超高压输电线路继电保护1-3章(研究生2006) - 图文(2)

以上特性实际上从图中也能直接获得，其更清晰的表达式亦可表示为：

90??ArgZ??90? Zy90??ArgUIZy????90?

这实质上就是比较电压和电流之间的相位，而与测量阻抗的数值无关。

7．绝对值比较与相位比较两种方式之间的转换关系

由以上分析可见，既然用比较两个电气量的绝对值（例如A和B），以及比较另外两个电气量的相位差（例如C和D），都可以获得同样特性的继电器，那么，在这两种方式之间必然存在有一定的关系，现分析如下：

已知A和B，求C和D，如图（a）、（b）、（c）所示利用平行四边形和菱形的定则可知，如用比较绝对值的两个电量A和B组成平行四边形，则比较相位的两个电量C和D，就是平行四边形的两个对角线，现用三种情况证明如下：

（1）当|A|?|B|时，如图（a）所示，由两上矢量组成的平行四边形是一个菱形，因此其两个对角线垂直，即ArgB?AB?A?????90?，正是继电器刚好动作的临界条件。

（a）|A|=|B| (b)|A|>|B| (c)|A|<|B|

??????ArgB?AB?A???90? ArgB?AB?A???90? ArgB?AB?A???90?

绝对值比较方式转化为相位比较方式

（2）当|A|>|B|时，如图（b）所示，ArgB?AB?A?????90?，符合于继电器动作的条件。

?（3）当|A|<|B|时，如图10（c）所示，ArgB?AB?A????90?，继电器不动作。

??因此，绝对值比较方式|A|>|B|转化为相位比较方式270??Arg是：

CD?90?的动作条件就

?C?B?A? ????D?B?A??

??? （1-24）

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已知C和D，求A和B，相似于以上的分析，可以证明相位比较方式270??Arg转化为绝对值比较方式|A|>|B|的动作条件将是：

????A?C?D? ????B?C?D??CD???90?，

（1-25）

(a) ArgCD???90? (b) Arg???CD????90? (c) Arg??CD????90?

??C?D?C?D C?D?C?D C?D?C?D

图 相位比较方式转化为绝对值比较方式

有了以上转化关系以后，则不论实际的继电器是由哪一种方式构成的，我们总可以根据

需要而采用任一种比较方式对它的动作性能进行分析，但是必须注意：

（1）它只适用于A、B、C、D为同一频率的正弦交流量的情况；

（2）只适用于相位比较方式为余弦型比相器和绝对值比较方式的动作条件为|???AB??|?1的

情况。

（3）对暂态过程中出现的非周期分量，以上转化关系显然是不成立的，因此用不同比较方式构成的继电器受过渡过程的影响不同，一般情况下，相位比较方式所受的影响较大。

四．构成阻抗继电器的基本原则

?。?和一个电流I?常用的单相式阻抗继电器加入的是一个电压UKKUK可以是相电压或线?可以是相电流或两相电流之差。继电器的测量阻抗Z就是U?的比值 ?和I电压；IKKKK?UZK?K?R?jX

?IK因此，这种继电器的动作特性可以利用复数阻抗平面来分析。

距离保护的接线方式（相间故障，接地故障）

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（1）对接线方式的基本要求

?和电流 为了使阻抗继电器能正确测量短路点到保护安装处的距离，加入其中的电压UJ?应该满足以下要求： IJ ( 1 ) 继电器的测量阻抗正比于短路点到保护安装地点之间的距离；

( 2 ) 继电器的测量阻抗应与故障类型无关，也就是保护范围不随故障类型而变化。

（2）相间短路阻抗继电器的0?接线方式

在三相系统中用三个阻抗继电器，引入的电压和电流如表1所示，由于引入的是相间电

?和U?同相位，所以称为0?接线。对各种相间压和相应相的相电流之差，当cos??1时IJJ短路时继电器的测量阻抗分析如下，在此，测量阻抗仍用电力系统一次侧阻抗表示；或认为电流和电压互感器的变比为nl?ny?1。

表1 0?接线引入的电压和电流 继电器标号 ? UJ? UAB? IJ??I? IABJ1 J2 ? UBC? UCA??I? IBC??I? ICAJ3 （a）三相短路

如图所示，由于三相对称，三个继电器J1～J3的工作情况完全相同，因此，以J1为例分析之。设短路点至保护安装地点之间的距离为lkm，线路每公里的正序阻抗为Z1欧姆，则继电器J1的测量阻抗为

Z(3)J1??Zl?I?ZlUIABA1B1???Z1l ??I???I?IIABAB可见，三个继电器的测量阻抗等于短路点到保护安装地点之间的阻抗；三个继电器均能

动作。

ABCZIA?d(3)IB?ICl? 三相短路时测量阻抗的分析

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（b）．两相短路

ABCZIA?dAB(2)IB?IC?0l? A—B两相短路时测量阻抗的分析

?为 如图所示，设以A－B相间短路为例，则故障环路的电压UAB??I?Zl?I?Zl?(I??I?)Zl UABA1B1AB1因此，继电器J1的测量阻抗为

Z(2)J1?UAB??Z1l ??IA?IB正确反应了短路点至保护安装处的距离，因此，J1能正确动作。其余两个继电器，由于所

?为高；而电流又只有一个故障相的电流，数值较加电压为非故障相间的电压，数值较UAB??I?）为小。因此，其测量阻抗很大，不能起动。 （IAB同理，在B－C和C－A两相短路时，相应地只有J2和J3能准确地测量到短路点的阻抗而动作。但三个阻抗继电器是通过“或”门控制出口跳闸回路的，因此，只要有一个继电器

动作，就能保证距离保护正确动作。

（c）．中性点直接接地电网中的两相接地短路

如图所示，仍以A－B两相故障为例，可以把A相和B相看成两个“导线—地”的送电线路并有互感耦合在一起。设用ZL表示输电线每公里的自感阻抗，ZM表示每公里的互感阻抗，则保护安装地点的故障相电压应为:

??I?Zl?I?Zl UAALBM??I?Zl?I?Zl UBBLAMABCZIA?dAB(1,1)IBIC?0l?? A—B两相接地短路时测量阻抗的分析

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因此，继电器J1的测量阻抗为

Z(1.1)J1???I?)(Z?Z)lU(IABABLM???(ZL?ZM)l?Z1l ????IA?IBIA?IB由此可见，当发生A－B两相接地短路时，J1的测量阻抗与三相短路时相同，保护能够正确动作。

（d）单相接地短路阻抗继电器的零序电流补偿接线方式

在中性点直接接地的电网中，当零序电流保护作为接地短路的保护不能满足灵敏性要求

时，—般考虑采用接地距离保护。

?分解为对称分量为 ?和电流I单相接地时，将故障点的电压UAdA??I??I??I??IA120? ????UdA?Ud1?Ud2?Ud0?在保护安装地点即母线上的各对称分量电压与短路点的对称分量电压之间，应具有如下的关

系

??U??I?Zl?U1d111??U??I?Zl?U2d221? ??U??I?Zl?U0d000?因此，保护安装地点母线上的A相电压即应为

??U??U??U??U??I?Z?????UAA1A2A0d111l?Ud2?I2Z1l?Ud0?I0Z0l??I??I?Z0)?Zl(I??I??I?Z0)?Z1l(I1201A00Z1Z1??I?Z0?Z1)?Zl(I??K3I?)?Z1l(IA01A0Z1式中，K?

Z0?Z1称为零序电流补偿系数。 3Z1由式可见，为了使A相接地距离继电器JA在A相发生接地时能正确反应短路点至保护

??U?，I??I??K3I?。 安装处的距离，则应取UJAAJAA0为了反应任一相的单相接地短路，接地继电器也必须采用三个。B相和C相接地距离继

??I??K3I?。 ??U?，I??I??K3I?和U??U?，I电器的接线方式分别为：UJCC0JBBJBB0JCC以上接线方式称为零序电流补偿的接线方式。它除了能正确反应单相接地短路时短路点