实用阻抗继电器

3.2.2　实用阻抗继电器

1）比幅式（幅值比较式）阻抗继电器

幅值比较式阻抗继电器通过比较测量阻抗和整定阻抗的幅值大小来决定继电器是否动作。幅值比较的一般动作表达式如式（3.7）所示

该式两端同乘以测量电流的模值，则幅值比较的动作条件又可以表示为

式（3.8）称为电压形式的幅值比较方程。幅值比较式的阻抗元件，既可以用阻抗比较的方式实现，也可以用电压比较的方式实现。

在传统的模拟式距离保护中，幅值比较原理是以电压比较的形式实现的。其原理接线图如图3.3（a）所示。首先形成两个参与比较的电压量为制动量，然后在幅值比较电路中比较两者的大小，满足式（3.8），即｜Z_J｜≤｜Z_zd｜时，给出动作信号。如图3.3（b）所示为比幅式阻抗继电器的动作特性，图中圆内为动作区，Z_zd习惯上使其与线路的阻抗角一致。当｜Z_J1｜＜｜Z_zd｜，测量阻抗Z_J位于圆内，继电器动作；｜Z_J2｜＝｜Z_zd｜，Z_J位于圆周上，继电器刚好动作；｜Z_J3｜＞｜Z_zd｜，Z_J位于圆外，继电器不动作。

图3.3　幅值比较式阻抗继电器

2）比相式（相位比较式）阻抗继电器

相位比较式阻抗继电器通过比较极化电压和补偿电压的相位来决定继电器是否p动作。相位比较原理的阻抗元件，其动作条件的一般表达式如式（3.9）所示

表达式的分子、分母同乘以则比较绝对值的动作条件又可以表示为

式（3.10）称为电压形式相位比较方程。

与幅值比较原理的实现方法类似，模拟式保护的相位比较原理也是以电压比较的形式实现的。其原理接线图如图3.4所示，首先形成参与相位比较的两个电压，然后在相位比较电路中比较两者的相位关系，满足式（3.10），即｜Z_J｜≤｜Z_zd｜时，给出动作信号。如图3.5所示为比相式阻抗继电器的动作特性，图中圆内为动作区，Z_zd习惯上使其与线路的阻抗角一致。图3.5（a）中，｜Z_J｜＜｜Z_zd｜时，θ＜90°，测量阻抗Z_J位于圆内，继电器动作；图3.5（b）中，｜Z_J｜＝｜Z_zd｜时，θ＝90°，Z_J位于圆周上，继电器刚好动作；图3.5（c）中，｜Z_J｜＞｜Z_zd｜时，θ＞90°，Z_J位于圆外，继电器不动作。

图3.4　相位比较式阻抗继电器原理接线图

图3.5　相位比较式阻抗继电器动作特性图

3）比幅式和比相式的互换性

下面利用平行四边形法则讨论四个电压量之间的相互关系。已知所以在电压平面上，以为邻边作平行四边形，平行四边形的两对角线分别记为和由图可见，当之间满足式（3.8）时之间必然满足式（3.10），如图3.6所示。

相反，当之间不满足式（3.8）时，之间必然不满足式（3.10）。即有结论：

图3.6　四个电压量之间的相互关系

由上分析可得，幅值比较式和相位比较式之间具有互换性。任何一个比幅式阻抗继电器均可由一个比相式继电器来实现，而任何一个比相式继电器又均可由一个比幅式继电器来实现。比幅式比较容易实现，而比相式的理论分析更为直观、易理解。但是必须注意：

（1）只适用于为同一频率的正弦交流量；

（2）只适用于相位比较式动作范围为和幅值比较式动作条件为

（3）对短路暂态过程中出现的非周期分量和谐波分量，以上转换关系显然是不成立的，因此不同比较方式构成的继电器受暂态过程的影响不同。