电力系统继电保护及自动装置(第2版)

2026/4/28第1章基础知识1第1章基础知识1.1继电保护及安全自动装置概述2026/4/28第1章基础知识2一、电力系统故障及不正常工作情况

*故障类型:三相、两相、单相接地、两相接地短路以及发电机、变压器绕组的匝间短路等

*故障原因：自然条件、产品质量和运行维护

*故障危害：故障设备过热，危及绝缘，降低使用寿命；影响用户用电质量；破坏系统稳定**不正常工作情况及危害过负荷、过电压、电力系统振荡1.1.1电力系统继电保护的作用2026/4/28第1章基础知识31。当电力系统出现故障时，能自动、快速、有选择地将故障设备从系统中切除，使故障设备免受损坏，保证系统其它部分继续运行。2。当发生不正常工作情况时，能自动、及时、有选择地发出信号，由值班人员进行处理，或切除继续运行会引起故障的设备。

二、电力系统继电保护的任务2026/4/28第1章基础知识41。电网：自动重合闸，目前已与继电保护合为1个装置；备用电源自动投入，保证供电可靠性、简化继电保护配置；自动按频率减负荷，保证电网频率稳定。2。发电厂：发电机自动调节励磁；发电机自动并列装置。

三、安全自动装置2026/4/28第1章基础知识51.1.2继电保护的基本原理一、继电保护的构成原理1。反应电气量的继电保护

（1）反应故障时电流剧增构成的电流保护;（2）反应故障时电压剧减构成的低电压保护；（3）同时反应故障时电压降低和电流增加构成的阻抗（距离）保护;（4）同时反应故障时电压与电流之间相位角的变化则可以构成方向保护。2026/4/28第1章基础知识6

2。反应非电气量的继电保护（1）反应变压器油箱内部油气流速度的瓦斯保护；（2）反应变压器及电动机绕组温度变化的温度保护

零序、负序分量是不对称故障的特征，常采用以零序、负序分量构成的继电保护反应不对称故障。例如零序电流保护。2026/4/28第1章基础知识7测量部分执行部分逻辑部分二、继电保护装置的构成输入信息整定值输出信号2026/4/28第1章基础知识8

1.1.3电力系统对继电保护的基本要求1。选择性

选择性是指,保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电的范围尽量小，以保证系统中的无故障部分仍能继续工作。2026/4/28第1章基础知识92026/4/28第1章基础知识102。速动性

速动性是指，保护装置应能尽快切除短路故障。目前110kV及以下电压等级电网保护动作时间≤0.5”220kV及以上电压等级电网保护动作时间≤0.05”继电保护快速动作有利于减小设备损坏程度，提高电力系统运行稳定性。2026/4/28第1章基础知识113。灵敏性

灵敏性是指，对于其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。满足灵敏性要求的保护装置应该是在事先规定的保护范围内部故障时，不论短路点的位置、短路的类型如何，以及短路点是否有过渡电阻，都能敏锐感觉，正确反应。Ksen=故障参数

/整定动作值Ksen=整定动作值/故障参数

过动作量保护欠动作量保护2026/4/28第1章基础知识124。可靠性

可靠性是指，保护该动作时应动作（即不拒动），不该动作时不动作（即不误动）。2026/4/28第1章基础知识13常用继电器及符号2026/4/28第1章基础知识141.1.4继电保护及安全自动装置的发展电磁型感应型整流型晶体管型集成电路型微机型2026/4/28第1章基础知识15继电保护技术发展趋势微机化网络化2026/4/28第1章基础知识161.2电压互感器作用：一次高压变换为二次低压，二次相间额定电压100V。

注意：TV二次严禁短路！2026/4/28第1章基础知识171.电压互感器的型式电磁式电压互感器优点:结构简单，有长时间的制造和运行经验，产品成熟；暂态响应特性较好。问题：因铁芯的非线性特性，容易产生铁磁谐振，体积、重量较大。2026/4/28第1章基础知识18电容式电压互感器优点：没有谐振问题。主要缺点：暂态响应特性较电磁式差。2026/4/28第1章基础知识19光电式电压互感器具有无饱和，高精度，线性度好，安全性高等特点2026/4/28第1章基础知识20具有线路保护和计量功能的数字式光电互感器柜光电式传统电磁型2026/4/28第1章基础知识212026/4/28第1章基础知识22光电电流电压互感器结构示意图2026/4/28第1章基础知识232.电压互感器的基本参数（1）一次参数（2）二次额定电压（3）二次额定输出容量（4）电压互感器的误差对应相应电压等级相间100V1O、15、25、30、50、75、100、150、200、250、300、400、500VA。测量用TV：0.1、0.2、0.5、1.0、3.0保护用TV：3P、6P2026/4/28第1章基础知识243.电压互感器的二次回路接线（1）电压互感器的配置（a）单母线、单母线分段、双母线等主接线，在母线上安装三相式电压互感器；当出线上有电源，需要重合闸鉴同期或无压，应在线路侧安装单相或两相电压互感器；（b）对于3/2主接线，常常在线路或变压器侧安装三相电压互感器，而在母线上安装单相互感器以供同期并联和重合闸鉴无压、鉴同期使用；（c）内桥接线的电压互感器可以安装在线路侧，也可以安装在母线上。*TV次级可为2个，1个接星型，一个接开口三角形；也可为3个，实现双重化保护电压回路相互独立或保护、测量用电压相互独立。2026/4/28第1章基础知识25(2)继电保护和测量用电压二次回路接线单相接线常用于大接地电流系统判线路无压或同期，可以接于任何一相。2026/4/28第1章基础知识26单线电压接线中一只电压互感器接于两相电压间，主要用于小接地电流系统判线路无压或同期。2026/4/28第1章基础知识27V/V接线主要用于小接地电流系统的母线电压测量，该接线在二次回路无法测量系统的零序电压，当需要测量零序电压时，不能使用该接线。2026/4/28第1章基础知识28应用最多用于测量母线三相电压用于测量零序电压2026/4/28第1章基础知识29在星形接线的中性点接一只电压互感器也能起到消谐的作用。该电压互感器也称为消谐电压互感器。2026/4/28第1章基础知识30(3)电压互感器二次回路的保护一般采用快速熔断器或自动空气开关(4)电压二次回路的接地电压二次回路只能有一点接地2026/4/28第1章基础知识311.3电流互感器1.电流互感器的工作原理作用：一次大电流变换为二次小电流，二次相间额定电流为5A或1A。

注意：TA二次严禁开路！注意：TA二次侧必须有一点接地，也只能有一点接地！2026/4/28第1章基础知识322.电流互感器极性TA参考方向规定与《电机学》中变压器参考方向相反，按照TA参考方向，与同相；而在变压器参考方向下，与反相。2026/4/28第1章基础知识333.电流互感器接线方式用于35kV及以下电压等级小电流接地系统，可以获得A、C相电流。图中KA为电流继电器或继电保护电流测量元件2026/4/28第1章基础知识34用于110kV及以上电压等级大电流接地系统，可以获得三相相电流。2026/4/28第1章基础知识35可以获得三相电流之和，即3倍的零序电流2026/4/28第1章基础知识364.电流互感器的误差测量用TA的准确度级分为0.1、0.2、0.5、1、3、5保护用TA的准确度级分为5P、10P准确度级比值误差土(％)（额定一次电流下）复合误差土(％)（额定准确限值的一次电流下）额定一次电流下相位差±（’）±(rad×10-2)5P15601.810P310————IEC规定5P、10P的误差极限2026/4/28第1章基础知识37TA的10％误差曲线m：一次电流倍数一次电流越大，TA误差越大Z：二次负载二次负载越大，TA误差越大2026/4/28第1章基础知识381.4变换器1.变换器作用(1)电量变换将互感器二次侧电压(额定100V)、电流(额定5A或1A)，转换成弱电压（数伏），以适应弱电元件的要求。(2)电气隔离必须接地不允许接地2026/4/28第1章基础知识392.电压变换器（UV）2026/4/28第1章基础知识403.电流变换器（UA）2026/4/28第1章基础知识414.电抗变压器（UX）Zm<<Zload,原方电流几乎全部用于励磁，Im≈I12026/4/28第1章基础知识42UX转移阻抗大小通过调整铁芯气隙及一、二次线圈匝数改变转移阻抗的角度通过辅助绕组上的电阻调整

转移阻抗的调整2026/4/28第1章基础知识43电磁型继电器原理结构图1.5电磁型继电器2026/4/28第1章基础知识44DL-12-6型电磁型电流继电器1.5.1电磁型电流继电器2026/4/28第1章基础知识45动作条件为动作电流与返回电流弹簧力矩摩擦力矩电磁力矩Iact：动作电流，能使电流继电器动作的最小电流。动作：继电器动合触点（常开接点）由打开状态变为闭合状态2026/4/28第1章基础知识46返回条件为弹簧力矩摩擦力矩电磁力矩Ire：返回电流，能使电流继电器返回的最大电流。返回：继电器动合触点（常开接点）由闭合状态回到打开状态2026/4/28第1章基础知识47动作返回返回系数一般为0.85～0.92026/4/28第1章基础知识48（2）电流继电器特性当输入电流IK>Iact时，继电器动作，动合触点闭合；若IK<Ire，继电器返回，触点又断开。以电流继电器动合触点接通断路器跳闸回路，当发生故障、电流超过设定值时，电流继电器动作，触点闭合，接通断路器跳闸回路，跳开断路器，切除故障。故障切除后，故障电流消失，继电保护返回。2026/4/28第1章基础知识49动作电流的调整方法如下：（1）改变弹簧力矩弹簧旋紧则IK.act

松则IK.act

（2）改变两个线圈的连接方式线圈串联时的动作电流是并联时的一半。（3）继电器动作电流调整2026/4/28第1章基础知识501.5.3电磁型电压继电器加在线圈上的电压线圈阻抗*过电压继电器：反应电压升高而动作返回系数Kre=(UK.re/UK.act)<1*低电压继电器：反应电压降低而动作返回系数Kre=(UK.re/UK.act)>12026/4/28第1章基础知识51低电压继电器使用的是动断触点（常闭接点）当继电器没有输入电压时，其接点闭合。电力系统正常运行时，电压较高，电压继电器接点打开；当发生故障时电压较低，继电器接点闭合，接通跳闸回路。2026/4/28第1章基础知识522026/4/28第1章基础知识53

1.5.4辅助继电器（1）时间继电器作用：建立必要的动作时限。电磁型时间继电器多为直流继电器。2026/4/28第1章基础知识54时间继电器应用2026/4/28第1章基础知识55时间电路原理框图符号第1章基础知识2026/4/28第1章基础知识56（2）中间继电器作用：1）可同时闭合或断开几个回路；

2）作为出口继电器，接通断路器跳闸或合闸回路，并在必要时构成自保持回路；

3）可实现较短的延时。类型：1）普通吸引衔铁式；2）带自保持线圈式

3）小型密封；4）干簧继电器式2026/4/28第2章电网相间短路的电流电压保护57中间继电器使用2026/4/28第1章基础知识58（3）信号继电器KS作用：用于对继电器或继电器保护装置所处状态给出明显标示，或接通灯光、音响回路，以提醒运行人员发现故障。类型：1）机械保持型

2）磁保持型2026/4/28第1章基础知识59模拟量输入系统（或称数据采集系统）CPU主系统开关量输入/输出回路人机接口回路通讯回路电源回路1.4微机保护硬件将交流模拟量转为CPU能够处理的数字量，并要达到隔离与精度要求。基本通用的微机主系统。接点状态或高低电平的处理。便于操作，如键盘、液晶显示、打印机、信号灯等便于综合自动化。开关电源，要强调抗干扰。2026/4/28第1章基础知识60可靠性高；灵活性强；性能改善，功能易于扩充；维护调试方便；有利于实现变电站综合自动化。微机保护优点元件少，接线简单，软件一致。投退功能灵活，硬件通用。可以实现复杂继电保护原理，如任意形状阻抗继电器，功能扩充时可以不需要更改硬件。微机保护测试仪的应用，缩短了调试时间。通信与网络功能的加强，可以实现遥控、遥信、遥测、遥调的“四遥”功能。2026/4/28第1章基础知识61

数据采集系统

开关量系统

人机对话微机保护硬件组成2026/4/28第1章基础知识62微处理器CPU存储器并行口串行口定时/计数器等微机主系统需要强调的是，存储器包括EPROM－用于存放保护程序，即软件RAM－用于存放运算的中间结果。EEPROM－用于存放保护定值，也可采用FLASH来存放。2026/4/28第1章基础知识63类型电流变换器（UA）电压变换器（UV）电抗变换器（UR）（1）电压形成回路作用TA、TV二次侧电流电压较大，变化范围也较大，为适应模数转换器的转换要求将交流模拟量适当值，以满足精度要求。屏蔽和隔离，TA、TV二次侧过电压损坏保护装置。1.6.1基于逐次逼近式A/D转换的模拟量输入系统2026/4/28第1章基础知识64采样：将一个连续时间信号x(t)变成离散时间信号x*(t)。（2）采样保持（S/H）电路TS－采样周期

fS=1/TS－采样频率工频每周期采样点数N为：T－工频周期，20msf=1/T－工频频率，50HZ2026/4/28第1章基础知识65保持：为保证各通道采样的同时性，在等待模数转换的过程中，必须保持采样值不变。（2）采样保持（S/H）电路粉红色为理想值，红色为实际值。2026/4/28第1章基础知识66要求：

1、截获时间尽量短，特别是对快速变化的输入信号采样更应保证这一点；

2、保持时间要长；

3、模拟开关的动作延时、闭合电阻和开断时的泄露电流要小。（2）采样保持（S/H）电路采样电子开关要求1：CH越小越好要求2：CH越大越好CH的大小应当如何确定呢？2026/4/28第1章基础知识67离散信号怎样才能真实反映被采样的连续信号，若要求不丢失信息，应满足什么条件？（3）ALF和采样频率问题被采样信号x(t)的频率为f0，TS为采样周期，fS为采样频率混叠混叠正确2026/4/28第1章基础知识68若要不丢掉信息地对输入信号进行采样，就必须满足fs≥2f0。（3）ALF和采样频率结论采样定理若输入信号x(t)含有各种频率成份，其最高频率为fmax，若要对其不失真地采样，或者采样后不产生频率混叠现象，采样频率必须不小于2fmax，即fs≥2fmax。采样定理对模拟信号要求（采用模拟低通ALF的原因）限于CPU运算速度，要限制输入信号的最高频率，只需在采样前用一个模拟低通滤波器（ALF），滤出fs／2以上的频率分量。2026/4/28第1章基础知识69目前绝大多数微机保护的采样周期TS为5/6ms或5/3ms，即采样频率为1200HZ或600HZ。（3）ALF和采样频率微机保护现状每周期采样N=24点或12点。2026/4/28第1章基础知识70（3）ALF分类与电路有源ALF无源ALF由RC网络加上运算放大器构成，其特性较稳定，不受时间、温度变化的影响，可以避免采用大电容，有好的特性及快的速度。无源滤波器通常是由RLC等元件组成，滤波特性受温度变化发生漂移，而且保护带来延时，在微机保护ALF中很少应用。无源电路特性2026/4/28第1章基础知识71（4）模拟多路转换开关（MPX）模拟量输入通道公用一个A/D芯片多路转换开关是电子型的，通道切换受微机控制。译码/驱动器ENA1A2A3A0AS1AS15AS015V+15V–ui0ui1ui15uout2026/4/28第1章基础知识72ADC的基本原理（5）模数转换器（ADC回路）将输入的离散模拟量u*(t)与基准电压UR进行比较，按照四舍五入的原则，编成二进制代码的数字信号。将数字量D转换成模拟量。数摸转换器2026/4/28第1章基础知识73二分法举例ADC的基本原理已知某物品价格在0-64元间（31元），猜一猜该物品价格（精确到1元）。第1次第2次第3次第4次第6次第5次321624283130高低低低结束低64是基准值；最多6次，26＝64；精度64/26

＝1元。2026/4/28第1章基础知识74逐次逼近ADC原理ADC的基本原理参考电压UR，ADC位数N位，输入电压Ui，则最多需要比较N次，精度为UR/2N

。第1次第2次…第N次100…00010…00…011…01高，1改0低，1保持…结束第3次011…00低模数转换器的位数越多即N值越大，则模数转换器分辨率与转换的精度越高。2026/4/28第1章基础知识75用于将上述ADC过程中数字量转化为模拟量与输入电压进行比较。DAC数模转换原理可见，输出模拟电压正比于输入的数字量D。2026/4/28第1章基础知识76模数转换器回路逻辑较快的二分逼近方法，N位转换器只要比较N次，比较的次数与输入模拟量的值无关。2026/4/28第1章基础知识77查询方式数据采集系统与微机接口靠CPU查询AD转换是否结束AD转换结束向CPU发出中断请求AD转换结果直接存入内存中断方式DMA2026/4/28第1章基础知识78开关量输入回路1.6.2开关量输入输出回路原理电平接点直接接入并行口外部接点要采取抗干扰措施，如光耦的隔离不带电位的接点（QF位置、跳闸等）、逻辑电平（键盘、信号）。2026/4/28第1章基础知识79开关量输出回路电平接点并行口直接输出外部接点要采取抗干扰措施，如光耦隔离、防止误输出2026/4/28第1章基础知识80主程序1.7微机保护的软件构成中断服务程序内容2026/4/28第1章基础知识811主程序模拟量采集与滤波开关量的采集装置硬件自检TA、TV断线检验起动判断2026/4/28第1章基础知识822中断服务程序正常运行程序检查开关位置状态－异常时发信号三相无流跳闸位置QF未投运有电流跳闸位置QF异常交流电压断线－延时报警并闭锁相应会误动保护2026/4/28第1章基础知识83正常运行程序交流电流断线－延时10S报警并闭锁相应会误动保护无流合闸位置TA异常电压、电流回路零点漂移自动调整－装置将自动跟踪零点随温度及环境的漂移，并自动调整采样值。2026/4/28第1章基础知识84中断服务程序故障处理程序（各种保护的故障处理程序有所不同）纵联保护距离保护零序保护电压电流保护重合闸等2026/4/28第1章基础知识85硬件抗干扰提高微机保护可靠性的措施软件抗干扰－抗干扰措施硬件与软件的自恢复微机保护的工作环境具有高电压、大电流等强电装置。电磁辐射、雷电冲击、高频噪声和谐波等电磁干扰将使保护的工作可靠性降低，出现误判、误动等故障状况，甚至致使系统“死机”电磁兼容(ElectromagneticCompatibility——EMC)2026/4/28第1章基础知识86硬件抗干扰措施模拟量部分的输入通过变换器隔离。开关量的输入输出通过光电耦合器进行隔离（2）电源的抗干扰（1）隔离和屏蔽微机保护整机故障有1/3～1/2来自于电源宽工作电压范围（AC85～265V）且有隔离作用的开关电源，提高系统抗电网电压波动能力。电源输入隔离变压器初级和次级间加入接地的金属屏蔽层，减小因雷击和瞬时过电压引起的地电位升高给微机系统造成的电源干扰的可能。瞬变电压抑制器（TPV）、电源滤波器或串接铁氧体磁环－高频干扰信号(增加高频阻抗或吸收)2026/4/28第1章基础知识87屏蔽电缆，减小外屏蔽直流电阻和增大屏蔽的电感－抗电磁耦合屏蔽电缆外屏蔽一端或两端接地－抗静电干扰（4）印制电路板的抗干扰（3）信号传输线的抗干扰合理的电路板布线技术（环绕布线、线径选择、分层处理）；电源线、地线的布线尽量加粗和缩短－减小阻抗。低频电路部分的接地采用单点并联接地；高频电路采用多点就近接地；在高频元件电路周围，尽量用敷铜栅格形式地箔包围；信号线尽可能远离电源线。电磁耦合－交变电流及高压导体的电晕、放电静电耦合－分布电容耦合造成2026/4/28第2章电网的电流保护88第2章

电网的电流保护2026/4/28第2章电网的电流保护892.1单侧电源线路的电流保护

反应电流增加且不带时限动作的电流保护，又称为电流Ⅰ段保护

。

为了保证选择性，整定时应考虑本线路以外（区外）发生故障时电流Ⅰ段保护不动作。即电流Ⅰ段保护动作电流应当“躲过”区外故障的最大短路电流。2.1.1无时限电流速断保护

用于单侧电源线路1.无时限电流速断保护的整定2026/4/28第2章电网的电流保护90如何计算短路电流？三相短路时两相短路时

系统阻抗相电势故障点到保护安装处距离每公里线路阻抗，一般架空线路为0.4欧姆/公里2026/4/28第2章电网的电流保护91短路电流大小由以下因素决定：a.系统运行方式（简称运方），系统电源等效阻抗与电源投入数量、电网结构变化有关，最大时短路电流最小，称为最小运方；越小，短路电流越大。

故障点越近，最小时短路电流最大，称为最大运方。c.短路类型，b.故障点远近，2026/4/28第2章电网的电流保护92外部故障时流过保护P1的最大短路电流为：

动作电流应满足以下条件：

考虑电流互感器、电流继电器均有误差可靠系数1.2～1.32026/4/28第2章电网的电流保护93整定过程图解最大运方三相短路本线末最大短路电流动作电流保护区2026/4/28第2章电网的电流保护94电流速断保护单相原理接线图2.无时限电流速断保护的单相原理接线I>++信号TAKA-+-YKMKSQFQF2026/4/28第2章电网的电流保护953.无时限电流速断保护特点（1）保护区受运方、故障类型影响短路电流水平降低，电流保护的保护区缩短2026/4/28第2章电网的电流保护96最大运方三相短路最小运方两相短路2026/4/28第2章电网相间短路的电流电压保护97（2）电流Ⅰ段保护不能保护本线全长Ⅰ段保护最长的保护区不能伸出本线范围特殊情况，如线变组时，将Ⅰ段保护区伸入变压器，可以保护线路全长。2026/4/28第2章电网的电流保护98线变组整定方法2026/4/28第2章电网的电流保护992.1.2限时电流速断保护限时电流速断保护，又称电流Ⅱ段保护设置目的：弥补电流Ⅰ段保护不足，保护本线全长整定原则：为了可靠保护本线全长，保护区必然伸入下线，必须解决与下线保护“抢动”问题。2026/4/28第2章电网的电流保护100与下线电流Ⅰ段保护配合具体为时限配合及保护区配合时限配合动作时限较电流Ⅰ段保护长，可取0.3－0.5秒保护区配合保护区不超过下线电流Ⅰ段保护区

2026/4/28第2章电网的电流保护101如果保护区超过了下线电流Ⅰ段保护区P2Ⅰ段不起动；P1Ⅱ段起动，0.5秒后误动，切除1QF。2026/4/28第2章电网的电流保护102如何保证Ⅱ段保护区不超过下线Ⅰ段保护区？由动作电流整定保证P2Ⅰ段保护区P1Ⅱ段保护区2026/4/28第2章电网的电流保护103电流Ⅱ段保护整定公式：按上面公式整定能保证选择性，但能保护本线全长吗？应进行灵敏度校验，确认保护本线全长能力。2026/4/28第2章电网的电流保护104灵敏度校验概念电流保护动作条件：即：灵敏度系数Ksen考虑TA、继电保护误差，Ksen>1不能保证可靠动作Ksen>1.25才能保证可靠动作应选取本线范围内最小的短路电流进行校验。2026/4/28第2章电网的电流保护105如果本线范围内最小的短路电流能保证Ⅱ段保护可靠动作，则说明Ⅱ段保护具有保护本线全长的能力。Ksen>1.25，灵敏度合格，能够保护本线全长Ksen<1.25，灵敏度不合格，不能保护本线全长本线最小短路电流应考虑更换为距离保护或改与下线Ⅱ段保护配合2026/4/28第2章电网的电流保护106限时电流速断保护单相原理接线图I>++信号TAKA-+-YKTKSQFQF2026/4/28第2章电网的电流保护1072.1.3定时限过电流保护线路配置了电流Ⅰ段及Ⅱ段后，可以切除本线路上的故障。但是当继电保护或断路器发生故障时，仍不能保证切除故障。还应设Ⅲ段保护。拒动主保护后备保护2026/4/28第2章电网的电流保护108近后备远后备“近后备”与“远后备”2026/4/28第2章电网的电流保护109定时限过电流保护（电流Ⅲ段）整定原则（1）过电流保护动作时限整定Ⅲ段保护动作时限阶梯特性2026/4/28第2章电网的电流保护110（2）过电流保护动作电流整定A.过电流保护在正常运行时不动作负荷电流B.过电流保护在外部故障切除后可靠返回自起动系数2026/4/28第2章电网的电流保护111自起动情况外部故障切除时，电压升高，相当于电动机负荷同时起动，此时电流为电机的起动电流，大于负荷电流。以表示

为自起动系数，它决定于网络接线和负荷性质，一般取1.5～3

2026/4/28第2章电网的电流保护112（3）过电流保护灵敏系数校验校验用作本线路近后备保护的灵敏度校验作为相邻线路的远后备保护灵敏度使用本线路末端最小短路电流校验，要求>1.5使用相邻线路末端最小短路电流校验，要求>1.252026/4/28第2章电网的电流保护1132.1.4电流保护的接线方式电流保护接线方式：电流继电器与电流互感器二次绕组之间的连接关系。*完全星型接线：*不完全星型接线：接线系数：流入电流继电器的电流与电流互感器二次侧电流的比值完全星形与不完全星形接线的接线系数均为12026/4/28第2章电网的电流保护114电流保护完全星形接线2026/4/28第2章电网的电流保护115电流保护不完全星形接线节约，应用最为广泛2026/4/28第2章电网的电流保护116两相电流差接线缺点：各种故障情况接线系数不同，几乎不采用2026/4/28第2章电网的电流保护117电流保护一般用于10～35kV电网，属于小电流接地系统，一般采用不完全星形接线。保护应统一安装在同名相上（通常装于A、C相）。注意在10～35kV小电流接地系统中发生单相接地时，没有短路电流。线路仍可继续运行2小时。2026/4/28第2章电网的电流保护1182.1.5电流电压联锁速断保护++++--+KA1KA2TAQFU<U<U<KV1KV2KV3abc（来自TV）KCOKSKMI>I>TV断线信号信号电流电压联锁速断保护原理接线2026/4/28第2章电网的电流保护119电压保护特点2026/4/28第2章电网的电流保护120电压保护具有以下特点：（1）母线电压变化规律与短路电流相反（2）大运方下母线电压水平高，电压保护的保护区缩短。（3）仅由母线电压不能判别是母线上哪一条线路故障，电压保护无法单独用于线路保护。2026/4/28第2章电网的电流保护121电流电压联锁速断保护电流保护与电压保护构成速断保护，电流继电器与电压继电器触点串联出口。电流速断保护整定时按最大运行方式整定关键是整定时考虑的运方不同当系统运方不是最大运方时，电流速断保护的保护区缩短。电流电压联锁速断保护则是按系统最常见的运方整定，当系统运方不是最常见运方时，其保护区缩短，保证常见运方下保护区最长。2026/4/28第2章电网的电流保护122电流电压联锁速断保护整定方法按常见运方下80％保护区整定保护区运方不是常见运方时，保护区缩短2026/4/28第2章电网的电流保护123电流电压联锁速断保护原理框图2026/4/28第2章电网的电流保护1242.1.6阶段式电流保护1.阶段式电流保护的构成*无时限电流速断保护（电流I段）*限时电流速断保护（电流II段）*定时限过电流保护（电流III段）主保护后备保护2026/4/28第2章电网的电流保护125l0三段式电流保护的保护区及时限配合特性lABC123QF1QF3QF2IKt~III0.5tII0.5tI2026/4/28第2章电网的电流保护126归总式原理图2.电磁型电流保护归总图与展开图2026/4/28第2章电网的电流保护127展开式原理图2026/4/28第2章电网的电流保护1282026/4/28第2章电网的电流保护1293.低压线路保护逻辑框图2026/4/28第2章电网的电流保护130电流保护评价1.选择性电流保护在单电源线路上具有选择性。电流Ⅰ段由动作电流保证选择性；电流Ⅱ段由动作电流及动作时间保证选择性；电流Ⅲ段由动作时间阶梯特性保证选择性。2026/4/28第2章电网的电流保护1312.快速性电流Ⅰ段快速性最好，动作时间仅为ms级的继电器固有动作时间；电流Ⅱ段快速性次之，动作时间为0.5s左右；电流Ⅲ段快速性最差，动作时间长。2026/4/28第2章电网的电流保护1323.灵敏性电流Ⅰ段灵敏性最差，不能保护本线全长（除线变组情况）；电流Ⅱ段灵敏性较好，能保护本线全长；电流Ⅲ段灵敏性最好，能保护下线全长。4.可靠性电流保护构成简单，可靠性较高。2026/4/28第2章电网的电流保护133电流保护应用范围电流保护简单可靠，但是保护区随系统运行方式及短路类型变化。电流保护主要用于单电源的10～35kV馈电线路作为相间短路的保护。实际应用时，由于Ⅲ段保护动作时限不长，常将阶段式电流保护简化为电流速断保护与过电流保护两段式。2026/4/28第2章电网的电流保护134*阶段式电流保护整定实例1.保护1电流I段整定计算（1）动作电流按躲过最大运行方式下本线路末端（即B母线处）三相短路时流过保护的最大短路电流整定，即2026/4/28第2章电网的电流保护135（2）动作时限，为保护固有动作时间。（3）灵敏性校验，即求出最大、最小保护范围。在最大运行方式下发生三相短路时的保护范围为：2026/4/28第2章电网的电流保护136最小运行方式下发生两相短路时的保护范围为：2026/4/28第2章电网的电流保护1372.保护1电流Ⅱ段整定计算（1）求动作电流与相邻线路保护2的Ⅰ段动作电流相配合（2）动作时限2026/4/28第2章电网的电流保护138（3）灵敏系数校验使用最小运行方式下本线路末端（即B母线处）发生两相金属性短路时流过保护的电流来校验灵敏系数合格2026/4/28第2章电网的电流保护1393．保护1电流Ⅲ段整定计算（1）求动作电流躲过本线路可能流过的最大负荷电流（2）动作时限应比相邻线路保护的最大动作时限高一个时限级差

t

2026/4/28第2章电网的电流保护140（3）灵敏系数校验（a）近后备灵敏度校验校验本线路灵敏系数近后备灵敏度满足要求2026/4/28第2章电网的电流保护141（b）远后备灵敏度校验校验相邻线路末端灵敏系数远后备灵敏度满足要求第2章电网的电流保护142要求:

掌握双侧电源线路上方向电流保护工作原理知识点:掌握双侧电源线路保护特点掌握方向电流保护构成理解方向元件判据了解方向元件接线方式

2.2电网相间短路的方向电流保护第2章电网的电流保护1432.2.1方向电流保护的工作原理1电流保护用于双电源线路时的问题第2章电网的电流保护144（1）Ⅰ、Ⅱ段灵敏度可能下降k2Ikb.Ⅰ段还必须躲过k2时的短路电流c.Ⅰ段整定值取a、b计算结果较大值a.Ⅰ段躲过k1时的短路电流k1IkⅠ段:第2章电网的电流保护145k2Ikb.Ⅱ段还应与P2Ⅰ段配合c.Ⅱ段整定值取a、b计算结果较大值a.Ⅱ段应与P5Ⅰ段配合k1IkⅡ段:P5P2第2章电网的电流保护146（2）Ⅲ段无法保证动作选择性k2Ikk1IkP2a.k1故障时希望P3跳闸，t2>t3b.k2故障时希望P2跳闸，t3>t2无法同时保证以上两种情况保护动作具有选择性第2章电网的电流保护1472方向性保护的概念k2Ik问题在于“反向故障”区域故障时，电源B提供的短路电流对保护P3的影响。反向故障正向故障：母线指向线路第2章电网的电流保护148解决方法：设置“方向元件”判别故障方向当故障为“正向故障”时，开放电流保护当故障为“反向故障”时，闭锁电流保护第2章电网的电流保护149设置了方向元件，双电源线路电流保护实际分成了两组方向不同的单电源线路电流保护。两组保护各自的整定方法与单电源线路电流保护一致。第2章电网的电流保护1502.2.2功率方向元件1.工作原理方向元件如何判断故障“方向”？分析一下两种故障情况母线电压与线路电流的相位关系第2章电网的电流保护151结论：根据母线电压与线路电流的相位关系可以判断故障“方向”。1.传统功率方向继电器传统的方向元件也称为功率方向继电器正向故障时：传统功率方向继电器有感应型的GG-11、整流型的LG-11等。第2章电网的电流保护152（1）LG-11动作条件：加入继电器的电压加入继电器的电流电压变换器变换系数电抗变压器变换系数实现时转为比幅动作方程：第2章电网的电流保护153比相条件与比幅条件的等效关系第2章电网的电流保护154极化记忆LG-11电路原理图第2章电网的电流保护155“死区”问题：保护出口短路时，导致功率方向继电器拒动解决“死区”方法：引入“极化记忆回路”保护出口短路时,不会立即变为零，仍“记忆”约70ms第2章电网的电流保护156（2）LG-11动作特性LG-11动作条件可以改写为继电器内角LG-11内角有300、450两档可选第2章电网的电流保护157以电压为参考相量当电流落在阴影区域时，继电器动作。第2章电网的电流保护1582.微机保护方向元件（1）传统判据以微机保护算法实现（2）新原理方向元件以电流、电压的工频变化量构成比相判据主要用于220kV纵联保护中，将在第7章详细讨论。第2章电网的电流保护1592.2.3方向电流保护接线方式方向元件采用900接线方式方向元件与电流元件之间采用“按相起动”接线1.方向元件的900接线方式功率方向继电器电流电压KWAKWBKWC第2章电网的电流保护1601.三相短路以KWA为例正向短路反向短路动作区以电压为参考相量画出电流落在动作区内，动作电流不在动作区内，不动作第2章电网的电流保护1611.两相短路以BC相短路为例分析KWB、KWC行为（1）近处两相短路反向故障反向故障第2章电网的电流保护162（2）远处两相短路KWB正确动作KWC正确动作第2章电网的电流保护1632.非故障相电流的影响及按相起动接线不对称故障时流过非故障相的电流称为非故障相电流方向元件额定电流不大，如LG-11额定电流为1A电力系统正常运行时送电侧功率方向元件会动作不对称故障时非故障相方向元件动作情况不反映故障方向A相为非故障相，KWA是否动作取决于负荷电流方向第2章电网的电流保护164为了保证电流保护正确动作，应采用“按相起动”接线非故障相电流元件不动作，方向元件不会导致保护误动第2章电网的电流保护165小结1.电流保护用于双电源线路时不能保证灵敏性、选择性。2.电流元件与方向元件构成了方向电流保护，两者逻辑关系为“与”。3.方向元件利用电流、电压相位关系判别故障方向。母线指向线路为”正向故障，正向故障时方向元件动作，开放方向电流保护；反向故障时方向元件不动作，闭锁方向电流保护。4.保护出口短路时，母线电压很低，可能导致方向元件拒动，产生保护动作“死区”，可以“记忆”故障前母线电压来消除死区。第2章电网的电流保护1665.功率方向继电器接线应重视极性问题电流参考方向为从标记端流入，电压参考方向由标记端指向非标记端。6.反应相间短路的功率方向继电器采用900接线，电流继电器与功率方向继电器之间接线满足“按相起动”原则。7.方向电流保护的保护区仍受系统运方、故障类型影响，主要应用于10kV、35kV线路。2026/4/28第2章电网的电流保护167中性点直接接地电网接地时零序分量特点中性点非直接接地电网接地时零序分量特点三段式零序方向电流保护零序方向元件内容与要求相量图分析零序电压、电流、功率三段式零序电流保护整定原则零序方向元件与相间方向元件的比较

2.3电网的接地保护2026/4/28第2章电网的电流保护168掌握三段式零序保护基本原理理解零序电流I段掌握零序方向元件的原理与接线了解中性点非直接接地电网保护的难点学习方法要在对比中巩固三段式原理。区别出零序保护的特殊性理解其应用特点2026/4/28第2章电网的电流保护169电流保护用于反应相间短路引入接地保护的原因电网中单相接地故障多，宜配置专用接地保护电流保护由于灵敏度原因适用于低压网2026/4/28第2章电网的电流保护1702.3.1中性点直接接地电网接地时零序分量的特点1.电网中性点运行方式中性点不接地中性点经消弧线圈接地中性点直接接地。小电流接地系统大电流接地系统凡是中性点X0/X1>4~5的系统属于小接地电流系统（66kV及以下电网）；凡是中性点X0/X1<4~5的系统属于大接地电流系统（110kV及以上电网）。2026/4/28第2章电网的电流保护1712.单相接地时的零序电压、零序电流、零序功率的特点零序电压分布故障点零序电流故障点零序电压以A相接地为例M侧测量到的电流是故障点零序电流按照零序网络的分流。M母线测量到的电压是其背后变压器T1的零序电压。2026/4/28第2章电网的电流保护172故障点零序电压与零序电流夹角约-100°故障点零序电压电流2026/4/28第2章电网的电流保护173正方向故障零序电压与零序电流夹角约-100°正方向故障分析2026/4/28第2章电网的电流保护174反方向故障零序电压与零序电流夹角约80°反方向故障分析2026/4/28第2章电网的电流保护175单相接地时的零序特点故障点处的零序电压最高零序电流的大小和分布，主要取决于系统的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗及其所处位置。零序电流仅在中性点接地的电网中流通正方向故障时，保护安装处母线零序电压与零序电流的相位关系，取决于母线背后元件的零序阻抗

正向故障时

反向故障时2026/4/28第2章电网的电流保护1763.变压器中性点接地方式的考虑为保持零序网络的稳定，有利于继电保护的整定，希望中性点接地变压器的数目及分布基本保持不变；为防止由于失去接地中性点后发生接地故障时引起的过电压，应尽可能地使各个变电所的变压器保持有一台中性点接地；为降低零序电流，应减少中性点接地变压器的数目。2026/4/28第2章电网的电流保护177电源变压器中性点配置原则：电源变电所一半变压器中性点直接接地；枢纽变电所（中间变电所）一半变压器中性点直接接地；终端变电所变压器中性点不接地。电源中间变电所终端变电所1台接地2台接地2台接地不接地2026/4/28第2章电网的电流保护1782.3.2中性点直接接地电网零序保护1.零序电流和零序电压的获取（1）零序电流的获取方法a、微机保护自采零序电流b、外采零序电流——电流求和c、外采零序电流－零序TA，用于电缆2026/4/28第2章电网的电流保护179（2）零序电压的获取方法a、微机保护自采零序电压b、外采零序电压－TV开口三角形电压2026/4/28第2章电网的电流保护1802.零序电流保护（1）零序电流速断保护（零序电流I段）－无延时整定原则：保护区不超出本线路以保证选择性。即动作电流I0.act大于线路末端短路的最大零序电流3I0.max。2026/4/28第2章电网的电流保护181②零序电流I段的动作电流应躲过手动合闸或自动重合闸期间断路器三相触头不同时合上所出现的最大零序电流。（1）零序电流速断保护（零序电流I段）计算①零序电流I段的动作电流应躲过被保护线路末端发生单相或两相接地短路时流过本线路的最大零序电流。非全相运行伴随振荡时的最大零序电流是上述三点中最大的，为提高保护灵敏度，将I段分为两个I段。可靠系数，1.2～1.3线路末端故障时流过保护的最大零序电流断路器三相触头不同时合闸所出现的最大零序电流③零序电流I段的动作电流应躲过非全相运行期间振荡所造成的最大零序电流。非全相运行伴随振荡时的最大零序电流2026/4/28第2章电网的电流保护182零序电流灵敏I段与不灵敏I段灵敏I段：按整定条件①、②整定（取较大者为整定值）。一般情况下按照整定条件①整定，但在手动合闸或自动重合闸期间增加100ms延时。求3I0.ust方法（取较大值）：a.两相先合，相当于一相断线的零序电流b.一相先合，相当于两相断线的零序电流。Z11、Z22、Z00为纵向序阻抗2026/4/28第2章电网的电流保护183零序电流灵敏I段与不灵敏I段不灵敏I段：按整定条件③整定。求3I0.unc方法两侧电源相差时的零序电流可见

=180°时有最大的零序电流。Z11为纵向正序阻抗单相断线两相断线2026/4/28第2章电网的电流保护184零序电流灵敏I段与不灵敏I段比较不灵敏I段动作值大，保护区小，作为非全相运行时的主要接地保护。灵敏I段动作值小，保护区长，灵敏度高，但在非全相运行时要退出运行。2026/4/28第2章电网的电流保护185（2）带时限零序电流速段保护（零序电流II段）整定原则：保护区不超出相邻线路I段保护区。即动作电流I0.act大于相邻线路末端短路时流经本保护的最大零序电流3I0.max才能满足选择性。2026/4/28第2章电网的电流保护186（2）带时限零序电流速段保护（零序电流II段）计算躲过相邻线路Ⅰ段末端短路时流过本线路的最大零序电流。K为相邻线路Ⅰ段末端灵敏度校验线路末端接地故障时的最小值灵敏度满足要求，则动作时间为0.5S；灵敏度不满足要求时，改为与相邻线路II段配合，则动作时间为1S。2026/4/28第2章电网的电流保护187（3）零序过电流保护（零序电流III段）整定原则：正常时应当不起动，故障切除后应当返回，为保证选择性，动作时间应当与相邻线路III段按照阶梯原则配合。即动作电流I0.act大于本线路末端三相短路时流过本保护的最大不平衡电流。一般不计算，取2-4A2026/4/28第2章电网的电流保护188（3）零序过电流保护（零序电流III段）计算躲过本线路末端三相短路时流过本保护的最大不平衡电流。最大不平衡电流，无法精确计算灵敏度校验线路末端接地故障最小值动作时间按照阶梯原则与相邻线路配合。相邻线末端接地故障最小值2026/4/28第2章电网的电流保护1893.零序方向保护（1）零序电流保护采用方向闭锁的必要性采用方向元件的原因与方向电流保护相同。2026/4/28第2章电网的电流保护190（2）整流型零序功率方向继电器正方向故障则电压经过电压变换器，系数为KU，电流经过电抗变换器，系数为KI比幅比相即继电器应当最灵敏零序阻抗角一般80°即

为继电器内角；最灵敏角为-要使得正方向时零序功率方向继电器最灵敏，则＝-80°2026/4/28第2章电网的电流保护191（2）整流型零序功率方向继电器画出动作区如下式中最灵敏角需要强调的是，推导过程与相量图均以-3U0、3I0关系来完成。2026/4/28第2章电网的电流保护192（2）整流型零序功率方向继电器接线接线以-3U0、3I0接入。也可以接入3U0、-3I0，一般习惯电压反接。2026/4/28第2章电网的电流保护193（3）微机保护零序方向继电器及实现①比较零序电压、零序电流的相位动作方程即最灵敏角为-100°②比较零序功率的幅值零序功率P0P0>0，表明是反方向故障，反方向元件动作；P0<0，表明是正方向故障，正方向元件动作。第k点采样值注：零序功率元件没有死区问题，因为出口故障时零序电压最高。2026/4/28第2章电网的电流保护194（4）110kV线路零序方向保护框图零序起动元件与零序功率正方向元件2026/4/28第2章电网的电流保护195四个带延时段的零序方向电流保护经或不经零序方向元件控制2026/4/28第2章电网的电流保护196后加速及TV断线过电流保护框图手合或重合时要带延时，防止QF三相触头不同时合上时出现的零序电流；TV断线过电流保护作为TV断线时的后备保护。2026/4/28第2章电网的电流保护1972.3.3中性点非直接接地电网的零序电流保护1.中性点非直接接地电网接地时零序分量的特点(a)A相接地短路时零序电流分布图只能靠对地电容构成回路零序电压1线零序电流发电机零序电流2线零序电流2026/4/28第2章电网的电流保护198(b)A相接地短路时零序电压相量图特点零序电流为对地电容电流，因此零序电流很小故障线路的电流为非故障线路电流之和，零序电流与电压夹角为非故障线路的零序电流与电压夹角为2026/4/28第2章电网的电流保护1992.中性点非直接接地电网的接地保护由于零序电流很小，构成保护，其灵敏度达不到要求（1）绝缘监视出现零序电压值班人员轮流拉开各出线的断路器如零序电压不消失，则合上出线的断路器如零序电压消失，则故障切除出线3故障2026/4/28第2章电网的电流保护200（2）零序保护线路故障（3）小电流接地选线思路：“分散采集、集中判别”系统出现零序电压起动选线计算各出线的零序电流计算各出线的零序电压与零序电流夹角根据零序电流大小与电压电流夹角选出故障线路2026/4/28第2章电网的电流保护201小结灵敏性好——对于零序Ⅰ、Ⅱ段，系统运行方式变化时，零序网基本保持不变；零序阻抗一般大于正序阻抗，零序短路电流曲线更陡。特别对于零序Ⅲ段，动作电流仅需要躲过不平衡电流，动作电流小，灵敏度高。速动性好——只在中性点直接接地电网中配合，Ⅲ段动作时间较短。应用范围——110kV及以上电网广泛采用零序电流保护，跳闸，用于110kV及以上电压等级线路2026/4/28第2章电网的电流保护202零序电压原理绝缘监察装置，发信，用于35kV及以下电压等级线路。简单，无法自动选出接地线路。小电流选线装置，用于选出接地线路，具体使用时，尚存在问题。根据具体配电网发展，35kV及以下电压等级线路发生单相接地故障时亦可直接跳闸，重要用户由备用电源自动投入装置切换至另一线路供电。2026/4/28第3章电网的距离保护203第3章电网的距离保护2026/4/28第3章电网的距离保护204距离保护的基本原理与适用场合单相式方向阻抗继电器的分析方法微机常用方向阻抗继电器的原理阻抗继电器的接线方式振荡闭锁的原理过渡电阻对距离保护的影响与消除措施内容与要求电压与电流的比值，110kV比幅与比相动作方程分析工频变化量、正序电压极化、电抗、四边形等方向阻抗继电器的构成原理相间接线与接地接线区分振荡与短路，从而构成闭锁措施过渡电阻特点及对继电保护的影响2026/4/28第3章电网的距离保护205掌握距离保护与阻抗继电器原理理解方向阻抗继电器接线掌握实用阻抗继电器分析方法学习方法要在对比中巩固三段式原理并熟练比幅与比相的相互转化方法联系应用范围掌握方向阻抗继电器的特殊问题要联系电力系统故障分析的一些方法与结论2026/4/28第3章电网的距离保护2063.1距离保护的基本原理而相间电流保护灵敏度低不适于高压网可见，距离保护电压电流的比值与故障点距离成正比，与系统的运行方式无关，即不受系统运行方式的影响，可以获得较为稳定的灵敏度。距离保护就是利用电压电流比值判断故障的一种保护。3.1.1距离保护的引入2026/4/28第3章电网的距离保护207阻抗继电器测量阻抗距离保护利用阻抗继电器来判断故障所在区域。3.1.2距离保护原理阻抗继电器动作方程正常运行时为负荷阻抗故障时为保护安装处到故障点的线路阻抗整定阻抗2026/4/28第3章电网的距离保护208注意与三段式电流保护的区别。三段式距离保护基本原理I段保护区不能伸出本线路，即测量阻抗小于本线路阻抗时动作。可靠系数，0.8～0.85II段保护区不能伸出相邻线路I段保护区，即测量阻抗小于本线路阻抗与相邻线路I段动作阻抗之和。靠延时保证选择性可靠系数，0.8III段在系统正常时不起动，故障时起动，即测量阻抗小于最小的负荷阻抗时保护动作。依靠时间的阶梯性来保证选择性2026/4/28第3章电网的距离保护2093.1.3距离保护组成系统发生故障时起动保护装置判断是否跳闸由I、II、III段的阻抗继电器KR1、KR2、KR3来判断故障区域2026/4/28第3章电网的距离保护2103.2阻抗继电器分类与特性距离保护的核心元件，测量保护安装处故障点到故障点的阻抗（距离），与整定值进行比较，小于整定值为内部故障。3.2.1阻抗继电器基本原理与分类（1）阻抗继电器分类比较原理比幅：幅值比较式比相：相位比较式输入量第I型：单相式第II型：多相补偿式动作特性圆特性——容易实现多边形特性较复杂2026/4/28第3章电网的距离保护211（2）阻抗继电器的基本概念一次值继电器的动作方程整定阻抗阻抗继电器KR电压UK来自TV，电流IK来自TA。有测量阻抗继电器的动作特性注意：正方向故障时，ZK在第Ⅰ象限；反方向故障时ZK在第Ⅲ象限。2026/4/28第3章电网的距离保护2123.2.2单相式圆特性阻抗继电器全阻抗继电器——由于构成方便，应用多。比幅动作方程比相动作方程特点：无死区，无方向性电压比幅动作方程电压比相动作方程以整定阻抗为半径的圆。应用：一般用作起动元件2026/4/28第3章电网的距离保护213偏移阻抗继电器比幅动作方程比相动作方程特点：无死区，无方向性电压比幅动作方程电压比相动作方程以Zset1－Zset2为直径的圆。应用：手动合闸、自动重合闸时采用。2026/4/28第3章电网的距离保护214方向阻抗继电器比幅动作方程比相动作方程特点：有电压死区，有方向性（正方向故障时动作）电压比幅动作方程电压比相动作方程以整定阻抗Zset为直径的圆。应用：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段测量元件2026/4/28第3章电网的距离保护2153.2.3直线特性阻抗继电器（1）直线继电器——电抗继电器——直线与四边形特性居多比相动作方程电压比相动作方程直线下方为动作区2026/4/28第3章电网的距离保护216

1：线路金属性短路时可靠动作，一般取15-30°。（2）四边形阻抗继电器比相动作方程——Zset按照三段式整定原则整定，Rset按照小于最小负荷阻抗的电阻分量整定

2：防止保护区末端经过过渡电阻短路时可能出现的超范围动作（超越），一般取7-15°。

3：在双电源线路上，考虑到经过过渡电阻短路时，线路始端故障时的附加测量阻抗比末端故障时小，所以该角度小于线路阻抗角，一般取60°。

4：当线路出口经过过渡电阻短路时，测量阻抗可能呈现容性，为保证可靠动作，一般取30°。2026/4/28第3章电网的距离保护2173.2.4阻抗继电器的实现以圆特性方向阻抗继电器为例电压比幅动作方程令——工作电压——极化电压则利用微机保护算法实现下面方程，就形成了方向阻抗继电器2026/4/28第3章电网的距离保护218同理，电压比相动作方程令——工作电压——极化电压则利用微机保护算法实现下面方程，就形成了方向阻抗继电器2026/4/28第3章电网的距离保护2193.2.5阻抗继电器的精确工作电流以圆特性全阻抗继电器为例比幅动作方程电压比幅动作方程可见，只要阻抗满足要求，继电器就应该动作。是不是真的如此？即比较元件都有最小的动作电压U0（比较电路）或最小的分辨率U0（微机保护的字长决定）。则上式变为结论：当电流很小时，继电器无法动作。2026/4/28第3章电网的距离保护220阻抗继电器的精确工作电流——阻抗继电器在多大电流时能够正确动作。精确工作电流：当电压电流夹角为最灵敏角，即图示如右且起动阻抗使得继电器刚好动作的电流。其中的最小值称为最小精确工作电流Iac.min

，最大值称为最大精确工作电流Iac.max

。2026/4/28第3章电网的距离保护221（1）死区3.2.6方向阻抗继电器的死区及消除方法（2）死区消除方法——两种①记忆——将故障前电压加以记忆，微机保护中，可以直接利用故障前一个或两个周波的电压进行比较，从而达到记忆的作用。②引入第三相电压——如正序电压，相当于引入了第三相电压，因为计算正序电压需要A、B、C三相电压。2026/4/28第3章电网的距离保护2223.3阻抗继电器的接线方式K点短路时母线电压为（1）测量阻抗与故障距离成正比——与系统的运行方式无关（2）测量阻抗与短路类型无关。要求3.3.1故障时的测量阻抗考虑到IA＝IA1+IA2+IA0且z1＝z22026/4/28第3章电网的距离保护223k点A相接地k点BC相短路2026/4/28第3章电网的距离保护224（1）相间距离保护0°接线3.3.2距离保护接线方式（2）接地距离保护零序补偿接线2026/4/28第3章电网的距离保护2253.3.3阻抗继电器在各种故障时的动作情况结论：只有故障相阻抗继电器的可以正确测量短路阻抗。为提高计算速度，可以先选出故障相再进行阻抗计算。2026/4/28第3章电网的距离保护2263.4实用方向阻抗元件的原理3.4.1工频变化量阻抗继电器2026/4/28第3章电网的距离保护227（1）变化量分析基础k点故障利用叠加原理，有正常运行+故障增量电压电流增量定义正方向故障由故障增量图可见即夹角为钝角2026/4/28第3章电网的距离保护228（1）变化量分析基础k点故障利用叠加原理，有正常运行+故障增量反方向故障由故障增量图可见即夹角为锐角2026/4/28第3章电网的距离保护229（2）工频变化量阻抗继电器分析①动作方程相间阻抗继电器工作电压

＝AB、BC、CA相间阻抗继电器极化电压故障前母线电压接地阻抗继电器工作电压

＝A、B、C；K为零序补偿系数接地阻抗继电器极化电压故障前母线电压动作方程2026/4/28第3章电网的距离保护230正方向故障增量图②正方向故障分析故工作电压极化电压为故障前母线电压，则与故障点变化量电压相等，有代入动作方程，有短路阻抗ZkM的动作区是以-ZSM为圆心，以|ZSM+Zset|为半径的圆内特点：动作区包括原点，因此无正方向出口死区。抗过渡电阻能力强。2026/4/28第3章电网的距离保护231反方向故障增量图③反方向故障分析故工作电压极化电压为故障前母线电压，则与故障点变化量电压相等，有代入动作方程，有短路阻抗-Zk的动作区是以Z’N为圆心，以|Z’N-Zset|为半径的圆内特点：测量阻抗－