华北电力大学精品课程课件-电力系统继电保护(黄少锋教授)-方向保护(2-2)概要
第 2.2 节
双侧电源网络相间短路的方向性电流保护
双电源及多电源系统供电更可靠。
如下图，即使断路器1、2跳开（无论何原因），则变电站M、N、P、Q的供电情况受到的影响较小。
M N P 12
Q 5
36
4
M
N
P
12
3
4K 1
K
I ——找差异
怎么办？希望：保护3跳闸，保护2不跳闸。
一、问题的提出
如果保护1～4均按照第一节的方法进行整定，那么，在K 1点发生短路时，如果短路电流I K 大于保
护2 的定值，就会造成保护2的误动，从而导致变电站N 被停电（保护3应当动作跳闸）。
发现差异：保护2的方向与的方向相反；保护3的方向与的方向相同。我们规定继电保护工作的“正方向”：
由继电保护安装处指向被保护元件。（教材：由母线指向线路——仅针对线路）
K I
K
I M
N
P
12
3
4K 1
K I 为此，如果我们设计一个方法能够区分“正方向”和“反方向”(差异)，那么，问题就迎刃而解了。
区分方向的问题，必须采用至少 2 个电气量的相
量比较。
经过研究、分析，采用：以保护安装处的电压作为参考相量。
于是，保护2和3有如下的相量关系：
M
N
P
1
2
3
4K 1
K I
M
N
P
12
3
4
K 1
3.m I
2.m I m U
m U
3.m I
2.m I
m
?正方向
可以设法仅让正方向动作
3.m K m I Z U
=按照标定的方向，有：
2.m K I
Z -=K
Z ——对“地”电压
如果实现了短路方向的判别，那么，只要在方向相同的保护之间进行“配合”即可。如下图，1、3、5为朝着同一个方向，右侧电源相当于不产生影响，这样，就可以利用前述的单电源方法。
M N P 12
Q 5
36
4
类似地，2、4、6为另一个方向。
双电源问题归结为：如何区分短路的方向？
二、方向性电流保护工作原理
在原有电流保护基础上增加方向判别元件，反方向故障时把保护闭锁不致误动。
A相电流>定值延时跳闸
无方向元件的电流保护（延时可以为0）
A相电流>定值
延时跳闸
A 相方向为正
有方向元件的电流保护(方向性电流保护)
KW KA KT TA
TQ
KW KA KT
+
+
-
TV
KA
KT KS TQ
TA
KA KT
KS
无方向元件有方向元件
继电器连接方式的原理图
三、方向元件的工作原理(以三相短路为例)
仅讨论微机保护的实现方法
m U
3.m I
2.m I
m
?正方向
()m m 'm U
U ?-∠= 取3.m 'm 3.m 'm I
-U I U >+列出这样的方程：
根据动作区域，可以'm
U 希望的动作区域(电流变化范围)
同方向与得到：3.m 'm I
U
度时不动作。度时动作；大于的夹角小于与
，满足：对于方程9090-3.'3.'3.'m m m m m m I
U I U I U >+0
90
夹角＝'m U 3.m I
3.m 'm I U
-3
.m 'm I U +3.'3.'-m m m m I U I U ＝+'m
U 3.m I
3.m 'm I U +3.m 'm I
U -0
90
<夹角3.'3.'-m m m m I
U I U >+
()()m m m m m m m j U
U U U ???sin cos ''-=-∠= 可以这样计算：相量()取何值，后面再说明。
为已知的相量。
其中，m m m j ???sin cos -()方向元件。
功率故，称为类似于判别：－3.m 'm 3.m 'm I
U I U >+0P 9090><<-时，
?()
的夹角与为注：m 'm I
U ?？
0cos
I U P
3.m '
m >=?
。
称为最大灵敏角此时的出现最大值，
时，的夹角为与当sen m 3.m '
m m 3.m m cos
I U I U
???? m U
3.m I
2.m I
m
?正方向