电力系统继电保护 ——阻抗继电器的实现方法、距离保护的整定计算及对距离保护的评价

1、电气工程及其自动化专业课程电气工程及其自动化专业课程武汉理工大学自动化学院唐金锐 一、实现方法的概念一、实现方法的概念二、绝对值比较原理的实现二、绝对值比较原理的实现三、相位比较原理的实现三、相位比较原理的实现四、比较工作电压相位法实现五、精确工作电流和精确工作电压1122msetsetZZZ1122ImUmImK IK UK ImRImUUUjUUmRImIIIjII2222+mRIRRIIIRRImmmmRIRIRIUUjUU IU IU IU IZjRjXIIjIIIII0090arg90CDUU0090arg90setmmZZZ0090arg90ImUmUmK IK UK U0090a

2、rg90CDUUCCcCRCIUUUjUDDDDRDIUUUjUcos()0CDcDCRDRCIDIUUU UU Usin()0CDcDCIDRCRDIUUU UU U0090arg90CDUU( )2sin()cCnCu nUt( )2sin()DDnDunUt1()2sin( ()2cos()44CCnCCnCNunUtTUt 1()2sin( ()2cos()44DDnDDnDNunUtTUt ()()( )( )044CDcDNNununu n un()( )( )()044CDcDNNununu n unopmmsetUUI Z0012180arg180opmUU0090arg90o

3、pmUUmmm01122IIUK IK IK UU0m1122setsetmUUZZZK U一、实现方法的概念一、实现方法的概念二、绝对值比较原理的实现二、绝对值比较原理的实现三、相位比较原理的实现三、相位比较原理的实现四、比较工作电压相位法实现五、精确工作电流和精确工作电压电气工程及其自动化专业课程电气工程及其自动化专业课程武汉理工大学自动化学院唐金锐 一、距离保护的整定计算一、距离保护的整定计算二、对距离保护的评价二、对距离保护的评价目前电网中应用的距离保护装置，一般采用阶梯时限配合的三段式配阶梯时限配合的三段式配置方式置方式。距离保护的整定计算，就是根据被保护电力系统的实际情况，确定计算

4、出距离距离I段、段、II段和段和III段测量元件的段测量元件的整定阻抗整定阻抗以及以及II段和段和III段的段的动作时动作时限限。当距离保护用于双侧电源的电力系统时，为便于配合，一般要求I、II段的测量元件都要具有明确的方向性，即采用具有方向性的测量元件。第III段为后备段，包括对本线路I、II段保护的近后备、相邻下一级线路保护的远后备和反向母线保护的后备，所以第III段通常采用带有偏移特性的测量元件，用较大的延时保证其选择性。以各段测量元件均采用圆形动作特性为例，它们的动作区域可用图3-24示意。1. 距离保护第I段的整定整定原则：距离I段为无延时的速动段，其测量元件的整定阻抗，应该按躲过本

5、线路末端短路时的测量阻抗来整定躲过本线路末端短路时的测量阻抗来整定，以A处保护为例：（3-109）式中线路AB的正序阻抗；母线B与短路点之间线路的正序阻抗；分支系数。2距离保护第II段的整定(1)分支电路对测量阻抗的影响如图3-25所示,图中K点发生三相短路时， A保护处的测量阻抗为：（3-110）1)在图3-25(a)的情况下大于2)在图3-25(b)的情况下小于式中可靠系数，一般取0.8。式中可靠系数，考虑变压器阻抗误差较大，一般取0.70.75。当被保护线路末端母线上既有出线又有变压器时，距离II段的整定阻抗应分别按上述两种情况计算，取其中的取其中的较小者作为整定阻抗较小者作为整定阻抗。

6、(2) II段的整定1)与相邻线路距离保护与相邻线路距离保护I段相配合段相配合。保护1 II段的整定阻抗为：（3-111）为确保在各种运行方式下保护1的II段范围不超过保护2的I段范围，分支系数 取各种情况下的最小值。2)与相邻变压器的快速保护相配合与相邻变压器的快速保护相配合。设变压器的阻抗为 ，则保护1距离II段的整定值应为：（3-112）式中t与本保护配合的相邻元件保护段(I或II)的动作时间。(3) 灵敏度校验:距离保护的II段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够本线路末端短路时，应有足够的灵敏度的灵敏度。考虑到各种误差因素，灵敏系数应满足：（3-113）如果ksen不满足

7、要求，则距离II段应该改为与相邻元件的II段保护相配合(4) 动作时间的整定:距离保护II段的动作时间，应比与之配合的相邻元件保护动作时间大一个时间级差t ，即：（3-114）.1.minIIIrelsetLSSreKZZK KKrel=0.80.85.1.mincos()IIIrelsetLSSresetLKZZK K4将整定参数换算到二次侧或（3-122）上述计算中得到的整定阻抗，也按照类似的方法换算到二次侧：（3-123）5整定计算举例.min3()IIIIIsetrelA BbsetZKZKZ=0.8（12+1.19 20.4 ）=29.0 .min()IIIIsetrelA BbTZ

8、KZKZ0.7 （12+2.07 44.1）=72.329.1.mincos()IIIrelsetLSSresetLKZZK KKrel=0.83.1000.83163.5109.71.5 1.15cos(7025.8 )IIIsetZ图3-28对距离保护可以做如下的评价：1)由于同时利用了短路时电压、电流的变化特征，通过测量故障阻抗来确定故障所处的范围，保护区稳定、灵敏度高，动作受电网运行方式变化的保护区稳定、灵敏度高，动作受电网运行方式变化的影响小影响小，能够在多侧电源的高压及超高压复杂电网中应用。2)由于只利用了线路一侧短路时电压、电流的变化特征，距离保护I段的整定范围为线路全长的80%

9、85%，这样在双侧电源线路中，有有30%40%的区域故障时，只有一侧的保护能无延时的动作，另一侧保护需经的区域故障时，只有一侧的保护能无延时的动作，另一侧保护需经0.5s的的延时后跳闸延时后跳闸。在220kv以及以上电压等级的网络中，有时候不能满足电力有时候不能满足电力系统稳定性对短路切除快速性的要求系统稳定性对短路切除快速性的要求，因而，还应配备能够全线快速切除能够全线快速切除故障的纵联保护故障的纵联保护。3)距离保护的阻抗测量原理，除了可以应用于输电线路的保护外，还可以还可以应用于发电机、变压器保护中，作为其后备保护应用于发电机、变压器保护中，作为其后备保护。4)相对于电流电压保护来说，距

10、离保护的构成、接线和算法都比较复杂复杂，装置自身的可靠性稍差。如图：网络的正序阻抗Z1=0.45/km，阻抗角。线路上采用三段式距离保护，其第I、II、III段阻抗元件均采用方向阻抗继电器，继电器的最灵敏角 ，保护2的延时 ，并设 ， ，负荷的功率因数 ，变压器采用纵差保护。试求：距离保护1第 I段、第II段的动作阻抗，第II段灵敏度与动作时间，校验第II段灵敏度。 38km62kmA AB BC CD D30km115 /3AEkV.min10sAX.max20sAX115 /3BEkV.min30sBX.max40sBX11284.7TTZZT1T2265sen22IIIts0.85IrelK0.8IIrelKcos0.9D解：1、距离保护1第I段： 动作阻抗：2、保护1的第II段（分两种情况）：（1）与相邻线路配合： minminmax10 13.5(1)(1)1.5940sAABbsBXZKX（2）与变压器支路配合：0.85 0.45 3011.475IIsetABrelABZKZmin84.7()0.8 (13.5 1.59)64.