阻抗继电器.docx

阻抗继电器
继电器的测量阻抗：指加入继电器的电压和电流的比值，即
。
可以写成的复数形式，所以可以利用复数平面来分析这种继电器的动作特性，并用一定的几何图形把它表示出来，如图3-3所示。
以图3—3（a）中线路BC的距离保护第Ⅰ段为例来进行说明。设其整定阻抗，并假设整定阻抗角与线路阻抗角相等。
当正方向短路时测量阻抗在第一象限，正向测量阻抗与R轴的夹角为线路的阻抗角。
反方向短路时，测量阻抗在第三象限。如果测量阻抗的相量，落在向量以内，则阻抗继电器动作；反之，阻抗继电器不动作。

阻抗继电器的动作特性扩大为一个圆。如图3—3（b）所示的阻抗继电器的动作特性为方向特性圆，圆内为动作区，圆外为非动作区。

一、具有圆及直线动作特性的阻抗继电器
（一）特性分析及电压形成回路
1．全阻抗继电器
（1）幅值比较
全阻抗继电器的动作特性如图3—4所示，它是以整定阻抗为半径，以坐标原点为圆心的一个圆，动作区在圆内。它没有方向性。全阻抗继电器的动作与边界条件为：

构成幅值比较的电压形成回路如图3—5所示。
（2）相位比较
相位比较的动作特性如图3—6所示，继电器的动作与边界条件为与的夹角小于等于，即

分子分母同乘以测量电流得

上式中，量超前于量时角为正，反之为负。构成相位比较的电压形成回路如图3—7所示

2．方向阻抗继电器
（1）幅值比较
方向阻抗继电器的动作特性为一个圆，如图3—8(a)所示，圆的直径为整定阻抗，圆周通过坐标原点，动作区在圆内。当正方向短路时，若故障在保护范围内部，继电器动作。当反方向短路时，测量阻抗在第Ⅲ象限，继电器不动。因此，这种继电器的动作具有方向性，幅值比较的动作与边界条件为

分子分母同乘以测量电流得

其电压形成回路如图3—9所示。

（2）相位比较
相位比较的方向阻抗继电器动作特性如图上图所示，其动作与边界条件为

分式上下同乘以电流

方向阻抗继电器相位比较的电压形成回路，如图3—10所示。

3．偏移特性阻抗继电器
（1）幅值比较
偏移特性阻抗继电器的动作特性，如图3—11所示，圆的直径为与之差。其中=（-0.1～-0.2），圆心坐标
,
圆的半径为
，
其动作与边界条件为

即

两边同乘以电流得

（2）相位比较
偏移特性阻抗继电器相位比较分析，如图3-12所示，其相位比较的动作与边界条件为

两边同乘以电流得

(二)阻抗继电器的比较回路
具有圆或直线特性阻抗继电器可以用比较两个电气量幅值的方法来构成，也可以用比较两个电气量相位的方法来实现，所有继电器都可以认为是由图3-15所示的两个基本部分组成，即由电压形成回路和幅值比较或相
位比较回路组成。

1．二极管环形相位比较回路
二极管环形相位比较回路基于把两个进行比较的电气量的相位变化关系转换为直流输出脉动电压的极性变化。原理图和其等效电路图如下图所示。
假定，两者相位角，。，当相位角变化时，比相回路的输出电压脉冲宽度及极性相应产生变化，现分析如下。
（1）当时，输出电压Umn等于在一周期内电阻R1、R2上电压降的代数和，即
(2)当时，、与比较量的向量关系如下图（b）所示。，这时输出电压的平均值为负极性最大值。

（3）当时，的波形如下图,为正、负脉冲，其脉冲宽度均为。显然，这时输出电压的平均值是零。
当为其它任意角度时，同样可得到相应的输出电压的正、负脉冲的宽度及其幅值，从而可绘出如图3-18所示的关系曲线。由图可知，仅当相位角的变化在范围的条件下，输出电压平均值为正值，这就保证了阻抗继电器动作条件。

三.方向阻抗继电器的死区及死区的消除方法
思考：对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时，会不会有死区？为什么？
对幅值比较的方向阻抗继电器，其动作条件为
.
当时，继电器也不动作。对于相位比较的方向阻抗继电器，其动作条件为
，
当时，无法进行比相，因而继电器也不动作。
思考：对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时，采用什么措施消除死区？
1．记忆回路
对瞬时动作的距离I段方向阻抗继电器，在电压的回路中广泛采用“记忆回路”的接线，即将电压回路作成是一个对50HZ工频交流的串联谐振回路。
图3-23所示是常用的接线之一。
，则谐振回路中的电流与外加测量电压同相位。
结论：在电阻上的压降也与外加电压同相位，记忆电压通过记忆变压器JYB与同相位。
引入记忆电压以后，幅值比较的动边条件为：

在出口短路时，=0，由于谐振回路的储能作用，极化电压在衰减到零之前存在，且与同相位。由于继电器记录了故障前的电压，故方向阻抗继电器消除了死区。
2．引入第三相电压
思考：记忆回路只能保证方向阻抗继电器在暂态过程中正确动作，但它的作用时间有限。
解决方法：引入非故障相电压。
如下图所示为在方向阻抗继电器中引入第三相电压，并将第三相电压和记忆回路并用的方案。