在電力系統中，兩側電源或單相環網的輸電線路，在這樣的電網中，為切除線路上的故障，線路兩側都裝有斷路器和相應的保護，如裝設過流保護將不能保證動作的選擇性。為解決選擇性的問題，在原來的電流保護的基礎上裝設了方向元件（功率方向繼電器）。規定：功率的方向由母線流向線路為正，由線路流向母線為負。由功率方向繼電器加以判斷，當功率方向為正時動作，反之不動，上述過程即為方向電流保護。
基本介紹
- 中文名：方向電流保護
- 外文名：directional current protection
- 目的：切除線路故障
- 方法：裝設方向原件
釋義,基本原理,工作原理,接線方式,特點,
釋義
在電力系統中，兩側電源或單相環網的輸電線路，在這樣的電網中，為切除線路上的故障，線路兩側都裝有斷路器和相應的保護，如裝設過流保護將不能保證動作的選擇性。為解決選擇性的問題，在原來的電流保護的基礎上裝設了方向元件（功率方向繼電器）。規定：功率的方向由母線流向線路為正，由線路流向母線為負。由功率方向繼電器加以判斷，當功率方向為正時動作，反之不動，上述過程即為方向電流保護。
基本原理
在電網中，各斷路器和保護裝置都是安裝在被保護線路靠近電源的一側。當線路發生故障時啟動都是在短路功率從母線流向被保護線路的情況下，按選擇性的條件來協調配合工作的。隨著電力系統網路的發展和用戶對供電可靠性要求的提高，現代電力系統實際上都是由多電源組成的複雜網路。此時上述簡單的保護方式已不能滿足系統運行的要求。例如在圖所示雙側電源網路接線中，由於兩側都有電源因此在每條線路的兩側均裝設斷路器和保護裝置。當k1點短路時對B側電源來說，為保證選擇性，要求t5>t4，而當k2點短路時，又要求t5<t4這兩種要求顯然是矛盾的。
為了解決上述矛盾在每個斷路器的電流保護中增加一個功率方向測量元件並規定該元件只有當短路功率從母線流向線路（為正）時動作而當短路功率從線路流向母線（為負）時不動作從而使繼電保護的動作具有一定的方向性。當雙側電源網路上的電流保護裝設方向元件後，就可以把它們拆開成兩個單側電源網路的保護，圖中保護1、3、5是一個系統，它負責切除由電源A供給的短路功率保護；2、4、6是另一個系統，它負責切除由電源B供給的短路功率。這樣保護4和保護5的過電流保護動作時間已不再需要進行配合，而僅需要功率方向相同的過電流保護動作時間進行配合技階梯原則應滿足t1>t3>t5和t6>t4>t2。由以上分析可知方向過電流保護就是在原有保護的基礎上，增設一個方向閉鎖元件，以保證在反方向故障時將保護閉鎖起來，防止發生誤動作方向過電流保護的單相原理接線圖如圖2所示，它主要由方向元件、電流元件、時間元件和信號元件等組成。圖中方向元件和電流元件的觸點串聯，只有當兩個元件都動作時保護才能動作跳閘。
工作原理
功率方向繼電器簡稱功率繼電器或方向繼電器、其作用是判斷功率的方向。對於正方向的故障其功率為正值勸率方向繼電器動作對於反方向的故障其功率為負值勸率方向繼電器不動作。目前電力系統中的功率方向繼電器有感應型、整流型、電晶體型和積體電路型等幾種不同型式，但就其構成原理米說，主要有相值比較和幅值比較兩種。
接線方式
功率方向繼電器的接線方式是指它與電流互感器和電壓互感器之間的連線方式，對接線方式的要求是它在短路時有良好的方向性和有較高的靈敏度，故相間短路的功率方向繼電器，一般用90°接線方式。所謂90°接線方式是指系統在三相對稱且功率因數為1的情況下，接入功率方向繼電器的電流超前電壓90°的接線，功率方向繼電器採用接線方式後適當選擇繼電器的內角，對線路上發生的各種相間故障，都能保證正確判斷短路功率方向，不致誤動作；對於各種兩相短路均大電壓死區，因加在繼電器電壓線圈上的電壓為非故障相電壓，其數值較高。
特點
三段式方向性電流保護在作用原理、整定計算原則等方面與無方向三段式電流保護基本相同，但方向電流保護用於雙電源網路和單電源環形網路時在保護構成、整定、相互配合等問題上還有以下特點。
(1)在保護構成中應加功率方向測量元件，並與電流測量元件共同判別是否在保護線路的正方向發生故障。
(2)由於裝設了方向元件第1段方向電流保護的動作電流可不必躲過反方向外部最大短路電流，只需校正方向短路計算即可。
(3)為了保證選擇性在環網和雙電源網中，功率方向相同的各線路保護第m段的動作電流和動作時間應相互配合。需要指出並非線路的所有電流保護都要裝設方向元件而僅在用動作電流、動作時間不能保證選擇性時才需加裝方向元件。
(4)為了保證方向電流保護不會因為反方向不對稱短路時非故障相電流測量元件動作和功率方向元件誤動作而發生保護誤跳閘，方向電流保護必須採用按相起動接線方式。
