在单侧电源的电网中，电流保护能满足线路保护的需要。但是，在两侧电源的电网（包括单电源环形电网）中，只靠简单电流保护的电流定值和动作时限不能完全取得动作的选择性，为此，必须在保护回路中加方向闭锁，构成方向性电流保护，要求只有在流过断路器的电流的方向从母线流向线路侧时才允许保护动作。保护动作的方向性，可以利用功率方向继电器来实现。

1.LG 11功率方向继电器的工作原理

LG 11型功率方向继电器是整流型功率方向继电器，其比较幅值的两电气量动作方程为

图2-8　LG 11功率方向继电器原理接线图

（a）交流回路图；（b）直流回路图

继电器最大灵敏角的调整是利用改变电抗变压器TX第三个二次绕组W4所接的电阻值来实现的。继电器的内角α=90°-φk，当接入电阻R3时，阻抗角φk=60°，α=30°；当接入电阻R4时，φk=45°，α=45°。因此，继电器的最大灵敏角φsen•max=-α，并可以调整为两个数值，一个为-30°，另一个为-45°。

在整流比较回路中，电容C2和C3主要是滤除二次谐波，C4用来滤除高次谐波。

2.功率方向继电器的动作特性

图2-9　LG 11型功率方向继电器的动作特性 （α为30°或45°）

通常功率方向继电器的动作特性还有下面两种表示方法：

（1）角度特性：表示Im固定不变时，继电器启动电压Upu•r=f（φm）的关系曲线。理论上此特性可用图2-10表示，其最大灵敏角为φsen=-α。当φk=60°时，φsen=-30°，理想情况下动作范围位于以φsen为中心的±90°以内。在此动作范围内，继电器的最小启动电压Upu•r•min基本上与φr 无关，当加入继电器的电压Ur＜Upu•r•min时，继电器将不能启动，这就是出现“电压死区”的原因。

图2-10　功率方向继电器 （φ=30°）的角度特性

图2-11　功率方向继电器的伏安特性

（2）伏安特性：表示当φm=φsen固定不变时，继电器启动电压Upu•r=f（Im）的关系曲线。在理想情况下，该曲线平行于两个坐标轴，如图2-11所示，只要加入继电器的电流和电压分别大于最小启动电流Ipu•r•min和最小启动电压Upu•r•min，继电器就可以动作。其中Ipu•r•min之值主要取决于在电流回路中形成方波时所需加入的最小电流。

在分析功率方向继电器的动作特性时，还要考虑继电器的“潜动”问题。功率方向继电器可能出现电流潜动或电压潜动。

发生潜动的最大危害是在反方向出口处三相短路时，此时Um≈0，而Im很大，方向继电器本应将保护装置闭锁，如果此时出现了潜动，就可能使保护装置失去方向性而误动作。

3.相间短路功率方向继电器的接线方式

由于功率方向继电器的主要任务是判断短路功率的方向，因此，对其接线方式应提出如下要求：(www.daowen.com)

（1）正方向任何形式的故障都能动作，而当反方向故障时则不动作。

图2-12　cosφ=1时IA、UBC的相量图