電網(wǎng)的距離保護(hù)65

第3章電網(wǎng)的距離離保護(hù)3.1距離離保保護(hù)護(hù)的的基基本本原原理理3.1.1距離離保保護(hù)護(hù)的的基基本本原原理理距離離保保護(hù)護(hù)是是反應(yīng)應(yīng)保保護(hù)護(hù)安安裝裝處處至至故故障障點(diǎn)點(diǎn)的的距距離離，，并并根根據(jù)據(jù)距距離離的的遠(yuǎn)遠(yuǎn)近近而而確確定定動(dòng)動(dòng)作作時(shí)時(shí)限限的的一一種種保保護(hù)護(hù)裝裝置置。。測(cè)量量保保護(hù)護(hù)安安裝裝處處至至故故障障點(diǎn)點(diǎn)的的距距離離，，實(shí)實(shí)際際上上是是測(cè)測(cè)量量保保護(hù)護(hù)安安裝裝處處至至故故障障點(diǎn)點(diǎn)之之間間的的阻阻抗抗（（稱稱測(cè)測(cè)量量阻阻抗抗））大大小小，，故故又又稱稱阻抗抗保保護(hù)護(hù)。測(cè)量量阻阻抗抗通通常常用用Zm表示示，，它它定定義義為為保保護(hù)護(hù)安安裝裝處處測(cè)測(cè)量量電電壓壓與與測(cè)測(cè)量量電電流流之比比，，即即式中中，，Zm為一一復(fù)復(fù)數(shù)數(shù)，，在在復(fù)復(fù)平平面面上上既既可可以以用用極極坐坐標(biāo)標(biāo)形形式式表表示示，，也也可可以以用用直直角角坐坐標(biāo)標(biāo)形形式式表表示示，，即即式中中———測(cè)量量阻阻抗抗的的阻阻抗抗值值；；———測(cè)量量阻阻抗抗的的阻阻抗抗角角；；———測(cè)量量阻阻抗抗的的實(shí)實(shí)部部，，稱稱測(cè)測(cè)量量電電阻阻；；———測(cè)量量阻阻抗抗的的虛虛部部，，稱稱測(cè)測(cè)量量電電抗抗繼電電保保護(hù)護(hù)原原理理電力力系系統(tǒng)統(tǒng)正正常常運(yùn)運(yùn)行行時(shí)時(shí)，，近似似為為額額定定電電壓壓，，為為負(fù)負(fù)荷荷電電流流，，Zm為負(fù)負(fù)荷荷阻阻抗抗。。負(fù)負(fù)荷荷阻阻抗抗的的量量值值較較大大，，其其阻阻抗抗角角為為數(shù)數(shù)值值較較小小的的功功率率因因數(shù)數(shù)角角(一般般功功率率因因數(shù)數(shù)不不低低于于0.9，對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)的的阻阻抗抗角角不不大大于于25.8°)，阻阻抗抗性性質(zhì)質(zhì)以以電電阻阻性性為為主主。。當(dāng)線線路路故故障障時(shí)時(shí)，，母母線線測(cè)測(cè)量量電電壓壓為為，，輸輸電電線線路路上上測(cè)測(cè)量量電電流流為為這時(shí)時(shí)測(cè)測(cè)量量阻阻抗抗為為保保護(hù)護(hù)安安裝裝處處到到短短路路點(diǎn)點(diǎn)的的短短路路阻阻抗抗，，即即在短短路路以以后后，，母母線線電電壓壓下下降降，，而而流流經(jīng)經(jīng)保保護(hù)護(hù)安安裝裝處處的的電電流流增增大大，，這這樣樣短短路路阻阻抗抗比比正正常常時(shí)時(shí)測(cè)測(cè)量量到到的的阻阻抗抗大大大大降降低低，，所所以以距距離離保保護(hù)護(hù)反反應(yīng)應(yīng)的的信息息量量測(cè)量量阻阻抗抗Zm在故故障障前前后后的的變變化化比電流流變變化化大大，，因因而而比比反反應(yīng)應(yīng)單單一一物物理理量量的的電電流流保保護(hù)護(hù)靈靈敏敏度度高高。。距離離保保護(hù)護(hù)的的實(shí)質(zhì)質(zhì)是用用整整定定阻阻抗抗Zset與被被保保護(hù)護(hù)線線路路的的測(cè)測(cè)量量阻阻抗抗Zm比較較。。當(dāng)當(dāng)短短路路點(diǎn)點(diǎn)在在保保護(hù)護(hù)范范圍圍以以內(nèi)內(nèi)時(shí)時(shí)，，即即Zm＜Zset時(shí)，，保保護(hù)護(hù)動(dòng)動(dòng)作作；；當(dāng)當(dāng)Zm＞Zset時(shí)，，保保護(hù)護(hù)不不動(dòng)動(dòng)作作。。因因此此，，距距離離保保護(hù)護(hù)又又稱稱低阻阻抗抗保保護(hù)護(hù)。繼電電保保護(hù)護(hù)原原理理3.1.2三相相系系統(tǒng)統(tǒng)中中測(cè)測(cè)量量電電壓壓和和測(cè)測(cè)量量電電流流的的選選取取在單單相相系系統(tǒng)統(tǒng)中中，，測(cè)測(cè)量量電電壓壓就就是是保保護(hù)護(hù)安安裝裝處處的的電電壓壓，，測(cè)測(cè)量量電電流流就就是是被被保保護(hù)護(hù)元元件件中中流流過(guò)過(guò)的的電電流流，，系系統(tǒng)統(tǒng)金金屬屬性性短短路路時(shí)時(shí)兩兩者者間間的的關(guān)關(guān)系系為為式中，，為單位位長(zhǎng)長(zhǎng)度度線線路路的的復(fù)復(fù)阻阻抗抗，，單單位位為為r1、x1分別別為為單單位位長(zhǎng)長(zhǎng)度度線線路路的的正正序序電電阻阻和和正正序序電電抗抗。。上式式是是距距離離保保護(hù)護(hù)能能夠夠用用測(cè)測(cè)量量阻阻抗抗來(lái)來(lái)正正確確表表示示故故障障距距離離的的前前提提和和基基礎(chǔ)礎(chǔ)，，即即只只有有測(cè)測(cè)量量電電壓壓、、測(cè)測(cè)量量電電流流之之間間滿滿足足該該式式，，測(cè)測(cè)量量阻阻抗抗才才能能準(zhǔn)準(zhǔn)確確反反應(yīng)應(yīng)故故障障的的距距離離。。在實(shí)實(shí)際際三三相相系系統(tǒng)統(tǒng)中中，，可可能能發(fā)發(fā)生生多多種種不不同同的的短短路路故故障障，，而而在在各各種種不不對(duì)對(duì)稱稱短短路路時(shí)時(shí)，，各各相相的的電電壓壓、、電電流流都都不不再再簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單地地滿滿足足上上式式，，需需要要尋尋找找滿滿足足上上式式的的電電壓壓、、電電流流接接入入保保護(hù)護(hù)裝裝置置，，以以構(gòu)構(gòu)成成在在三三相相系系統(tǒng)統(tǒng)中中可可以以用用的的距距離離保保護(hù)護(hù)。。繼電電保保護(hù)護(hù)原原理理現(xiàn)以以下下圖圖所所示示網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中中k點(diǎn)發(fā)發(fā)生生短短路路故故障障時(shí)時(shí)的的情情況況為為例例，，對(duì)對(duì)此此問(wèn)問(wèn)題題予予以以分分析析———故障障點(diǎn)點(diǎn)k處A、B、C的三三相相電電壓壓；；———流過(guò)過(guò)保保護(hù)護(hù)安安裝裝處處的的三三相相電電流流；；———流過(guò)過(guò)保保護(hù)護(hù)安安裝裝處處A相的的正正序序、、負(fù)負(fù)序序、、零零序序電電流流；；———被保保護(hù)護(hù)線線路路單單位位長(zhǎng)長(zhǎng)度度的的正正序序、、負(fù)負(fù)序序、、零零序序阻阻抗抗，，一般般情情況況下下可可按按正正、、負(fù)負(fù)序序阻阻抗抗相相等等考考慮慮；；K———零序序電電流流補(bǔ)補(bǔ)償償系系數(shù)數(shù)，，可可以以是是復(fù)復(fù)數(shù)數(shù)。。設(shè)繼電保護(hù)護(hù)原理按照對(duì)稱稱分量法法，可以以算出K點(diǎn)短路時(shí)M母線上各各相的電電壓為對(duì)于不同同類型和和相別的的短路，，故障點(diǎn)點(diǎn)的邊界界條件是是不同的的，下面面就幾種種故障情情況予以以分析。。加一個(gè)減一個(gè)再進(jìn)行整整理繼電保護(hù)護(hù)原理1.單相接地地短路故故障以A相接地為為例，當(dāng)當(dāng)A相發(fā)生金金屬性短短路時(shí)，，則則有有：若令：則上式變變?yōu)榕c右式具具有相同同的形式式因而由算算出的的測(cè)量阻阻抗能夠夠正確反反應(yīng)故障障的距離離，從而而可以實(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)故故障區(qū)段段的比較較和判斷斷。對(duì)于非故故障相B、C，若令由于不不為零零，無(wú)法變成成無(wú)法變成成所以B、C兩非故障障相的測(cè)測(cè)量電壓壓、電流流不能準(zhǔn)準(zhǔn)確地反反應(yīng)故障障的距離離。即A相單相接地時(shí)時(shí)，B、C兩相的工工作狀態(tài)態(tài)與正常常負(fù)荷狀狀態(tài)相差差不大，，所以在在A相故障時(shí)時(shí)，B、C兩相電壓壓、電流流算出的的測(cè)量阻阻抗接近近負(fù)荷阻阻抗，對(duì)對(duì)應(yīng)的距距離一般般都大于于整定距距離，由由它們構(gòu)構(gòu)成的距距離保護(hù)護(hù)一般都都不會(huì)動(dòng)動(dòng)作。同理，B相或C相單相接接地時(shí)情情況與此此一樣。。繼電保護(hù)護(hù)原理2.兩相接地地短路故故障系統(tǒng)發(fā)生生金屬性性兩相接接地故障障時(shí)，故故障點(diǎn)處處兩接地地相的電電壓都為為0，以B、C兩相接地地故障為為例，即即令可以得到到可以得到到上兩式均均與式形形式相同同，所以以由或或作作出的測(cè)測(cè)量和判判斷都能能夠正確確反應(yīng)故故障距離離。非故障相相A相故障點(diǎn)點(diǎn)處的電電壓UKA≠0，之間不存存在關(guān)關(guān)系系，且保保護(hù)安裝裝處的電電壓、電電流均接接近正常常值，所所以B、C兩相接地地故障時(shí)時(shí)，用算算出的距距離不能能正確反反應(yīng)故障障的距離離，且一一般均大大于整定定距離。。因則B、C兩相接地地時(shí)可得得令也可得到到形形式，因因而用它它們作為為距離保保護(hù)的測(cè)測(cè)量電壓壓和測(cè)量量電流，，同樣能能夠正確確反應(yīng)故故障距離離。繼電保護(hù)護(hù)原理由于在B、C兩相接地地故障的的情況下下，之之間不不存在的的關(guān)系，，所以由由它們構(gòu)構(gòu)成測(cè)量量電壓、、測(cè)量電電流都不不能正確確測(cè)量故故障距離離。由于在測(cè)測(cè)量電壓壓、電流流中含有有非故障障相的電電壓、電電流，且且電壓高高、電流流小，因因此它們們一般不不會(huì)動(dòng)作作。同理可知知A、B兩相或C、A兩相接地地故障時(shí)時(shí)各故障障相和非非故障相相元件的的動(dòng)作情情況與B、C兩相接地地時(shí)相同同。繼電保護(hù)護(hù)原理3.兩相不接接地短路路故障在金屬性性兩相短短路的情情況下，，故障點(diǎn)點(diǎn)處兩故故障相的的對(duì)地電電壓相等等，各相相電壓都都不為0，現(xiàn)以A、B兩相故障障為例，，因則有令可得形式而非故障障相C相故障點(diǎn)點(diǎn)處的電電壓與故故障相電電壓不等等，作相相減運(yùn)算算時(shí)不能能被消掉掉，所以以它不能能用來(lái)進(jìn)進(jìn)行故障障距離的的判斷。。4.三相對(duì)稱稱短路三相對(duì)稱稱短路時(shí)時(shí)，故障障點(diǎn)處的的各相電電壓相等等，且三三相系統(tǒng)統(tǒng)對(duì)稱時(shí)時(shí)均為0。這種情情況下，，選用任任意一相相的電壓壓、電流流或任意意兩相間間的電壓壓、電流流差作為為距離保保護(hù)的測(cè)測(cè)量電壓壓和電流流，都可可得到與與式相相同的形形式，即即能正確確判斷故故障距離離。繼電保護(hù)護(hù)原理5.故障環(huán)路路的概念念及測(cè)量量電壓、、電流的的選取由以上對(duì)對(duì)各種短短路類型型下正確確測(cè)量故故障距離離的分析析，可以以尋找出出接入距距離保護(hù)護(hù)中電壓壓、電流流間的規(guī)規(guī)律。在系統(tǒng)中中性點(diǎn)直直接接地地系統(tǒng)中中，發(fā)生生單相接接地時(shí)，，故障電電流在故故障相與與大地之之間流通通；兩相相接地短短路時(shí)，，故障電電流既可可在兩故故障相與與大地間間流通，，也可在在兩故障障相間流流通；兩兩相不接接地短路路時(shí)，故故障電流流在兩故故障相間間流通；；而三相相短路時(shí)時(shí)，故障障電流可可在任何何兩相間間流通。。如果把故障電流流可以流流通的通通路稱為為故障環(huán)環(huán)路，則在單單相接地地短路時(shí)時(shí)，存在在一個(gè)故故障相與與大地之之間的故故障環(huán)路路(相－地故故障環(huán)路路)；兩相接接地短路路時(shí)，存存在兩個(gè)個(gè)故障相相與大地地間的(相－地)故障環(huán)路路和一個(gè)個(gè)兩故障障相間的的(相－相)故障環(huán)路路；三相相短路接接地時(shí)，，存在三三個(gè)相－－地故障障環(huán)路和和三個(gè)相相－相故故障環(huán)路路。上述分析析表明，，故障環(huán)環(huán)路上的的電壓和和環(huán)路中中流通的的電流之之間滿足足用用它它們作為為測(cè)量電電壓和測(cè)測(cè)量電流流所算出出的測(cè)量量阻抗，，能夠正正確反應(yīng)應(yīng)保護(hù)安安裝處到到故障點(diǎn)點(diǎn)的距離離。而非非故障環(huán)環(huán)路上的的電壓、、電流之之間不滿滿足由它們算算出的測(cè)測(cè)量阻抗抗就不能能正確反反應(yīng)故障障距離。。繼電保護(hù)護(hù)原理距離保護(hù)護(hù)應(yīng)取故故障環(huán)路路上的電電壓、電電流作為為判斷故故障距離離的依據(jù)據(jù)，而用非非故障環(huán)環(huán)路上的的電壓、、電流計(jì)計(jì)算得到到的距離離一般大大于保護(hù)護(hù)安裝處處到故障障點(diǎn)的距距離。對(duì)于接地地短路，取相－－地故障障環(huán)路，，測(cè)量電電壓為保保護(hù)安裝裝處故障障相對(duì)地地電壓，，測(cè)量電電流為帶帶有零序序電流補(bǔ)補(bǔ)償?shù)墓使收舷嚯婋娏?，由由它們算算出的測(cè)測(cè)量阻抗抗能夠準(zhǔn)準(zhǔn)確反應(yīng)應(yīng)單相接接地故障障、兩相相接地故故障和三三相接地地故障下下的故障障距離，，這種合理選取取相—地環(huán)路中中電流、、電壓的的方法稱稱為接地地距離保保護(hù)接線線方式。對(duì)于相間間短路，故障環(huán)環(huán)路為相相－相故故障環(huán)路路，取測(cè)測(cè)量電壓壓為保護(hù)護(hù)安裝處處兩故障障相的電電壓差，，測(cè)量電電流為兩兩故障相相的電流流差，由由它們算算出的測(cè)測(cè)量阻抗抗能夠準(zhǔn)準(zhǔn)確反應(yīng)應(yīng)兩相短短路、三三相短路路和兩相相接地短短路情況況下的故故障距離離，這種種合理選取取相—相環(huán)路中中電流、、電壓的的方法稱稱為相間間距離保保護(hù)接線線方式。兩種接線線方式的的距離保保護(hù)在各各種不同同類型短短路時(shí)的的動(dòng)作情情況如表表3-1所示。繼電保護(hù)護(hù)原理3.1.3距離保護(hù)護(hù)的時(shí)限限特性距離保護(hù)護(hù)是利用用測(cè)量阻阻抗來(lái)反反應(yīng)保護(hù)護(hù)安裝處處至短路路點(diǎn)之間間的距離離，當(dāng)兩兩個(gè)故障障點(diǎn)分別別發(fā)生在在線路的的末端或或下一級(jí)級(jí)線路始始端時(shí)，，保護(hù)同同樣存在在無(wú)法區(qū)區(qū)分故障障點(diǎn)選擇擇性的問(wèn)問(wèn)題，為為了保證證選擇性性，目前前獲得廣廣泛應(yīng)用用的是階梯形時(shí)時(shí)限特性性，這種時(shí)時(shí)限特性性與三段段式電流流保護(hù)的的時(shí)限特特性相同同，一般般也做成成三階梯梯式，即即有與三三個(gè)動(dòng)作作范圍相相對(duì)應(yīng)的的三個(gè)動(dòng)動(dòng)作時(shí)限限，如圖圖所示。。距離I段為無(wú)延時(shí)時(shí)的速動(dòng)動(dòng)段，其其動(dòng)作時(shí)時(shí)限僅為為保護(hù)裝裝置的固固有動(dòng)作作時(shí)間。。距離II段為帶延時(shí)時(shí)的速動(dòng)動(dòng)段，其其動(dòng)作時(shí)時(shí)限和啟啟動(dòng)值要要與相鄰鄰下一條條線路保保護(hù)的I段和II段相配合合。距離III段為本線路路和相鄰鄰線路(元件)的后備保保護(hù)，其其動(dòng)作時(shí)時(shí)限的整整定原則則與過(guò)電電流保護(hù)護(hù)相同，，即比下下一條變變電站母母線出線線保護(hù)的的最大動(dòng)動(dòng)作時(shí)限限大一個(gè)個(gè)時(shí)限級(jí)級(jí)差，其其動(dòng)作阻阻抗應(yīng)按按躲過(guò)正正常運(yùn)行行時(shí)的最最小負(fù)荷荷阻抗來(lái)來(lái)整定。。繼電保護(hù)護(hù)原理3.1.4距離保護(hù)護(hù)的組成成距離保護(hù)護(hù)裝置一一般由以以下五個(gè)個(gè)部分組組成：1.啟動(dòng)部分分作用：當(dāng)被保護(hù)護(hù)線路發(fā)發(fā)生故障障時(shí)，瞬瞬間啟動(dòng)動(dòng)保護(hù)裝裝置，以以判斷線線路是否否發(fā)生了了故障，，并兼有有后備保保護(hù)的作作用。所用元件件：通常采用用過(guò)電流流繼電器器或阻抗抗繼電器器。為了了提高元元件的靈靈敏度，，也可采采用反應(yīng)應(yīng)負(fù)序電電流或零零序電流流分量的的復(fù)合過(guò)過(guò)濾器。。2.測(cè)量部分分作用：用來(lái)測(cè)量量保護(hù)安安裝處至至故障點(diǎn)點(diǎn)之間的的距離，，并判別別短路故故障的方方向。所用元件件：通常采用用帶方向向性的阻阻抗繼電電器作測(cè)測(cè)量元件件。如果果阻抗繼繼電器是是不帶方方向性的的，則需需增加功功率方向向元件來(lái)來(lái)判別故故障的方方向。3.延時(shí)部分分作用：用來(lái)提供供距離保保護(hù)Ⅱ段、Ⅲ段所需要要的動(dòng)作作時(shí)限特特性。所用元件件：通常采用用時(shí)間繼繼電器或或延時(shí)電電路作為為時(shí)間元元件。4.振蕩閉鎖鎖部分作用：用來(lái)防止止當(dāng)電力力系統(tǒng)發(fā)發(fā)生振蕩蕩時(shí)，距距離保護(hù)護(hù)的誤動(dòng)動(dòng)作。在在正常運(yùn)運(yùn)行或系系統(tǒng)發(fā)生生振蕩時(shí)時(shí)，將保保護(hù)閉鎖鎖，而當(dāng)當(dāng)系統(tǒng)發(fā)發(fā)生短路路時(shí)，解解除閉鎖鎖開(kāi)放保保護(hù)。5.電壓回路路斷線失失壓閉鎖鎖部分用來(lái)防止止電壓互互感器二二次回路路斷線失失壓時(shí)，，引起阻阻抗繼電電器的誤誤動(dòng)作。。繼電保護(hù)護(hù)原理3.2阻抗繼電電器及其其動(dòng)作特特性阻抗繼電電器是距距離保護(hù)護(hù)裝置的的核心元元件，它它主要用用來(lái)作測(cè)量元件件，也可以以作啟動(dòng)元件件兼作功率方向向元件。阻抗繼電電器種類類繁多：：按其構(gòu)成方式式不同分為為電磁型型、整流流型、晶晶體管型型、集成成電路型型和微機(jī)機(jī)型；按其構(gòu)成原理理不同可分分為幅值值比較、、相位比比較和多多輸入量量時(shí)序比比較；按其動(dòng)作特性性不同可分分為圓特特性、直直線特性性、四邊邊形特性性、蘋果果形特性性等；按阻抗繼繼電器的的接線方式式不同可分分為單相相式、多多相式、、濾序式式、多相相補(bǔ)償式式等。繼電保護(hù)護(hù)原理3.2.1用復(fù)數(shù)阻阻抗平面面分析阻阻抗繼電電器的特特性按相測(cè)量量阻抗的的繼電器器稱為單相式阻阻抗繼電電器，加入繼繼電器中中的量只只有一個(gè)個(gè)電壓和和一個(gè)電電流。由由于電壓壓與電流流之比是是阻抗，，所以測(cè)測(cè)量阻抗抗可以通通過(guò)測(cè)量量電壓和和電流來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。。繼電器動(dòng)動(dòng)作情況況取決于于測(cè)量阻阻抗的值值Zm，當(dāng)測(cè)量阻阻抗小于于預(yù)定的的整定值值時(shí)動(dòng)作作，大于于整定值值時(shí)不動(dòng)動(dòng)作。因測(cè)量阻阻抗Zm可以寫成成R+jX這種復(fù)數(shù)數(shù)形式，，故可以以在復(fù)數(shù)數(shù)阻抗平平面上用用作圖法法表示出出來(lái)，如如圖所示示。圖中相量量Zm的模值為為幅角為繼電保護(hù)護(hù)原理對(duì)于輸電電線路，，同樣可可以在復(fù)復(fù)數(shù)阻抗抗平面上上用相量量Z表示其阻抗。。如圖所示的的系統(tǒng)，如果各段線路路的阻抗角相相同，則該線線路在復(fù)數(shù)阻阻抗平面上的的形狀是一條條直線，并超前R軸角角，將線路BC的B端(保護(hù)B的安裝處)置于坐標(biāo)原點(diǎn)點(diǎn)，保護(hù)B正方向的線路路阻抗畫在第第Ⅰ象限，并超前前R軸角，用用相量ZBC表示；保護(hù)B反方向的線路路AB的阻抗畫在第第Ⅲ象限，用ZAB表示，如圖所所示。繼電保護(hù)原理理對(duì)于單相阻抗抗繼電器的動(dòng)動(dòng)作范圍，原原則上在阻抗抗復(fù)數(shù)平面上上用一個(gè)小方方框表示就可可以滿足要求求，如圖所示示。但是當(dāng)短路點(diǎn)點(diǎn)有過(guò)渡電阻阻存在時(shí)，阻阻抗繼電器的的測(cè)量阻抗將將不在幅角為為的直線線上。此外，電壓互互感器，電流流互感器都存存在角誤差，，這樣也將使使測(cè)量阻抗角角發(fā)生變化。。所以，要求阻阻抗繼電器的的動(dòng)作范圍不不是以為為幅角的的直線，應(yīng)將將其動(dòng)作范圍圍擴(kuò)大，擴(kuò)大大為一個(gè)面或或圓(但整定值不變變)。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的有圓特性，橢圓特性，橄欖特性，蘋果特性，直線特性，四邊形特性等。在以上各種特特性的繼電器器中，以圓特性和直線特性的繼電器最為為簡(jiǎn)單，應(yīng)用用也最為普遍遍。繼電保護(hù)原理理3.2.2比幅原理和比比相原理在線性器件中中，兩個(gè)正弦弦交流電氣量量之間的關(guān)系系包括幅值大小和相位關(guān)系。因此，可以利利用比較其幅幅值大小和相相位關(guān)系來(lái)構(gòu)構(gòu)成繼電器，，其中反映兩電氣量量幅值大小關(guān)關(guān)系的繼電器器稱為幅值比比較繼電器，，簡(jiǎn)稱比幅器器；反映相位關(guān)系系的繼電器為為相位比較繼繼電器，簡(jiǎn)稱稱比相器。1.比幅原理任何按比幅原原理工作的阻阻抗繼電器都都具有兩個(gè)輸輸入量，其中中一個(gè)構(gòu)成動(dòng)作量，另一個(gè)構(gòu)成成制動(dòng)量。比較兩個(gè)電氣氣量的幅值，，就是只比較較其幅值大小小，而不管它它們的相位如如何。例如，，有兩個(gè)正弦弦交流電氣量量，其數(shù)學(xué)表表達(dá)式為它們的幅值分分別用和和表表示。比幅器的動(dòng)作作邊界條件為為當(dāng)當(dāng)繼電器動(dòng)作繼電器不動(dòng)作作繼電保護(hù)原理理按比幅原理工工作的繼電器器基本方框圖圖如圖所示基本原理：輸入繼電器的的電壓和和電電流流，通過(guò)電壓壓形成回路，，按繼電器的的某種特性方方程關(guān)系，形形成和和兩兩個(gè)被被比較的交流流電氣量，然然后分別整流流、濾波，取取幅值后，將將其輸入比幅幅電路。比幅電路有均均壓法和環(huán)流流法兩種，但一般都采采用環(huán)流法接線。比幅電路根根據(jù)比較的結(jié)結(jié)果，輸出直直流電壓信號(hào)號(hào)作用于執(zhí)行行元件。繼電保護(hù)原理理2.比相原理比相器的動(dòng)作作決定于被比比較兩電氣量量的相位，而而與它們的幅幅值大小無(wú)關(guān)關(guān)。用和和表表示這兩個(gè)正正弦交流電氣氣量，其數(shù)學(xué)學(xué)表達(dá)式為按比相原理構(gòu)構(gòu)成的繼電器器動(dòng)作條件一一般可寫為式中，符號(hào)表示取復(fù)數(shù)的相角當(dāng)相量超前時(shí)時(shí)，相角為為正，反之為為負(fù)。動(dòng)作范圍為-90°～90°的繼電器稱為為余弦型比相相器，其動(dòng)作作特性如圖所所示。繼電保護(hù)原理理按比相原理工工作的繼電器器，其方框圖圖如圖所示。。基本原理：反應(yīng)被保護(hù)元元件工作情況況的電壓及電電流，通過(guò)電電壓形成回路路，按繼電器器的某種特定定關(guān)系，轉(zhuǎn)換換成相位比較較的兩個(gè)電氣氣量和和，，送入比相相電路進(jìn)行比比較，根據(jù)兩兩電氣相量相相位比較結(jié)果果，輸出一直直流電壓信號(hào)號(hào)作用于執(zhí)行行元件。繼電保護(hù)原理理3.比幅與比相之之間的轉(zhuǎn)換關(guān)關(guān)系比幅和比相雖雖然是兩種不不同的原理和和方法，但可可以構(gòu)成同一一特性的繼電電器。它們之之間存在著一一定的內(nèi)在關(guān)關(guān)系，在一定定條件下可以以互換，把輸輸入量作適當(dāng)當(dāng)?shù)慕M合就可可以利用比幅幅式實(shí)現(xiàn)相位位比較。反之之，也可利用用比相式實(shí)現(xiàn)現(xiàn)幅值比較。。按比幅原理工工作的繼電器器，以和和表表示比幅的的兩個(gè)電氣量量，而且繼電電器動(dòng)作條件件為按比相原理工工作的繼電器器，以和和表表示比相的兩兩個(gè)電氣量，，它的動(dòng)作條條件為這兩類繼電器器的動(dòng)作條件件，恰好可以以用在復(fù)數(shù)平平面上平行四四邊形的兩條條邊與對(duì)角線線的關(guān)系來(lái)表表示，如下圖圖：繼電保護(hù)原理理由圖可以看出出：不管和和的大大小如何，若若為900或－900時(shí)，相位比較較正好處于臨臨界狀態(tài)，這這時(shí)圖形為一一矩形，兩對(duì)對(duì)角線長(zhǎng)短相相等，即當(dāng)－900＜＜900時(shí)，相位比較較處于動(dòng)作狀狀態(tài)，幅值比較也處處于動(dòng)作狀態(tài)態(tài)；當(dāng)＞900或﹤－900時(shí)，兩類繼電器都都不在動(dòng)作區(qū)區(qū)內(nèi)。繼電保護(hù)原理理由此得出兩種種比較原理的的兩組比較量的互換關(guān)系，，即同樣可得由于是比較相相位，左式中中的常數(shù)1/2不影響C和D的比較結(jié)果，，故可把左式式變?yōu)樯鲜鲫P(guān)系說(shuō)明明，動(dòng)作條件為為－90°≤≤90°的相位比較與與動(dòng)作條件為為的幅幅值比較等效效，利用上式式，即可由一一種比較原理理的比較量算算出另一種比比較原理的比比較量，它們們所構(gòu)成的動(dòng)動(dòng)作特性完全全相同。注意：在應(yīng)用幅值比比較與相位比比較轉(zhuǎn)換關(guān)系系式時(shí)應(yīng)注意意其條件：當(dāng)當(dāng)幅值比較繼繼電器動(dòng)作條條件為時(shí)，則相位比比較繼電器的的動(dòng)作角度范范圍為=－90°～90°；如果相位比比較繼電器的的動(dòng)作邊界不不是90°，則不能應(yīng)用用上述的轉(zhuǎn)換換關(guān)系。此外外，這種轉(zhuǎn)換換關(guān)系只能適適用于正弦波波的交流電氣氣量。繼電保護(hù)原理理3.2.3阻抗繼電器的的動(dòng)作特性和和動(dòng)作方程阻抗繼電器動(dòng)動(dòng)作區(qū)域的形形狀稱為動(dòng)作作特性。例如動(dòng)作區(qū)區(qū)域?yàn)閳A時(shí)稱稱為圓特性；；動(dòng)作區(qū)域?yàn)闉樗倪呅螘r(shí)稱稱為四邊形特特性。動(dòng)作特性既可以用阻抗抗復(fù)平面上的的幾何圖形來(lái)來(lái)描述，也可可用復(fù)數(shù)的數(shù)數(shù)學(xué)方程來(lái)描描述，這種方方程稱為動(dòng)作方程。本節(jié)主要講圓特性阻抗繼繼電器根據(jù)動(dòng)作特性性圓在阻抗復(fù)復(fù)平面上位置置和大小的不不同，圓特性又分為為偏移圓特性性、方向圓特特性和全阻抗抗圓特性三種種。1)偏移圓特性偏移圓特性的的動(dòng)作區(qū)域如如圖所示，它它有兩個(gè)整定定阻抗，即正正方向整定阻阻抗Zset1和反方向整定定阻抗Zset2，兩整定阻抗對(duì)對(duì)應(yīng)相量末端端的連線就是是圓的直徑。。特性圓包含坐坐標(biāo)原點(diǎn)，圓心位于：：圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)區(qū)，圓外為非非動(dòng)作區(qū)。當(dāng)當(dāng)測(cè)量阻抗正正好落在圓周周上時(shí)，阻抗抗繼電器臨界界動(dòng)作。半徑為：繼電保護(hù)原理理對(duì)應(yīng)于該特性性的動(dòng)作方程程，可以有兩兩種不同的表表達(dá)式：一種是比較兩兩個(gè)量大小的的幅值比較原原理的表達(dá)式式；另一種是比較較兩個(gè)量相位位的相位比較較原理的表達(dá)達(dá)式。(1)幅值比較原理理當(dāng)測(cè)量阻抗Zm落在圓內(nèi)或圓圓周上時(shí)，Zm末端到圓心的的距離一定小小于或等于圓圓的半徑；而而當(dāng)測(cè)量阻抗抗Zm落在圓外時(shí)，，Zm末端到圓心的的距離一定大大于圓的半徑徑。所以動(dòng)作作條件可表示示為當(dāng)Zm滿足上式時(shí)，，阻抗繼電器器動(dòng)作，否則則不動(dòng)作。上式就是偏移移圓特性阻抗抗繼電器的幅幅值比較動(dòng)作作方程。繼電保護(hù)原理理(2)相位比較原理理：如上所述，Zset1與Zset2相量末端的連連線，就是圓圓特性的直徑徑，它將圓分分成兩部分，，即右下部分分和左上部分分，如圖所示示。由圖可見(jiàn)，當(dāng)當(dāng)測(cè)量阻抗落落在右下部分分圓周的任一一點(diǎn)上時(shí)，有有當(dāng)測(cè)量阻抗落落在左上部分分圓周的任一一點(diǎn)上時(shí)，有有當(dāng)測(cè)量阻抗落落在圓內(nèi)任一一點(diǎn)時(shí)，有當(dāng)測(cè)量阻抗落落在圓外時(shí)有有或因而測(cè)量元件件的動(dòng)作條件件可表示為上式就是偏移移圓特性阻抗抗繼電器的相相位比較動(dòng)作作方程繼電保護(hù)原理理使阻抗元件處處于臨界動(dòng)作作狀態(tài)所對(duì)應(yīng)應(yīng)的阻抗稱為為動(dòng)作阻抗，通常用ZOP表示。對(duì)于具有偏移圓特性的阻抗繼電器器而言，當(dāng)測(cè)測(cè)量阻抗Zm的阻抗角不同同時(shí)，對(duì)應(yīng)的的動(dòng)作阻抗是是不同的。當(dāng)測(cè)量阻抗Zm的阻抗角與正正向整定阻抗抗Zset1的阻抗角相等等時(shí)，阻抗繼繼電器的動(dòng)作作阻抗最大，，正好等于Zset1，即，，此此時(shí)繼電器最最靈敏，所以以Zset1的阻抗角又稱稱為最大靈敏角。最大靈敏角是是阻抗繼電器器的一個(gè)重要要參數(shù)，一般般取為被保護(hù)護(hù)線路的阻抗抗角。當(dāng)測(cè)量阻抗Zm的阻抗角與反反向整定阻抗抗Zset2的阻抗角相等等時(shí)，動(dòng)作阻阻抗最小，正正好等于Zset2，即由上述分析可可見(jiàn):偏移圓特性的的阻抗繼電器器在反向故障障時(shí)有一定的的動(dòng)作區(qū)。如如果Zset2的方向正好與與Zset1的方向相反，，則Zset2可以用表表示示，ρ稱為偏移特性性的偏移率。偏移特性的的阻抗元件通通常用在距離離保護(hù)的后備備段(如第Ⅲ段)中。繼電保護(hù)原理理2)方向圓特性在上述的偏移移圓特性中，，如果令Zset2=0，Zset1=Zset，則動(dòng)作特性就就變成方向圓特性，動(dòng)作區(qū)域如如圖所示。特性圓經(jīng)過(guò)坐坐標(biāo)原點(diǎn)，圓圓心位于Zset/2處，半徑為將Zset2=0，Zset1=Zset代入偏移園特性幅幅值比較動(dòng)作作方程，可得到方向向圓特性的的幅值比較較動(dòng)作方程程為將Zset2=0，Zset1=Zset代入偏移園特性性相位比較較動(dòng)作方程程，可得到方向向圓特性的的相位比較較動(dòng)作方程程為與偏偏移移阻阻抗抗圓圓特特性性類類似似，，方方向向圓圓特特性性對(duì)對(duì)于于不不同同阻阻抗抗角角的的Zm，動(dòng)作作阻阻抗抗也也是是不不同同的的。。在在整整定定阻阻抗抗的的方方向向上上，，動(dòng)動(dòng)作作阻阻抗抗最最大大，，正正好好等等于于整整定定阻阻抗抗；；其其他他方方向向的的動(dòng)動(dòng)作作阻阻抗抗都都小小于于整整定定阻阻抗抗；；在在整整定定阻阻抗抗的的反反方方向向，，動(dòng)動(dòng)作作阻阻抗抗為為0,反向向故故障障時(shí)時(shí)不不會(huì)會(huì)動(dòng)動(dòng)作作，，所所以以阻阻抗抗元元件件本本身身具有有方方向向性性。繼電電保保護(hù)護(hù)原原理理3)全阻阻抗抗圓圓特特性性在偏偏移移園園特特性性中中，，如如果果令令Zset2=-Zset，Zset1=Zset，則動(dòng)動(dòng)作作特特性性就就變變?yōu)闉閳A圓特特性性，，動(dòng)動(dòng)作作區(qū)區(qū)域域如如圖圖所所示示。。特性性圓圓的的圓圓心心位位于于坐坐標(biāo)標(biāo)圓圓點(diǎn)點(diǎn)處處，，半半徑徑為為將Zset2=-Zset，Zset1=Zset代入入偏移移園園特特性性幅幅值值比比較較動(dòng)動(dòng)作作方方程程，，可得得到到全全阻阻抗抗圓圓特特性性的的幅幅值值比比較較動(dòng)動(dòng)作作方方程程為為將Zset2=-Zset，Zset1=Zset代入入偏移移園園特特性性相相位位比比較較動(dòng)動(dòng)作作方方程程，，可得得到到全全阻阻抗抗圓圓特特性性的的相相位位比比較較動(dòng)動(dòng)作作方方程程為為全阻阻抗抗圓圓特特性性在在各各個(gè)個(gè)方方向向上上的的動(dòng)動(dòng)作作阻阻抗抗都都相相同同，，它它在在正正向向或或反反向向故故障障的的情情況況下下具具有有相相同同的的保保護(hù)護(hù)區(qū)區(qū)，，即即阻阻抗抗元元件件本本身身不不具具有有方方向向性性。。全全阻阻抗抗圓圓特特性性的的阻阻抗抗元元件件可可以以應(yīng)應(yīng)用用于于單單側(cè)側(cè)電電源源的的系系統(tǒng)統(tǒng)中中；；當(dāng)當(dāng)應(yīng)應(yīng)用用于于多多側(cè)側(cè)電電源源時(shí)時(shí)，，應(yīng)應(yīng)與與方方向向元元件件相相配配合合。。繼電電保保護(hù)護(hù)原原理理3.3阻抗抗繼繼電電器器的的實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)方方法法對(duì)于于動(dòng)動(dòng)作作于于跳跳閘閘的的繼繼電電保保護(hù)護(hù)功功能能而而言言，，最最重重要要的的是是判判斷斷出出故故障障處處于于規(guī)規(guī)定定的的保保護(hù)護(hù)區(qū)區(qū)內(nèi)內(nèi)還還是是區(qū)區(qū)外外，，至至于于區(qū)區(qū)內(nèi)內(nèi)或或區(qū)區(qū)外外的的具具體體位位置置，，一一般般并并不不需需要要確確切切地地知知道道。。這樣樣，，就就可可以以用用兩種種不同同的的方方法法來(lái)來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)距距離離保保護(hù)護(hù)：：一種種是首首先先精精確確地地測(cè)測(cè)量量出出Zm，然后后再再將將它它與與事事先先確確定定的的動(dòng)動(dòng)作作特特性性進(jìn)進(jìn)行行比比較較。。當(dāng)當(dāng)Zm落在在動(dòng)動(dòng)作作區(qū)區(qū)域域之之內(nèi)內(nèi)時(shí)時(shí)，，判判為為區(qū)區(qū)內(nèi)內(nèi)故故障障，，給給出出動(dòng)動(dòng)作作信信號(hào)號(hào)；；當(dāng)當(dāng)落落在在動(dòng)動(dòng)作作區(qū)區(qū)域域之之外外時(shí)時(shí)，，繼繼電電器器不不動(dòng)動(dòng)作作。。另一一種種方法法無(wú)無(wú)需需精精確確地地測(cè)測(cè)出出Zm，只需需間間接接地地判判斷斷它它是是處處在在動(dòng)動(dòng)作作邊邊界界之之內(nèi)內(nèi)還還是是處處在在動(dòng)動(dòng)作作邊邊界界之之外外，，即即可可確確定定繼繼電電器器動(dòng)動(dòng)作作或或不不動(dòng)動(dòng)作作。。阻抗抗繼繼電電器器一一般般可可根根據(jù)據(jù)已已經(jīng)經(jīng)推推導(dǎo)導(dǎo)出出的的幅幅值值比比較較動(dòng)動(dòng)作作方方程程和和相相位位比比較較動(dòng)動(dòng)作作方方程程來(lái)來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，，也也可可以以按按照照距距離離保保護(hù)護(hù)原原理理的的要要求求由由其其他他方方法法實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。。繼電電保保護(hù)護(hù)原原理理3.3.1幅值值比比較較原原理理的的實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)幅值值比比較較的的動(dòng)動(dòng)作作條條件件是是令在幅幅值值比比較較的的條條件件式式兩兩端端同同乘乘以以測(cè)測(cè)量量電電流流并令令則幅幅值值比比較較的的動(dòng)動(dòng)作作條條件件又又可可表表示示為為：：稱為為電電壓壓形形式式的的幅幅值值比比較較方方程程在傳傳統(tǒng)統(tǒng)的的模模擬擬式式距距離離保保護(hù)護(hù)中中，，幅幅值值比比較較原原理理就就是是以以電電壓壓比比較較的的形形式式實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的的。。根根據(jù)據(jù)動(dòng)動(dòng)作作特特性性的的需需要要，，首首先先形形成成兩兩個(gè)個(gè)參參與與比比較較的的電電壓壓量量、、，，然然后后在在幅幅值值比比較較電電路路中中比比較較兩兩者者的的大大小小，，滿滿足足上上式式時(shí)時(shí)，，發(fā)發(fā)出出動(dòng)動(dòng)作作信信號(hào)號(hào)。。在集集成成電電路路型型的的模模擬擬式式保保護(hù)護(hù)中中，，比比較較電電壓壓的的形形成成既既可可以以用用回回路路連連接接的的辦辦法法實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，，也也可可用用模模擬擬加加、、減減法法器器通通過(guò)過(guò)對(duì)對(duì)測(cè)測(cè)量量電電壓壓、、電電流流和和整整定定阻阻抗抗進(jìn)進(jìn)行行模模擬擬運(yùn)運(yùn)算算的的辦辦法法實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)。。下面面以以圓圓特特性性的的方方向向阻阻抗抗元元件件為為例例，，來(lái)來(lái)說(shuō)說(shuō)明明其其實(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)的的原原理理：：繼電電保保護(hù)護(hù)原原理理在圖圖中中，，T為電電壓壓變變換換器器，，它它將將電電壓壓互互感感器器的的輸輸出出電電壓壓變變換換為為適適合合弱弱電電回回路路運(yùn)運(yùn)算算的的電電壓壓，，它它有有一一個(gè)個(gè)輸輸入入繞繞組組和和一一個(gè)個(gè)輸輸出出繞繞組組，，輸輸出出電電壓壓接接入入阻阻抗抗繼繼電電器器的的電電壓壓形形成成回回路路。。變變換換器器的的變變換換系系數(shù)數(shù)KU為沒(méi)沒(méi)有有量量綱綱的的實(shí)實(shí)數(shù)數(shù)，，所所以以變變換換器器的的輸輸出出電電壓壓與與輸輸入入電電壓壓同同相相位位，，幅幅值值為為UR為電電抗抗互互感感器器，，它它有有一一個(gè)個(gè)輸輸入入繞繞組組和和三三個(gè)個(gè)輸輸出出繞繞組組，，輸輸入入來(lái)來(lái)自自電電流流互互感感器器的的二二次次電電流流，，三三個(gè)個(gè)輸輸出出繞繞組組中中，，其其中中一一個(gè)個(gè)繞繞組組接接調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)電電阻阻，，另外外兩兩個(gè)個(gè)繞組組接接阻阻抗抗繼繼電電器器的的電電壓壓形形成成回回路路。。接接電電壓壓形形成成回回路路的的兩兩個(gè)個(gè)繞繞組組的的輸輸出出電電壓壓都都為為其中中KI為具具有有阻阻抗抗量量綱綱的的復(fù)復(fù)數(shù)數(shù)變變換換系系數(shù)數(shù)，，改改變變?cè)言褦?shù)數(shù)可可以以改改變變變變換換系系數(shù)數(shù)的的值值，，改改變變調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)繞繞組組中中的的調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)電電阻阻，，可可以以改改變變其其阻阻抗抗角角。。繼電電保保護(hù)護(hù)原原理理電抗抗互互感感器器的的鐵鐵芯芯有有氣氣隙隙，，其其輸輸出出電電壓壓近近似似為為輸輸入入電電流流的的導(dǎo)導(dǎo)數(shù)數(shù)，，對(duì)對(duì)輸輸入入電電流流中中不不同同頻頻率率成成分分的的影影響響是是不不同同的的，，對(duì)對(duì)于于輸輸入入信信號(hào)號(hào)中中的的直直流流分分量量，，其其輸輸出出基基本本沒(méi)沒(méi)有有反反映映，，即即可可以以濾濾除除直直流流分分量量，，而而當(dāng)當(dāng)輸輸入入中中含含有有高高頻頻信信號(hào)號(hào)時(shí)時(shí)，，它它將將會(huì)會(huì)有有較較大大的的放放大大作作用用。。由圖中可可以得到到則幅值比比較回路路的動(dòng)作作條件為為兩側(cè)同除除以并令則得到用用阻抗表表示的具具有方向向圓特性性的阻抗抗繼電器器的動(dòng)作作條件繼電保護(hù)護(hù)原理3.3.2相位比較較原理的的實(shí)現(xiàn)相位比較較的動(dòng)作作條件為為令則動(dòng)作條條件又可可以表示示為稱為電壓壓形式相相位比較較方程在模擬式式保護(hù)中中，相位位比較原原理也是是以電壓比較較的形式實(shí)實(shí)現(xiàn)的。。它也應(yīng)應(yīng)根據(jù)動(dòng)動(dòng)作特性性的需要要，首先先形成兩兩個(gè)參與與相位比比較的電電壓量與與，，然后后在相位位比較電電路中比比較兩者者的相位位關(guān)系，，滿足其其動(dòng)作方方程時(shí)，，發(fā)出動(dòng)動(dòng)作信號(hào)號(hào)。電壓的形形成也有有依靠回回路串、、并聯(lián)連連接和用用模擬加加、減法法器運(yùn)算算兩種方方式。以圓特性性的方向向阻抗元元件為例例，介紹紹電壓形形式的相相位比較較原理的的實(shí)現(xiàn)。。其接線如如圖所示示：繼電保護(hù)護(hù)原理在圖中，，電壓變變換器T有兩個(gè)輸輸出繞組組，輸出出的電壓壓均為；；電電抗互感感器UR也有兩個(gè)個(gè)輸出繞繞組，其其中一個(gè)個(gè)的輸出出電壓為為，，另一個(gè)個(gè)繞組接接相角調(diào)調(diào)節(jié)電阻阻。按照照?qǐng)D示的的連接，，可以得得到則相位比比較回路路動(dòng)作條條件為上式中分分子、分分母同除除以，，并并令，，就可可以得到到這就是方向向園特性性的阻抗抗元件的的動(dòng)作方方程繼電保護(hù)護(hù)原理3.4影響距離離保護(hù)正正確工作作的因素素在距離保保護(hù)中，，最根本的的要求是是阻抗繼繼電器能能正確測(cè)測(cè)量短路路點(diǎn)至保保護(hù)安裝裝處的距距離。當(dāng)故障障發(fā)生在在保護(hù)區(qū)區(qū)內(nèi)時(shí)，，測(cè)量的的阻抗應(yīng)應(yīng)小于動(dòng)動(dòng)作阻抗抗，繼電電器動(dòng)作作，當(dāng)故故障發(fā)生生在區(qū)外外時(shí)，測(cè)測(cè)量阻抗抗大于動(dòng)動(dòng)作阻抗抗，繼電電器應(yīng)不不動(dòng)作，，從而保保證選擇擇性。為了保證證這一要要求的實(shí)實(shí)現(xiàn)，除除了采用用正確的的接線方方式外，，還應(yīng)充充分考慮慮在實(shí)際際運(yùn)行中中保護(hù)裝裝置會(huì)受受到一些些不利因因素的影影響，使使之發(fā)生生誤動(dòng)。。一般來(lái)說(shuō)說(shuō)，影響響距離保保護(hù)正確確動(dòng)作的的因素主主要有：：（9個(gè)因素））(1)短路點(diǎn)的的過(guò)渡電電阻在此之前前，分析析和整定定繼電保保護(hù)裝置置時(shí)，都都是用金金屬性短短路作為為依據(jù)(不計(jì)短路路點(diǎn)的過(guò)過(guò)渡電阻阻)。然而，，在實(shí)際際的電力力系統(tǒng)中中，當(dāng)發(fā)發(fā)生相間間短路或或接地短短路時(shí)，，短路點(diǎn)點(diǎn)通常具具有阻抗，例如電電弧電阻阻、外物物電阻、、導(dǎo)線和和大地間間的電阻阻(當(dāng)導(dǎo)線落落地時(shí))、桿塔接接地電阻阻以及利利用木質(zhì)質(zhì)絕緣的的木桿電電阻等。。分析和實(shí)實(shí)驗(yàn)表明明，這些些阻抗是是電阻性的，因此此常稱之之為過(guò)渡電阻阻。顯然，過(guò)過(guò)渡電阻阻的存在在，將使使阻抗繼繼電器的的測(cè)量阻阻抗發(fā)生生變化，，影響距距離保護(hù)護(hù)的正確確動(dòng)作。。在一般般情況下下使測(cè)量量電阻增增大，距距離保護(hù)護(hù)Ⅰ段保護(hù)范范圍縮短短，距離離保護(hù)Ⅱ段保護(hù)靈靈敏度降降低，但但有時(shí)也也可能引引起保護(hù)護(hù)超范圍圍動(dòng)作或或反方向向誤動(dòng)。。繼電保護(hù)護(hù)原理(2)電力系統(tǒng)統(tǒng)振蕩電力系統(tǒng)統(tǒng)未受擾擾動(dòng)處于于正常運(yùn)運(yùn)行狀態(tài)態(tài)時(shí)，系系統(tǒng)中所所有發(fā)電電機(jī)處于于同步運(yùn)運(yùn)行狀態(tài)態(tài)，發(fā)電電機(jī)電勢(shì)勢(shì)間的相相位差較較小，并并且保持持恒定不不變，此此時(shí)系統(tǒng)統(tǒng)中各處處的電壓壓、電流流有效值值都是常常數(shù)。當(dāng)電力系系統(tǒng)受到到大的擾擾動(dòng)或小小的干擾擾而失去去運(yùn)行穩(wěn)穩(wěn)定時(shí)，，機(jī)組間間的相對(duì)對(duì)角度隨隨時(shí)間不不斷增大大，線路路中的潮潮流也產(chǎn)產(chǎn)生較大大的波動(dòng)動(dòng)。在繼繼電保護(hù)護(hù)范圍內(nèi)內(nèi)，把這種并并列運(yùn)行行的電力力系統(tǒng)或或發(fā)電廠廠失去同同步的現(xiàn)現(xiàn)象稱為為振蕩。電力系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)生振振蕩的原原因是多多方面的的，歸納納起來(lái)主主要有以以下幾點(diǎn)點(diǎn)：①電網(wǎng)的建建設(shè)規(guī)劃劃不周，，聯(lián)系薄薄弱，線線路輸送送功率超超過(guò)穩(wěn)定定極限。。②系統(tǒng)無(wú)功功電源不不足，引引起系統(tǒng)統(tǒng)電壓降降低，沒(méi)沒(méi)有足夠夠的穩(wěn)定定儲(chǔ)備。。③大型發(fā)電電機(jī)勵(lì)磁磁異常。。④短路故障障切除過(guò)過(guò)慢引起起穩(wěn)定破破壞。⑤繼電保護(hù)護(hù)及自動(dòng)動(dòng)裝置的的誤動(dòng)、、拒動(dòng)或或性能不不良。⑥過(guò)負(fù)荷。。⑦防止穩(wěn)定定破壞或或恢復(fù)穩(wěn)穩(wěn)定的措措施不健健全及運(yùn)運(yùn)行管理理不善等等。繼電保護(hù)護(hù)原理電力系統(tǒng)統(tǒng)振蕩是是電力系系統(tǒng)的重重大事故故。振蕩時(shí)，，系統(tǒng)中中各發(fā)電電機(jī)電勢(shì)勢(shì)間的相相角差發(fā)發(fā)生變化化，電壓壓、電流流有效值值大幅度度變化，，以這些些量為測(cè)測(cè)量對(duì)象象的各種種保護(hù)的的測(cè)量元元件就有有可能因因系統(tǒng)振振蕩而動(dòng)動(dòng)作，對(duì)對(duì)用戶造造成極大大的影響響，可能能使系統(tǒng)統(tǒng)瓦解，，造成大大面積的的停電。。但運(yùn)行經(jīng)經(jīng)驗(yàn)表明明，當(dāng)系系統(tǒng)的電電源間失失去同步步后，它它們往往往能自行行拉入同同步，有有時(shí)當(dāng)不不允許長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)間異異步運(yùn)行行時(shí)，則則可在預(yù)預(yù)定的解解列點(diǎn)自自動(dòng)或手手動(dòng)解列列。顯然，，在振振蕩之之中不不允許許繼電電保護(hù)護(hù)裝置置誤動(dòng)動(dòng)，應(yīng)應(yīng)該充充分發(fā)發(fā)揮它它的作作用，，消除除一部部分振振蕩事事故或或減少少它的的影響響。電力系系統(tǒng)振振蕩時(shí)時(shí)，阻阻抗繼繼電器器是否否誤動(dòng)動(dòng)、誤誤動(dòng)的的時(shí)間間長(zhǎng)短短與保保護(hù)安安裝處處位置置、保保護(hù)動(dòng)動(dòng)作范范圍、、動(dòng)作作特性性的形形狀和和振蕩蕩周期期的長(zhǎng)長(zhǎng)短等等有關(guān)關(guān)。安安裝位位置距距振蕩蕩中心心越近近、整整定值值越大大時(shí)，，越容容易受受振蕩蕩的影影響，，振蕩蕩周期期越長(zhǎng)長(zhǎng)，誤誤動(dòng)的的幾率率越高高。但并不不是安安裝在在系統(tǒng)統(tǒng)中所所有的的阻抗抗繼電電器在在振蕩蕩時(shí)都都會(huì)誤誤動(dòng)，，但是是在出出廠時(shí)時(shí)都要要求阻阻抗繼繼電器器配備備振蕩閉閉鎖，使之之在系系統(tǒng)振振蕩時(shí)時(shí)閉鎖距距離保保護(hù)。。繼電保保護(hù)原原理(3)測(cè)量互互感器器誤差差阻抗繼繼電器器是通通過(guò)電電流互互感器器和電電壓互互感器器接入入電氣氣量的的，測(cè)測(cè)量互互感器器的變變比誤誤差和和角誤誤差必必然給給阻抗抗繼電電器的的正確確測(cè)量量帶來(lái)來(lái)影響響，關(guān)關(guān)于這這種影影響通通常在在計(jì)算算阻抗抗繼電電器的的動(dòng)作作阻抗抗時(shí)，，用可可靠系系數(shù)來(lái)來(lái)考慮慮。(4)電網(wǎng)頻頻率的的變化化在相位位比較較方向向阻抗抗繼電電器中中，用用記憶憶極化化電壓壓作為為一個(gè)個(gè)比較較量，，由于于電壓壓記憶憶回路路是調(diào)調(diào)整在在額定定工頻頻下諧諧振，，因此此對(duì)系系統(tǒng)頻頻率的的變化化最為為敏感感。當(dāng)當(dāng)系統(tǒng)統(tǒng)的工工作頻頻率與與諧振振頻率率發(fā)生生偏移移時(shí)，，將使使阻抗抗繼電電器特特性曲曲線在在阻抗抗復(fù)平平面向向左、、右方方向偏偏移。。(5)在Y/△△-11變壓器器后發(fā)發(fā)生短短路故故障當(dāng)保護(hù)護(hù)安裝裝處與與短路路點(diǎn)具具有Y/△△接線變變壓器器時(shí)，，阻抗抗繼電電器的的工作作將受受變壓壓器的的阻抗抗和一一、二二次電電壓相相角差差的影影響。。例如如方向向阻抗抗繼電電器對(duì)對(duì)Y/△△變壓器器另一一側(cè)的的兩相相短路路反應(yīng)應(yīng)能力力很差差，一一般不不能起起后備備作用用。繼電保保護(hù)原原理(6)線路串串聯(lián)補(bǔ)補(bǔ)償電電容的的影響響在線路路或變變電所所內(nèi)裝裝設(shè)串串聯(lián)補(bǔ)補(bǔ)償電電容后后，破破壞了了阻抗抗繼電電器的的測(cè)量量阻抗抗與距距離成成比例例的關(guān)關(guān)系，，同時(shí)時(shí)它的的電抗抗部分分還會(huì)會(huì)改變變符號(hào)號(hào)，使使保護(hù)護(hù)的方方向性性被破破壞，，對(duì)阻阻抗繼繼電器器的正正確工工作帶帶來(lái)影影響。。(7)過(guò)渡過(guò)過(guò)程及及二次次回路路斷線線在電力力系統(tǒng)統(tǒng)正常常運(yùn)行行中，，電壓壓互感感器的的一次次回路路或二二次回回路有有可能能出現(xiàn)現(xiàn)斷線線的情情況，，當(dāng)電電壓回回路斷斷線后后，二二次側(cè)側(cè)接至至保護(hù)護(hù)回路路的相相電壓壓或線線電壓壓都可可能降降低至至零，，由于于這時(shí)時(shí)電力力系統(tǒng)統(tǒng)處于于正常常運(yùn)行行狀態(tài)態(tài)，仍仍然有有負(fù)荷荷電流流，所所以測(cè)測(cè)量阻阻抗可可能小小于動(dòng)動(dòng)作阻阻抗，，使阻阻抗繼繼電器器誤動(dòng)動(dòng)作。。(8)平行雙雙回路路互感感的影影響當(dāng)發(fā)生生接地地短路路故障障時(shí)，，雙回回路中中的接接地阻阻抗繼繼電器器的測(cè)測(cè)量阻阻抗，，受雙雙回路路零序序互阻阻抗的的影響響，產(chǎn)產(chǎn)生阻阻抗測(cè)測(cè)量上上的誤誤差。。(9)在短路路點(diǎn)與與保護(hù)護(hù)安裝裝處之之間有有分支支電路路下面重重點(diǎn)分分析這這種情情況繼電保保護(hù)原原理(9)在短路路點(diǎn)與與保護(hù)護(hù)安裝裝處之之間有有分支支電路路當(dāng)保護(hù)護(hù)安裝裝處與與短路路點(diǎn)有有分支支線時(shí)時(shí)，分分支電電流對(duì)對(duì)阻抗抗繼電電器的的測(cè)量量阻抗抗有影影響，，現(xiàn)分分兩種種情況況予以以分析析：①助增電電流的的影響響下圖為為助增增電流流對(duì)測(cè)測(cè)量阻阻抗影影響的的示意意圖當(dāng)線路路BD上k點(diǎn)發(fā)生生短路路故障障時(shí)，，由于于在短短路點(diǎn)點(diǎn)k和保護(hù)護(hù)裝置置之間間，還還有分分支電電路CB存在，，因此此、兩兩個(gè)電電源均均向短短路點(diǎn)點(diǎn)提供供短路路電流流。這這時(shí)故故障線線路中中的電電流為為，，流流過(guò)非非故障障線路路CB的電流流為。。電流流流流向故故障點(diǎn)點(diǎn)，但但不流流過(guò)保保護(hù)裝裝置KZA。若短路路點(diǎn)k在距離離保護(hù)護(hù)裝置置KZA的第Ⅱ段范圍圍內(nèi)，，則此此時(shí)阻阻抗繼繼電器器KZA的測(cè)量量阻抗抗為=式中Kb稱為分分支系系數(shù)(助增系系數(shù))，其定定義為為一般情情況下下，Kb為一復(fù)復(fù)數(shù)，，但在在實(shí)用用中可可近似似認(rèn)為為與與同同相位位，因因此可可以認(rèn)認(rèn)為是是一實(shí)實(shí)數(shù)。。繼電保保護(hù)原原理前已指指出，，在單單側(cè)電電源輻輻射形形電網(wǎng)網(wǎng)中，，繼電電器的的測(cè)量量阻抗抗只與與短路路點(diǎn)到到保護(hù)護(hù)安裝裝處之之間的的距離離成正正比。。但上式式說(shuō)明明，當(dāng)當(dāng)短路路點(diǎn)與與保護(hù)護(hù)安裝裝處有有分支支電路路時(shí)，，由于于分支支電流流的的存存在，，使保保護(hù)裝裝置KZA第Ⅱ段的測(cè)測(cè)量阻阻抗不不僅取取決于于短路路點(diǎn)至至安裝裝點(diǎn)的的距離離，而而且還還取決決于電電流與與的的比值值，因因?yàn)楣使蔏b＞1，所以實(shí)實(shí)際增增大了了測(cè)量量阻抗抗(與無(wú)分分支電電路相相比)。這種使測(cè)量量阻抗抗增大大的分分支電電流稱稱為助助增電電流，，其分分支系系數(shù)亦亦稱之之為助助增系系數(shù)。分支系系數(shù)與與系統(tǒng)統(tǒng)的運(yùn)運(yùn)行方方式有有關(guān)，，在整整定計(jì)計(jì)算時(shí)時(shí)應(yīng)取取實(shí)際際可能能運(yùn)行行方式式下的的最小值值，以保保證保保護(hù)的的選擇擇性。。因?yàn)闉檫@樣樣整定定后，，如果果運(yùn)行行方式式變化化出現(xiàn)現(xiàn)較大大的分分支系系數(shù)時(shí)時(shí)，使使得測(cè)測(cè)量阻阻抗增增大，，保護(hù)護(hù)范圍圍縮小小，不不至于于造成成非選選擇性性動(dòng)作作。反之，如果果取實(shí)實(shí)際可可能運(yùn)運(yùn)行方方式下下的較較大值值，則則當(dāng)運(yùn)運(yùn)行方方式變變化，，使分分支系系數(shù)減減小時(shí)時(shí)，將造成成阻抗抗繼電電器的的測(cè)量量阻抗減小小，保保護(hù)范范圍伸伸長(zhǎng)，，有可能使使保護(hù)護(hù)無(wú)選選擇性性動(dòng)作作。繼電保保護(hù)原原理②汲出電電流的的影響響如果保保護(hù)安安裝處處與短短路點(diǎn)點(diǎn)連接接的不不是分分支電電源而而是負(fù)負(fù)荷或或單回回線與與平行行線相相連的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，，短路路點(diǎn)位位于平平行線線上，，則阻阻抗繼繼電器器的測(cè)測(cè)量阻阻抗亦亦相應(yīng)應(yīng)的變變化。。圖示為為單回線線與平平行線線相連連的網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，，當(dāng)在在平行行線之之一的的k點(diǎn)發(fā)生生相間間短路路時(shí)，，由A側(cè)電源源供給給短路路電流流送至至變電電所ＢＢ時(shí)就就分成成兩路路流向向短路路點(diǎn)k，其中非非故障支支路電電流為為，，故故障支支路電電流為為，，它它們之之間的的關(guān)系系流過(guò)保保護(hù)裝裝置KZA的電流流比故故障支支路電電流大大。此此時(shí)距距離保保護(hù)裝裝置KZA第II段的測(cè)量量阻抗抗為式中Kb稱為分分支系系數(shù)(汲出系系數(shù))。由于于所所以以Kb＜1。與無(wú)分分支電電路的的情況況相比比，保保護(hù)裝裝置KZA的第II段測(cè)量量阻抗抗有所所減小小。這種使測(cè)量量阻抗抗減小小的電電流(分支電電流)稱為汲汲出電電流。。繼電保保護(hù)原原理由于汲汲出電電流的的存在在，使使測(cè)量量阻抗抗減小小，也也即伸伸長(zhǎng)了了保護(hù)護(hù)區(qū)的的長(zhǎng)度度，可可能造造成保保護(hù)的的無(wú)選選擇性性動(dòng)作作。為了防防止這這種非非選擇擇性動(dòng)動(dòng)作，，在整整定計(jì)計(jì)算時(shí)時(shí)引入入一個(gè)個(gè)小于于1的分支支系數(shù)數(shù)，使使保護(hù)裝裝置KZA的第Ⅱ段動(dòng)作作阻抗抗適當(dāng)當(dāng)減少少，以以抵償償由于于汲出出電流流的影影響致致使保護(hù)范范圍伸伸長(zhǎng)的的結(jié)果果，使使保護(hù)護(hù)裝置置在任任何情情況下下都能能保證證有選選擇地地動(dòng)作作。汲出系系數(shù)也也與系系統(tǒng)的的運(yùn)行行方式式有關(guān)關(guān)，在整整定計(jì)計(jì)算時(shí)時(shí)仍應(yīng)應(yīng)采用用各種種運(yùn)行行方式式下最最小的的汲出出系數(shù)數(shù)。綜上分分析可可知，Kb是一個(gè)個(gè)與電電網(wǎng)接接線有有關(guān)的