RCS-900系列线路保护装置的阻抗继电器1(201102) - 副本

1、RCS-900系列线路保护装置的阻抗继电器系列线路保护装置的阻抗继电器 南京南瑞继保电气有限公司南京南瑞继保电气有限公司2011.02第一部分第一部分RCS900线路距离保护线路距离保护概述概述（一）（一）RCS900线路距离保护基本概念线路距离保护基本概念 基本概念基本概念：输电线路是金属导体，输电线路的长度和阻抗成正比关系：输电线路是金属导体，输电线路的长度和阻抗成正比关系。当线路发生故障，根据保护安装处测量的电压和电流，由欧姆定理。当线路发生故障，根据保护安装处测量的电压和电流，由欧姆定理即可计算出故障点到保护安装处的阻抗，称为短路阻抗，用这个短路即可计算出故障点到保护安装处的阻抗，称为

2、短路阻抗，用这个短路阻抗和整定的阻抗比较，如果比整定阻抗小，则故障发生在区内，如阻抗和整定的阻抗比较，如果比整定阻抗小，则故障发生在区内，如果比整定阻抗大，则故障发生在区外。果比整定阻抗大，则故障发生在区外。 （二）（二）RCS900线路距离保护基本公式线路距离保护基本公式距离保护分单相接地距离元件和相间距离元件距离保护分单相接地距离元件和相间距离元件RCS900单相接地距离公式：单相接地距离公式： 如图所示的系统中，线路上如图所示的系统中，线路上K点发生短路。保护安装处的相电压应该点发生短路。保护安装处的相电压应该是短路点是短路点K的该相电压与输电线路上该相的压降之和。输电线路上该相的该相电

3、压与输电线路上该相的压降之和。输电线路上该相的压降是该相上的正序、负序、和零序压降之和。对于输电线路，其正的压降是该相上的正序、负序、和零序压降之和。对于输电线路，其正序阻抗等于负序阻抗序阻抗等于负序阻抗(Z1=Z2)，保护安装处相电压的计算公式为：，保护安装处相电压的计算公式为： 10101111001021100010211010002211)3(333)()(ZKIIKZIZIZZZZIZIIIZIZIZIIIZIZIZIZIZIU（1-1）RCS900线路距离保护基本公式线路距离保护基本公式所以：公式中、 K零序电流补偿系数（定值）, KIIUZ0131I2I0I流过保护的该相的正序、

4、负序、零序电流 。1Z2Z0Z短路点到保护安装处的正、负、零序阻抗。 11103ZZZZZKMU短路相母线电压。 RCS900线路距离保护基本公式线路距离保护基本公式RCS900相间距离保护公式：相间距离保护公式：保护安装处的相间电压可以认为是保护安装处的两个相电压之差。考虑到如（1-1）式所示的相电压的计算公式后，保护安装处相间电压的计算公式为：111010)()3()3()(ZIZIIZKIIZKIIUUUABBABABAABABAB1IUZ所以：（三）（三）RCS900线路距离保护配置线路距离保护配置RCS900距离保护配置综述：距离保护配置综述：在在RCS900保护中，距离元件可以分为

5、：保护中，距离元件可以分为：（1）常规距离元件；）常规距离元件；（2）低压距离元件；）低压距离元件；（3）电抗距离元件；）电抗距离元件；（4）负荷限制距离元件）负荷限制距离元件; （5）工频变化量距离元件。）工频变化量距离元件。当正序电压大于当正序电压大于10%UN时时，采用常规距离元件，常规距离元件极化电，采用常规距离元件，常规距离元件极化电压不带记忆。压不带记忆。当正序电压低于当正序电压低于10%UN时时，采用低压距离元件，原因是当，采用低压距离元件，原因是当线路发生母线出口处三相短路时，由于正序电压很低，幅值接近线路发生母线出口处三相短路时，由于正序电压很低，幅值接近0的相量的相量无法进

6、行相量的计算，此时常规接地距离和相间距离元件动作圆过零点，无法进行相量的计算，此时常规接地距离和相间距离元件动作圆过零点，正方向故障继电器会拒动，反方向会误动，为此正方向故障继电器会拒动，反方向会误动，为此RCS900保护装置配置一保护装置配置一个低压距离保护元件，其极化电压带记忆。个低压距离保护元件，其极化电压带记忆。 为了防止故障时过渡电阻造成保护误动，又加上电抗距离保护元件。为了防止故障时过渡电阻造成保护误动，又加上电抗距离保护元件。对于距离远负荷重的输电线路，为保证距离继电器躲开负荷测量阻抗对于距离远负荷重的输电线路，为保证距离继电器躲开负荷测量阻抗，装置设置了接地、相间负荷限制继电器

7、。，装置设置了接地、相间负荷限制继电器。 RCS900线路距离保护配置线路距离保护配置RCS900常规距离继电器：常规距离继电器： 常规距离保护分相间距离保护常规距离保护分相间距离保护I段、段、II段、段、III段和接地距离保护段和接地距离保护I段段、II段、段、III段。段。1.距离距离I段和段和II段：段：（A）距离）距离I段和段和II段采用段采用正序电压为极化电压正序电压为极化电压，极化电压，极化电压不带记忆不带记忆。（B）距离）距离I段和段和II段段带偏移角带偏移角，偏移角可以整定，分别为，偏移角可以整定，分别为0度、度、15度度和和30度。度。（C）距离）距离I段和段和II段加段加电

8、抗型继电器电抗型继电器，防止过渡电阻造成保护误动，防止过渡电阻造成保护误动作，距离继电器和电抗继电器组成与的关系。作，距离继电器和电抗继电器组成与的关系。2.距离距离III段：段：（A）距离）距离III段段采用正序电压为极化电压采用正序电压为极化电压，极化电压，极化电压不带记忆不带记忆。（B）距离）距离III段做为后备保护，配置应尽量简单，段做为后备保护，配置应尽量简单，不带偏移角不带偏移角。（C）距离）距离III段段不加电抗型继电器不加电抗型继电器。RCS900线路距离保护配置线路距离保护配置RCS900低压距离继电器：低压距离继电器： 针对三相出口处短路，针对三相出口处短路，正序电压低于正

9、序电压低于10%UN时时，采用低压距离继电，采用低压距离继电器。低压距离继电器也分器。低压距离继电器也分I段、段、II段、段、III段。段。（A）低压距离元件采用）低压距离元件采用正序电压为极化电压正序电压为极化电压，极化电压带记忆极化电压带记忆。（B）低压距离元件的）低压距离元件的极化电压极化电压UP加上插入电压加上插入电压Uins。 （C）低压距离）低压距离III段为后备保护，在反方向出口处也有动作区，会段为后备保护，在反方向出口处也有动作区，会误动，靠时限去躲。误动，靠时限去躲。 低压距离保护只应用于一种情况，即线路出口处三相短路，此时正低压距离保护只应用于一种情况，即线路出口处三相短路

10、，此时正序电压很低，稳态情况下阻抗动作圆过零点，此时正方向故障容易拒动序电压很低，稳态情况下阻抗动作圆过零点，此时正方向故障容易拒动，反方向故障容易误动。低压距离继电器极化电压，反方向故障容易误动。低压距离继电器极化电压UP带记忆，同时极化带记忆，同时极化电压电压UP中加入插入电压中加入插入电压Uins，解决了稳态情况下的问题。，解决了稳态情况下的问题。 由于三相短路时三相是对称的，所以低压距离继电器采用单相接地由于三相短路时三相是对称的，所以低压距离继电器采用单相接地距离的公式。距离的公式。第二部分第二部分RCS900线路常规距离继电器线路常规距离继电器相量分析相量分析RCS900线路距离保

11、护配置线路距离保护配置RCS900常规距离继电器：常规距离继电器： 常规距离保护分相间距离保护常规距离保护分相间距离保护I段、段、II段、段、III段和接地距离保护段和接地距离保护I段段、II段、段、III段。段。1.距离距离I段和段和II段：段：（A）距离）距离I段和段和II段采用段采用正序电压为极化电压正序电压为极化电压，极化电压，极化电压不带记忆不带记忆。（B）距离）距离I段和段和II段段带偏移角带偏移角，偏移角可以整定，分别为，偏移角可以整定，分别为0度、度、15度度和和30度。度。（C）距离）距离I段和段和II段加段加电抗型继电器电抗型继电器，防止过渡电阻造成保护误动，防止过渡电阻造

12、成保护误动作，距离继电器和电抗继电器组成与的关系。作，距离继电器和电抗继电器组成与的关系。2.距离距离III段：段：（A）距离）距离III段段采用正序电压为极化电压采用正序电压为极化电压，极化电压，极化电压不带记忆不带记忆。（B）距离）距离III段做为后备保护，配置应尽量简单，段做为后备保护，配置应尽量简单，不带偏移角不带偏移角。（C）距离）距离III段段不加电抗型继电器不加电抗型继电器。三段式阻抗继电器的构成 用正序电压作极化量 工作电压： 极化电压： 动作方程： 相间阻抗继电器： 接地阻抗继电器： OPSETUUIZPU1PUU oPOPoUU90arg901PSET UZI-UUUOP1

13、03UUZIKIUUPSETOPRCS900线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相量分析 RCS900相间阻抗继电器的动作特性分析：相间阻抗继电器的动作特性分析： 相间阻抗继电器用来保护各种相间短路，它的工作电压、极化电压以及动作方程分别为： 工作电压：极化电压：动作方程：setOPZIUU1UUPoPOPoUUarg27090RCS900线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相量分析（一）常规距离继电器正向两相短路稳态动作特性分析：（一）常规距离继电器正向两相短路稳态动作特性分析：设发生设发生BC相间短路，假设短路前空载，下面各式中的电流都是故障分量电相间短路，假设短路前空载，

14、下面各式中的电流都是故障分量电流。用上图所示系统图里的参数来表达工作电压和极化电压。流。用上图所示系统图里的参数来表达工作电压和极化电压。工作电压：工作电压： （21）setmBsetmCBsetCBmCBsetCBBCOPBCZZIZZIIZIIZIIZIIUU2RCS900线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相量分析考虑到短路以前空载，短路前保护安装处的电压等于保护背后电源电势，因此极化电压为：（22）M.U1SE SmBSBmSBSCBmSCBSCBSCSBSCSCSBSBCBBCPBCZZIZIZZIZIIZZIIZIIEEZIEZIEUUUU2122)(111111111CB

15、IIBCBIII11以上公式用到了BC两相短路时：。 RCS900线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相量分析将式（将式（21）和式（）和式（22）代入动作方程，消去分子分母中的）代入动作方程，消去分子分母中的2IB得：得：oSmsetmoZZZZarg2702190SZ为保护背后电源的等值正序阻抗。为保护背后电源的等值正序阻抗。 setZSZ21上式动作方程对应的动作特性是以（上式动作方程对应的动作特性是以（ ）和两点的连线为直）和两点的连线为直径的圆，如图所示。该圆向第径的圆，如图所示。该圆向第象限带有偏移。象限带有偏移。 RCS900线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相

16、量分析常规距离继电器正向两相短路的稳态动作特性分析：常规距离继电器正向两相短路的稳态动作特性分析： 由于座标原点位于动作特性之内，所以正向出口两相短路没有死区，由于座标原点位于动作特性之内，所以正向出口两相短路没有死区，不必采取其它措施。不必采取其它措施。 与传统的以与传统的以Zset为直径，动作特性经过座标原点的方向阻抗继电器相为直径，动作特性经过座标原点的方向阻抗继电器相比，由于在比，由于在R方向有较多的保护范围，所以保护过渡电阻的能力比传统方向有较多的保护范围，所以保护过渡电阻的能力比传统的方向阻抗继电器强。的方向阻抗继电器强。 RCS900线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相

17、量分析o0jPeUU1ojOPoeUUarg270901oOPoUUarg270901oSmsetmoZZZZarg2702190为了进一步提高其保护过渡电阻的能力，可将极化电压相量向超前方向转角（）。即极化电压为： 这样动作方程为： 亦即： 将前述工作电压和极化电压代入，动作方程变换成： setZSZ21该动作方程对应的动作特性是以和两点的连线为弦的圆。 RCS900线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相量分析 当时，该圆向当时，该圆向+R方向偏移，如图方向偏移，如图1-1中的的圆中的的圆2所示。该动作特所示。该动作特性由于在性由于在R方向上有更多的保护范围，所以保护过渡电阻的能力提

18、高了。当方向上有更多的保护范围，所以保护过渡电阻的能力提高了。当该阻抗继电器运用在短线路上时，由于整定值较小，圆比较小。为了增强该阻抗继电器运用在短线路上时，由于整定值较小，圆比较小。为了增强保护过渡电阻的能力，角度可取大一些。而当该阻抗继电器运用在长线路保护过渡电阻的能力，角度可取大一些。而当该阻抗继电器运用在长线路上时，由于整定值较大，圆也比较大，已经有较强的保护过渡电阻的能力上时，由于整定值较大，圆也比较大，已经有较强的保护过渡电阻的能力。所以角可取小一些，或取零度。所以角可取小一些，或取零度。 角度的调整范围，装置中设置了角度的调整范围，装置中设置了0度、度、15度、度、30度三档。当

19、应用在短度三档。当应用在短线路上时由于动作特性圆小，线路上时由于动作特性圆小， 角度可取大一些。应用在长一些的线路上角度可取大一些。应用在长一些的线路上时由于动作特性圆大，时由于动作特性圆大， 角度可取小一些。角度可取小一些。 建议建议角的取值是：角的取值是： , =00; , =150; , =300 需要指出，正向两相短路时的稳态动作特性虽然在第需要指出，正向两相短路时的稳态动作特性虽然在第象限有保护范象限有保护范围，但并不意味着在反方向两相短路时该继电器要误动。因为前面在推导围，但并不意味着在反方向两相短路时该继电器要误动。因为前面在推导动作方程时用的是正方向短路系统图里的参数。所以该动

20、作方程只能用来动作方程时用的是正方向短路系统图里的参数。所以该动作方程只能用来分析正向两相短路时的动作性能。分析正向两相短路时的动作性能。o0kMlkM210kMl10kMl2RCS900线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相量分析（二）常规距离继电器反向两相短路稳态动作特性分析（二）常规距离继电器反向两相短路稳态动作特性分析分析分析BC相间阻抗继电器。假设短路前空载，下面各式中的电流都是故障相间阻抗继电器。假设短路前空载，下面各式中的电流都是故障分量电流。用系统图里的参数来表达工作电压和极化电压：分量电流。用系统图里的参数来表达工作电压和极化电压：工作电压为：工作电压为： setmB

21、setmCBsetCBmCBsetCBBCOPBCZZIZZIIZIIZIIZIIUU2RCS900线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相量分析极化电压为： RmBRBRmBRCBmRCBRCBRCRBRCRCRBRBCBBCPBCZZIZIZZIZIIZZIIZIIEEZIEZIEUUUU2122)(111111111将上述两式代入动作方程，消去分子分母中的2IB得：oRmsetmoZZZZarg2702190RCS900线路常规距离继电器相量分析线路常规距离继电器相量分析 动作方程对应的动作特性是以和两点的连线为直径的圆动作方程对应的动作特性是以和两点的连线为直径的圆，如图所示。该

22、圆向第，如图所示。该圆向第象限上抛，远离了座标原点。象限上抛，远离了座标原点。 当反方向发生两相短路时，继电器的测量阻抗落在第当反方向发生两相短路时，继电器的测量阻抗落在第象限。即使在象限。即使在反方向出口或母线发生短路，过渡电阻的附加阻抗是阻容性的话，测量阻反方向出口或母线发生短路，过渡电阻的附加阻抗是阻容性的话，测量阻抗进入第抗进入第象限也进入不了圆内。所以在反向两相短路时该继电器有良好象限也进入不了圆内。所以在反向两相短路时该继电器有良好的方向性。的方向性。setZRZ21第三部分第三部分RCS900线路低压距离线路低压距离继电器相量分析继电器相量分析RCS900线路低压距离继电器相量分

23、析线路低压距离继电器相量分析 RCS900低压距离元件是针对出口处三相短路设定的，三相短路时三低压距离元件是针对出口处三相短路设定的，三相短路时三相是对称的，所以在低压距离中采用接地阻抗继电器即可。低压距离继相是对称的，所以在低压距离中采用接地阻抗继电器即可。低压距离继电器的构成方法是：电器的构成方法是：工作电压：工作电压：极化电压：极化电压： 动作方程动作方程 ： 因为是三相短路，所以工作电压中没有因为是三相短路，所以工作电压中没有3I0项。极化电压固定带记忆项。极化电压固定带记忆。继电器在没有动作之前插入电压。继电器在没有动作之前插入电压Uins的符号取成与工作电压的符号取成与工作电压UO

24、P的符号的符号相反（相位相反）。而在继电器动作之后将插入电压相反（相位相反）。而在继电器动作之后将插入电压Uins倒置，即倒置，即Uins的的符号取成与符号取成与UOP的符号相同（相位相同）。插入电压的符号相同（相位相同）。插入电压Uins取为取为0.06UN .setOPZIUUinsMPUUU1oPOPoUU270arg90RCS900线路低压距离继电器相量分析线路低压距离继电器相量分析（一）正方向三相短路时（一）正方向三相短路时RCS900低压距离继电器的低压距离继电器的暂态动作特性暂态动作特性工作电压：工作电压：极化电压：极化电压：设故障前为空载状态，暂态时，极化电压是记忆量，即故障前

25、的电压设故障前为空载状态，暂态时，极化电压是记忆量，即故障前的电压Es，这，这个电压远远大于插入电压个电压远远大于插入电压Uins,所以插入电压可以忽略，极化电压为：所以插入电压可以忽略，极化电压为：将上两式代入动作方程，分子分母消去将上两式代入动作方程，分子分母消去I得：得：setmsetmsetOPZZIZIZIZIUUmSSMPZZIEUU1oSmsetmoZZZZ270arg90RCS900线路低压距离继电器相量分析线路低压距离继电器相量分析正方向三相短路时正方向三相短路时RCS900低压距离继电器低压距离继电器暂态动作特性暂态动作特性如图所示：如图所示： 正向出口三相短路时继电器无死

26、区。正向近处短路不会拒动。正向出口三相短路时继电器无死区。正向近处短路不会拒动。 保护过渡电阻的能力强，而且该能力也有一定的自适应能力，因为该圆的下端保护过渡电阻的能力强，而且该能力也有一定的自适应能力，因为该圆的下端ZS的位置随运行方式的变化是变化的。的位置随运行方式的变化是变化的。 低压距离继电器在正向出口处三相短路暂态特性RCS900线路低压距离继电器相量分析线路低压距离继电器相量分析（二）反方向三相短路时（二）反方向三相短路时RCS900低压距离继电器的低压距离继电器的暂态动作特性暂态动作特性工作电压：工作电压：极化电压：极化电压：设故障前为空载状态，暂态时，极化电压是记忆量，即故障前

27、的电压设故障前为空载状态，暂态时，极化电压是记忆量，即故障前的电压ER，这，这个电压远远大于插入电压个电压远远大于插入电压Uins,插入电压可以忽略，所以极化电压为：插入电压可以忽略，所以极化电压为：将上两式代入动作方程，分子分母消去将上两式代入动作方程，分子分母消去I得：得：mRRMPZZIEUU1oRmsetmoZZZZ270arg90RCS900线路低压距离继电器相量分析线路低压距离继电器相量分析 该动作方程对应的动作特性是以、两点连线为直径的圆。该动作方程对应的动作特性是以、两点连线为直径的圆。图中所示的暂态动作特性是向第图中所示的暂态动作特性是向第象限上抛的圆，远离座标原点。在反向发

28、象限上抛的圆，远离座标原点。在反向发生三相短路时，测量阻抗落在第生三相短路时，测量阻抗落在第象限，继电器不会误动。即使在反向出口或象限，继电器不会误动。即使在反向出口或母线上发生三相短路，过渡电阻附加阻抗是阻容性时，测量阻抗进入第母线上发生三相短路，过渡电阻附加阻抗是阻容性时，测量阻抗进入第象限象限，继电器也不会误动。所以该继电器的暂态动作特性在反方向短路时有良好的，继电器也不会误动。所以该继电器的暂态动作特性在反方向短路时有良好的方向性。方向性。 setZRZ低压距离继电器在反向出口处三相短路暂态特性RCS900线路低压距离继电器相量分析线路低压距离继电器相量分析 （三）（三）RCS900低

29、压距离继电器的低压距离继电器的稳态动作特性稳态动作特性前面介绍了低压距离继电器的暂态动作特性，即短路刚发生时，由于极化电压前面介绍了低压距离继电器的暂态动作特性，即短路刚发生时，由于极化电压UP的记忆作用，在正方向故障时动作圆包括圆点，保护无死区，反方向故障时动的记忆作用，在正方向故障时动作圆包括圆点，保护无死区，反方向故障时动作圆为上抛圆，保护不会误动作。但是记忆作用消失后，极化电压为正序电压，作圆为上抛圆，保护不会误动作。但是记忆作用消失后，极化电压为正序电压，其值很小，这时动作圆过零点，保护可能会不正确动作。其值很小，这时动作圆过零点，保护可能会不正确动作。低压距离继电器为了解决稳态状态

30、下的问题，极化电压低压距离继电器为了解决稳态状态下的问题，极化电压UP加入差入电压加入差入电压Uins，Uins=0.06UN,大于过渡电阻上的压降。其大于过渡电阻上的压降。其、段接地阻抗继电器的构成方法是：段接地阻抗继电器的构成方法是：工作电压：工作电压：极化电压：极化电压： 动作方程动作方程 ： 继电器在没有动作之前，插入电压的符号取成与工作电压继电器在没有动作之前，插入电压的符号取成与工作电压UOP的符号相的符号相反（相位相反）。而在继电器动作之后将插入电压倒置，即与工作电压反（相位相反）。而在继电器动作之后将插入电压倒置，即与工作电压UOP的符号相同（相位相同）。的符号相同（相位相同）

31、。 setOPZIUUinsMPUUU1oPOPoUU90arg90RCS900线路低压距离继电器相量分析线路低压距离继电器相量分析RCS900低压距离继电器的低压距离继电器的稳态动作特性稳态动作特性分析：分析：正方向出口处三相故障时，由暂态特性可知，此时低压距离继电器正方向出口处三相故障时，由暂态特性可知，此时低压距离继电器可靠动作，可靠动作，继电器动作后，插入电压取与工作电压同相位继电器动作后，插入电压取与工作电压同相位。记忆作用消。记忆作用消失后，正序电压很小，极化电压失后，正序电压很小，极化电压UP主要为插入电压主要为插入电压Uins ，而此时插出电，而此时插出电压与工作电压同相位，动

32、作方程满足，保护继续动作。压与工作电压同相位，动作方程满足，保护继续动作。反方向出口处三相故障时，由暂态特性可知，反方向出口处三相故障时，由暂态特性可知，此时低压距离继电器此时低压距离继电器可靠不动作，插入电压与工作电压相位相反。可靠不动作，插入电压与工作电压相位相反。记忆作用消失后，正序电记忆作用消失后，正序电压很小，极化电压压很小，极化电压UP主要为插入电压主要为插入电压Uins，而此时插出电压与工作电压，而此时插出电压与工作电压反相位，动作方程依然不满足，保护可靠不动作。反相位，动作方程依然不满足，保护可靠不动作。 第四部分第四部分RCS900线路电抗距离线路电抗距离继电器相量分析继电器

33、相量分析 RCS900相间电抗继电器是这样构成的：相间电抗继电器是这样构成的： 工作电压工作电压 极化电压极化电压 动作方程动作方程式中式中 模拟阻抗，其阻抗角为。因而可将改写成：模拟阻抗，其阻抗角为。因而可将改写成： RCS900线路电抗距离继电器相量分析线路电抗距离继电器相量分析setOPZIUUDPZIUDZoPopoUUarg9090o78OjdReZ78RCS900线路电抗距离继电器相量分析线路电抗距离继电器相量分析正向相间短路正向相间短路RCS900电抗继电器动作特性分析：电抗继电器动作特性分析：设发生设发生BC相间短路，假设短路前空载，下面各式中的电流都是故障分量电相间短路，假设

34、短路前空载，下面各式中的电流都是故障分量电流。用上图所示系统图里的参数来表达工作电压和极化电压。流。用上图所示系统图里的参数来表达工作电压和极化电压。工作电压：工作电压：）（setmsetmsetBCOPBCZZZZUUZIIIIBCBCBCBCRCS900线路电抗距离继电器相量分析线路电抗距离继电器相量分析极化电压：将工作电压和极化电压代入动作方程得：DBCZIDPZIUosetmooBCsetmBCjBCsetBCmBCdsetPOPRZZRIZZIIZIZIZIZIUUUO258arg78180argReargargarg78动作方程为：oosetmooRZZarg2589025890即

35、：oosetmooRZZarg1236012180 对应的动作特性是经过点，沿对应的动作特性是经过点，沿+R方向与方向与R轴夹角为的一条轴夹角为的一条直线，如下图中的直线所示，直线的下方（阴影区）是动作区。直线，如下图中的直线所示，直线的下方（阴影区）是动作区。RCS900线路电抗距离继电器相量分析线路电抗距离继电器相量分析setZo12由于相间短路时，过渡电阻就是电弧电阻，其值不大，因此，该电抗特性下倾由于相间短路时，过渡电阻就是电弧电阻，其值不大，因此，该电抗特性下倾12，使送电端的保护受对侧助增而过渡电阻呈容性时不致超越。，使送电端的保护受对侧助增而过渡电阻呈容性时不致超越。 以上方向阻

36、抗与电抗继电器二部分结合，增强了在短线上使用时允许过渡电阻以上方向阻抗与电抗继电器二部分结合，增强了在短线上使用时允许过渡电阻的能力。的能力。第五部分第五部分RCS900线路负荷限制线路负荷限制距离继电器距离继电器RCS900线路负荷限制距离继电器线路负荷限制距离继电器 为保证距离继电器躲开负荷测量阻抗，为保证距离继电器躲开负荷测量阻抗，RCS900装置设置了接装置设置了接地、相间负荷限制继电器，其特性如下图所示，继电器两边的斜地、相间负荷限制继电器，其特性如下图所示，继电器两边的斜率与正序灵敏角率与正序灵敏角一致，一致，RZD为负荷限制电阻定值，直线为负荷限制电阻定值，直线A和直线和直线B之

37、间为动作区。当用于短线路不需要负荷限制继电器时，用户之间为动作区。当用于短线路不需要负荷限制继电器时，用户可将控制字可将控制字“投负荷限制距离投负荷限制距离”置置“0”。第六部分第六部分RCS900线路线路工频变化量距离继电器工频变化量距离继电器RCS900线路工频变化量距离线路工频变化量距离继电器概述继电器概述 对继电保护从原理上划分有反应稳态量的保护和反应暂态量对继电保护从原理上划分有反应稳态量的保护和反应暂态量的保护两大类。最早研究并使用的都是反应稳态量的保护，例如的保护两大类。最早研究并使用的都是反应稳态量的保护，例如通常的电流、电压保护，零序电流保护，用上面分析的阻抗继电通常的电流、

38、电压保护，零序电流保护，用上面分析的阻抗继电器构成的距离保护，以及原先应用的纵联保护等都是反应稳态量器构成的距离保护，以及原先应用的纵联保护等都是反应稳态量的保护。反应暂态量的保护有反应工频变化量的保护，反应行波的保护。反应暂态量的保护有反应工频变化量的保护，反应行波初始特征的行波保护，反应电气量中的暂态分量保护等。初始特征的行波保护，反应电气量中的暂态分量保护等。 反应工频变化量的保护是由我国工程院院士沈国荣首先提出反应工频变化量的保护是由我国工程院院士沈国荣首先提出并付诸实现的。并付诸实现的。 工频变化量继电器等凡是反应暂态分量的继电器的理论基础都是重叠原理。如工频变化量继电器等凡是反应暂

39、态分量的继电器的理论基础都是重叠原理。如图所示，设线路在图所示，设线路在F点发生短路，短路后状态（点发生短路，短路后状态（a）原理图可以分解为正常负荷状态）原理图可以分解为正常负荷状态（b）和短路附加状态（）和短路附加状态（c）的和。图（）的和。图（c）即我们所需要的工频变化相电路图。）即我们所需要的工频变化相电路图。（a）短路后状态（b）正常负荷状态（c）短路附加状态RCS900线路工频变化量距离线路工频变化量距离继电器基本原理继电器基本原理 假设输电线路在假设输电线路在F点发生经过渡电阻的短路，在短路点人为的加上两个点发生经过渡电阻的短路，在短路点人为的加上两个电压源电压源U UF F，两

40、个电压源大小相等，方向相反，串联后等效电位还是，两个电压源大小相等，方向相反，串联后等效电位还是0 0，对电，对电路没有什么影响。由叠加原理可得：路没有什么影响。由叠加原理可得：U U、U UK K 、U Ul l分别为母线的工频变化量电压、负荷电压、短路后故障电压。分别为母线的工频变化量电压、负荷电压、短路后故障电压。在在RCS900RCS900线路保护装置中，电压电流都是以采样量来计算的，以电流线路保护装置中，电压电流都是以采样量来计算的，以电流为例，如下图所示，设在为例，如下图所示，设在T1T1时刻线路发生故障，则工频变化量电流即为故障时刻线路发生故障，则工频变化量电流即为故障后电流减去

41、故障前一个周波的电流。后电流减去故障前一个周波的电流。lKlKIIIUUURCS900线路工频变化量距离线路工频变化量距离继电器基本原理继电器基本原理工频变化量动作方程为：工频变化量动作方程为：UopUop为保护范围末端电压为保护范围末端电压, , 代表保护范围末端电压变化代表保护范围末端电压变化量。量。对相间阻抗继电器对相间阻抗继电器对接地阻抗继电器对接地阻抗继电器 为动作门槛，取故障前工作电压的记忆量。为动作门槛，取故障前工作电压的记忆量。SETOPZIUUSETOPZIKIUU03FOPUUFUOPURCS900线路工频变化量距离线路工频变化量距离继电器相量分析继电器相量分析RCS900

42、线路工频变化量距离线路工频变化量距离继电器相量分析继电器相量分析（一）正方向短路时工频变化量距离元件的动作特性（一）正方向短路时工频变化量距离元件的动作特性正方向短路时的短路附加状态如图所示。加在工频变化量阻抗继电器上的正方向短路时的短路附加状态如图所示。加在工频变化量阻抗继电器上的电压和电流是阻抗继电器接线方式中规定的电压、电流，其正方向为传统规电压和电流是阻抗继电器接线方式中规定的电压、电流，其正方向为传统规定的方向。定的方向。 setSmsetmSmsetmmOPZZIZIZIZIUUKSmFZZIU由等效电路得：由等效电路得：正方向短路时短路附加状态图正方向短路时短路附加状态图RCS9

43、00线路工频变化量距离线路工频变化量距离继电器相量分析继电器相量分析将上述两式代入动作方程，消去电流得：将上述两式代入动作方程，消去电流得：将上述比幅式动作方程转化为比相式动作方程得：将上述比幅式动作方程转化为比相式动作方程得：mIKSsetSZZZZosetSKsetKo270ZZ2ZZZarg90该动作方程对应的动作该动作方程对应的动作特性是以、两相量的端点的特性是以、两相量的端点的连线为直径的圆，如下图中连线为直径的圆，如下图中的圆的圆1所示，相量位于圆内继所示，相量位于圆内继电器动作。该圆向第电器动作。该圆向第象限象限有很大的偏移。有很大的偏移。正方向故障时工频变化量阻抗继电器的动作性

44、能正方向故障时工频变化量阻抗继电器的动作性能 ：（1）继电器有很强的保护过渡电阻的能力，而且该能力有很强的自适应功）继电器有很强的保护过渡电阻的能力，而且该能力有很强的自适应功能。能。工频变化量阻抗继电器在工频变化量阻抗继电器在R方向上有更多的保护范围，所以在区内方向上有更多的保护范围，所以在区内经过渡电阻短路不易拒动，保护过渡电阻的能力很强。经过渡电阻短路不易拒动，保护过渡电阻的能力很强。 （2）区外短路不会超越）区外短路不会超越由于过渡电阻是电阻性的，和由于过渡电阻是电阻性的，和R轴平行，所以当区外发生经过渡电轴平行，所以当区外发生经过渡电阻故障，测量阻抗不会落入动作圆内，保护不会误动。阻

45、故障，测量阻抗不会落入动作圆内，保护不会误动。（3）正方向出口短路没有死区。）正方向出口短路没有死区。 因为正方向短路的动作特性是向第因为正方向短路的动作特性是向第象限有很大偏移的圆，座标象限有很大偏移的圆，座标原点在动作特性内，因而正方向出口短路无死区，近处故障也不会拒原点在动作特性内，因而正方向出口短路无死区，近处故障也不会拒动，不必采取任何其它措施。动，不必采取任何其它措施。（4）系统振荡时或者系统运行中电流、电压有波动时工频变化量阻抗继电）系统振荡时或者系统运行中电流、电压有波动时工频变化量阻抗继电器不会误动。器不会误动。因为系统振荡时振荡周期最长以因为系统振荡时振荡周期最长以1.5S

46、计，产生的工频变化量很小计，产生的工频变化量很小，工频变化量保护几乎不受影响，所以保护不会误动。，工频变化量保护几乎不受影响，所以保护不会误动。RCS900线路工频变化量距离线路工频变化量距离继电器相量分析继电器相量分析RCS900线路工频变化量距离线路工频变化量距离继电器相量分析继电器相量分析（二）反方向短路时工频变化量距离元件的动作特性（二）反方向短路时工频变化量距离元件的动作特性反方向短路时的短路附加状态如图所示。加在工频变化量阻抗继电器上的反方向短路时的短路附加状态如图所示。加在工频变化量阻抗继电器上的电压和电流是阻抗继电器接线方式中规定的电压、电流，其正方向为传统规电压和电流是阻抗继

47、电器接线方式中规定的电压、电流，其正方向为传统规定的方向。定的方向。 setRmsetmRmsetmmOPZZIZIZIZIUUKRmKRmFZZIZZIU由等效电路得：由等效电路得：反方向短路时短路附加状态图反方向短路时短路附加状态图RCS900线路工频变化量距离线路工频变化量距离继电器相量分析继电器相量分析将上述两式代入动作方程，消去电流得：将上述两式代入动作方程，消去电流得：将比幅式动作方程转化为比相式动作方程：将比幅式动作方程转化为比相式动作方程：mIKRsetRZZZZosetKsetRKo270ZZZZ2Zarg90setRZZ 2setZ该动作方程对应的动作特该动作方程对应的动作

48、特性是以、性是以、两相量端点的连线为直径的圆两相量端点的连线为直径的圆，如图所示，该圆向第，如图所示，该圆向第象限象限上抛，相量位于圆内继电器动上抛，相量位于圆内继电器动作。作。反方向故障时保护测量的反方向故障时保护测量的阻抗是，处于第阻抗是，处于第象限象限，所以继电器不会误动。，所以继电器不会误动。 反方向短路的动作特性反方向短路的动作特性RCS900工频变化量距离保护试验工频变化量距离保护试验 仅投距离保护压板，重合把手切在仅投距离保护压板，重合把手切在“综重方式综重方式”； 整定保护定值控制字中整定保护定值控制字中“工频变化量阻抗工频变化量阻抗”置置1，投相间、接地，投相间、接地各段距离

49、置各段距离置0； 等保护充电，直至等保护充电，直至“充电充电”灯亮；灯亮； 加故障电流加故障电流I=2IN，分别摸拟，分别摸拟A、B、C相单相接地瞬时性故障（同相单相接地瞬时性故障（同时应满足故障电压在时应满足故障电压在0-UN范围内）及范围内）及AB、BC、CA相间瞬时性故相间瞬时性故障，（同时应满足故障电压在障，（同时应满足故障电压在0-100V范围内）；范围内）； 模拟单相接地故障电压：模拟单相接地故障电压： 模拟相间故障电压：模拟相间故障电压： 式中：式中：m=0.9 ；1.1 ；2； ZZD：工频变化量距离保护定值；：工频变化量距离保护定值； 工频变化量阻抗在工频变化量阻抗在m=1.

50、1时应可靠动作，在时应可靠动作，在m=0.9时应可靠不动时应可靠不动作，在作，在m=2时动作时间小于时动作时间小于10ms,装置面板相应灯亮；装置面板相应灯亮；RCS900工频变化量距离试验公式推导工频变化量距离试验公式推导（单相）（单相）)36.(.05. 1ANFUU）（16.FOPUU)26.(.)3()()3()3(000ZDAAKANZDAANAKZDAAOPZKIIUUZKIIUUZKIIUU工频变化量阻抗继电器动作方程为工频变化量阻抗继电器动作方程为:正方向单相（正方向单相（A）接地短路：）接地短路：将（将（62）、（）、（63）式代入（）式代入（61）得：）得：ANZDAAKA

51、NUZKIIUU05. 1)3()(0即：即：ANZDAANZDAANZDAAKUZKIUZKIUZKIIU)05. 11 ()1 ()05. 11 ()1 ()05. 11 ()3(0)66.(.05. 1ABNFUU)46.(.FOPUU)56.(.)(ZDABABKABNZDABABNABKZDABABOPZIUUZIUUZIUU工频变化量阻抗继电器动作方程为工频变化量阻抗继电器动作方程为:正方向相间（正方向相间（AB）短路：）短路：将（将（65）、（）、（66）式代入（）式代入（64）得：）得：ABNZDABABKABNUZIUU05. 1)(即：即：ABNZDAABNZDBAABNZ

52、DABABKUZIUZIIUZIU)05. 11 (2)05. 11 ()()05. 11 (RCS900工频变化量距离试验公式推导工频变化量距离试验公式推导（相间）（相间）第七部分第七部分RCS900线路距离保护整定线路距离保护整定RCS900线路距离保护整定线路距离保护整定距离距离I段：段： 按可靠躲过本线路末端故障整定。最大灵敏角按可靠躲过本线路末端故障整定。最大灵敏角取为线路阻抗角。取为线路阻抗角。距离距离I段动作阻抗；段动作阻抗；可靠系数，取可靠系数，取0.80.85;线路正序阻抗。线路正序阻抗。距离距离II段：段： 按本线路末端金属性故障有不小于规定的灵敏系数整定，并与相邻线路按本

53、线路末端金属性故障有不小于规定的灵敏系数整定，并与相邻线路距离距离I段或段或II段配合，动作时间按配合关系整定。段配合，动作时间按配合关系整定。本线路正序阻抗。本线路正序阻抗。相邻线路距离相邻线路距离I段动作阻抗。段动作阻抗。分支系数。分支系数。可靠系数，取可靠系数，取0.80.85;可靠系数，取可靠系数，取LrelopZKZ1 .1 .opZrelKLZ1 .OPbrelLrelIIOPZKKZKZrelK8 . 0relKrelKLZ1 .OPZbKRCS900线路距离保护整定线路距离保护整定 距离距离段：段：距离距离段定值，按可靠躲过本线路的事故过负荷最小阻抗段定值，按可靠躲过本线路的事

54、故过负荷最小阻抗整定，并与相邻线路不经振荡闭锁的距离整定，并与相邻线路不经振荡闭锁的距离II段或距离段或距离III段配合。段配合。距离距离段的动作时间应按配合关系整定，对可能振荡的线段的动作时间应按配合关系整定，对可能振荡的线路，还应大于振荡周期。路，还应大于振荡周期。距离距离段阻抗定值，对相邻线路末端故障的灵敏系数应不段阻抗定值，对相邻线路末端故障的灵敏系数应不小于小于1.21.2。本线路正序阻抗。本线路正序阻抗。相邻线路距离相邻线路距离II段动作阻抗。段动作阻抗。可靠系数，取可靠系数，取0.80.85;可靠系数，取可靠系数，取分支系数。分支系数。.IIOPZrelK8 . 0relKrel

55、KLZ.IIOPbrelLrelIIIOPZKKZKZbK第八部分第八部分RCS900线路距离保护线路距离保护TV断线闭锁断线闭锁RCS900线路距离保护线路距离保护TV断线闭锁断线闭锁 距离保护采用电压和电流来计算短路阻抗，当距离保护采用电压和电流来计算短路阻抗，当TV断线时，电压断线时，电压无法正确测量，可能会造成距离保护误动，所以当无法正确测量，可能会造成距离保护误动，所以当TV断线时，距离断线时，距离保护闭锁。保护闭锁。TV断线闭锁判据有以下三条：断线闭锁判据有以下三条：（1） 当，且起动元件不起动，延时当，且起动元件不起动，延时1.25秒发秒发TV二次回路异常信号并闭锁距离保护。二次

56、回路异常信号并闭锁距离保护。 本判据用以判别本判据用以判别TV二次的一相和两相断线。用二次的一相和两相断线。用TV二次侧三相二次侧三相电压的相量和（即电压）大于电压的相量和（即电压）大于8V来检测电压互感器二次回路发来检测电压互感器二次回路发生不对称断线。而生不对称断线。而TV二次不对称断线时，电流起动元件是不起动的二次不对称断线时，电流起动元件是不起动的。因此。因此1.25秒后即可发告警信号并闭锁距离保护。秒后即可发告警信号并闭锁距离保护。 在上述判据中加入起动元件不起动的条件是为了在一次系统中在上述判据中加入起动元件不起动的条件是为了在一次系统中发生接地短路时防止断线闭锁误将距离保护闭锁而

57、采取的反闭锁措发生接地短路时防止断线闭锁误将距离保护闭锁而采取的反闭锁措施。在系统中发生接地短路时虽然会出现零序电压，但由于此时起施。在系统中发生接地短路时虽然会出现零序电压，但由于此时起动元件动作，这样就不满足断线闭锁的判据，距离保护不会被误闭动元件动作，这样就不满足断线闭锁的判据，距离保护不会被误闭锁。锁。 本判据不能反应电压互感器二次的三相断线。因为三相断线时本判据不能反应电压互感器二次的三相断线。因为三相断线时，三相电压的相量和为零，不能满足上述条件。，三相电压的相量和为零，不能满足上述条件。V UUUcba803U（2）当使用母线电压互感器时，满足，）当使用母线电压互感器时，满足，且起动元件不动作，延时，且起动元件不动作，延时1.25秒发秒发TV二次回路异常信号二次回路异常信号并闭锁距离保护。并闭锁距离保护。 上述判据中为为正序电压。本判据可在使用母线电压上述判据中为为正序电压。本判据可在使用母线电压互感器时，检测出电压互感器的三相断线。当互感器时，检测出电压互感器的三相断线。当TV三相断线三相断线时，三个相电压都为零。所以三相电压的相量和以及正序时，三个相电压都为零。所以三相电压的相量和以及正序电压都为零。此时电流起动元件并未动作。只要是使用母电压都为零。此时电流起动元件并未动作。只要是使用母线线TV，经延时后即可发断线信号并闭锁距离保护。，经延时后即可发断线信号