UJ=IJZJ
UOP与UJ反向；
在正向区外K2点发生短路，ZJ>ZZD则UOP=UJ－IJZZD=IJ（ZJ－ZZD）
UJ=IJZJ
UOP与UJ同向；
在反方向K3点发生短路，ZJ>ZZD则UOP=UJ－IJZZD=－IJ（ZJ+ZZD）
UJ=－IJZJ
UOP与UJ同向；
所以可以通过比较UOP与UJ的相位关系来判断区内、区外及反向故障。
只要是按动作方程实现的距离保护就一定含有工作电压这一项。
极化电压是与工作电压比较的参考电压，选用不同的极化电压可以获得不同的动作特性。
例如：
选用UJ为极化电压可构成方向阻抗继电器、选用UJ+IJZZD为极化电压可构成全阻抗继电器、选用IJRZD为极化电压可构成电抗性阻抗继电器、选用IJXZD为极化电压可构成电阻性阻抗继电器等等。
下面我来介绍一下方向阻抗继电器的动作特性：
其动作方程为|1/2ZZD|≥|ZJ－1/2ZZD|（绝对值比较方程）
或90o≤arg（ZJ－ZZD）/ZJ≤270o（相位比较方程）
这两个方程对应同一个动作特性，又是如何等效互换的呢？
是根据平行四边形法则实现的互换。
大家看一下下面的四个图形：
由图可看出：
C=B－A；D=B+A
当|A|=|B|，且B超前A时，argC/D=90o；
当|A|=|B|，且A超前B时，argC/D=270o；
当|A|>|B|，且B超前A时，argC/D>90o；
当|A|>|B|，且A超前B时，argC/D<270o；
根据上面的关系式就可以将绝对值比较方程等效转换为相位比较方程：
|A|≥|B|可转换为90o≤arg（B－A）/（B+A）≤270o
根据动作方程可绘出方向阻抗继电器的动作特性，大家都知道以圆的直径为斜边交于圆周上的三角形必定是直角三角形。
那么根据相位比较方程可知，若测量阻抗落于圆周上，刚好是临界动作状态。
动作特性如下图示：
在实际应用中，若采用阻抗形式动作方程需要计算出测量阻抗值向量；所以在构成继电器的过程中，常常采用电压形式动作方程，即动作方程上下同乘测量电流IJ乘转换为电压形式动作方程：
90o≤arg（UJ－IJZZD）/UJ≤270o
构成单相接地阻抗继电器时，测量电流IJ=IKΦ+K3I0
构成相间阻抗继电器时，测量电流IJ=IKΦΦ
五、距离保护应用中的相关辅助措施：
1、测量阻抗ZJ=UJ/IJ，那么当因某种原因电压断线时，阻抗继电器将会误动作，故必须采取电压断线闭锁措施，当发生电压断线时闭锁保护。
通常采用电压互感器二次电压与开口三角电压比较实现。
微机保护采用软件算法实现（例如：
启动元件不动作的情况下，三相向量和大于8V；或绝对值和小于额定电压的一半且断路器在运行位置等等）
一、实现纵联保护的方式：
1、闭锁式：
也就是说收不到高频信号是保护动作和跳闸的必要条件。
一般应用于超范围式纵联保护（所谓超范围即两侧保护的正方向保护范围均超出本线路全长）；高频信号采用收发同频，即单频制。
1、允许式：
也就是说收到高频信号是保护动作和跳闸的必要条件。
一般应用于超范围式纵联保护（所谓欠范围即两侧保护的正方向保护范围均超过本线路全长的50%以上，但没有超出本线路全长）；高频信号采用收发不同频率，即双频制。
2、直跳式：
也就是说收到高频信号是保护跳闸的充分必要条件。
一般应用于欠范围式纵联保护。
3、差动式：
也就是说将对侧电气量转化为数字信号传送到本侧进行直接计算
二、故障时允许式信号、闭锁式信号的特点
闭锁式信号主要在非故障线路上传输
允许式信号主要在故障线路上传输
所以说，对于闭锁信号可以利用电力线路相-地通道构成闭锁式保护；而允许信号由于主要在故障线路上传输，则只能采用相-相通道或者是复用载波、复用微波、专用光纤通道。
三、闭锁式纵联保护原理
逻辑图中，正常态各个与门、或门的输出均为0
下面我们以MN线路为例，分析一下闭锁式纵联保护在区内故障、区外故障时的动作行为：
一、区内故障（系统在K1点发生故障）
两侧保护的启动元件动作，当达到低定值时，经由“与门1”向对侧发送闭锁信号（由于正常时“与门6”输出为0，故“与门1”输出为1）；因为是区内故障所以两侧正方向元件动作、反方向元件不动作，当达到高定值，“与门2”输出为1、“与门3”输出为0；当向对侧发送闭锁信号时，通道存在闭锁信号，收信继电器动作，一方面闭锁“与门7”，一方面经过8ms延时电路使“或门4”动作；“或门4”同“与门2”输出均为1，则“与门5”输出为1，使“或门4”自保持，由于“与门5”输出为1、“与门3”输出为0，所以“与门6”动作，“与门6”输出为1后将“与门1”闭锁，使本侧不再向通道发送闭锁信号；这样两侧均不向通道发送闭锁信号，则收信继电器返回输出为0，同时“与门6”输出为1，所以“与门7”动作；使两侧保护均动作跳闸。
二、区外故障（系统在K2点发生故障）
N侧保护启动元件动作，当达到低定值时，经由“与门1”向对侧发送闭锁信号（由于正常时“与门6”输出为0，故“与门1”输出为1）；对于N侧保护来说K2点故障是反方向故障所以反方向元件动作、正方向元件不动作，当达到高定值，“与门2”输出为0、“与门3”输出为1；当向对侧发送闭锁信号时，通道存在闭锁信号，收信继电器动作，一方面闭锁“与门7”，一方面经过8ms延时电路使“或门4”动作；由于“与门2”输出为0，则“与门5”输出为0，“与门6”输出为0，“与门7”输出为0，所以N侧保护不会动作跳闸；同时因“与门6”输出为0不能闭锁“与门1”，使本侧继续向通道发送闭锁信号。
M侧保护分析同区内故障：
“与门6”动作，“与门6”输出为1后将“与门1”闭锁，使本侧不再向通道发送闭锁信号；但由于N侧保护继续向通道发送闭锁信号，使M侧的收信继电器不能返回，输出始终为1，将“与门7”闭锁，所以M侧保护同样不会动作跳闸。
三、闭锁式纵联保护跳闸的必要条件：
通过上述分析，我们可以得到闭锁式纵联保护跳闸的必要条件：
1、启动元件高定值动作
2、反方向元件不动作
3、至少收到过8ms闭锁信号
4、正方向元件动作
同时满足上述四个条件，保护停止发信
5、收不到闭锁信号
同时满足上述五个条件，保护动作跳闸
四、设置高、低两个启动元件的原因：
主要是防止区外故障保护误动。
低定值用于启动发信；高定值启动故障计算。
假如只设一个启动元件，两侧保护的整定值相同，若因某种原因（如：
保护采样误差）反方向侧保护不能启动发信，那么将造成正方向侧保护误动跳闸。
所以要设置两个启动元件。
五、设置正、反两个方向元件的原因：
主要是防止功率倒向保护误动。
假如只设一个正方向元件，当在保护4出口发生短路，故障电流方向如上图示，当4DL开关先跳开后，I回线电流将由N侧流向M侧再流向故障点。
那现在我们来分析一下：
当故障开始时，保护1正方向元件动作，停止发信；保护2正方向元件不动，向保护1发闭锁信号。
当4DL跳开后，故障电流反向，则保护2正方向元件动作，停止发信。
此时保护1正方向元件可能还没来得及返回，那么就有可能造成非故障线路“I回线”两侧保护误动。
但如果再设一个灵敏度更高的反方向元件，且反方向元件一动作立即闭锁正方向元件，则可有利于防止功率倒向问题。
六、至少收到过8ms闭锁信号的原因：
主要是考虑区外故障时可靠收到对侧的闭锁信号，防止本侧保护误动。
因为高频信号沿通道传输需要时间，最严重的情况是反方向侧保护启动元件损坏（或因某种原因没有启动），依靠远方启信使对侧收发信机启动，此时通道信号将往返一次，并考虑一定的裕度，所以取8ms。
考点5：
自动重合闸的作用、基本要求
1、自动重合闸的作用
在电力系统中，线路是发生故障最多的元件，故障分为瞬时性故障和永久性故障两种。
运行经验表明，架空线路故障大多数为瞬时性的，永久性故障一般不到10％。
瞬时故障有雷击过电压引起的绝缘子表面闪络、大风引起短时碰线、线路对树枝放电、鸟害或风筝线索等落在导线上引起短路等。
对瞬时性故障，当故障线路由断路器跳闸与电源断开后，故障点经过去游离，电弧可以熄灭，绝大多数情况下绝缘可以自动恢复，故障随即自动消除，这时如果重新使断路器合闸，往往能够恢复供电，从而提高供电的可靠性。
永久性故障有绝缘子击穿或损坏、线路倒杆或断线等引起的故障。
对永久性故障，即使故障线路与电源断开，故障仍然存在，如果重新使断路器合闸，继电保护会再次动作将已合闸的断路器再次跳开，供电不能得到恢复。
线路上发生瞬时性故障时，重合断路器的工作如果由运行人员手动操作进行，则停电时间太长，降低了供电的可靠性和重合闸的成功率，因此在电力系统中广泛采用自动重合闸装置。
线路上发生故障，继电保护动作使断路器跳闸后，使断路器自动合闸的装置称为自动重合闸装置，实际上，自动重合闸装置是将非正常操作断开的断路器按需要自动重新合闸的一种自动装置。
自动重合闸成功次数除以重合闸应该动作的总次数的百分数为重合闸成功率。
运行统计资料表明，线路重合闸成功率很高，约在60%～90％。
线路采用自动重合闸装置后，其作用可归纳如下：
1）发生瞬时故障时自动恢复正常供电，提高供电可靠性；
2）弥补继电保护选择性不足，纠正各种情况造成的断路器的误跳闸；
3）与继电保护配合，在很多情况下能够加速切除故障；
4）对双侧电源供电的线路，提高并列运行的稳定性。
但是，当断路器重合闸于永久性故障时，故障电流再次出现，继电保护再次动作跳开断路器切除故障，这一过程会带来一些不良影响，主要有：
1）使电力系统以及一些电气设备再次受到故障冲击；
2）断路器负担加重，在很短时间内两次切断短路电流。
2、对自动重合闸装置的基本要求
为了使自动重合闸装置有效地发挥作用，必须满足一定的基本要求。
参照有关规程，自动重合闸装置必须满足如下基本要求。
（1）自动重合闸按照控制开关位置与断路器位置不对应的原理起动，即控制开关在合闸后位置，而断路器实际在断开位置时起动自动重合闸，并以继电保护动作起动为辅。
此时，断路器是非正常操作断开。
套管闪络或破碎时通过外壳发生的单相接地短路等。
由于变压器本身结构的特点，油箱内部发生故障是十分危险的，故障产生电弧将引起绝缘物质的剧烈气化，可能导致变压器外壳局部变形、甚至引起爆炸。
因此，变压器发生故障时，必须尽快将变压器从电力系统切除。
变压器异常运行包括过负荷、油箱漏油造成的油面降低、外部短路引起的过电流等。
变压器处于异常运行时，应发出信号。
二、变压器保护配置
为了保证电力系统的安全运行，将故障和异常运行的影响限制在最小范围，根据继电保护有关规定，变压器应装设以下保护。
1、变压器主保护
变压器主保护包括气体保护、纵差动保护或电流速断保护等。
（1）瓦斯保护（气体保护）。
变压器瓦斯保护也称为气体保护，用于反应变压器油箱内部的各种故障，以及变压器漏油造成的油面降低。
规程规定，对于容量在800kVA及以上的油浸式变压器、400kVA及以上的车间内油浸式变压器，应装设瓦斯保护。
（2）纵差动保护或电流速断保护。
用于反应变压器绕组、套管及引出线上的短路故障，根据变压器的容量大小，装没纵差动保护或电流速断保护，动作跳开变压器各侧断路器。
规程规定，对于容量在10000kVA以上单独运行变压器、容量在6300kVA以上并列运行变压器或企业中的重要变压器、容量在2000kVA以上且电流速断保护灵敏度不满足要求的变压器，应装设纵差动保护；对于容量在10000kVA以下的变压器，当过电流保护动作时间大于o.5s时，应装设电流速断保护。
2．变压器后备保护及过负荷保护
（1）过电流保护。
用于反应外部相间故障引起的变压器过电流，并作为变压器主保护的后备保护。
（2）零序保护。
用于反应中性点直接接地变压器高压侧绕组接地短路故障，以及高压侧系统的接地短路故障，作为变压器主保护及相邻元件接地故障的后备保护。
（3）过负荷保护。
用于反应400kVA及以上变压器的三相对称过负荷。
过负荷保护只需要取一相电流，延时动作于信号。
第二节瓦斯保护（气体保护）
当变压器油箱内部发生故障时，短路电流产生电弧使变压器油和绝缘介质分解、产生大量气体，而月．故障越严重，产生的气体越多，反应这种气体而动作的保护称为气体保护，也称为瓦斯保护。
变压器的气体保护是油浸式变压器的主保护，能够有效地反应变压器油箱内部的各种故障（包括绕组断线），另外当变压器发生严重漏油时气体保护也能动作。
变压器气体保护包括轻瓦斯保护和重瓦斯保护两部分。
轻瓦斯保护动作时，只发信号；重瓦斯保护动作时，瞬时切除变压器。
一、气体继电器
气体保护的主要元件是气体继电器，也称瓦斯继电器，安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中，如图4-1所示。
在变压器油箱内故障产生气体时，气体从油箱流向油枕，气流及带动的油流冲击气体继电器，使其动作。
我国电力系统中采用的气体继电器多是复合式气体继电器，例如开口杯挡板式气体继电器，内部结构如图4-2所示。
1—罩；2—顶针；3—气塞；4—磁铁；5—开口杯；6—重锤；7—探针；8—开口销；9—弹簧；10—挡板；11—磁铁；12—螺杆；13—干簧触点（重瓦斯）；14—调节杆；15—千簧触点（轻瓦斯）；16—套管；17—排气孔
变压器正常运行时，继电器内充满油，开口杯在油的浮力和重锤的作用下上翘，磁铁4处于干簧触点15上方（图示状态），干簧触点15在断开位置；挡板在弹簧作用下处于正常静止位置，磁铁11远离干簧触点13，干簧触点13在断开位置。
当变压器内发生轻微故障时，产生少量气体流向油枕，气体汇集在气体继电器的上部，使继电器内部油面下降，开口杯露出油面。
由于开口杯失去油的浮力，在重锤的作用下而下沉，磁铁4靠近干簧触点15，干簧触点15闭合，发出轻瓦斯动作信号。
同理，当变压器漏油时油面下降，同样发出轻瓦斯动作信号。
当变压器内发生严重故障时，例如相间短路、匝间短路等，油箱内产生大量气体，强大的气流及带动的油流冲击挡板，挡板克服弹簧作用力，向干簧触点13方向晃动，磁铁ll靠近簧触点13，干簧触点13闭合，接通重瓦斯动作跳闸回路，断开变压器各侧断路器，切除变压器。
二、保护原理接线及运行
双绕组变压器瓦斯保护原理接线如图4-3。
KG为瓦斯继电器，上触点是轻瓦斯，闭合时发出轻瓦斯动作信号；下触点是重瓦斯，闭合时经信号继电器KS瞬时起动中间继电器KM，跳开变压器两侧断路器。
中间继电器KM具有自保持功能，在重瓦斯动作期间，防止由于气流及油流不稳定造成触点接触不可靠时，影响断路器可靠跳闸；同时，为缩短切出故障时间，中间继电器KM应是快速动作的继电器。
图中切换片XB有两个位置，保护动作时跳闸位置（图示位置）和试验位置。
在某些情况下，例如，变压器接入负荷时油中空气加热而升人油枕、在强迫循环冷却系统油泵起停和换油过程中、新变压器投入运行和变压器灌油后，由于变压器油箱内气流和油流的变化，可能导致瓦斯保护误动作。
此时，应将重瓦斯切换到试验位置，保护动作时只发信号，不会跳闸，直到变压器油内气体散尽为止。
变压器气体保护的保护范围为变压器油箱内部，反应变压器油箱内部的任何短路故障，以及铁芯过热烧伤、油面降低等，但不能反应变压器绕组引出线的故障。
第三节差动保护
一、差动保护原理
变压器差动保护的动作原理与线路纵差动保护相同，通过比较变压器两侧电流的大小和相位决定保护是否动作，单相原理接线图如图4-4所示。
三绕组变压器的差动保护，其原理与图4-4相类似，只是将三侧的“和电流”接入差动继电器KD，这里不再赘述。
电力系统中，变压器通常采用Y，dll接线方式，两侧线电流的相位相差300。
如果将变压器两侧同名相的线电流经过电流互感器变换后，直接接入保护的差动回路，即使两个电流互感器的变比选择合适，使其二次电流数值相等，即
，流入差动继电器的电流也不等于零，因此在电流互感器二次采用相位补偿接线和幅值调整。
具体为变压器星形侧的三个电流互感器二次绕组采用三角形接线（自然消除了零序电流的影响），变压器三角侧的三个电流互感器二次绕组采用星形接线，将引入差动继电器的电流校正为同相位；同时，二次绕组采用三角形接线的电流互感器变比调整为原来的
倍。
微型机变压器差动保护，可以通过软件计算实现相位校正。
1．变压器正常运行或外部故障
根据图4-4（a）所示电流分布，此时流入差动继电器KD的电流是变压器两侧电流的二次值相量之差，适当选择电流互感器1TA和2TA的变比，再经过相位补偿接线和幅值调整，实际流人差动继电器的电流为不平衡电流，继电器不会动作，差动保护不动作。
此时流人差动继电器的电流为
（4—1）
式中
——电流互感器1TA、2TA的变比；
——流人差动继电器的不平衡电流。
2．变压器内部故障
根据图4-4（b）所示电流分布，此时流人差动继电器KD的电流是变压器两侧电流的二次值相量之和，使继电器动作，差动保护动作。
此时流人差动继电器的电流为
（4—2）
如果变压器只有一侧电源，则只有该侧的电流互感器二次电流流人差动继电器；如果变压器两侧有电源，则两侧的电流互感器二次电流都流入差动继电器，且数值相加。
变压器差动保护从原理上能够保证选择性，即实现内部故障时动作、外部故障时不动作，所以动作时间整定为0s。
二、变压器励磁涌流及识别措施
变压器正常运行时励磁电流数值很小，一般仅为变压器额定电流的3%～5%；外部短路时，由于电压降低，励磁电流减小；当变压器空载投入或外部短路故障切除电压恢复时，励磁电流可达到额定电流的6-8倍，称为励磁涌流。
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