输电线路的方向保护
教学 要求
通过学习要求掌握方向过电流保护的基 本工作原理；功率方向继电器工作原理 及动作区。功率方向继电器采用 90 接 线的目的，消除出口三相短路死区的方 法。
采样双电源目的
是为了提高输电线路 供电可靠性。
K1
当K1点短路,保护1、2动作，断开QF1 和QF2，接在A、B、C、D母线上的用 户，仍然由A侧电源和D侧电源分别供 电，提高了对用户供电可靠性。
（1）三相短路
Ua
Ia
k
Uc
sen
Ub
Ubc
sen (90 k )
90 sen 0
功率方向继电器的动流的影响
❖ 不对称故障时非故障相仍有电流，称为非故 障相电流。 小电流接地系统中非故障相电流为负荷电 流。 大电流接地系统中还应考虑接地故障时由 于零序电流分布系数与正负序电流分布系数 不同造成的非故障电流。
电流保护用于双电源线路时的问题
❖ 为提高供电可靠性可采用双电源或单电源环 形电网供电更可靠,但却带来新问题:
❖ （1）Ⅰ、Ⅱ段灵敏度可能下降 ❖ （2）无法保证Ⅲ段动作选择性
阶段式电流保护用于双侧电源的网络 中，不能完全满足选择性要求。
以瞬时电流速断保护1为例，保护的 动作电流为：
II op1
K II rel kB.max
K2
K1
Ures
k1 IK1
Ik 2
K1点发生短路故障时，加入保护3的 电压与电流反映了一次电压和电流的 相位和大小。
通过保护3的短路功率为：
Pk1 Ures Ik1 cosk1 ＞0
当反方向短路时，通过保护3的短路功率为
Pk2 UresIk2 cosk1 ＜ 0
功率方向继电器动作条件：
Pk ＞0 动作；
如上图所示：保护反向发生BC相短路时，A相功率方向继电器 流过非故障电流，A相功率方向继电器流过非故障电流，动作与 否取决与故障前潮流的方向，不反应于故障方向 。
按相起动
功率方向继电器接线
90接线定义
cos 1 时，加入继电器的电流超 前电压 90。
功率方向继电器 KP1 KP3 KP3
电流 IA IB IC
电压
UBC UCA UAB
接自母线TV
消除 死区 方法
（1）引进记忆电路的目的是 消除正向出口三相短路的死区；
（2）采用 90接线的目的 是消除两相短路的死区。
原因是需要考虑“反向故障”。
解决办法
❖ 利用方向元件与电流元件结合就构成了方 向电流保护。
K1
K2
结论：短路功率方向从母线指向线路时， 保护动作才具有选择性。
方向过电流保护工作原理
K1
规定：短路功率的方向从母线指向线路 为正方向。 K1点短路时，保护1、2、4、6为正方 向；保护3和5反方向，不应起动。
为了满足选择性要求，保护1、3、5 动作时间需进行配合；保护2、4、6动 作时间需进行配合。
结论：相同动作方向保护的动作时间 仍按阶梯原则进行配合。
t1 t3 t5 t6 t4 t2
单相式方向过电流保护原理接线：
信号
接自母线TV
由起动元件、方向元件、时间元件和 信号元件组成。
功率方向继电器工作原理
II op1
K II rel kA.max
Ⅰ、Ⅱ段灵敏度可能下降
K1
K2
对过电流保护，当在K1点短路时，
要求
t2 ＞ t3 。
当K2点短路时，要求 t3 ＞ t2
显然，这两个要求是相互矛盾。
K1
K2
对于定时限过电流保护而言，利 用动作时间是无法满足要求的。
❖ 原因分析 造成电流保护在双电源线路上应用困难的
Pk＜0时不动作。
LG-11型功率方向继电器
动作方程
死区、动作特性、灵敏角
动作区画法：
制动区
Ir
最灵敏线
sen
Ur
动作区
动作区： sen 90
方向电流保护的接线
❖ 功率方向继电器的接线方式:继电器与电流互 感器和电压互感器之间的连接方式。 应满足如下要求： （1）必须保证功率方向继电器具有良好的 方向性。即正向发生任何类型的故障都能动 作，而反向故障时则不动作。 （2）尽量使功率方向继电器在正向故障时 具有较高的灵敏度，φ k接近φ sen 。