大学课件 电力系统继电保护 第三章第一节 距离保护的基本原理与构成

1、3.1 距离保护的基本原理与构成,3.1.1 距离保护的概念,距离保护利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。 整定距离Lset与距离保护的范围相对应的距离。,工作原理大致如下,发生短路,判为区外故障,测出故障点到保护 安装处距离Lk,保护不动作,判为区外故障,判为区内故障,保护不动作,保护动作,LkLset K2点故障,LkLset K1点故障,反方向故障,正方向故障,3.1.2测量阻抗及其与故障距离的关系,在距离保护中，测量阻抗通常用Zm来表示，它定义为保护安装处测量电压 与测量电流 之比，即：,测量阻抗的阻抗值,测量阻抗的阻抗角

2、,测量阻抗的实部，称测量电阻,测量阻抗的虚部，称测量电抗,参数,系统,在线路阻抗方向上，比较测量阻抗 和整定阻抗 就可以实现 与 的比较,故障在保护区内,故障在保护区外,3.1.4 三相系统测量电压与测量电流的选取,只有测量电压、测量电流之间满足上述关系时，测量元件才能正确反应故障距离。,但在实际的三相系统情况下，由于存在多种不同的短路类型，而在各种不对称短路时，各相的电压电流都不再简单地满足上述关系，所以无法直接用各相的电压、电流构成测量元件的测量电压和电流。,当线路中k点发生短路故障时,按照对称分量法，可以求出母线M上各相的电压：,1单相接地故障k(1),以A相单相接地故障为例进行分析。

3、在A相金属性短路的情况下， 有：,因此,若令 、 分别作为保护的测量电压和测量电流,则有：,这时，测量元件ZmA能够正确反应故障距离,这种以保护安装处相电压为测量电压，以带零序电流补偿的相电流为测量电流的接线方式称为接地距离保护接线方式。,同理分析表明:,在C相发生单相接地故障时: 用 、 构成的测量元件能够正确反应故障距离 而 、 或 、 构成的测量元件不会动作；,2. 两相接地故障k(1,1),系统发生两相接地故障时，故障点处两接地相的电压都为0。以BC两相接地故障为例。 则：,令 ：,或 ：,ZmB、 ZmC均能够正确的反应故障距离,对非故障相A相：故障点处电压 ，故：,所以，ZmA不能

4、正确的反应故障距离,若令：,则有：,所以，ZmBC也能正确反映故障距离。,对于ZmAB、 ZmCA，由于在测量电压、电流中含有非故障相的电压电流量，其值远大于短路阻抗，一般都不会动作。,且,同理可以分析出AB两相或CA两相接地故障时各测量元件的动作情况 。,这种以保护安装处两相相间电压为测量电压，以两相电流差为测量电流的接线方式称为相间距离保护接线方式。,3. 两相不接地故障k(2),在故障点k处：各相电压都不为0，但故障点处两故障相的对地电压 相等,设A、B两相故障k(2)AB :,同样可得：,若令：,同样有：,由于非故障相C相故障点处的电压与故障相电压不等，作相减运算时不能被消掉，所以Zm

5、BC、 ZmCA不能正确反应故障距离。,4. 三相对称故障k(3),三相对称性故障时，故障点处的各相电压相等且均都为0。,一般情况下，保护安装处的非故障相电压接近于正常电压，电流接近于负荷电流，所以当测量电压、电流中含有非故障相电压、电流时，两者之比对应的阻抗要比短路阻抗大的多，阻抗角也与短路阻抗不同，由它们判出的距离一般都在动作区之外，不会动作于跳闸。,这种情况下，应用任何一相的电压电流按接地距离保护接线方式或任何两相的电压电流按相间距离保护接线方式，均能够正确反应故障距离。,5. 故障环路的概念及测量电压电流的选取,故障环路故障电流可以流通的通路称为故障环路。用故障环路上的电压作为测量量U

6、m，环路中流通的电流作为测量电流Im，他们之间的关系满足。,由此算出的测量阻抗，能够正确地反应保护安装处到故障点的距离。,单相接地短路一个故障相与大地之间的故障环路（相地故障环节）； 两相接地短路两个故障相与大地之间的（相地）故障环路和一个两故障相之间的（相相）故障环路； 两相不接地短路一个两故障相之间的（相相） 三相短路接地三个（相地）故障环和三个（相相）故障环路；,区别,接线方式,接线方式,两种接线方式的距离保护在不同故障时的动作情况,“+”表示能正确反应故障距离；“”表示不能正确反应故障距离,故障类型,3.1.4 距离保护的时限特性,距离保护的时限特性距离保护的动作时间t与保护安装处至短

7、路点之间的距离的关系，称为距离保护的时限特性。 为满足速动性、选择性和灵敏性的要求，广泛采用具有三段动作范围的阶梯型时限特性，并分别称为距离、段保护。 距离I段为无延时的速动段。 II段为带固定时限的速动段:延时的时限一般为0.3-0.6秒 III段时限需与相邻线路III段配合:一般不小于1-3秒。,（a）网络连接图 （b）、段的时限特性 （c）段的时限特性,3.1.5 距离保护的构成,距离保护一般由起动、测量、振荡闭锁、电压回路断线闭锁、配合逻辑和出口等几部分组成。,1起动部分提高可靠性 起动部分用来判别系统是否处于故障状态。系统正常运行时，该部分不动作，距离保护装置的测量、逻辑等部分不投入工作； 当系统发生故障时，它立即动作，使整套保护迅速投入工作,2测量部分 测量部分是距离保护中的核心，测量故障距离和判断故障方向，并与预先设定的距离和方向相比较，以确定出故障所处的区段。,3振荡闭锁部分 在电力系统发生振荡时，距离保护的测量部分有可能会将振荡误判为区内故障，从而有可能导致距离保护误动作。为防止保护误动，应在系统振荡时将保护闭锁。,4电压回路断线部分 电压回路断线时，将会造成保护测量电压的消失，也可能使距离保护的测量