电气工程与自动化学院(School of Electrical Engineering & Automation)
2.2.3 功率方向判别元件（功率方向继电器）
对功率方向继电器的基本要求是： 1．具有明确的方向性。即正方向发生任何故障（k1点）都 能够动作，而反方向故障（k2点）时不动作。 2．足够的灵敏性。
2.2.1 双侧电源网络相间短路时的功率方向
不带方向的三段式电流保护一般只应用于单侧电源线路。
E1 4 3
2
1
K
单侧电源线路中K点发生短路故障时，短路电流的实际方 向都是从电源指向短路点，即～从母线指向线路。
通过功率的方向来定义电流的方向：
定义：有功功率 P UI cos ，是U超前I的角度
电压的正方向：相→地
规定流出母线 功率为正，流
入为负
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E1
克服方法：
52
I
' k1
k1 6
I ' 2
I '' k1
实际方向 功率正方向
负方向 功率实际方向
在k1点短路时，闭锁电流保护1，同时保证电流保护6正确动作 的措施是找出k1点短路时，电流保护1和6之间的差别。
E 2
U A
Ur U A, Ir IA
r
arg
U r Ir
正方向（k1点）短路故障：
rA k 60
反方向（k2点）短路故障：
也可以说U，C
60 30
Ik1A
U BC
Ik 2 A
U B
当 Ur Ir cosr 0 时，认
为故障发生在正方向。
rA 180 k 240
当 Ur Ir cosr 0 时，认
措施：增设功率方向元件，构成方向性电流保护。 跳闸条件：①短路电流大于整定值；②短路功率方向为正。 当增设方向元件后，可以把线路上方向性电流保护拆开看 成两个单侧电源网络的保护，即1～4，5～8两组，分别按 单侧电源系统来整定。两组方向性保护之间不需配合。
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功率的正方向：母线→线路
电流的正方向：母线→线路
当 P 0 时，功率方向为正。 当 P 0 时，功率方向为负。
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E1 4 3
5 2 k1 6 1
7 8 E2
E1 4 3
I
' k1
I '' k1
为故障发生在反方向。
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若功率方向继电器的输入电压和电流幅值不变，输出动 作量随电压和电流之间的相角变化。
Pr Ur Ir cosr随着r的大小变化而变化。
为了在最常见正方向短路情况下使继电器动作最灵敏，即让输
出动作量最大，A相功率方向继电器应接成最大灵敏角 se。n 即
当正方向（k1点）发生短路故障时，动作输出量 最大。
Ur Ir 应co该s
所以当正方向（点k1）短路故障时，应满足：
Ur Ir cos(r k ) Ur Ir cos 0 Ur Ir 这里 k sen ，有Ur Ir cos(r k ) Ur Ir cos(r sen )
电力系统继电保护
主讲人：刘雪莉
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几个基本概念
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A相功率方向继电器分析
E1 k2 U r 1
Ir
k1 2
最大灵敏角sen：功率方向继电器输入电压、电流幅值不变，
其输出动作量随两者间相位差的大小而改变，输出最大时的
相位差称为最大灵敏角。即 r sen 时，输出动作量最大。 电气工程与自动化学院(School of Electrical Engineering & Automation)
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2.2.2 方向性电流保护的基本原理
原理：在原有电流保护基础上加装功率方向判别元件， 反方向故障时把保护闭锁不致误动。
方向性电流保护的动作条件： （必须同时满足） （1）电流大于起动电流整定值；（2）功率方向为正； （3）短路电流持续时间超过动作时限。
在k1点短路时保护1和6之间的差别：短路功率方向不同。
实际短路功率的方向等于实际电流的方向。 假设短路功率的正方向：母线→线路。 在k1点短路时，电流保护1的实际功率方向为负方向； 在k1点短路时，电流保护6的实际功率方向为正方向。
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52
61
k2 7
8 E2
I
' k
2
I '' k2
双侧电源线路：保护－安装于线路两侧；
母线 → 线路 功率方向可能 －线路 → 母线
k1短路
I '' k1
I
' set
.1
,
1电流速断保护误动
k2短路
I
' k
2
I
' set
.6
,
6电流速断保护误动
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