RCS-900系列保护装置交流继电器的工作原理.doc
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3. RCS-900系列保护装置交流继电器的工作原理
3.1. 补充基础知识
3.1.1 如何解决继电器安装点到故障点的距离测量问题
无论用什么方式构成距离继电器，都必然解决用什么电量测量才能实现继电器安装点到故障点的距离测量问题。
在对称三相平衡的线路中，取没有任何分流的区段MG，如图3.1.1所示，
图中： G 是故障点；
M 是母线；
ZL 是MG区段的每相自阻抗；
ZM 是MG区段的每相互阻抗；
图3.1.1无分流线段示意图
当G点发生各种故障时，以A相金属性故障为例，其MG的电压降可表示为：
MGA1=A1ZL+B1ZM+C1ZM=A1ZL-A1ZM=A1(ZL-ZM)= A1Z1
MGA2=A2ZL+B2ZM+C2ZM=A2ZL-A2ZM=A2(ZL-ZM)= A2Z2
MGA0=A0ZL+B0ZM+C0ZM=0ZL+20ZM=0(ZL+2ZM)= 0(Z1+3ZM)= 0Z0
A=MGA1+MGA2+MGA0=A1Z1+A2Z+0Z0=A1Z1+A2Z2+0(Z1+3ZM)=
φZ+3ZM0=Z1(φ+30ZM/Z1)=Z1(φ+3K0)
式中：Z1=ZL-ZM 正序阻抗
Z2=ZL-ZM 负序阻抗
Z0=ZL+2ZM=Z1+3ZM 零序阻抗
K=ZM/Z1=(Z0-Z1)/3Z1 零序电流补偿系数
从以上分析可知：对金属性对地故障而言（故障相故障点的电压为零），故障相的母线电压可用式A=Z1（φ+3K0）表示。也就是说只要MG区间没有短路故障、或其他相对地与相对相对地的分流存在，或者说G点电压为零时、只要各相由M点流入线路的电流分别等于该相由线路流入G点的电流，不管这三相电流中其他两相电流的大小和相位如何，对该相来说上式总是成立的。换个方式讲，对金属性故障而言，故障相的电流用φ+3K0代替以后，从故障点到保护安装处的电压总是符合欧姆定律的。因而可以用母线电压与φ+3K0电流来计算故障点到保护安装处的距离。
考虑到非故障相的电压不为零，该线段的压降可用下式表示：
MGA= MA-（A+3K0）ZMG1
MGB= MB-（B+3K0）ZMG1
MGC= MC-（C+3K0）ZMG1
从以上分析还知道，K值是这区段内每相互感与正序阻抗的比值。也就是说、当在该区段有零序电流存在时，由于零序电流三相同相位，其另外两相零序电流对该相的零序互感压降总是助增的。为保证故障相故障点到保护安装处的准确测量，对相电流进行补偿是必需的。补偿量为3K0。
对相间故障而言，上式也是成立的，但故障相不接地，G点的电压不为零，因此我们选一个故障回路来测量，于是送入继电器的电压选φφ，送入继电器的电流选φφ，对故障相的阻抗测量也符合欧姆。
3.1.2 工作电压的概念
绝大多数距离继电器是按照故障点的电压边界条件建立其动作判据的。当在保护区末端故障时动作判据处于临界状态。为了反映此状态，在继电器中要形成或计算出保护区末端的电压，一般称为工作电压op，有些书上称为补偿电压或测量电压。
（1）
对于相间距离继电器=，=ΦΦ (=AB，BC或CA)。对于接地距离继电器=，=Φ+3k0〔=A，B或C，K=（Z0-Z1）/3Z1〕。严格说，k应为复数，一般为了简化都按实数处理。实际上是因为在机械型和晶体管继电器中要按复数处理有一定困难。在集成电路保护，尤其是微机保护中按复数处理没有任何困难。op可按下式计算
（2）
式中Z1zd和Zozd分别为正序和零序整定阻抗。
假设C.T和P.T.的变比为1。在正常情况下op等于线路上整定值末端Y点的电压，即
（3）
实际上，(1)式所描述的工作电压，不仅在正常情况下，而且在振荡、区外故障(包括在Y点经过渡电阻短路)以及两相运行状态下，式(3)都成立；唯有在保护区内发生故障时，
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