值或相位比較的兩個正弦電壓相量，進行相位和幅值比較。3.3阻抗繼電器的實現(xiàn)方法引言模擬式阻抗繼電器的實現(xiàn)：由于難于實現(xiàn)阻抗直接測量，因而一般采用方法二實現(xiàn)。通過外部接線獲取用于比較的兩個電壓相量。通過電路實現(xiàn)相位或幅值比較數(shù)字式阻抗繼電器的實現(xiàn)：理論上兩種方法都可以，也都有應用，但在應用方法二時，數(shù)字繼電器一般用于比較的兩個電壓相量是內部計算得到的，而不是靠外部接線獲取。3.3.1電抗互感器的工作原理（一）電抗互感器的作用 將其一次繞組的輸入電流轉換成與電流成正比但相位超前一定角度的電壓信號。

將模擬電路難于處理的電流信號轉化為易于處理的電壓信號，且相位可調。

其二次輸出電壓和一次輸入電流之間的關系可表示為由于變比具有阻抗的量綱，故稱為電抗互感器3.3.1電抗互感器的工作原理（二）電抗互感器的工作原理

說明：①電抗互感器的鐵芯帶有氣隙，因而初級和次級繞組間的互感M接近常數(shù)②有兩個二次繞組W2和W3。W2為工作繞組，W3繞組經(jīng)可調電阻短接，用于改變繞組感應電勢的相位。

3.3.1電抗互感器的工作原理（二）電抗互感器的工作原理分析：W3繞組開路輸入電流全部作為勵磁電流，其中一部分產(chǎn)生磁通，另一部分供給鐵心損耗。繞組的感應電勢正比于磁通且滯后。W2繞組二次輸出電壓超前于輸入電流約90°。即3.3.1電抗互感器的工作原理（二）電抗互感器的工作原理分析：W3繞組帶電阻性負載時等效電路如圖，鐵芯中的磁通由勵磁電流產(chǎn)生，電勢滯后的角度由負載電阻決定

W2二次輸出電壓與輸入電流關系為3.3.1電抗互感器的工作原理（二）電抗互感器的工作原理小結：改變W3控制繞組負載電阻大小，可以改變二次繞組W2輸出電壓的相位改變W2繞組的匝數(shù)，可以改變二次繞組W2輸出電壓的幅度從而可以獲得所需的二次繞組輸出和輸入的關系3.3.2阻抗繼電器交流回路原理接線本節(jié)研究如何得到阻抗繼電器動作方程中用于比幅和比相的電壓量（一）模擬式實現(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

以方向阻抗繼電器為例，動作方程如下幅值方程相位方程3.3.2阻抗繼電器交流回路原理接線（一）模擬式實現(xiàn)方式幅值比較式方向阻抗繼電器接線其中：3.3.2阻抗繼電器交流回路原理接線（一）模擬式實現(xiàn)方式相位比較式方向阻抗繼電器接線其中：3.3.2阻抗繼電器交流回路原理接線

（二）數(shù)字式實現(xiàn)方式

數(shù)字式阻抗繼電器直接對三相電流電壓和三相電流進行采樣，通過計算得到電流、電壓相量，代入比幅或比相方程進行判斷。整定阻抗作為常數(shù)參與運算注意：在上述接線方式的介紹中，用于比幅和比相的電壓，電流與故障環(huán)路的關系

3.3.2阻抗繼電器實現(xiàn)

（一）幅值比較原理的實現(xiàn)模擬方法圖中左側部分為電壓整流回路；右側部分為電壓比較回路當UA>UB時，輸出電壓Uout為0V（邏輯0），繼電器動作當UA<UB時，輸出電壓Uout為+E（邏輯1）3.3.2阻抗繼電器實現(xiàn)

（一）幅值比較原理的實現(xiàn)數(shù)值方法

由數(shù)據(jù)采集得到的回路瞬時電壓u(k)和電流i(k)，由傅氏算法得到電流電壓相量，計算得到阻抗其中相量和基波瞬時值表達式的對應關系3.3.2阻抗繼電器實現(xiàn)

（一）幅值比較原理的實現(xiàn)數(shù)值方法

同樣阻抗3.3.2阻抗繼電器實現(xiàn)

（二）相位比較原理的實現(xiàn)模擬方法

采用比相電路實現(xiàn)，具體方法同功率方向元件3.3.2阻抗繼電器實現(xiàn)

（二）相位比較原理的實現(xiàn)數(shù)字方法首先計算出用于比相的兩個相量

動作方程：實現(xiàn)方案：等價于：正弦性動作特性如何實現(xiàn)？3.3.3阻抗繼電器實現(xiàn)工作電壓和極化電壓

（一）工作電壓（補償電壓）動作方程分析全阻抗繼電器方向阻抗繼電器電抗特性阻抗繼電器電阻特性阻抗繼電器注意各式的分母3.3.3阻抗繼電器實現(xiàn)工作電壓和極化電壓

（一）工作電壓（補償電壓）

工作電壓定義工作電壓的物理意義：工作電壓等于從保護安裝處推算至（或補償?shù)剑┍Ｗo范圍末端的虛擬電壓3.3.3阻抗繼電器實現(xiàn)工作電壓和極化電壓

（一）工作電壓（補償電壓）

工作電壓特性3.3.3阻抗繼電器工作電壓和極化電壓

（二）極化電壓（參考電壓）工作電壓的相位在區(qū)內外故障時有明顯的的差異，只要能找出這種差異，就可以判斷故障在區(qū)內和區(qū)外，為此需要找到一個參照系（參考相量）。該參考相量就稱為極化