1、13.2 3.2 阻抗繼電器及其動作特性阻抗繼電器及其動作特性阻抗繼電器動作區域的概念阻抗繼電器動作區域的概念阻抗繼電器的動作特性和動作方程阻抗繼電器的動作特性和動作方程絕對值比較和相位比較的相互轉換絕對值比較和相位比較的相互轉換23.2.1 3.2.1 阻抗繼電器動作區域的概念阻抗繼電器動作區域的概念jLZsetZ1kZ2kZ3kZsetZ發生短路測量故障環路上的ZmZm與整定阻抗Zset比較確定故障區段區內故障時動作前提：前提：Zm與與Zset在同在同一直線上一直線上33.2.1 阻抗繼電器動作區域的概念jsetZ1kZ2kZ 實際中，考慮到短路點可能有過渡電阻、互感器可能存在誤差等因實際

2、中，考慮到短路點可能有過渡電阻、互感器可能存在誤差等因素，測量得到的阻抗素，測量得到的阻抗Zm的值一般不會嚴格落在于的值一般不會嚴格落在于Zset相同的直線上，而相同的直線上，而是落在該直線附近的某個區域內。是落在該直線附近的某個區域內。阻抗繼電器的臨界動作邊界阻抗繼電器的臨界動作邊界為保證區為保證區內故障情況下阻抗繼電器都能夠可靠動作，內故障情況下阻抗繼電器都能夠可靠動作，在阻抗復平面上，其動作的范圍應該是一在阻抗復平面上，其動作的范圍應該是一個包括個包括Zset對應線段在內，但在對應線段在內，但在Zset方向上方向上不超過不超過Zset的區域。該區域的邊界即為臨的區域。該區域的邊界即為臨界

3、動作區。界動作區。jsetZ動作動作 不動作不動作 4 根據要求和側重點的不同，阻抗繼電器的動作區域有多種形狀，例如根據要求和側重點的不同，阻抗繼電器的動作區域有多種形狀，例如圓形區、四邊形區域、蘋果型區域、橄欖型區域等。圓形區、四邊形區域、蘋果型區域、橄欖型區域等。本小節的主要研究的問題是：本小節的主要研究的問題是：（）（）各種形狀的動作區域如何描述各種形狀的動作區域如何描述？（）（）各形狀的動作區域在動作特性方面有和特點？各形狀的動作區域在動作特性方面有和特點？53.2.2 3.2.2 阻抗繼電器動作區域和動作方程阻抗繼電器動作區域和動作方程動作特性動作特性阻抗繼電器在阻抗復平面動作區域的

4、形狀。阻抗繼電器在阻抗復平面動作區域的形狀。圓特性圓特性動作區域為圓形；動作區域為圓形；四邊形特性四邊形特性動作區域為四邊形。動作區域為四邊形。動作方程動作方程描述動作特性的復數數學方程。描述動作特性的復數數學方程。絕對值（幅值）比較動作方程絕對值（幅值）比較動作方程比較兩個量大小的絕對值比比較兩個量大小的絕對值比 較原理表達式。較原理表達式。相位比較動作方程相位比較動作方程比較兩個量相位的相位比較原理表達式。比較兩個量相位的相位比較原理表達式。6（1 1）偏移圓特性）偏移圓特性（2 2）方向圓特性）方向圓特性（3 3）全阻抗圓特性）全阻抗圓特性（4 4）上拋圓與下拋圓特性）上拋圓與下拋圓特性

5、（5 5）特性圓的偏移）特性圓的偏移1.1.圓特性阻抗繼電器圓特性阻抗繼電器（1 1）偏移圓特性）偏移圓特性1setZ2setZmZ圓心位置：圓心位置：2/ )(21setsetZZ半徑：半徑：)(2121setsetZZ動作方程：動作方程：絕對值比較原理絕對值比較原理)(21)(212121setsetsetsetmZZZZZ相位比較原理相位比較原理msetZZ12setmZZ90arg9021setmmsetZZZZ1setZ2setZmZmsetZZ12setmZZj8 當當Zm的阻抗角和的阻抗角和Zset1的阻抗角相等時，阻抗繼電器最靈敏，所以的阻抗角相等時，阻抗繼電器最靈敏，所以Zs

6、et1的阻的阻抗角也稱為抗角也稱為最靈敏角最靈敏角，一般取為，一般取為被保護線路的阻抗角被保護線路的阻抗角。1setZ2setZ最靈敏角（阻抗角最靈敏角（阻抗角） 偏移特性的阻抗繼電器在反方向偏移特性的阻抗繼電器在反方向故障時有一定的動作區，因此通常故障時有一定的動作區，因此通常用作距離保護的后備段（用作距離保護的后備段（III段）。段）。（2 2）方向圓特性）方向圓特性setZmZ圓心位置：圓心位置：2/setZ半徑：半徑：setZ21動作方程：動作方程：絕對值比較原理絕對值比較原理setsetmZZZ2121相位比較原理相位比較原理msetZZ90arg90mmsetZZZ2/setZ方向

7、圓在反方向故障（第方向圓在反方向故障（第3 3相限）時相限）時不動作，所以具有方向圓動作特性的不動作，所以具有方向圓動作特性的阻抗元件其自身動作就帶有方向性，阻抗元件其自身動作就帶有方向性，一般用于距離保護的主保護（一般用于距離保護的主保護（I I段、段、IIII段）中。段）中。（3 3）全阻抗圓特性）全阻抗圓特性setZmZ半徑：半徑：setZ動作方程：動作方程：絕對值比較原理絕對值比較原理setmZZ相位比較原理相位比較原理90arg90msetmsetZZZZ具有全阻抗全特性的阻抗器件本身不具備方向具有全阻抗全特性的阻抗器件本身不具備方向性，可以應用于單側電源的系統中，用于多重性，可以應

8、用于單側電源的系統中，用于多重電源系統時，應配合方向元件使用。電源系統時，應配合方向元件使用。圓心位置：圓心位置：原點原點 setZmsetZZmsetZZ（4 4）上拋圓與下拋圓特性（以上拋圓為例）上拋圓與下拋圓特性（以上拋圓為例）1setZ2setZmZ圓心位置：圓心位置：2/ )(21setsetZZ半徑：半徑：)(2121setsetZZ動作方程：動作方程：絕對值比較原理絕對值比較原理)(21)(212121setsetsetsetmZZZZZ相位比較原理相位比較原理90arg9021setmmsetZZZZ2setmZZ msetZZ1下拋圓特性的阻抗元件通常應用下拋圓特性的阻抗元件

9、通常應用于發電機失磁保護中。于發電機失磁保護中。（5 5）特性圓的偏轉）特性圓的偏轉1setZ2setZ 上述圓特性阻抗元件的相位比較動作方程中，臨界動作的邊界都是上述圓特性阻抗元件的相位比較動作方程中，臨界動作的邊界都是-90和和90，動作范圍為，動作范圍為180，現在以偏移圓為例，討論臨界邊界不是，現在以偏移圓為例，討論臨界邊界不是-90和和90，動作范圍仍為，動作范圍仍為180的情況。的情況。90arg9021setmmsetZZZZ00特性圓偏轉后，直徑變大，特性圓偏轉后，直徑變大，此時要特別防止故障區外此時要特別防止故障區外的誤動作。的誤動作。13 在前述的相位比較方程中，若動作的范

10、圍不等于在前述的相位比較方程中，若動作的范圍不等于180180，對應的特，對應的特性就不是一個圓。以方向圓特性為例，若動作邊界變為性就不是一個圓。以方向圓特性為例，若動作邊界變為 ，即，即相位比較方程變為：相位比較方程變為：則動作區域的形狀就會發生變化。則動作區域的形狀就會發生變化。,mmsetZZZ1arg2.2.蘋果形特性和橄欖形特性蘋果形特性和橄欖形特性setZsetZj1setZ蘋果形特性橄欖形特性 90 90 90蘋果形特性的優點setZj蘋果形特性金屬性短路時蘋果特性的阻抗元件在蘋果特性的阻抗元件在R軸方向上軸方向上的動作區域大，測量阻抗含有較大的動作區域大，測量阻抗含有較大過渡電

11、阻短路時也能夠動作，即，過渡電阻短路時也能夠動作，即，有有較高的耐過渡電阻能力較高的耐過渡電阻能力。但是，負荷阻抗中含有較大的電阻但是，負荷阻抗中含有較大的電阻成分，因而，在過負荷的情況下容成分，因而，在過負荷的情況下容易誤動作。易誤動作。有過渡電阻時過負荷時正常負荷時R橄欖形特性的優點和缺點1setZ優點：有較高的耐過負荷的能力優點：有較高的耐過負荷的能力 缺點：耐過渡電阻的能力差缺點：耐過渡電阻的能力差17（1 1）電抗特性）電抗特性（2 2）電阻特性）電阻特性（3 3）方向特性）方向特性3.3.直線特性的阻抗元件直線特性的阻抗元件18（1 1）電抗特性）電抗特性jXRsetjXsetXj

12、2setmXjZ2mZ動作區不動作區動作方程：動作方程：絕對值比較原理絕對值比較原理setmmXjZZ2相位比較原理相位比較原理90arg90setsetmjXjXZ特點：有很強的耐過渡電阻能力，但可能在負荷阻抗的情況下動作。一特點：有很強的耐過渡電阻能力，但可能在負荷阻抗的情況下動作。一般不單獨使用，而是與其它特性復合使用。般不單獨使用，而是與其它特性復合使用。19jXRsetjX實際電抗特性曲線及動作方程：實際電抗特性曲線及動作方程：90arg90setsetmjXjXZ20（2 2）電阻特性）電阻特性jXRmZ動作區不動作區動作方程：動作方程：絕對值比較原理絕對值比較原理setmmRZZ

13、2相位比較原理相位比較原理90arg90setsetmRRZsetRsetR2setmRZ2setmRZsetRmZ21（2 2）電阻特性）電阻特性jXR動作區不動作區實際常用電阻特性動作方程：實際常用電阻特性動作方程：90arg90setsetmRRZsetR22（3 3）方向特性）方向特性jX動作方程：動作方程：絕對值比較原理絕對值比較原理setmsetmZZZZ相位比較原理相位比較原理90arg90setmZZmZsetZ動作區動作區不動作區不動作區setZsetmZZsetmZZ 234.4.多邊形特性的阻抗元件多邊形特性的阻抗元件（1 1）四邊形特性）四邊形特性（2 2）準四邊形特性

14、）準四邊形特性24(1) (1) 四邊形特性四邊形特性14setX準電抗線準電抗線23setR準電阻線準電阻線azb122setZ折線折線azb2512azbsetRsetX如果系統如果系統過負荷過負荷，此時若采用偏移圓，此時若采用偏移圓特性，測量阻抗可能進入偏移圓而誤特性，測量阻抗可能進入偏移圓而誤動作；若采用四邊形特性，則測量阻動作；若采用四邊形特性，則測量阻抗進入動作區的可能性大為減小，可抗進入動作區的可能性大為減小，可見，相比圓特性，四邊形特性具有更見，相比圓特性，四邊形特性具有更好的好的躲負荷的能力躲負荷的能力。如果短路點有較大過渡電阻，此如果短路點有較大過渡電阻，此時若采用偏移圓特性，則保護有時若采用偏移圓特性，則保護有可能拒動，若采用四邊形特性，可能拒動，若采用四邊形特性，則降低了保護拒動的可能，可見，則降低了保護拒動的可能，可見，相比圓特性，四邊形特性具有更相比圓特性，四邊形特性具有更好的好的耐過渡電阻的能力耐過渡電阻的能力。263.2.3 3.2.3 絕對值比較與相位比較的轉換絕對值比較與相位比較的轉換 各種圓特性和直線特性既可以通過比較兩個阻抗量的絕對值得到，各種圓特性和直線特性既可以通過比較兩個阻抗量的絕對值得到，又可以通過比較另外兩個阻抗量的相位得到。下面討論兩種比較方式又可以通過比較另外兩個阻抗量的相位得到。下面討論兩種比較方式之