电网距离保护第3讲

3.3阻抗继电器的实现方法3.3阻抗继电器的实现方法引言阻抗继电器的实现是以其动作特性为根据的。阻抗继电器的动作特性有阻抗形式和电压相量形式因此在实现时也有两种实现方法方法一：直接测量阻抗。采用阻抗形式的动作特性（相位比较或幅值比较）方法二：测量用于幅值或相位比较的两个正弦电压相量，进行相位和幅值比较。3.3阻抗继电器的实现方法引言模拟式阻抗继电器的实现：由于难于实现阻抗直接测量，因而一般采用方法二实现。通过外部接线获取用于比较的两个电压相量。通过电路实现相位或幅值比较数字式阻抗继电器的实现：理论上两种方法都可以，也都有应用，但在应用方法二时，数字继电器一般用于比较的两个电压相量是内部计算得到的，而不是靠外部接线获取。3.3.1电抗互感器的工作原理（一）电抗互感器的作用 将其一次绕组的输入电流转换成与电流成正比但相位超前一定角度的电压信号。

将模拟电路难于处理的电流信号转化为易于处理的电压信号，且相位可调。

其二次输出电压和一次输入电流之间的关系可表示为由于变比具有阻抗的量纲，故称为电抗互感器3.3.1电抗互感器的工作原理（二）电抗互感器的工作原理

说明：①电抗互感器的铁芯带有气隙，因而初级和次级绕组间的互感M接近常数②有两个二次绕组W2和W3。W2为工作绕组，W3绕组经可调电阻短接，用于改变绕组感应电势的相位。

3.3.1电抗互感器的工作原理（二）电抗互感器的工作原理分析：W3绕组开路输入电流全部作为励磁电流，其中一部分产生磁通，另一部分供给铁心损耗。绕组的感应电势正比于磁通且滞后。W2绕组二次输出电压超前于输入电流约90°。即3.3.1电抗互感器的工作原理（二）电抗互感器的工作原理分析：W3绕组带电阻性负载时等效电路如图，铁芯中的磁通由励磁电流产生，电势滞后的角度由负载电阻决定

W2二次输出电压与输入电流关系为3.3.1电抗互感器的工作原理（二）电抗互感器的工作原理小结：改变W3控制绕组负载电阻大小，可以改变二次绕组W2输出电压的相位改变W2绕组的匝数，可以改变二次绕组W2输出电压的幅度从而可以获得所需的二次绕组输出和输入的关系3.3.2阻抗继电器交流回路原理接线本节研究如何得到阻抗继电器动作方程中用于比幅和比相的电压量（一）模拟式实现方式模拟式阻抗继电器是通过外部接线得到所需的电压量

以方向阻抗继电器为例，动作方程如下幅值方程相位方程3.3.2阻抗继电器交流回路原理接线（一）模拟式实现方式幅值比较式方向阻抗继电器接线其中：3.3.2阻抗继电器交流回路原理接线（一）模拟式实现方式相位比较式方向阻抗继电器接线其中：3.3.2阻抗继电器交流回路原理接线

（二）数字式实现方式

数字式阻抗继电器直接对三相电流电压和三相电流进行采样，通过计算得到电流、电压相量，代入比幅或比相方程进行判断。整定阻抗作为常数参与运算注意：在上述接线方式的介绍中，用于比幅和比相的电压，电流与故障环路的关系

3.3.2阻抗继电器实现

（一）幅值比较原理的实现模拟方法图中左侧部分为电压整流回路；右侧部分为电压比较回路当UA>UB时，输出电压Uout为0V（逻辑0），继电器动作当UA<UB时，输出电压Uout为+E（逻辑1）3.3.2阻抗继电器实现

（一）幅值比较原理的实现数值方法

由数据采集得到的回路瞬时电压u(k)和电流i(k)，由傅氏算法得到电流电压相量，计算得到阻抗其中相量和基波瞬时值表达式的对应关系3.3.2阻抗继电器实现

（一）幅值比较原理的实现数值方法

同样阻抗3.3.2阻抗继电器实现

（二）相位比较原理的实现模拟方法

采用比相电路实现，具体方法同功率方向元件3.3.2阻抗继电器实现

（二）相位比较原理的实现数字方法首先计算出用于比相的两个相量

动作方程：实现方案：等价于：正弦性动作特性如何实现？3.3.3阻抗继电器实现工作电压和极化电压

（一）工作电压（补偿电压）动作方程分析全阻抗继电器方向阻抗继电器电抗特性阻抗继电器电阻特性阻抗继电器注意各式的分母3.3.3阻抗继电器实现工作电压和极化电压

（一）工作电压（补偿电压）

工作电压定义工作电压的物理意义：工作电压等于从保护安装处推算至（或补偿到）保护范围末端的虚拟电压3.3.3阻抗继电器实现工作电压和极化电压

（一）工作电压（补偿电压）

工作电压特性3.3.3阻抗继电器工作电压和极化电压

（二）极化电压（参考电压）工作电压的相位在区内外故障时有明显的的差异，只要能找出这种差异，就可以判断故障在区内和区外，为此需要找到一个参照系（参考相量）。该参考相量就称为极化