2)、基本原理
E1 k2 U 1 Ir
k1
2
E2
利用短路功率的方向或电压、电流之间的相 位关系，来区分故障的方向。
2.功率方向继电器
2)、基本原理
E1 k2 U 1 Ir k1
2
E2
.
U
Φk1
Ik 1 Ik 2
Ik1 Ir
Ik2 Ir
.
U
Ik 2
Φk2
180°+ Φk2
k1点短路向量图
k2点短路向量图
第二性电流、电压保护
主要内容
1. 问题的提出及解决办法 2. 功率方向继电器 3. 相间短路功率方向继电器接线方式 4. 方向性电流保护整定计算特点 5. 对方向性电流保护的评价
1.问题的提出及解决方法
对于多电源或环形电网能否满足要求？
EA A
1
用以判别功率 方向或测定电 流与电压间相 位角的继电器 称为功率方向 继电器。
0º≤Φk1≤ 90º
180º≤ Φk2 +180º≤ 270º
2.功率方向继电器
E1 k2 U 1 Ir k1
2
E2
Ik 1 Ik 2
◆输入为相电压、相电流（0°接线）
UA
对A相继电器：U rU A, I rI A , k 60
跳闸条件： ① 短路电流大于整定值； ② 短路功率方向为正。
1.问题的提出及解决方法
EA A
1
B
2
3
C
4
5
A
B
C
2
4
EA A
1
+
B
C
3
5
D EB
6
6 D EB
D
1.问题的提出及解决方法 电流保护
+
功率方向判断元件
方向性电流保护
2.功率方向继电器
1)、对功率方向判别元件的基本要求
➢ 具有明确的方向性。 ➢正方向故障有足够的灵敏性。
A B C KW
IC
EA UA
EC
EA
EB
IB k IC
k
EBC
ZS
Zk
EC
取: α3 0 , k6 0
UC UB
EB
IB
动作方程： 9 0αar U Irrg 9 0α 1 2 a 0r U Irrg 60
1.问题的提出及解决方法
EA A
k2
1
B
2
3
K1
C
4
5
D EB
6
I k2 A I k1 A
I k2 B
I k1 B
对过电流保护:
矛盾
k1点短路时要求 t2 t3 才能保证选择性
k2点短路时要求 t2 t3 才能保证选择性
1.问题的提出及解决方法
原因分析:
S EA A
1
误动
S B S k1
所对应的电压、电流相位角。 se n k 60
∵ 过渡电阻、线路阻抗角会变化， k 0~90
∴ 功率方向继电器在正方向故障时，动作的角度应该 是一个范围。
考虑实现的方便性，这个角度通常取为：sen90
3)、功率方向元件的动作特性
动作方程：
se＋ n 90argU I rr se－ n90
cosK(9 0)1
UC
UBC(Um)
UB
K 90
9 0K9 09 0
0K 90
K0,
0180
K9 0 , 9 0 90
三相短路： 090
分析正方向BC出口两相短路
A B C KW
IC
EA UA
EC
EA
EB
IB k IC
k
EBC
ZS
Zk
EC
UC UB
EB
UA EA
IB
U B UC EBIkZs
EBEB2ZsECZs EB12(EBEC)
9 0arU g reI rjsen－ 9 0
UrIrcosr (se)n0 (功率)形式
+j
sen
+1
三相短路
对正方向出口 AB或CA两相接地短 UrA 0 路
A相接地短路 A相功率方向元件拒动, 有 “电压死区”
◆输入为线电压、相电流（90°接线）
消除死区：引入非故障相电压。 I A U B;C I B U C;A I C U AB
2
3
I k1 A
S C S
4
5
I k1 B
S D EB
6
规定：短路功率的正方向为从母线流向线路
1.问题的提出及解决方法
原因分析:
误动
S S S EA A
k2
B
1
2
3
I k2 A
S C S
4
5
I k2 B
S D EB
6
结论：误动的保护其短路电流的方向总是为反方向。
1.问题的提出及解决方法
解决方法: 加装方向元件，规定功率为正方向时保护动 作；而功率为反方向时保护不动作。可以利 用功率方向继电器来判别方向。
Ik1 A
60
正方向短路： rAargIU k 1AA k160
UC
Ik2A
UB
反方向短路： rAar gU I kA 2A18 0k2240
有功功率： UrIrcos0
E1 k2 U 1 Ir k1
2
Ik 1 Ik 2
UA
E2
Ik1 A
60
UC
Ik2A
UB
最大灵敏角：输入电压、电流幅值不变，有功输出最大时
继电器 KWA KWB KWC
Ir Ur IA UBC IB UCA IC UAB
IC UC
UA IA (Ir )
IB UB
UB C(Ur )
功率方向继电器90°接线，三相式方向过电流保护原理接线图
注意：极性连接。
分析正方向发生三相短路
UA
IA(Im )
k k 90
U BIC AcoK s(9 0 )0
UC
最大灵敏角： se nk9 03 0
动作方程： 90argUrejI( 9r0k) 90
内角： se n9 0k
90argUrI erj 90 90argU I rr 90
U rIrco rs ()0
UA
60
30
Ik 1 A
UBC
Ik 2 A
UB
+j
sen +1
3. 相间短路功率方向继电器的接线方式
（1）对接线方式的要求
• 正方向任何类型的短路故障都能动作，而反方 向故障时不动作；
• 故障后加入继电器的电流和电压应尽可能大， 并使短路阻抗角接近于最大灵敏角，以便消除 和减小方向元件的死区。
3. 相间短路功率方向继电器的接线方式
（2）90°接线方式
指系统三相对称且 cos时1，
argIr的Ur接线90方 式。
B
2
3
K1
C
4
5
D EB
6
I k1 A
I k1 B
对电流速断保护:
k1点短路时,若 ； IkI1A IsIet2 保护2误动
1.问题的提出及解决方法
对于多电源或环形电网能否满足要求？
EA A
1
k2
B
2
3
C
4
5
D EB
6
I k2 A
I k2 B
对电流速断保护:
k2点短路时,若 IkI2B IsIet3 保护3误动；
分析正方向BC出口两相短路
A B C KW
(Ir ) IC
EA UA
EC
EA
EB
IB k IC
rC UAB(Ur)
UCAUr
k
EBC
EC
UC UB
EB
ZS
Zk
rB
IB (Ir )
U CIA BcoK s(90 )0
U AIB CcoK s(9 0 )0
0K 90
090
分析正方向BC出口两相短路