电网距离保护-文档资料

1、1第三章第三章 电网距离保护电网距离保护电流保护电流保护n优点：优点： 简单、经济、可靠，广泛应用简单、经济、可靠，广泛应用于于35KV35KV及以下等级的电网。及以下等级的电网。n缺点：缺点： 定值、保护范围以及灵敏度受定值、保护范围以及灵敏度受系统系统运行方式运行方式变化的影响较大。变化的影响较大。思考：思考：电流、电压保护的主要优点是简单、可电流、电压保护的主要优点是简单、可靠、经济，但是，对于容量大、电压高或结构靠、经济，但是，对于容量大、电压高或结构复杂的网络，它们难于满足电网对保护的要求复杂的网络，它们难于满足电网对保护的要求。电流、电压保护一般只适用于电流、电压保护一般只适用于3

2、5kV及以下电及以下电压等级的配电网。压等级的配电网。对于对于110kV及以上电压等级及以上电压等级的复杂网的复杂网，线路保护采用何种保护方式？，线路保护采用何种保护方式？解决方法：解决方法：采用一种新的保护方式采用一种新的保护方式距离保护距离保护。第三章第三章 电网的距离保护电网的距离保护3.1 3.1 距离保护的基本原理与构成距离保护的基本原理与构成3.2 3.2 阻抗继电器及动作特性阻抗继电器及动作特性3.3 3.3 阻抗继电器的实现方法阻抗继电器的实现方法3.4 3.4 距离保护的整定计算与对距离保护的评价距离保护的整定计算与对距离保护的评价3.5 3.5 距离保护的振荡闭锁距离保护的

3、振荡闭锁3.6 3.6 故障类型判别和故障选相故障类型判别和故障选相3.73.7距离保护特殊问题的分析距离保护特殊问题的分析一、距离保护的基本概念一、距离保护的基本概念 距离保护是反应故障点至距离保护是反应故障点至保护安装点之间的保护安装点之间的距离距离（或阻（或阻抗），并根据距离的抗），并根据距离的远近远近而确而确定定动作时间动作时间。 3.1 3.1 距离保护的基本原理与构成距离保护的基本原理与构成n利用短路时利用短路时电压、电流电压、电流同时变化的同时变化的特征特征，测量测量电压与电流的电压与电流的比值比值，反应故障点到，反应故障点到保护安装处的保护安装处的距离距离。n测量保护安装处至故

4、障点的测量保护安装处至故障点的距离距离，实际，实际上是测量保护安装处至故障点之间的上是测量保护安装处至故障点之间的阻阻抗大小抗大小，故有时又称之为，故有时又称之为阻抗保护阻抗保护。n电压与电流的这个比值被称为电压与电流的这个比值被称为测量阻抗测量阻抗，表示为表示为mZ3.1.1 3.1.1 距离保护的基本概念距离保护的基本概念距离保护是反应保护安装处至短路点之间的距离保护是反应保护安装处至短路点之间的距离，并根据短路点至保护安装处的距离确距离，并根据短路点至保护安装处的距离确定动作时限的一种保护。定动作时限的一种保护。整定距离整定距离L Lsetset：与距离保护的范围相对应的距离。：与距离保

5、护的范围相对应的距离。1) 1) 故障发生在保护区正方向，设法测出故障点至保护安装处故障发生在保护区正方向，设法测出故障点至保护安装处的距离的距离L Lk k，并与，并与L Lsetset比较：比较： L Lk k L Lsetset：保护范围外故障，保护不动作（：保护范围外故障，保护不动作（k2k2）2) 2) 故障发生在保护区反方向，直接判区外故障不动作（故障发生在保护区反方向，直接判区外故障不动作（k3k3）1) 1) 正常运行时：正常运行时：U Um m：近似为额定电压：近似为额定电压I Im m ：为负荷电流：为负荷电流Z Zm m ：为负荷阻抗，量值较大，：为负荷阻抗，量值较大，其

6、阻抗角为数值较小的功率其阻抗角为数值较小的功率因数角，阻抗性质以电阻性因数角，阻抗性质以电阻性为主。（为主。（Z ZL L）3.1.2 3.1.2 测量阻抗及其与故障距离的关系测量阻抗及其与故障距离的关系测量阻抗：保护安装处测量电压测量阻抗：保护安装处测量电压UmUm和测量电流和测量电流ImIm的的比值比值mmmmZRjX mmmUZI2) 2) 系统发生金属性短路时系统发生金属性短路时U Um m ：降低：降低I Im m ：增大：增大Z Zm m ：为短路点与保护安装处：为短路点与保护安装处的线路阻抗的线路阻抗对具有均匀参数的输电线路，忽略分布电容和电导，有：对具有均匀参数的输电线路，忽略

7、分布电容和电导，有：Z Zm m= Z= Zk k = z= z1 1LLk k，其中，其中z z1 1为单位长度线路的复阻抗为单位长度线路的复阻抗在线路阻抗的方向上，比较在线路阻抗的方向上，比较Z Zm m（或（或Z Zk k）与）与 Z Zsetset的大的大小，即可实现小，即可实现L Lk k与与L Lsetset的比较。的比较。Z Zk k Z Zsetset 说明说明L Lk k Z Zsetset 说明说明L Lk k L Lsetset：在保护区外，保护不动作（：在保护区外，保护不动作（k2k2）Z Zk k在在Z Zsetset 的反方向：区外故障，保护不动作（的反方向：区外故

8、障，保护不动作（k3k3）整定阻抗：和整定长度整定阻抗：和整定长度Lset相对应的阻抗相对应的阻抗Zset Zset = Z1 Lset接线方式：给距离继电器接入电压和电接线方式：给距离继电器接入电压和电流的方式流的方式继电器电流、电压的选取方式就是阻抗继电器的接线继电器电流、电压的选取方式就是阻抗继电器的接线方式。方式。阻抗继电器的接线方式主要有两种：阻抗继电器的接线方式主要有两种：1、0 接线方式，反应接线方式，反应相间短路故障相间短路故障；2、相电压和具有、相电压和具有K3I0补偿的相电流接线，反应补偿的相电流接线，反应接地接地短路故障短路故障。3.1.3 测量电压和测量电流的选取测量电

9、压和测量电流的选取 (1) (1) 测量阻抗正比于测量阻抗正比于保护安装处到保护安装处到短短路点之间的距离；路点之间的距离；(2) (2) 继电器的测量阻抗与故障类型无关继电器的测量阻抗与故障类型无关; ; 加入继电器的电压加入继电器的电压Um和电流和电流Im应满足应满足基本要求：基本要求：保护安装处的残压：保护安装处的残压：1 12 20 00 10 1()kAAkAkAkAkAkU I zl I zl I zlI zl I zl1 12 20 0AkAAkAkAkU UI zlI zlI zl1201001()()kAAAAkAkUIIIzlIzz l1001()kAAkkUIz lIzz

10、 l01(3 )kAAkUIK I zl011()3zzKz零序补偿系数假设：假设：Z Z1 1 = Z= Z2 2 不计负荷电流不计负荷电流（一）母线电压的计算公式（一）母线电压的计算公式KklUI ZkBkBBlZIKIUU103)( kAkAAlZIKIUU103)( kCkCClZIKIUU103)( 保护安装处的残压：保护安装处的残压：01(3 )AkAAkUUIK I zl0I3mAAmAAUUIK I故障相：取，1ImAmAkUz lBBBBB0ImmUUEIKI非故障相：（大），（小）CC0,UE UEkABBU，可以反映故障距离可以反映故障距离不能反映故障距离不能反映故障距离

11、0,kBkCAAUUUE故障分析：0I3mCCmCCUUIKI，0101(3)(3)BkBBkCkCCkUUIKIz lUUIKIz l01I3mBBmBBUUIK I故障相：方法 ：取，BB1CC1IImmkmmkUz l Uz l则：，mBCBCmBCBC2UU ,IIUI方法 ：取CBC1ImBmkUz l则：非故障相：两种方法都不能反映故障距离！0101(3)(3)BkBBkCkCCkUUIKIz lUUIKIz lBCBC1IIkUUz l（）0,0,0kBkCAAABCUUUEIIII 故障分析：0101(3)(3)BkBBkCkCCkUUIK Iz lUUIK Iz lBCBC1

12、IIkUUzl（）mBCBCmBCBCUU ,IIUI 方 法 ： 取CBC1ImBmkUz l则：ABAB1ABU -UZI -Imkz l其他相间阻抗：CACA1CAU- UZI- Imkz l0kAkBkCUUU故障分析：BCCAABABBCCAABBCCACABABCA0B0C01U -UU -UU -UZZZI -II -II -IUUUZZZI3II3II3ImmmmmmkKKKzl所有测量阻抗：，均5.5.故障环路的概念及测量电压、电流的选取故障环路的概念及测量电压、电流的选取1mmkUIz l 零序电流保护不能满足要求时，考虑采用接地距离保护。零序电流保护不能满足要求时，考虑采

13、用接地距离保护。 相间短路电流保护不能满足要求时，采用相间短路距离保护。相间短路电流保护不能满足要求时，采用相间短路距离保护。 （1 1）相间距离保护）相间距离保护0 0接线方式可以正接线方式可以正确反应三相短路、两相短路、两相接地短路，不能确反应三相短路、两相短路、两相接地短路，不能正确反应正确反应单相接地短路单相接地短路。 （2 2）接地距离保护带零序电流补偿的接）接地距离保护带零序电流补偿的接线方式，可以正确反应单相接地短路、两相接地短线方式，可以正确反应单相接地短路、两相接地短路和三相短路时。不能正确反应路和三相短路时。不能正确反应两相短路两相短路。结论 BAmABUUU相间距离保护的

14、接线方式（相间距离保护的接线方式（0 0接线）接线）CBmBCUUUACmCAUUUBAmABIIICBmBCIIIACmCAIII当功率因数为当功率因数为1 1时，加在继电器端子上的电压与时，加在继电器端子上的电压与电流的相位差为电流的相位差为0 0，故称为，故称为0 0接线。接线。mAAUU接地距离保护的接线方式（具有零序电流补偿的接地距离保护的接线方式（具有零序电流补偿的0 0接线）接线）mBBUUmCCUUmAA03IIKImBB03IIKImCC03IIKI3.1.4 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距离保护的动作时间t t与保护安装处到故障点之间与

15、保护安装处到故障点之间的距离的关系称为距离保护的时限特性，目前获得的距离的关系称为距离保护的时限特性，目前获得广泛应用的是阶梯型时限特性，称为距离保护的广泛应用的是阶梯型时限特性，称为距离保护的、段。段。由三段构成由三段构成段段段段段段主保护主保护后备保护后备保护距离距离段：段：（1）保护本线路全长的）保护本线路全长的8085；（2）瞬时动作，即动作时限为）瞬时动作，即动作时限为0s。距离距离段：段：（1）保护本线路全长，但不超过下一条线路距离）保护本线路全长，但不超过下一条线路距离段的保段的保护范围；护范围；（2）延时）延时 t动作，一般动作时限为动作，一般动作时限为0.5s。距离距离段：段

16、：（1）保护本线路全长，下一级线路全长，甚至更远；）保护本线路全长，下一级线路全长，甚至更远；（2）延时动作，一般动作时限为：）延时动作，一般动作时限为：21tttI I段：段： 保护区不能伸出本线路，即测量阻保护区不能伸出本线路，即测量阻抗小于本线路阻抗时动作。抗小于本线路阻抗时动作。set.2relABZK Z可靠系数，可靠系数，0.8 0.9IIII段段 保护区不能伸出相邻线路保护区不能伸出相邻线路I I段保护区段保护区，即测量阻抗小于本线路阻抗与相邻线，即测量阻抗小于本线路阻抗与相邻线路路I I段动作阻抗之和。段动作阻抗之和。 靠延时保证选择靠延时保证选择性性set.2relABrel

17、BC()ZKZK Z可靠系数，可靠系数，0.8IIIIII段段: : 在系统正常时不启动，故障时启在系统正常时不启动，故障时启动，即测量阻抗小于最小的负荷阻抗时动，即测量阻抗小于最小的负荷阻抗时保护动作。依靠时间的阶梯性来保证选保护动作。依靠时间的阶梯性来保证选择性择性tl2ItII2tIII2tI1tII1tIII1tkABkZZkzI I段：保护区为本线路全长的段：保护区为本线路全长的80%-85%80%-85%瞬时动瞬时动作于本线路出口断路器；作于本线路出口断路器；IIII段：保护区为本线路全长，段：保护区为本线路全长，t=0.5st=0.5s动作于动作于本线路出口断路器；本线路出口断路

18、器； IIIIII段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性，段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性，延时动作于本线路出口断路器延时动作于本线路出口断路器I I、IIII段为主保护，段为主保护，IIIIII段为后备保护。段为后备保护。3.1.5 3.1.5 距离保护的组成距离保护的组成由启动元件、测量元件、时间元件和执行由启动元件、测量元件、时间元件和执行元件组成。元件组成。三、距离保护的主要组成元件三、距离保护的主要组成元件1 1、启动元件（、启动元件（ ）判断系统是否发生故障；判断系统是否发生故障；过过电流继电器、低阻抗继电器、电流继电器、低阻抗继电器、 反映负序、零序电流的继电器。反映负序、零序电流的继

19、电器。2 2、测量元件、测量元件( (距离元件）距离元件）阻抗继电器；阻抗继电器；阻抗继电器：计算保护安装点至短路点之间的测量阻抗，与整定阻抗比较，确定保护阻抗继电器：计算保护安装点至短路点之间的测量阻抗，与整定阻抗比较，确定保护是否应该动作。是距离保护中的核心元件。是否应该动作。是距离保护中的核心元件。3 3、配合逻辑部分、配合逻辑部分实现各部分间逻辑及时间配合；实现各部分间逻辑及时间配合；4 4、振荡闭锁回路、振荡闭锁回路故障时短时开放距离保护故障时短时开放距离保护I I、IIII段，段，振荡时振荡时 立即闭锁立即闭锁I I、IIII段；段；5 5、断线闭锁元件、断线闭锁元件电压互感器二次

20、断线时闭锁距离保电压互感器二次断线时闭锁距离保护；护；6 6、出口执行元件；、出口执行元件；023IIKKKUZI阻抗继电器测量阻抗阻抗继电器测量阻抗距离保护利用距离保护利用阻抗阻抗继电器继电器来判断故障来判断故障所在区域。所在区域。距离保护原理距离保护原理Kset| |ZZ阻抗继电器动作方程NKLUZI正常运行时正常运行时为负荷阻抗为负荷阻抗KkZzl故障时为保故障时为保护安装处到护安装处到故障点的线故障点的线路阻抗路阻抗整定阻抗整定阻抗n距离保护的基本任务：距离保护的基本任务：n 短路时准确测量出短路点到保短路时准确测量出短路点到保护安装处的距离（阻抗），按照预护安装处的距离（阻抗），按照

21、预定的保护动作范围和动作特性判断定的保护动作范围和动作特性判断短路点是否在其动作范围内，决定短路点是否在其动作范围内，决定是否应该跳闸和确定跳闸时间。是否应该跳闸和确定跳闸时间。3.2 3.2 阻抗继电器及其动作特性阻抗继电器及其动作特性n阻抗继电器的主要作用：阻抗继电器的主要作用：n 直接或间接测量短路点到保直接或间接测量短路点到保护安装地点之间的阻抗，并与整护安装地点之间的阻抗，并与整定阻抗值进行比较，以确定保护定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作，又称距离继电器。是否应该动作，又称距离继电器。41阻抗继电器的分类阻抗继电器的分类 按加入继电器的构成方式分类按加入继电器的构成方式分类

22、单相补偿式（第单相补偿式（第类类）、多相补偿式（第、多相补偿式（第类）类） 按继电器的动作特性分类按继电器的动作特性分类 圆特性、非圆特性圆特性、非圆特性 按比较回路实现方法分类按比较回路实现方法分类 比幅式、比相式比幅式、比相式距离保护的实质是用距离保护的实质是用测量阻抗测量阻抗 与被保护线路的与被保护线路的整定阻抗整定阻抗 比较。比较。当短路点在保护范围以外时，即当短路点在保护范围以外时，即 时，时， 继电器继电器不动作不动作；当短路点在保护范围以内时，即当短路点在保护范围以内时，即 时，时， 继电器继电器动作动作。距离保护又称为低阻抗保护距离保护又称为低阻抗保护.ksetZZsetZZk

23、1234kZksetZZkIkkU3.2.1 3.2.1 阻抗继电器动作区域的概念阻抗继电器动作区域的概念123MRPjXIsetZ前面分析，保护范围内故障时，前面分析，保护范围内故障时，Z Zm m Z Zsetset，阻抗继电器动作；阻抗继电器动作；实际上，由于互感器误差、故障点过渡电实际上，由于互感器误差、故障点过渡电阻等原因，阻等原因，Z Zm m一般并不会严格地落在与一般并不会严格地落在与Z Zsetset同向的直线上，而是落在该直线附近的一同向的直线上，而是落在该直线附近的一个区域中。为保证区内故障时继电器能可个区域中。为保证区内故障时继电器能可靠动作，其动作范围应该是一个包括靠动

24、作，其动作范围应该是一个包括Z Zsetset的的对应线段在内的一个区域。对应线段在内的一个区域。一、构成阻抗继电器的基本原则一、构成阻抗继电器的基本原则 ( )( )TVTATAKTVTVTAUUnUnnZZIIInnnBBKKBKBKU1I1U一次阻抗与继电器测量阻抗之间的关系一次阻抗与继电器测量阻抗之间的关系 KIARLZk1ZLkjXk1ZkIsetZsetZk2Zk3Z一、构成距离继电器的基本原理一、构成距离继电器的基本原理 KKKUZI.TAK setsetTVnZZn（1 1）TATA、TVTV有相位误差有相位误差（2 2）短路点有过渡电阻）短路点有过渡电阻解决办法：解决办法：

25、扩展动作区。扩展动作区。ARLjXsetZkZ仅把线段仅把线段 作为作为动作区保护会拒动。动作区保护会拒动。setZk 由于以下因素，测量阻抗将偏离线段由于以下因素，测量阻抗将偏离线段 ：setZRjXABCsetZ 圆特性：圆特性：方向圆特性方向圆特性 全阻抗圆特性全阻抗圆特性偏移圆特性偏移圆特性常见动作特性：常见动作特性：苹果形动作特性苹果形动作特性RjXBCsetZRjXBCsetZ橄榄形动作特性橄榄形动作特性多边形特性多边形特性RjXBCsetZRjXBCsetZ多边形特性多边形特性3.2.2、阻抗继电器的动作特性和动作方程、阻抗继电器的动作特性和动作方程RjXABC1 1、全阻抗继电

26、器、全阻抗继电器kZsetZ全阻抗特性圆：全阻抗特性圆：以保护安装点以保护安装点( (坐标原点坐标原点) ) 为圆心，为圆心， 为半径的圆为半径的圆, , 圆内为动作区；圆内为动作区；setZ反方向故障时会误动，反方向故障时会误动，没有方向性；没有方向性；1 1、全阻抗继电器、全阻抗继电器RjXABCsetZKZ全阻抗继电器的特点：全阻抗继电器的特点：（2 2） 为常数与为常数与 无关无关（1 1）没有死区）没有死区（3 3）没有方向性）没有方向性mopZKopZ1 1、全阻抗继电器、全阻抗继电器RjXABC比幅式动作方程：比幅式动作方程：setZmZsetmZZRjXABC比相式动作方程：比

27、相式动作方程：setZmZsetmZZ setmZZ setmZZ mZ90arg90msetmsetZZZZ平行四边型法则：平行四边型法则：9090KsetZZ90KsetZZ KsetZZsetkZZKZsetZKsetZZKZsetZKsetZZKZsetZ9090KsetZZ 或幅值比较和相位比较之间的关系（互换性）：幅值比较和相位比较之间的关系（互换性）：起动条件起动条件动作动作不动作不动作setkZZsetkZZ2 2、方向阻抗继电器、方向阻抗继电器RjXABC方向阻抗特性圆：方向阻抗特性圆：过坐标原点，以过坐标原点，以为直径的圆为直径的圆, ,圆内为圆内为动作区；动作区；setZ

28、反方向故障时不会误动，反方向故障时不会误动，本身具有方向性；本身具有方向性；setZmZRjXABC比幅式动作方程：比幅式动作方程：setZmZsetZ21setsetmZZZ2121msetZZ21RjXABC比相式动作方程：比相式动作方程：setZmZmsetZZ 90arg90mmsetZZZ方向阻抗继电器的特点：方向阻抗继电器的特点：（1 1）有死区）有死区（3 3）有明确的方向性）有明确的方向性m（2 2） 随随 变化而不同变化而不同opZRjXABCsetZmZ3 3、偏移特性阻抗继电器、偏移特性阻抗继电器 圆心：圆心： 半径：半径： setsetset)(121)(21ZZZZO

29、反方向偏移反方向偏移ARjXBCsetZsetZ正方向整定阻抗正方向整定阻抗setZ），（10setZset)1 (21ZAset)Z(121rRjXBCsetZsetm)Z(121Zset)Z(121比幅式动作方程：比幅式动作方程：setZmZsetsetmZZZ)1 (21)1 (21ARjXBCsetZ比相式动作方程：比相式动作方程：setmZZ setmZZsetZmZ90arg90setmmsetZZZZ偏移特性阻抗继电器的特点：偏移特性阻抗继电器的特点：（1 1）没有死区）没有死区（3 3）有不明确方向性）有不明确方向性m（2 2） 随随 变化而不同变化而不同opZARjXBCse

30、tZsetZ总总 结结1010时，为全阻抗继电器；时，为全阻抗继电器；时，为方向阻抗继电器；时，为方向阻抗继电器；时，为偏移阻抗继电器；时，为偏移阻抗继电器；时，为上抛特性阻抗继电器。时，为上抛特性阻抗继电器。01两种原理的互换关系两种原理的互换关系 幅值比较原理：幅值比较原理： 相位比较原理：相位比较原理： BAZZ 90arg90DCZZ比相式比相式比幅式比幅式BAZZ DCAZZZDCBZZZ90arg90dcZZAZBZDZCZ)(21BACZZZ)(21BADZZZAZBZ比幅式比幅式比相式比相式AZBAZZ BAZZ 90arg90CDZZBAZZ BACUZZBADZZZ使距离保

31、护装置刚能动作的使距离保护装置刚能动作的最最大测量阻抗大测量阻抗。三个重要的基本概念三个重要的基本概念整定阻抗整定阻抗Z Zsetset： 测量阻抗测量阻抗Z Zk k：加入继电器的电压、电流的比值。加入继电器的电压、电流的比值。启动阻抗启动阻抗Z ZK.actK.act指编制整定方案时，根据保指编制整定方案时，根据保护范围给出的阻抗。发生短护范围给出的阻抗。发生短路时，当测量阻抗等于或小路时，当测量阻抗等于或小于整定阻抗时继电器动作。于整定阻抗时继电器动作。RjXCBsetZkZK.actZ3.3 3.3 阻抗继电器的实现方法阻抗继电器的实现方法 绝对值比较原理的实现绝对值比较原理的实现 相

32、位比较原理的实现相位比较原理的实现 比较工作电压相位法实现的故障区段判断比较工作电压相位法实现的故障区段判断3.3.1 3.3.1 绝对值比较原理的实现绝对值比较原理的实现以模拟式圆特性方向阻以模拟式圆特性方向阻抗继电器为例：抗继电器为例：URUR：电抗互感器，把电：电抗互感器，把电流变成电压流变成电压T T：电压变换器：电压变换器1122msetsetZZZmmm1I21I2AIBIUUKUKK Ummm11II22IUIKK UKIUmUIZsetKKK两边同除以，并令：3.3.2 3.3.2 相位比较原理的实现相位比较原理的实现90arg90setmmZZZmmmICIUDUUKK UU

33、K UmmmI90arg90IUUKK UK UIUmUIZsetKKK上下同除以，并令：以模拟式圆特性方向阻抗以模拟式圆特性方向阻抗继电器为例：继电器为例：3.3.3 3.3.3 比较工作电压相位实现的故障区段比较工作电压相位实现的故障区段判断判断1) 比较工作电压相位法基本原理比较工作电压相位法基本原理u工作电压：工作电压：opmmsetUUI Z工作电压又称为补偿电压，定义为保护安装处测量电工作电压又称为补偿电压，定义为保护安装处测量电压与测量电流的线性组合。压与测量电流的线性组合。opmmsetUUI Z正常运行时：补偿电压就是线路正常运行时：补偿电压就是线路Z Z点的运行电压，它点的

34、运行电压，它在量值上接近额定电压，相位上基本与在量值上接近额定电压，相位上基本与 同相位。同相位。mU1KopmmsetUUI Z正方向区外正方向区外K K1 1点短路时点短路时1mmkUI Z1()opmksetUIZZ为为M M处的残压处的残压相位相同相位相同整定点整定点z z残余电压残余电压2KopmmsetUUI Z正方向区内正方向区内K K2 2点短路时点短路时2mmkUI Z22()()opmksetmsetkUIZZIZZ 为母线为母线M M处的残压处的残压为整定点为整定点z z点的残压点的残压相位相反相位相反3KopmmsetUUI Z反方向反方向K K3 3点短路时点短路时3

35、mmkUI Z 3()opmksetUIZZ 为为N N侧电源在侧电源在M M处的残压处的残压为为N N侧电源在整定侧电源在整定点点Z Z点的残压点的残压相位相同相位相同opmmsetUUI Zu正方向区外故障时，工作电压相位与测量电压相同正方向区外故障时，工作电压相位与测量电压相同u反方向故障时，工作电压相位与测量电压相同反方向故障时，工作电压相位与测量电压相同u正方向区内故障时，工作电压与测量电压相位相反正方向区内故障时，工作电压与测量电压相位相反结论结论：以：以 为参考相量，检测工作电压的相为参考相量，检测工作电压的相位变化，可以检测出短路故障的方向和位置。位变化，可以检测出短路故障的方

36、向和位置。mUopmm setUUI Z12180arg180opmUU实际系统中：考虑互感器误差、过渡电阻等因素，为保实际系统中：考虑互感器误差、过渡电阻等因素，为保证区内故障时可靠动作，设置测量元件动作的条件为：证区内故障时可靠动作，设置测量元件动作的条件为：式中式中1 1和和 2 2为比相动作范围偏离为比相动作范围偏离180180的角度，都取正值。的角度，都取正值。12180arg180opmUU若取若取1 1= = 2 2=90=90，则有：，则有：90arg270mmsetmUI ZU90arg90setmmZZZ即：即：1 1= = 2 2=90=90时为方向圆，缺点：正方向或反方

37、向出口短路时为方向圆，缺点：正方向或反方向出口短路时，时， U Um m的数值接近的数值接近0 0，Z Zm m的阻抗值都很小，落在坐标原点附近，的阻抗值都很小，落在坐标原点附近，可能出现正向短路拒动或反向出口短路误动的情况。可能出现正向短路拒动或反向出口短路误动的情况。解决方法：解决方法：不用测量电压不用测量电压U Um m作为参考电压，而改选其他的电压量作为参考电压，而改选其他的电压量作为参考电压！作为参考电压！可以认为不同特性的阻抗继电器的区别只是在于所可以认为不同特性的阻抗继电器的区别只是在于所选的极化电压（又称选的极化电压（又称“参考电压参考电压”）不同。）不同。如：参考电压如：参考

38、电压 为测量电压为测量电压 ，则测量元件的动，则测量元件的动作条件可表示为：作条件可表示为：引入引入 “参考电压参考电压 ”作为判断工作电压相位的参考作为判断工作电压相位的参考refUrefUmU12180arg180oprefUU对极化电压（参考电压）的要求：对极化电压（参考电压）的要求：（1）极化电压只作相位参考量，不参与阻抗测量，）极化电压只作相位参考量，不参与阻抗测量，任何时候其值不能为零；任何时候其值不能为零；（2）极化电压的相位不应随故障位置而变化。）极化电压的相位不应随故障位置而变化。动作方程或90arg90oprefUU90arg270oprefUU12argoprefUU动作

39、条件可表示为：动作条件可表示为：取不同的极化电压和不同取不同的极化电压和不同的动作边界，可得到不同的动作边界，可得到不同的动作特性，一般取为：的动作特性，一般取为：2) 2) 以正序电压为参考电压的测量元件以正序电压为参考电压的测量元件l 以测量电压以测量电压U Um m作为参考电压的缺点：作为参考电压的缺点： 在出口发生各种类型的短路时，故障相或相间电压下降在出口发生各种类型的短路时，故障相或相间电压下降为为 0 0，此时无法保证选择性要求。，此时无法保证选择性要求。l 思路：引入非故障相电压思路：引入非故障相电压除三相对称性故障以外，在各种不对称故障时，非故障除三相对称性故障以外，在各种不

40、对称故障时，非故障相电压不会为相电压不会为0 0，相位也不会随故障位置变化。，相位也不会随故障位置变化。l 解决方法：采用正序电压作为参考电压。正序电压解决方法：采用正序电压作为参考电压。正序电压是由三相电压组合而成，相当于引入了非故障相电压。是由三相电压组合而成，相当于引入了非故障相电压。以正序电压为参考电压的测量元件以正序电压为参考电压的测量元件正序电压取故障环路上的电压，如在接地距离接线正序电压取故障环路上的电压，如在接地距离接线方式中方式中A A相测量元件中相测量元件中 ，则选取，则选取 为参考电压。为参考电压。mAUU1AU在相间距离接线方式中在相间距离接线方式中BCBC相测量元件中

41、相测量元件中 ，则选取参考电压为则选取参考电压为 。mBCUU1BCU以正序电压为参考电压的测量元件以正序电压为参考电压的测量元件（1 1）不同故障情况下正序参考电压的变化分析）不同故障情况下正序参考电压的变化分析以最严重的出口短路为例，假设故障前后非故障相电压不变以最严重的出口短路为例，假设故障前后非故障相电压不变000ABBCCUUUUUi. Ai. A相单相接地短路相单相接地短路 A A相出口单相接地短路时，保护安装处的电压为：相出口单相接地短路时，保护安装处的电压为：202001112()(0)333AABCBCAUUUUUUU000ABCUUU、分别为故障前母线处三相电压202001

42、112()(0)333AABCBCAUUUUUUU出口单相接地故障时，故障相正序电压的相位出口单相接地故障时，故障相正序电压的相位与该相故障前电压的相位相同，幅值等于该相与该相故障前电压的相位相同，幅值等于该相故障前的故障前的2/32/3。ii. Aii. A、B B两相接地短路两相接地短路 出口出口A A、B B两相接地短路时，保护安装处的电压为：两相接地短路时，保护安装处的电压为：22001111()(00)333AABCCAUUUUUU2001111()(00)333BABCCBUUUUUU011113ABABABUUUU000ABCCUUUU22001111()(00)333AABCC

43、AUUUUUU2001111()(00)333BABCCBUUUUUU011113ABABABUUUU出口两相接地故障时，两故障相正序电压的相位与对应相故出口两相接地故障时，两故障相正序电压的相位与对应相故障前电压的相位相同，幅值等于该相故障前的障前电压的相位相同，幅值等于该相故障前的1/31/3。两故障相间正序电压的相位与该两相故障前相间电压的相位两故障相间正序电压的相位与该两相故障前相间电压的相位相同，幅值等于故障前相间电压的相同，幅值等于故障前相间电压的1/31/3。ii. Aii. A、B B两相接地短路两相接地短路060012jABACCUUUeUUiii. ABiii. AB两相不

44、接地短路两相不接地短路 ABAB两相不接地短路时，保护安装处的电压为：两相不接地短路时，保护安装处的电压为：20111()32AABCAUUUUU20111()32BABCBUUUUU011112ABABABUUUU出口两相不接地故障时，两故障相正序电压的相位与对应相出口两相不接地故障时，两故障相正序电压的相位与对应相故障前电压的相位相同，幅值等于该相故障前的故障前电压的相位相同，幅值等于该相故障前的1/21/2。两故障相间正序电压的相位与该两相故障前相间电压的相位两故障相间正序电压的相位与该两相故障前相间电压的相位相同，幅值等于故障前相间电压的相同，幅值等于故障前相间电压的1/21/2。11

45、1111000ABCABCABBCCAUUUUUUUUUiv. ABCiv. ABC三相对称短路三相对称短路 出口出口ABCABC三相短路时，保护安装处的电压为：三相短路时，保护安装处的电压为：出口三相短路时，各正序电压都为出口三相短路时，各正序电压都为0 0，正序参考电压将无法，正序参考电压将无法应用。但当发生非出口三相短路时，正序电压将不再为应用。但当发生非出口三相短路时，正序电压将不再为0 0，变成相应相或相间的残余电压，如果此电压不低于额定电压变成相应相或相间的残余电压，如果此电压不低于额定电压的的10%15%10%15%，正序参考电压就可以应用。，正序参考电压就可以应用。（而在出口发

46、生各种不对称短路时，故障环路上的正序电压（而在出口发生各种不对称短路时，故障环路上的正序电压都有较大的量值，相位与故障前的环路电压相同。）都有较大的量值，相位与故障前的环路电压相同。）以正序电压为参考电压的测量元件以正序电压为参考电压的测量元件（2 2）以正序电压参考电压的测量元件的动作特性）以正序电压参考电压的测量元件的动作特性动作方程：动作方程：19090opmUU对接地距离接线方式来说：对接地距离接线方式来说：01(3 )9090setUIKIZU11UU,UUmm则有：则有：ABC可以取 、 、1111111M1010110110(1)22(1) (3 )()2MMMMMMMMMMmE

47、C ZUEI ZECZEZZZZC ZIKIZZZZ（2 2）以正序电压参考电压的测量元件的动作特性）以正序电压参考电压的测量元件的动作特性正方向发生金属性短路时：不计短路前的负荷电流，并设系正方向发生金属性短路时：不计短路前的负荷电流，并设系统的正序、负序阻抗相等，则保护安装处的故障相电压和正统的正序、负序阻抗相等，则保护安装处的故障相电压和正序电压可分别表示为：序电压可分别表示为：0(3 )mUIKI Z1MMC ：侧正序电流的分流系数11111111010110110(1)22(1) (3)()2MMMMMMMMMMMMmECZUEI ZECZEZZZZCZIKIZZZZ11101,2M

48、MCCZKZZ 令并假设系统各部分阻抗角相等,则动作方程变为：190arg90()msetMmZZZZ190arg90setmmMZZZZ（-）0CK 为一个大于 的常实数，不影响比相 对应的特性在阻抗复平面上为对应的特性在阻抗复平面上为一个以一个以Z Zsetset与与-Z-ZM1M1末端联线为直末端联线为直径的圆。即径的圆。即正向故障情况下，正向故障情况下，以正序电压为参考电压的测量以正序电压为参考电压的测量元件的特性变为一个包含坐标元件的特性变为一个包含坐标原点的偏移圆。原点的偏移圆。正向出口短路正向出口短路时，测量阻抗明确地落在动作时，测量阻抗明确地落在动作区内，且耐受过渡电阻的能力区

49、内，且耐受过渡电阻的能力要比方向阻抗圆强。（同样的要比方向阻抗圆强。（同样的ZsetZset情况下）情况下）注意：注意：该偏移特性在正向故障的该偏移特性在正向故障的前提下导出，所以动作区域包括前提下导出，所以动作区域包括原点并不意味着会失去方向性！原点并不意味着会失去方向性！190arg90setmmMZZZZ（-）以正序电压为参考电压的测量元件以正序电压为参考电压的测量元件（2 2）以正序电压参考电压的测量元件的动作特性）以正序电压参考电压的测量元件的动作特性反方向发生金属性短路时：反方向发生金属性短路时：0(3 )mUIKI Z 1N11111110101N10110(1)22(1)(3

50、)()2NNNNNNNNNmEC ZUEI ZECZEZZZZC ZIKIZZZZ1N1MN1ZZNZ 1N11111110101N10110+(1)22(1)(3 )()2NNNNNNNNNmEC ZUEI ZECZEZZZZC ZIKIZZZZ1N1101,2NCC ZKZZ 令则反向故障情况下动作方程变为：01(3 )9090setUIKIZU0(3 )mUIKI Z90901）mNmsetZZ(ZZarg以正序电压为参考电压的测量元件以正序电压为参考电压的测量元件（2 2）以正序电压参考电压的测量元件的动作特性）以正序电压参考电压的测量元件的动作特性对应的特性在阻抗复平面上为一个对应的

51、特性在阻抗复平面上为一个以以Z Zsetset与与Z ZN1N1末端联线为直径的上末端联线为直径的上抛圆。反向出口故障情况下，测量抛圆。反向出口故障情况下，测量阻抗在原点附近，远离动作区，可阻抗在原点附近，远离动作区，可靠不动；反向远处故障，靠不动；反向远处故障，-Z-Zm m在第三在第三象限，也不会动作。象限，也不会动作。90(arg901）mNmsetZZZZ90arg901NmmsetZZZZ）（）（以正序电压为参考电压的测量元件以正序电压为参考电压的测量元件对相间距离接线方式来说：对相间距离接线方式来说：19090setUI ZU11,UUUUmm则有：则有：3) 3) 以记忆电压为参

52、考电压的测量元件以记忆电压为参考电压的测量元件l以测量电压和正序电压作为参考电压都会因出口三相以测量电压和正序电压作为参考电压都会因出口三相对称性短路时因三相电压为对称性短路时因三相电压为0 0，而失去比较依据。，而失去比较依据。l 解决方法：采用记忆电压（记忆故障前的电压）作解决方法：采用记忆电压（记忆故障前的电压）作为参考电压。为参考电压。仍具有明确的方向性（分析过程略）仍具有明确的方向性（分析过程略）传统的模拟式距离保护，采用传统的模拟式距离保护，采用LCLC谐振记忆回路获得记忆电压。谐振记忆回路获得记忆电压。3) 3) 以记忆电压为参考电压的测量元件以记忆电压为参考电压的测量元件原理：

53、由原理：由R R、L L、C C组成的电组成的电路，自由振荡频率为路，自由振荡频率为50Hz50Hz。故障一定时间后，记忆电压将衰减故障一定时间后，记忆电压将衰减至故障后的测量电压，动作特性也至故障后的测量电压，动作特性也将变成经过原点的方向圆特性。将变成经过原点的方向圆特性。因此记忆回路的作用是：保证方向因此记忆回路的作用是：保证方向阻抗继电器在短路刚发生的暂态过阻抗继电器在短路刚发生的暂态过程中正确动作。程中正确动作。 阻抗继电器的精确工作电流阻抗继电器的精确工作电流n当继电器的起动阻抗等于当继电器的起动阻抗等于0.90.9倍的整定阻抗时所倍的整定阻抗时所对应的最小测量电流，称为精确工作电

54、流。对应的最小测量电流，称为精确工作电流。min.acImIopZsetZsetZ9 . 0 当加入继电器的电流较小当加入继电器的电流较小时，继电器的动作阻抗将下降，时，继电器的动作阻抗将下降，使阻抗继电器的实际保护范围使阻抗继电器的实际保护范围缩短。这将影响到与相邻线路缩短。这将影响到与相邻线路阻抗元件的配合，甚至引起非阻抗元件的配合，甚至引起非选择性动作。为了把动作阻抗选择性动作。为了把动作阻抗的误差限制在一定的范围内，的误差限制在一定的范围内，规定了精确工作电流。规定了精确工作电流。 阻抗继电器的精确工作电流阻抗继电器的精确工作电流引入精确工作电流的意义：引入精确工作电流的意义：1 1、

55、它是用来衡量继电器动作阻抗与整定阻抗之、它是用来衡量继电器动作阻抗与整定阻抗之间的误差是否满足间的误差是否满足10%10%的要求的要求2 2、当加入阻抗继电器的电流大于最小精确工作、当加入阻抗继电器的电流大于最小精确工作电流，说明阻抗继电器的误差在电流，说明阻抗继电器的误差在10%10%之内之内3 3、为了减小阻抗继电器的误差，、为了减小阻抗继电器的误差，最小精确工作最小精确工作电流电流越小越好。越小越好。F 在多电源的复杂网络中能保证动作的选择性在多电源的复杂网络中能保证动作的选择性 F 快速性快速性一侧瞬时动，另一侧一侧瞬时动，另一侧0.5s0.5s后动后动151520%20%151520

56、%20%606070%70%两侧瞬时动两侧瞬时动F 保护区稳定，灵敏度高保护区稳定，灵敏度高F 可靠性稍差可靠性稍差3.4 3.4 距离保护的整定计算及评价距离保护的整定计算及评价 应用：应用：在在35KV-110KV35KV-110KV作为相间短路的主保护和后备保作为相间短路的主保护和后备保护；采用带零序电流补偿的接线方式，在护；采用带零序电流补偿的接线方式，在110KV110KV线线路中也可作为接地故障的保护。路中也可作为接地故障的保护。在在220KV220KV及以上电压等级线路中作为后备保护。及以上电压等级线路中作为后备保护。对距离保护的评价对距离保护的评价一、距离保护的整定计算一、距离

57、保护的整定计算 1. 1. 距离保护距离保护I I段：段： 按躲过线路末端短路整定按躲过线路末端短路整定 ABIrelIset1ZKZ其中 0.850.8KIrel一、距离保护的整定计算一、距离保护的整定计算 2. 2. 距离保护距离保护IIII段：段： 其中 (1)(1)定值计算：定值计算： 与相邻线路的距离与相邻线路的距离I I段配合段配合 )ZK(ZKZIset2b.minABIIrelIIset10.8KIIrel一、距离保护的整定计算一、距离保护的整定计算 2. 2. 距离保护距离保护IIII段：段： 其中 )ZK(ZKZIset2b.minABIIrelIIset10.8KIIrelAUBU1Ik2I11IUZAm1IUUBAB212IUIIZBAB2mbABZKZ 与相邻线路的距离与相邻线路的距离I I段配合段配合 一、距离保护的整定计算一、距离保护的整定计算 2. 2. 距离保护距离保护IIII段：段： 其中 (1)(1)定值计算：定值计算： 按躲过线路末端变电所变压器低压母线短路整定按躲过线路末端变电所变压器低压母线短路整定)ZK(ZKZTb.minABIIrelIIset10.750.7