第四章距离保护

1、第四章距离保护一、GB50062-92电力装置的继电保护和自动装置设计规范规定（一）对110kV线路的下列故障，应装设相应的保护装置(1)单相接地短路。(2)相间短路。（二）110kV线路装设相间短路保护装置的配置原则如下(1)主保护的配置原则。在下列情况下，应装设全线速动的主保护1)系统稳定有要求时。2)线路发生三相短路，使发电厂厂用电母线或重要用户电压低于额定电压的60%,且其他保护不能无时限和有选择性地切除短路时。(2)后备保护的配置原则。11OkV线路后备保护配置宜采用远后备方式。(3)根据上述110kV线路保护的配置原则，对接地短路，应装设相应的保护装置，并应符合下列规定:1)宜装设

2、带方向或不带方向的阶段式零序电流保护。2)对某些线路，当零序电流保护不能满足要求时，可装设接地距离保护，并应装设一段或二段零序电流保护作后备保护。(4)根据上述11OkV 线路保护的配置原则，对相间短路，应装设相应的保护装置，并应符合下列规定:1)单侧电源线路，应装设三相多段式电流或电流电压保护。2)双侧电源线路，可装设阶段式距离保护装置。3)并列运行的平行线,可装设相间横联差动及零序横联差动保护作主保护。后备保护可按和电流方式连接。4)电缆线路或电缆架空混合线路，应装设过负荷保护。保护装置宜动作于信号。当危及设备安全时，可动作于跳闸。二、DL 400-91继电保护和安全自动装置技术

3、规程规定（一）ll0220kV中性点直接接地电力网中的线路保护（1）对相间短路，应按下列规定装设保护装置。1）单侧电源单回线路，可装设三相电流电压保护，如不能满足要求，则装设距离保护；2）双侧电源线路宜装设距离保护；（2）对接地短路，可采用接地距离保护，并辅之以阶段式或反时限零序电流保护。（二）330500kV线路的后备保护（1）对相间短路，后备保护宜采用阶段式距离保护。（2）对接地短路，应装设接地距离保护并辅以阶段式或反时限零序电流保护，对中长线路，若零序电流保护能满足要求时，也可只装设阶段式零序电流保护。接地后备保护应保证在接地电阻不大于300时，能可靠地有选择性地切除故障。第一节距离保护

4、概述随着电网电压等级不断提高和用电负荷的快速增大，电流保护越来越不能满足灵敏度的要求，特别是电网运行方式改变很大时，电流速断保护可能没有了保护区，过电流保护的灵敏度小于1。而距离保护受系统运行方式的影响小，保护范围稳定，灵敏度高等优点，在高压、超高压电网中得到广泛采用。一、距离保护的原理如图4-1所示，线路在正常运行时，保护安装处的测量电压与测量电流之比测量阻抗m为 （41）式中为测量电压；图4-1 距离保护工作原理系统接线图为测量电流；m测量阻抗；1线路单位长度的正序阻抗值；线路长度；Ld负荷阻抗。当线路发生相间故障时（42）式中k故障点到保护安装处之间的距离。保护安装处的线电流。保护安装处

5、母线的线电压。Z1被保护线路单位长度的正序阻抗。比较式（4-1）与（4-2）可知，故障时的测量阻抗明显变小，且故障时的测量阻抗大小与故障点到保护安装处的之间的距离成正比。只要测量出这段距离阻抗的大小，也就等于测出了线路长度。这种反应故障点到保护安装处之间的距离，并根据这一距离的远近决定动作时限的一种保护，称为距离保护。距离保护实质上是反应阻抗的降低而动作的阻抗保护。当线路发生接地故障时，为了保证测量阻抗与故障点至保护安装处之间的距离成正比，必须考虑零序电流的影响，通常采用具有零序电流补偿的方法，即（43）式中保护安装处的相电流。保护安装处母线的相电压。保护安装处流向被保护线路的零序电流。K零序

6、电流补偿系数。二、距离保护的时限特性距离保护的动作时限与故障点至保护安装处之间的距离的关系，称为距离保护的时限特性。目前广泛应用的是三段式阶梯时限特性的距离保护。距离保护的、段与电流保护、段相似。图4-2 三段式距离保护的阶梯形时限特性特性为了保证选择性，距离段的保护范围应限制在本线路内，其动作阻抗应小于线路阻抗，通常其保护范围为被保护线路的全长的8085。距离段的保护范围超出本线路全长，才能保护线路全长，所以应与下线路段相配合，即不超出下线路段保护范围，动作时限也与之配合。如图4-2所示，1处保护的、段动作时限和保护范围。距离保护段作为、段的近后备保护又作相邻下一线路距离保护和断路器拒动时的

7、远后备保护。距离段整定阻抗的选择与过电流保护相似，按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定。 段保护范围较大，所以其动作时限也按阶梯时限原则整定。即：t1 t2 t除了采用三段式距离保护外，也可以采用两段式距离保护。三、距离保护主要组成元件距离保护的主要元件有五个组成部分，其逻辑图及各元件的作用如下：起动元件：当线路发生短路时，立即起动整套保护装置，以判断短路点是否在被保护线路的保护范围内。起动元件一般具有较高的灵敏度，目前起动元件有突变量电流起动元件、负序电流起动元件、零序电流与负序电流复合起动元件等。图4-3 距离保护逻辑框图测量元件：测量故障点至保护安装处之间的距离，以决定保护是否动作。测量元

8、件是距离保护的核心元件，距离保护的、段各有一个测量元件，分别来判断各自保护区内的故障。方向元件：测量短路点是否在保护的正方向，以防止反方向短路时，保护误动作。方向元件一般与测量元件一起构成。时间元件：建立延时段的时限，以保证距离保护的选择性。闭锁元件：非短路故障情况下，防止保护误动作。主要防止电压互感器二次侧断线使得测量阻抗为0，从而引起保护误动作；电力系统发生系统振荡时，振荡中心处于保护区内或附近引起距离保护误动作的情况。第二节阻抗元件的动作特性图4-4 阻抗元件动作特性一、阻抗元件的动作特性在复平面上，线路阻抗是一条直线，为了能反应线路阻抗，距离保护的测量元件通常有多种动作特性。圆动作特性

9、、扩展圆动作特性、多边形动作特性、复合特性等。图4-6 阻抗元件实际四边形动作特性图4-5 阻抗元件理想四边形动作特性无论是哪种动作特性，都以闭合曲线内部为动作区，如圆动作特性的测量元件其圆内为动作区，故障点落在圆内即动作。（）理想的阻抗元件动作特性图4-5中，set整定阻抗，Rtr过渡电阻，在线路OQ上OA为保护区为了防止过渡电阻的影响，理想的阻抗元件动作特性是以OA和AB为边的平行四边形。在上述理想阻抗元件动作特性应用于实际时，存在两个严重缺点：其一是保护出口处三相对称短路时会出现死区；其二在下级线路出口处短路时，当短路阻抗角k小于保护整定角set时，保护可能会超出其保护范围，而非选择性动

10、作。二、实际应用的阻抗元件动作特性，如图4-6所示。）为了使保护不超出保护范围，而出现非选择性动作，线段应下倾。运行证明，arctg(1/8)即能满足要求。2）为了使保护出口处短路不出现拒动作，线段应下倾。保护出口处短路在过渡电阻的作用下，测量阻抗为：m ejb(RtrIk/Ik)当b为负角时，m将在轴下方，为了保护能可靠动作，线段OE应下倾15°。3）线段OD应左倾的原因是：当线路上发生金属性短路时，测量阻抗的相位有可能成超过90°。为防止拒动，线段OD应左倾15°。4）线段FZ的角度：图4-7 阻抗元件复合四边形特性线段FZ的角度通常比整定角set小。由于线路

11、首端比末端短路时的切除时间要快，所以线路首端的过渡电阻比线路末端影响小。通常选择60°。一般情况下，用户需要整定两个值，Xset、Rset其他参数由保护软件来处理，但Rset分为大电阻分量定值RL和小电阻分量定值RS两种情况。三、复合四边形特性将几种特性复合而得到的动作特性称为复合特性。常用的复合方式有“与”复合和“或”复合两种，“与”复合的情况下，参与复合的各特性动作区的公共部分，为复合特性的动作区，而在“或”复合的情况下，参与复合的任一特性的动作区，都是复合特性的动作区。四边形特性也可以看作是直线特性与折线特性的“与”复合；复合四边形特性的动作区域为四边形特性与小矩形特性的“或”

12、复合。如图4-7所示。当保护出口短路时，由于电压为零，X、R的计算值均接近为零，其符号正、负不能正确表示短路方向，为可靠地消除保护死区和防止反方向误动，在非手合情况下，调用故障前一周电压同故障后电流比相来判别短路方向，同时小矩形动作特性包含了原点。小矩形的面积不宜太大，当X <1时，取X整定值的；当X >1时，取0.5。R值取Rset4与偏移X值的8倍两者中小者。四、圆特性阻抗元件根据动作特性圆在阻抗复平面上位置和大小的不同，圆特性又可分为偏移圆特性、方向圆特性、全阻抗圆特性和上抛圆特性等几种。（1) 偏移圆特性偏移圆特性的动作区域如图4-8(c)所示，它有两个整定阻抗，即正方向整

13、定阻抗Zset和反方向-Zset整定阻抗，为偏移度，通常为10左右。两整定阻抗对应矢量末端的连线就是特性圆的直径。特性圆包括坐标原点，圆心位于（1+）Zset处，半径为（1+）Zset。圆内为动作区，圆外为非动作区，当测量阻抗正好落在圆周上时，阻抗继电器临界动作。(a) (b) (c)图4-8 圆特性(a)全阻抗特性圆；(b) 方向特性阻抗圆；(c) 偏移特性阻抗圆；对应于该特性的动作方程，可以有两种不同的表达形式，一种是比较两个量大小的绝对值比较原理表达式，另一种是比较两个量相位的相位比较原理表达式，它们分别称为绝对值（或幅值）比较动作方程和相位比较动作方程。| （4-3）相位比较原理表达式

14、： （4-4）（2) 方向圆特性在上述的偏移圆特性中，如果令=0，Zset为直径，则动作特性变化成方向圆特性，动作区域如图4-8（b）所示。特性圆经过坐标原点处，圆心位于Zset处，半径为Zset。可以得到方向圆特性的绝对值比较动作方程： (4-5)将，代入式（4-5），可得到方向圆特性的相位比较动作方程： (4-6)与偏移阻抗特性类似，方向圆特性对于不同的阻抗角，动作阻抗也是不同的。在整定阻抗的方向上，动作阻抗最大，正好等于整定阻抗，其他方向的动作阻抗都小于整定阻抗，在整定阻抗的相反方向，动作阻抗降为0。即在反方向没有动作区，反向故障时不会动作，阻抗元件本身具有方向性。方向特性的阻抗元件一般

15、用于距离保护的主保护段（I段和II段）中。（3) 全阻抗特性图4-11 突变量距离保护继电器系统短路图在偏移特性中，如果令=1，Zset为半径，则动作特性变化成全阻抗圆特性，动作区域如图4-8(a)所示。特性圆的圆心位于坐标原点处，半径为Zset。将=1，代入式(3-13)，可以得到全阻抗特性的绝对值比较动作方程： (4-7)可得到全阻抗特性的相位比较动作方程： (4-8)全阻抗圆特性在各个方向上的动作阻抗都相同，它在正向或反向故障的情况下具有相同的保护区，即阻抗元件本身不具方向性。全阻抗元件可以应用于单侧电源的系统中，当应用于多测电源系统时，应与方向元件相配合。*第三节 工频变化量距离继电器

16、一、工频变化量阻抗元件的基本原理工频变化量阻抗元件的基本原理是测量工作电压工频变化量的幅值。电力系统发生短路故障时，其短路电流、电压可分解为故障前负荷状态的电流电压分量和故障分量，如图4-11 的短路状态（A）可分解为图（B）、（C）二种状态下电流电压的迭加，反应工频变化量的继电器不受负荷状态的影响，因此，只要考虑图（C）的故障分量。 动作方程为： |UZ (4-9)对相间故障：Uop.L= UL-IL*Zset (4-10)对接地故障：UopH=UPH-(IPH+K*3I0) *Zset (4-11)图4-12 保护区内外各点金属性短路时的电压分布图式中 Zset整定阻抗，一般取0.80.8

17、5 倍线路阻抗； UZ动作门坎，取故障前工作电压的记忆量；UL相间短路电压差（短路电压）；UPH相电压（短路电压）。IL相间短路电流差（短路电流）；IPH相电流（短路电流）。Uop测量电压（工作电压）。如图4-12所示，为保护区内外各点金属性短路时的电压分布，设故障前系统各点电压一致，即各故障点故障前电压为UN ,则|EK1|EK2|EK3|UN ；对反应工频变化量的继电器，系统电势为零，因而仅需考虑故障点附加电势EK。区内故障时，如图4-12（A），Uop在本侧系统至EK1的连线的延长线上，可见，Uop>EK1，继电器动作。反方向故障时，如图4-12（B），Uop在EK2与对侧系统的连

18、线上，显然，Uop<EK2 ，继电器不动作。图4-13 正方向经过渡电阻故障计算用图区外故障时，如图4-12（C），Uop在EK3与本侧系统的连线上，Uop<EK3，继电器不动作。正方向经过渡电阻故障时的动作特性可用解析法分析，如图4-13 所示：以三相短路为例，设UN =|DEK| 由 DEK -DI ´( ZS+ ZK)Uop = DU - DI ´ Z set= -DI ´ (ZS + Zset) (4-12)则 | DI ´ (ZS + Zset) |> |DI ´ (ZS + ZK)| ZS + Zset |>

19、 |ZS + ZK| (4-13)式中Zm为测量阻抗，它在阻抗复数平面上的动作特性是以矢量 - ZS为圆心，以| ZS+ Zset| 为半径的圆，如图4-14 所示，当ZK 矢量末端落于圆内时动作，可见这种阻抗继电器有大的允许过渡电阻能力。当过渡电阻受对侧电源助增时，由于DIN 一般与DI 是同相位，过渡电阻上的压降始终与DI 同相位，过渡电阻始终呈电阻性，与轴平行，因此，不存在由于对侧电流助增所引起的超越问题。对反方向短路, 如图 4-15 所示。 (a) (b)图 4-14 工频变化量阻抗元件特性图(a)正方向短路动作特性；(b)反方向短路动作特性仍假设 UZ =|DEK| DEK DI

20、´( + ZK)DUOP = DU - DI ´ Z set= DI ´ ( - Zset) (4-14)则 | - Zset |> | + ZK |测量阻抗ZK 在阻抗复数平面上的动作特性是以矢量为圆心，以 -Zset为半径的圆，如图 4-14所示，动作圆在第一象限，而因为 -ZK 总是在第三象限，因此，阻抗元件有明确的方向性。图4-15 反方向故障计算图第四节影响距离保护正确工作的因素及消除方法影响距离保护正确工作的因素较多，最主要的影响因素有：（1）故障点的过渡电阻。（2）故障点与保护安装处之间的分支电流。（3）电压互感器二次回路断线。（4）系统振荡等

21、。（5）串联补偿电容。（6）电流互感器、电压互感器误差。下面分别就过渡电阻、分支电流、二次断线及系统振荡进行分析，并得出消除措施。一、过渡电阻的影响图4-16 过渡电阻对阻抗元件的影响过渡电阻对不同特性的阻抗元件的影响是不同的，由图4-16可以看出，过渡电阻对圆特性的阻抗元件影响是很大，对于四边形特性的影响是较小，因为四边形特性是从过渡电阻的角度考虑而设计。过渡电阻主要是电弧电阻，其值随时间变化，由经验公式可得出它的大小。（）（4-15）式中LL电弧长度，m；IK短路电流有效值，。tr过渡电阻的最大值出现在短路后的0.30.5S，所以tr对第段的影响最大。消除措施：（1）使用四边形动作特性的测

22、量元件。（2）使用能完全躲开过渡电阻的算法。二、分支电流的影响（一）助增电流的影响如4-17图所示在点k短路时，距离保护的测量阻抗为图4-17 具有助增电流的网络图（416）式中 分支系数，一般情况下可认为与同相位，即为实数，考虑助增电流的影响， 1。由于助增电流的存在，使第段距离保护的测量阻抗增大了，保护范围缩短了。在整定计算时引入大于1的分支系数，应适当增加第段的整定阻抗值，以抵消由于助增电流的存在对距离段保护范围缩短的影响。分支系数的大小与运行方式有关，引入分支系数时，应取各种可能的运行方式下的最小值。分支系数取大了，保护范围就增长了，会引起保护越超范围动作。（二）汲出电流的影响如图所示

23、在k点短路时，距离保护的测量阻抗为（417）图4-17 具有汲出电流的网络图由于汲出电流的存在，使第段距离保护的测量阻抗减小了，因而其保护范围扩大了，有可能导致保护超范围而无选择的动作。为防止这种无选择性动作，在整定计算时引入小于1的分支系数，使保护范围适当减小，以抵消由于汲取电流的存在保护范围扩大的影响。在引入汲取电流的分支系数时，应取各种可能的运行方式下的最小值。这样当运行方式改变，使分支系数增大时，只会使其测量阻抗增大，保护范围缩小，不会造成无选择的动作。三、二次回路断线的影响运行中，测量阻抗。当电压互感器二次回路断线时，0，0，阻抗元件将误动作。微机保护中任何保护的出口必须在保护装置总

24、起动的条件下才会实现，而保护总起动通常是电流元件，电流元件不受电压回路断线的影响，可以在失压过程中起到可靠的闭锁作用。但在断线失压后，又有外部故障因起起动元件起动，将会造成保护的误动。为了防止这种误动作，微机保护仍然应有专门的闭锁措施，当出现电压互感器二次回路断线时，将距离保护闭锁。但闭锁元件的责任已经大减轻了，并不需要瞬时闭锁，可以略带延时。断线闭锁措施：在常规保护中采用断线闭锁继电器，而微机保护是采用特殊措施进行闭锁。下面对微机保护的断线闭锁进行讲述。二次回路断线时的特点：（1）一次回路是正常的，一次回路中将有电流通过，电流互感器中将存在电流，即保护检无流。如果电流互感器有电流存在可能是断

25、线。（2）断路器的位置处于合闸后位置，合闸位置继电器处于闭合状态；跳闸位置继电器处于断开状态。（3）三相电压绝对值之和很小（二次三相断线）；两相电压之差（二次两相断线或单相断线）很大或三相电压有效值之和的绝对值不小。（4）对于检同期或检无压要求的线路，线路上有电压。根据上述特点，微机保护就通过逻辑判断后，发出断线信号，并闭锁距离保护。（A）(B)(C)图4-18 分析系统振荡电气量变化的网络图（a）网络图；(b)等效电路图； (c)相量图例如：LFP901型高压线路微机保护的断线闭锁条件：1）三相电压相量和大于8伏，起动元件不起动，延时1.25秒报TV断线。2）三相电压绝对值和小于0.5Un，

26、任一相有电流（>0.08In），延时1.25秒报TV断线。3）三相电压绝对值和小于0.5Un，当判断断路器在合后位置且跳闸继电器KTP不动作时，延时1.25秒报TV断线。当三相电压恢复正常后经10秒延时断线信号复归。再如：CSL101A型微机保护断线的判断条件：1）三相电压之和不为零，用于检测一相或两相断线的判据是|Uu+Uv+Uw|>7V（有效值）。2）检测三相失压的判据是|Uu|、|Uv|、|Uw|均小于8V，且任一相电流大于0.04倍的额定电流。3）当满足2）时，断路器在合位，可以报警。四、系统振荡的影响；1、系统振荡及影响电力系统正常运行时，系统各电源之间同步运行，各电源电

27、势之间的角差为常数。当系统因短路切除故障太慢或遭受较大冲击时，并列运行的各电源之间失去同步，系统发生振荡。系统振荡时，各电源电势之间的相角差随时间而变化，系统中出现幅值以一定周期变化的电流，该电流称为振荡电流。与此同时，系统各点电压的幅值也随时间变化。取电源电动势为参考相量，假定EGES，则（为与间的相角）。系统振荡时，在0°360°之间作周期性变化，各元件的阻抗角基本相等，均为s，取振荡电流的正方向为从电源流向，则振荡电流为= （4-18）式中ZG +ZL +ZN。由于是产生的，所以落后的角度为系统阻抗角s。振荡电流的有效值为图4-19 系统振荡时电流电压的变化（a）振荡

28、电流；（b）系统各点的电压值；（c）各点电压随的变化EGES （4-19）振荡电流有效值随的变化见图4-19所示。在振荡时，系统各点电压也随角的变化而变化，按图4-19（a）所示正方向 （4-20）P侧距离保护阻抗元件测量阻抗的变化轨迹方程为= （4-21）式中jctg 可用几何法证明如下。在图4-20中，在R轴上取单位长度“1”，滞后作模为“1”的矢量即为，作“1”与的连线即是1，其幅值为2sin，幅角为(90°-)，则12sin将jctg 代入上式（4-21），得Zmjctg （4-22）由式（4-22）绘出测量阻抗的变化轨迹，如图所示。绘制轨迹的方法：先沿GS方向作出相量（），

29、然后再从其端点作出相量jctg ，在不同的角度时，此相量超前或滞后于相量Z 90°，计算结果如表2-1所示。将jctg 的端点与0点（保护安装处）相连即得Zm。表2-1 jctg 计算结果Ctgjctg 0°90°1j180°00270°-1j360°- -j系统振荡时，Zm从变到（一）再变化到 一 ，变化速率等于两电源频率之差。系统振荡视为不正常运行状态，要求保护不动作，可根据系统需要预先指定解列点，需要解列时在指定点解列，将两系统一分为二独立运行。系统振荡时距离保护是否会误动作，可从两方面进行考查：一是看系统振荡时Zm是否穿过动作

30、区；二是看Zm在动作区的停留时间。如果测量阻抗的变化周期大于保护的动作时限，当测量阻抗穿越保护动作区时保护将误动作。所以距离段受振荡的影响是最大的，只要测量阻抗穿过动作区，保护就会误动作；而第段就因振荡周期的不同而产生不同的后果；距离段受系统振荡的影响小，因为第段的动作时间长。在整个距离保护装置中一般不考虑系统振荡对距离段的影响。2、电力系统振荡和系统短路的主要区别(1)振荡时，电流和各点电压的幅值均作周期性变化(如图419所示)，只在=180°时才出现最严重的现象；而短路后，短路电流和各点电压的值，当不计其衰减时，是不变的。此外，振荡时电流和各点电压幅值的变化速度(，)较慢，而短路

31、时电流是突然增大，电压也突然降低，变化速度很快。(2)振荡时，任一点电流与电压之间的相位关系都随的变化而改变；而短路时，电流和电压之间的相位是不变的。(3)振荡时，三相完全对称，电力系统中没有负序分量、零序分量出现；而当短路时，总要长期(在不对称短路过程中)或瞬间(在三相短路开始时)出现负序分量、零序分量。根据以上区别，振荡闭锁回路可以实现：当系统出现振荡时，将距离保护中会误动的阻抗元件闭锁，防止保护误动。当发生短路时开放保护，保护动作于切除故障。3、振荡闭锁在主系统发生稳定破坏后，应采取有效的措施合理而快速的平息振荡和最快的使系统恢复正常，而保证整个系统的完整性，不应由继电保护动作解列线路（

32、预定的解列点除外），对受振荡影响可能要误动作的保护（距离保护）要实现振荡闭锁。但在系统振荡过程中，或者在短时开放保护之后的闭锁过程中，若再发生区内故障，为减少系统损失，防止系统全面瓦解，有效的办法是再有故障出现时，也再开放保护，立即将故障元件从系统中断开。 即系统振荡时保护闭锁，系统故障瞬时开放保护160ms。假如振荡中再故障，重新寻找开放保护条件，再次开放保护来切除故障。以南瑞保护为主的距离保护装置振荡闭锁分四个部分，任意一个部分动作开放保护。1）起动开放元件起动元件开放瞬间，若按躲过最大负荷整定的正序过流元件不动作或动作时间尚不到10ms，起动元件可以瞬间将振荡闭锁开放160ms。此时间保

33、证快速保护跳闸，且保护跳闸引起的振荡还不足使保护误动作。若快速保护拒动由距离段动作跳闸，则只要在160ms内距离段已动作，则可以开放至距离II段阻抗返回。该元件在正常运行突然发生故障时立即开放160ms，当系统振荡时，正序过流元件动作，其后再有故障时，不开放保护，另外当区外故障或操作后160 ms再有故障时也不开放保护。2）不对称故障开放元件当保护开放160 ms又闭锁后，区内发生不对称故障时，振荡闭锁回路还可由对称分量元件再次开放保护，该元件的动作判据为：| I0 |+| I2 |> m ´ |I1| (4-23)以上判据成立的依据是：系统振荡或振荡又区外故障保护处于闭锁时系

34、统振荡时，I0、I2接近于零，上式不开放是容易实现的。振荡同时区外故障时，相间和接地阻抗继电器都会因系统振荡中心位于装置的保护范围内而误动作，这时上式也不应开放。对短线路，必须在系统角180°时继电器才可能动作，这时线路附近电压很低，短路时的故障分量很小，因此，容易取值以满足上式不开放。对长线路，区外故障时，故障点故障前电压较高，有较大的故障分量，因此，上式的不利条件是长线路在电源附近故障时，不过这时线路上零序电流分配系数较低，短路电流小于振荡电流，因此，仍很容易以最不利的系统方式验算的取值。式（4-23）中的取值是根据最不利的系统条件下，振荡又区外故障时振荡闭锁不开放为条件验算，并

35、留有相应裕度。 区内不对称故障时振闭开放当系统正常发生区内不对称相间或接地故障时，将有较大的零序或负序分量，这时上式成立，振荡闭锁开放保护。当系统振荡伴随区内故障时，如果短路时刻发生在系统电势角未摆开时，振荡闭锁将立即开放。如果短路时刻发生在系统电势角摆开状态，则振荡闭锁将在系统角逐步减小时开放，也可能由一侧瞬时开放跳闸后另一侧相继开放保护。因此，采用对称分量元件开放振荡闭锁保证了在任何情况下，甚至系统已经发生振荡的情况下，发生区内故障时瞬时开放振荡闭锁以切除故障，振荡或振荡又区外故障时则可靠闭锁保护。3） 对称故障开放元件图4-21 短路电流向量图图4-20 系统电压向量图ESEG在起动元件

36、开放160ms 以后或系统振荡过程中，如发生三相故障，则上述二项开放措施均不能开放振荡闭锁，保护装置应另设置专门的振荡判别元件，即测量振荡中心电压：Uos =U cosF （4-24）U为正序电压，F是正序电压和电流之间的夹角。由图4-20所示，假定系统联系阻抗的阻抗角为90°，则电流相量垂直于EG 、ES连线，与振荡中心电压同相。在系统正常运行或系统振荡时，U cosF 恰好反应振荡中心的正序电压；在三相短路时，U cosF 为弧光电阻上的压降，三相短路时过渡电阻是弧光电阻，弧光电阻上压降小于5Un。而实际系统线路阻抗角不为90°，因而需进行角度补偿，如图4-21所示。O

37、D为测量电压，UcosF OB，因而OB反应当线路阻抗角为90°时弧光电阻压降，实际的弧光压降为OA，与线路压降AD 相加得到测量电压U 。本装置引入补偿角 = 90°- FL ，由F1 = F + ，上式变为Uos =UcosF1 ，三相短路时，Uos= OC£ OA ，可见UcosF 可反应弧光压降。保护装置采用的动作判据分二部分：a）- 0.03Un < Uos < 0.08Un 延时150ms 开放实际系统中，三相短路时故障电阻仅为弧光电阻，弧光电阻上压降的幅值不大于5Un ，因此，三相短路时该幅值判据满足，为了保证振荡时不误开放，其延时应保证

38、躲过振荡中心电压在该范围内的最长时间；振荡中心电压为0.08Un时，系统角为171°，振荡中心电压为0.03Un时，系统角为183.5°，按最大振荡周期3"计，振荡中心在该区间停留时间为104ms，装置中取延时150ms 已有足够的裕度。b）-0.1Un <Uos < 0.25Un 延时500ms 开放。该判据作为第一部分A）的后备，以保证任何三相故障情况下保护不可能拒动。振荡中心电压为0.25Un时，系统角为151°，-0.1Un 时，系统角为191.5°，按最大振荡周期3"计，振荡中心在该区间停留时间为337ms，装置

39、中取500ms 已有足够的裕度。4）非全相运行时的振荡闭锁判据非全相振荡时，距离继电器可能动作，但选相区为跳开相。非全相再单相故障时，距离继电器动作的同时选相区进入故障相，因此，可以以选相区不在跳开相作为开放条件。另外，非全相运行时，测量非故障二相电流之差的工频变化量，当该电流突然增大达到一定幅值时开放非全相运行振荡闭锁。因而非全相运行发生相间故障时能快速开放。以上二种情况均不能开放时，由第3部分作为后备。第五节距离保护的整定计算1、距离段的整定：为了保证保护的选择性，在相邻的下线路首端短路时本保护不动作，距离段的动作阻抗不应超过本线路的全长的阻抗1，取可靠系统则（425）式中可靠系数，考虑互

40、感器的误差及保护装置的误差等因素，一般取0.80.85；线路单位长度的正序阻抗；线路的长度。图4-22 距离保护整定计算示意图2、距离段的整定：第段保护考虑与下线路的配合，同时还要考虑线路末端母线上的电源及线路的情况，因此要考虑分支系数的影响。（1）动作阻抗的整定：为了保证保护的速动性与选择性，本保护的保护范围不应超出相邻下线路的第段保护区，如图4-22所示，K2点短路，即（426）本保护的保护范围不应超出相邻母线上变压器速断保护的保护范围，如图4-22中K4点短路，即（427）上（426）、（427）式中可靠系数，又叫配合系数，通常取0.70.8。分支系数，在上节课文中已经讲述。线路末端母线

41、上的变压器最小等值电抗，当两台及以上并列运行时，取其等值并联阻抗。为了保护相邻线路首端短路时本保护不会出现误动作，本保护的动作时限应与相邻的下线路第段进行配合，即0.5 S（2）灵敏度校验：距离段应按被保护线路末端短路时的条件校验，即1.3（428）当灵敏度不能满足要求时，应增大保护的保护区，即与相邻线路保护的有时限保护进行配合，即 （429）为了保护相邻线路首端短路时本保护不会出现误动作，本保护的动作时限应与相邻的下线路第段进行配合，即=1.0S3、距离段的整定：（1）动作阻抗的整定：距离段是、段的后备保护，也是相邻下线路的远后备保护，因此，它应保证在正常运行时不动作，而在短路时可靠起动。即

42、 （430）式中可靠系数，通常取1.21.3；返回系数，通常取1.151.25；电动机自起动系数，通常取大于1；最小负荷阻抗。而（431）式中相电压；不考虑电动机自起动的最大负荷电流。为了保证选择性，距离段的动作时限应按阶梯时限特性时进行整定，即 （432）式中 相邻下线路第段动作时限。（2）灵敏度校验应满足如下要求：首先作为本线路的近后备保护进行灵敏度校验1.5作为相邻下线路的远后备保护进行灵敏度校验1.2第六节微机距离保护应用举例以RCS901高压线路微机保护为例：RCS-901 包括以纵联变化量方向和零序方向元件为主体的快速主保护，由工频变化量距离元件构成的快速段保护，由三段式相间和接地距离及多个延时段或反时限零序方向过流构成