电网距离保护

第三章电网的距离保护

第一节距离保护概括

一、距离保护的基本观点

思虑：电流、电压保护的主要长处是简单、靠谱、经济，可是，关于容量大、电压高

或构造复杂的网络，它们难于知足电网对保护的要求。电流、电压保护一般只合用于35kV

及以下电压等级的配电网。关于110kV及以上电压等级的复杂网，线路保护采纳何种保护方式？

解决方法：采纳一种新的保护方式——距离保护。

距离保护是反响保护安装处至故障点的距离，并依据距离的远近而确立动作时限的一种保护装置。

丈量保护安装处至故障点的距离，其实是丈量保护安装处至故障点之间的阻抗大小，故有时又称之为阻抗保护。

距离保护也有一个保护范围，短路发生在这一范围内，保护动作，不然不动作，这个

保护范围往常只用给定阻抗Zzd的大小来实现的。

正常运转时保护安装处丈量到的线路阻抗为负荷阻抗Zfh，即ZclUclZfhIcl

在被保护线路任一点发生故障时，丈量阻抗为保护安装地址到短路点的短路阻抗Zd，即ZclUclU残ZdIclId距离保护反响的信息量比反响单调物理量的电流保护敏捷度高。距离保护的实质是用整定阻抗Zzd与被保护线路的丈量阻抗Zcl比较。当短路点在保护范围以外时，即Zcl>Zzd时继电器不动。当短路点在保护范围内，即Zcl<Zzd时继电器动作。所以，距离保护又称为低阻抗保护。

动作阻抗：使距离保护刚能动作的最大丈量阻抗。

二、时限特征距离保护的动作时间t与保护安装处到故障点之间的距离l的关系称为距离保护的时限

特征，当前获取宽泛应用的是阶梯型时限特征，如图3—1所示。这类时限特征与三段式电

流保护的时限特征相同，一般也作成三阶梯式，即有与三个动作范围相应的三个动作时限：

t、t、t。

Z3Z2Z1

t

t3

t2

t3t2

t3t2t1保护3的Ⅰ段l保护3的Ⅱ段保护3的Ⅲ段

图3-1距离保护的时限特征

图3—1距离保护的时限特征

三、距离保护的构成

三段式距离保护装置一般由以下四种元件构成，其逻辑关系如图3—2所示。

1．起动元件

起动元件的主要作用是在发生故障的瞬时起动整套保护。初期的距离保护，起动元件采纳的是过电流继电器或许阻抗继电器。

2．方向元件

方向元件的作用是保证保护动作的方向性，防备反方向故障时，保护误动作。采纳独自的方向继电器或方向元件和阻抗元件相联合。

3．距离元件

距离元件（Z、Z、Z）的主要作用是丈量短路点到保护安装处的距离（即丈量阻

抗），一般采纳阻抗继电器。

4．时间元件

时间元件（t、t）的主要作用是，依据预约的时限特征确立动作的时限，以保证保

护动作的选择性，一般采纳时间继电器。

正常运转时，起动元件1不起动，保护装置处于被闭锁状态。

当正方向发生故障时，起动元件1和方向元件2动作，距离保护投入工作。

假如故障点位于第Ⅰ段保护范围内，

则Z

动作直接起动出口元件

8，刹时动作于跳闸。

假如故障点位于距离Ⅰ段以外的距离Ⅱ段保护范围内，则

Z

不动作，而

Z

动作，起动距

离Ⅱ段时间继电器5，经t时限，出口元件8动作，使断路器跳闸，切除故障。

假如故障点位于距离Ⅱ段以外的距离Ⅲ段保护范围内，则Z、Z不动作，而Z动作，

起动距离Ⅲ段时间继电器7，经t时限，出口元件8动作，使断路器跳闸，切除故障。

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第二节阻抗继电器

继电器的丈量阻抗：指加入继电器的电压和电流的比值，即Zcl

Ucl

Icl

。

Zcl能够写成

R

jX

的复数形式，所以能够利用复数平面来剖析这类继电器的动作特

A

B

Zzd

0.85Z

BC

C

TA

(a)

TVIcl

Z

jXUcl

ZBCCZzd

Bd(b)R

A

图3-3用复数平面剖析阻抗继电器的特征

a）系统图；(b)阻抗特征图

性，并用必定的几何图形把它表示出来，如图3-3所示。

以图3—3（a）中线路BC的距离保护第Ⅰ段为例来进行说明。设其整定阻抗Zzd

0.85ZBC

，并假定整定阻抗角与线路阻抗角相等。

当正方向短路时丈量阻抗在第一象限，

正向丈量阻抗

Zcl与

R轴的夹角为线路的阻抗角

d。

反方向短路时，丈量阻抗Zcl在第三象限。假如丈量阻抗Zcl的相量，落在Zzd向量以内，则阻抗继电器动作；反之，阻抗继电器不动作。ZclUclUBnTVZdnTAIclIBCnTAnTV阻抗继电器的动作特征扩大为一个圆。如图3—3（b）所示的阻抗继电器的动作特征为方向特征圆，圆内为动作区，圆外为非动作区。

一、拥有圆及直线动作特征的阻抗继电器

（一）特征剖析及电压形成回路

jX

ZzdkZclj

0

R

图3-4全阻抗继电器的动作特征

1．全阻抗继电器

（1）幅值比较

全阻抗继电器的动作特征如图3—4所示，它是以整定阻抗Zzd为半径，以坐标原点为圆心的一个圆，动作区在圆内。它没有方向性。全阻抗继电器的动作与界限条件为：

ZzdZcl

BTADKBTVIclIclZzdA

UclUyBYB图3-5全阻抗继电器幅值比较电压形成回路构成幅值比较的电压形成回路如图3—5所示。（2）相位比较相位比较的动作特征如图3—6所示，继电器的动作与界限条件为ZzdZcl与ZzdZcl的夹角小于等于90，即

90argZzdZcl90ZzdZcljXjXjXdZcZzdZcZzlZzlZzdZzddZzdZclZclZclZcl0R0R0RZzdZclZzdZclZzdZcl（）（b）（c）a图3-6相位比较方式剖析全阻抗继电器的动作特征（a）丈量阻抗在圆上;（b）丈量阻抗在圆内;（c）丈量阻抗在圆外分子分母同乘以丈量电流得90argUkUyargD90UkUyC上式中，D量超前于C量时角为正，反之为负。构成相位比较的电压形成回路如图3—7所示

DKBYBDUkUyIclUclUkUyC图3-7全阻抗继电器相位比较电压形成回路

2．方向阻抗继电器

（1）幅值比较

方向阻抗继电器的动作特征为一个圆，如图3—8(a)所示，圆的直径为整定阻抗Zzd，圆周经过坐标原点，动作区在圆内。当正方向短路时，若故障在保护范围内部，继电器动作。当

反方向短路时，丈量阻抗在第Ⅲ象限，继电器不动。所以，这类继电器的动作拥有方向性，

jXjXZzdZzd1Zzd1ZzZ2ZcZzdcld2Rl0ZcRlZc0（a）（b）图3-8方向阻抗继电器的动作特征

a）幅值比较的剖析;（b）相位比较的剖析幅值比较的动作与界限条件为

1ZzdZcl1Zzd22

分子分母同乘以丈量电流得

A1UkUy1UkB22

其电压形成回路如图3—9所示。

DKB1UkAIc2l1UkB2YBUclUy

图3-9方向阻抗继电器幅值比较电压形成回路

（2）相位比较

jX1ZZzdZ1ZZ2ZcZzdzdcl2RlZR0Zc（a）相位比较的方向阻抗继电器动作特（性如b）图上图所示，其动作与界限条件为

90argZzdZcl90（a）幅值比较的剖析;Zcl（b）相位比较的剖析分式上下同乘以电流90UkUyarg90UyYBUcUyClUyD

IclUk

DKB

图3-10方向阻抗继电器相位比较电压形成回路

方向阻抗继电器相位比较的电压形成回路，如图3—10所示。

3．偏移特征阻抗继电器

jXZzd00ZclRZzd

图3-11偏移特征阻抗继电器动作特征

（1）幅值比较

偏移特征阻抗继电器的动作特征，如图3—11所示，圆的直径为Zzd与Zzd之差。

此中=（-0.1～-0.2），圆心坐标Zoo'1(ZzdZzd),2圆的半径为1(ZzdZzd)2，其动作与界限条件为1(ZzdZzd)ZclZoo'2即1(ZzdZzd)Zcl1Zzd)2(Zzd2两边同乘以电流得A1(1)UkUy1(1)Uk22（2）相位比较偏移特征阻抗继电器相位比较剖析，如图3-12所示，其相位比较的动作与界限条件为90argZzdZcl90ZclZzdjX

Zzd

0ZclR

Zzd

图3-12偏移特征阻抗继电器相位比较剖析

两边同乘以电流得

UkUyargD9090argUkUyC(二)阻抗继电器的比较回路拥有圆或直线特征阻抗继电器能够用比较两个电肚量幅值的方法来构成，也能够用比

较两个电肚量相位的方法来实现，全部继电器都能够以为是由图3-15所示的两个基本部分

构成，即由电压形成回路和幅值比较或相位比较回路构成。

UclIcl

电压A比幅履行Ucl电压C比相履行形成B回路Icl形成D回路（输出）（输出）（a）AB（b）D90arg90C

图3-15阻抗继电器的构成原理方框图

a）幅值比较式；（b）相位比较式

二极管环形相位比较回路

二极管环形相位比较回路鉴于把两个进行比较的电肚量的相位变化关系变换为直流输出脉动电压的极性变化。原理图和其等效电路图以以下图所示。

D1+mY2BU2D4D3m+R1CumnD1I1R1I2D3U22+--+D2R-nE1E2D4RU1I12I2D2Y1B-nD（b）（a）图3-16二极管环行整流比相电路（）原理接线图;（b）等效电路图a假定U1U2，二者相位角arg(U1U2)arg(DC)，R1R2。E1U1U2,E2U1U2，当相位角变化时，比相回路的输出电压Umn脉冲宽度及极性相应产生变化，现剖析以下。（1）当0时，输出电压Umn等于在一周期内电阻R1、R2上电压降的代数和，即DmYBDDu+m+Ui1Ri1RE1i1R1i1R2ERuD1URI2D3Ut1I10UU20R+--i2Ri2R2Ei+2RDi2R1-nE1E202D2E4I1R2uUUm.npJDIYBUmn180020t0Um.n000n-2U（a）（a）（）（b）Umn(i1(i1i2)R1bi2)R2图3-16二极管环行整流比相电路E1E2EEiRiRiRb）所示。，这时输(2)当12（）原理U接线图;（b）等效电路图出电压的均匀值为负极性最大值。EUE0234i2Ri2Ri2Ri2Ru

02340

Um.npJ

（C）

Ei1Ri1REi1Ri1RUU00Ui2Ri2REi2Ri2REu0UUm.n218000000Um.n0UmnUmn2时，U,为正、负脉冲，其脉冲宽度均为90。显（a）（b）ui1R1i1R2i1R1iRU2U212tE2U1E02341i2R2i2R1i2R2i2R1umn0234t0Um.npJ0然，这时输出电压的均匀值是零（。C）当为其余随意角度时，相同可获取相应的输出电压Umn的正、负脉冲的宽度及其幅（a）0，E1E；（b）180，E1E；（c）90，E1E值，进而可绘出如图3-18所示的Umn.pjf()关系曲线。由图可知，仅当相位角的变化在9090范围的条件下，输出电压均匀值为正当，这就保证了阻抗继电器动作条件。Um.pnj

图3-18环形整流比相电路输出电压均匀值Um.与比相角nθ的关系曲线三.方向阻抗继电器的死区及死区的除去方法思虑：关于方向阻抗继电器，当保护出口短路时，会不会有死区？为何？对幅值比较的方向阻抗继电器，其动作条件为1UKUy1UK,22当Uy0时，继电器也不动作。关于相位比较的方向阻抗继电器，其动作条件为90UKUyarg90Uy，当Uy0时，没法进行比相，因此继电器也不动作。思虑：关于方向阻抗继电器，当保护出口短路时，采纳什么举措除去死区？1．记忆回路

对刹时动作的距离I段方向阻抗继电器，在电压Uy的回路中宽泛采纳“记忆回路”的接线，马上电压回路作成是一个对50HZ工频沟通的串连谐振回路。图3-23所示是常用的接线之一。DKBAJYBA1UkUj2URRjIcl1UkUjCjIjUcl2LjUyUcBlBYB图3-23拥有记忆的幅值比较的方向阻抗继电器电压形成回路

1jLc，则谐振回路中的电流Ij与外加丈量电压Ucl同相位。j结论：在电阻Rj上的压降UR也与外加电压Ucl同相位，记忆电压Uj经过记忆变压器JYB与Uy同相位。引入记忆电压此后，幅值比较的动边条件为：1UKUjUy1UKUj22在出口短路时，Uy=0，因为谐振回路的储能作用，极化电压Uj在衰减到零以前存在，且与Uy同相位。因为继电器记录了故障前的电压，故方向阻抗继电器除去了死区。

2．引入第三相电压

思虑：记忆回路只好保证方向阻抗继电器在暂态过程中正确动作，但它的作用时间有

限。

解决方法：引入非故障相电压。

JYBABUjAJYBRjUUjRLCjUclUCILjIRBIRCEC以以下图所示为在方向阻抗继电器中引入第三相电压，并将第三相电压和记忆回路并用的方ab案。()图3-24引入第三相电压产生极化电压的工作原理正常时，第三相电压UC基本上不起作用。b（c）向量剖析当系统中AB相发生忽然短路时,IcjIRjxLjIRjxLjRjjxcjjxLjRjURIcjRjjIRXLj

IUACU

UjIcRj

UBUE

(c)

JYBJYBJYBAABBUjUAARjRUUjIIUAUCAUCURRjLLjUjUUUIRIRCjCUcUlljjcjcjUUjIIcCCjIILjLjLjRRBBIIRRRUBUBUUEECCEECCaabbcc()()IcjR图图引入R引第入三第相三电相压电产j压生产极生化极电化压电的压工的作工原作理原理结论：超前I上电压降U超前90，即极化电压与故障前电近90，电阻bbcc压UAB同相位。所以，当出口两相短路时，第三相电压能够在继电器中产生和故障前电压UAB（即Uy）同相的并且不衰减的极化电压Uj，以保证方向阻抗继电器正确动作，即能消除死区。

四、阻抗继电器的精工电流和精工电压

实质上方向阻抗继电器的临界动作方程为

Uk2UyUkU0式中U0为动作量战胜二极管正向压降及极化继电器动作反力所需的节余电压，假定上式中各向量均为同相位，则上列方程可写为Uk2UyUkU0UyUkU02ZdzZzdU02Icl考虑U0的影响后，给出Zdzf(Icl)的关系曲线如图3—30所示ZdzZzd

0.9Zzd

IgIcl图3-30方向阻抗继电器ZdzfIcl的曲线

所谓精工电流，就是当IclIg时，继电器的动作阻抗Zdz0.9Zzd，即比整定阻抗缩小了10%。所以，当IclIg时，就能够保证起动阻抗的偏差在10%之内，而这个偏差在选择靠谱系数时，已经被考虑进去了。

在继电器通以精工电流的条件下，其动作方程

ZdzZzdU02Ig依据同意条件ZzdZdz0.1Zzd得

结论：精工电流与反响元件的敏捷性（U0）及电抗变压器的整定阻抗相关。为了便于权衡阻抗继电器的敏捷度，有时应用精工电压作为继电器的质量指标。

精工电压就是精工电流和整定阻抗的乘积，用Ug表示，则UgIgZzdU00.2结论：它不随继电器的整定阻抗而变，对某指定的继电器而言，它是常数。在整定阻抗必定的状况下，U0越小，Ig越小，即Ug越小，继电器性能越好。

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第三节阻抗继电器的接线方式

一、对距离保护接线方式的要求及接线种类

加入继电器的电压和电流应知足以下要求：

1．继电器的丈量阻抗应能正确判断故障点，即与故障点至故障安装处的距离成正比。

2．继电器的丈量阻抗应与故障种类没关，即保护范围不随故障种类而变化。

阻抗继电器常用的接线方式有四类，如表3-1中所示。表中“”表示按相间电压或相

表3-1阻抗继电器的常用接线方式

接线方式U00U300U300IYUY继电器IIYIYK3I0UJIJUJIJUJIJUJIJJ1UAIAIBUABIBUABIAUAIAK3I0BJ2UBIICUBCICUBCIBUBIBK3I0CBJ3UCIACIAUCAIAUCAICUCICK3I0电流差，“Y”表示按相电压或相电流。

二、反响相间短路阻抗继电器的0接线

E

Z

d3

L

图3-31三相短路丈量阻抗剖析

1、三相短路

以J1为例剖析之。设短路点至保护安装地址之间的距离为L千米，线路每千米的正序阻抗

为Z1，则保护安装地址的电压UAB应为

UABUAUBIAZ1LIBZ1L(IAIB)Z1L

此时，阻抗继电器的丈量阻抗为

ZJ31UABZ1LIAIB

结论：在三相短路时，三个继电器的丈量阻抗均等于短路点到保护安装地址之间的正序阻抗，三个继电器均能正确动作。

2．两相短路

如图3-32所示，设以AB两相短路为例，剖析此时三个阻抗继电器的丈量阻抗。对J1而

言

UABIAZ1LIBZ1L(IAIB)Z1LEZdA2B

L

图3-32两相短路丈量阻抗剖析

则

ZJ(12)UABZ1LIAIB结论：与三相短路时的丈量阻抗相同。所以，J1能正确动作，J2和J3不会动作。同理，在BC或CA两相短路时，相应地分别有J2和J3能正确丈量出Z1L而正确动作。

3．中性点直接接地电网中两相接地短路

ABCZIAdA1.1B

IBIC0L图3-33dA1.1B丈量阻抗的剖析如图3—33所示，设故障发生在AB相，它与两相短路不一样之处是地中有电流流回，所以IAIB。我们能够把A相和B相当作两个“导线——地”的送电线路并有互感耦合在一同，设ZL表示每千米的自感阻抗，ZM表示每千米的互感阻抗，则保护安装地址的故障相电压应为UAIAZLLIBZMLUBIBZLLIAZML

继电器J1的丈量阻抗为

ZJ(11.1)UAB(IAIB)(ZLZM)LIAIBIAIB(ZLZM)LZ1L其值与三相短路时相同，保护能够正确的动作。

三、反响相间短路阻抗继电器的30接线

这类接线方式有两种，以继电器J1为例，在三相和AB两相短路时，其丈量阻抗为ZJ(30)UAB(IAIB)Z1L(1ej)Z1LIAIAZJ(30)UAB(IAIB)Z1L(1ej)Z1LIBIB将以上两式归并写成ZJ(1ej)Z1L1．正常运转状况ZJ(1ej120)Zfh3Zfhej30丈量阻抗的数值为每相负荷阻抗的3倍，阻抗角则较负荷阻抗的角度偏移30，当采

用30接线时，丈量阻抗的阻抗角向超前于每相负荷阻抗的方向挪动30，而当采纳30

接线时，则向滞后方向挪动30。

2.三相短路

三相短路与正常运转时相像，不过Z1L为短路点到保护安装地址之间每相的正序阻抗，因

此

ZJ3Z1Lej30

即丈量阻抗的数值为每相线路阻抗的3倍，相位则比线路阻抗角偏离30。

3.两相短路以AB两相短路为例，IA超前于IB的角度180，所以ZJ(1ej180)Z1L2Z1L即丈量阻抗的数值为每相短路阻抗的2倍，相位则等于线路的阻抗角。采纳30接线方式的阻抗继电器在不一样故障种类时，其丈量阻抗的数值与相位均不相同，这类接线方式可应用于圆特征方向阻抗继电器。如图3-34所示，三相短路与两相短路时jX3Z1l2Z1l303Z1l

30d

R

0

图3-34方向阻抗继电器用于3接线时的动作特征0的保护范围相同。

这类接线方式较简单，电流互感器的负担也较轻，所以，除了用于圆特征的方向阻抗继

电器外，还可用于作为起动元件的全阻抗继电器。别的在输电线路的送电端，当采纳30

接线时，在正常状况下其丈量阻抗一般位于第四象限，它将拥有更好的避越长距离重担荷线

路负荷阻抗的能力，而在输电线路的受电端采纳30接线时，也拥有相同的成效。

四、反响接地短路阻抗继电器的接线

单相接地故障时，只有故障相电压降低，电流增大，而任何相间电压都是很高的。因

此应将故障相的电压和电流加入到继电器中，对A相阻抗继电器，接入继电器的电压为

UAUd1Ud2Ud0I1Z1LI2Z2LI0Z0L

I1Z1LI2Z2LI0Z0L

(I1I2I0)Z1LI0Z1LI0Z0L

IAZ1LZ0LZ1LI0Z1LZ1L(IA3KI0)Z1LK1Z0Z1式中KI0——称为零序赔偿电流，此中3Z1，为常数；接入继电器的电流IjIA3KI0，则故障相阻抗继电器的丈量阻抗为ZJA(1)UAZ1LIA3KI0它能正确地丈量从短路点到保护安装地址间的阻抗。为了反响任一相的单相接地短路，

接地距离保护也一定采纳三个阻抗继电器。这类接线方式相同能够正确反响两相接地短路和

三相短路，此时接于故障相的阻抗继电器的丈量阻抗均为Z1L。

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第四节影响距离保护正确工作的要素及采纳的防备举措

一、短路点过渡电阻对距离保护的影响

保护1的丈量阻抗为Rg，保护2的丈量阻抗为ZABRg。由图(b)可见，当Rg较大时，可能出现ZJ.1已高出保护1第Ⅰ段整定的特征圆范围，而ZJ.2仍位于保护2第Ⅱ段整定的特征圆范围之内。此时保护1和保护2将同时以第Ⅱ段的时限动作，因此失掉了选择性。jXA2B1CjXZ1CL1L2RgZj.1Z2RgZ2RZj.2R0(a)(b)图3-35过渡电阻对不一样安装地址距离保护的影响

a）电网接线图；（b）保护范围图

结论：保护装置距短路点越近时，受过渡电阻的影响越大，同时保护装置的整定值越小，则相对地受过渡电阻的影响也越大。

对图3—36（a）所示的两侧电源的网络，短路点的过渡电阻可能使量阻抗增大，也可能使丈量阻抗减小。

AId!BId221

CjXIdRgejId1BRg

RgId

AR

0

(a)(b)

图3-36两侧电源经过Rg短路的接线图及阻抗电流向量图

(a)系统图；(b)向量图

保护1和保护2的丈量阻抗分别为

ZJ1UBIdRgIdRgejId1Id1Id1ZJ2UAZABIdRgejId1Id1式中—Id超前Id1的角度。当为正时，丈量阻抗增大，当为负时，丈量阻抗的电抗部分将减小。在后一种情况下，可能致使保护无选择性的动作。过渡电阻主假如纯电阻性的电弧电阻Rg，且电弧的长度和电流的大小都随时间而变化，在短路开始瞬时电弧电流很大，电弧的长度很短，Rg很小。跟着电弧电流的衰减和电弧长度的增加，Rg跟着增大，大概经0.1～0.15秒后，Rg剧烈增大。

减小过渡电阻对距离保护影响的举措

（1）采纳刹时测定装置

它往常应用于距离保护第Ⅱ段。原理接线如图3—37所示。

2）采纳带偏移特征的阻抗继电器保护2的丈量阻抗Zcl2=Zd+Rg

当过渡电阻达Rg1时，拥有椭圆特征的阻抗继电器开始拒动。

当过渡电阻达Rg2时，方向阻抗继电器开始拒动。

当过渡电阻达Rg3时，全阻抗继电器开始拒动。

结论：阻抗继电器的动作特征在+R轴方向所占的面积越大则受过渡电阻的影响越小。

采纳能允许较大的过渡电阻而不致拒动的阻抗继电器，如偏移特征阻抗继电器等。

二、电力系统振荡对距离保护的影响及振荡闭锁回路（一）电力系统振荡时电流、电压的散布

EMMZIzhNENZMZLZN图3-38系统振荡的等值图图3-38为简化系统等值电路图,当系统发生振荡时，设EM超前于EN的相位角为,EMENE，且系统中各元件的阻抗角相等，则振荡电流为IEMENEMENE(1ej)zhZMZLZNZ=Z

振荡电流滞后于电势差EMEN的角度为系统振荡阻抗角为XMXLXNargtgRLRNRMIzhMZNENEM

图3-39系统振荡时电压、电流向量图

系统M、N、Z点的电压分别为：

UMEMIzhZMUNENIzhZNUZEMIzh1Z2

(二)电力系统振荡对距离保护的影响

母线上阻抗继电器的丈量阻抗为

UMEMIzhZMEMZMZMclIzhIzhIzhEMEN)Z1(EMZM1ejZZM应用尤拉公式及三角公式，有

ejcosjsin1ej21jctg2于是ZMcl(1ZZM)j1Zctg222将此继电器丈量阻抗随变化的关系，画在以保护安装地址M为原点的复数阻抗平面上，当系统全部元件的阻抗角都相同时，阻抗继电OjXENNZM11RZZM221K2ZcOlEM图3-41系统振荡时，丈量阻抗的变化器的丈量阻抗将在Z的垂直均分线oo上挪动，如图3-41所示。

系统振荡对距离保护的影响

以变电站M处的保护为例,其距离Ⅰ段起动阻抗整定为

0.85ZL，在图

3-42

中以长度

MA

表示，由此可绘出各样继电器的动作特征曲线。

jXONA321dRMO

图3-42系统振荡时变电站M处丈量阻抗的变化图

结论：在相同整定值的条件下全阻抗继电器受振荡的影响最大，而椭圆继电器所受的影

响最小。

继电器的动作特征在阻抗平面沿oo′方向所占的面积越大，受振荡的影响就越大。

保护安装地址越凑近于振荡中心，距离保护受振荡的影响越大，而振荡中心在保护范围以外时，系统振荡，距离保护不会误动。

（3）当保护的动作带有较大的延不时，如距离Ⅲ段，可利用延时躲开振荡的影响。（三）振荡闭锁回路

、电力系统振荡和短路时的主要差别。

1）、振荡时电流和各电压幅值的变化速度较慢,而短路时电流是忽然增大,电流也忽然降

低。

2）、振荡时电流和各点电压幅值均作周期变化，各点电压与电流之间的相位角也作周期变化。

3）振荡时三相完整对称,电力系统中不会出现负序重量；而短路时,总要长久(在不对称短经过程中)或瞬时(在三相短路开始时)出现负序重量。

、对振荡闭锁回路的要求

1）、系统振荡而没故障时,应靠谱将保护闭锁。

2）、系统发生各样种类故障,保护不该被闭锁。

3）、在振荡过程中发生故障时,保护应能正确动作。

4）先故障,且故障发生在保护范围以外,尔后振荡,保护不可以无选择性动作。

、振荡闭锁回路的工作原理

1）、利用负序(和零序)重量或其增量起动的振荡闭锁回路。

①负序电压滤过器

负序电压滤过器:从三相不对称电压中拿出其负序重量的回路。

当前宽泛应用的是阻容双臂式负序电压滤过器，其接线以以下图所示。

其参数关系为：

R13X1,X23R2

当输入端加入电压时,在mn端的空载输出电压为UmnUR1UX2I1R1jI2X2UabR1jUbcX2jX1jX23Uab3UbcR1R23j3j3Uab1ej303Ubc1ej3022当输入端只有正序电压加入时,在mn端的空载输出电压为

UmnUR1UX23Uab1ej303Ubc1ej30022当输入端有负序电压加入时,在mn端的空载输出电压为Ux1Ua1bUR1UX1Ua2UR1Umbn30Ia302bIa1Ib1cUx2b060300UR206Uc1aUx2Ub1cUb2Ib2cUc2aUR2c（a）（b）（a）加入正序电压；（b）加入负序电压图3-44负序电压滤过器向量图Umn2UR1UX23Uab2ej303Ubc2ej303Uab2ej601.53Ua2ej30222②负序电流滤过器负序电流滤过器：从三相不对称电流中拿出其负序重量的回路称为负序电流滤过器。目前常用的一种由电抗变压器TX和电流变换器TA构成，其原理接线如图3-45所示。IbDKB

W

UK

m

IcWLBUmnIaW1RUR3I01W2W1n3图3-45负序电流滤过器原理接线图

此中电抗变压输出:

UkjzK(IbIc)，

电流变换器的变比为:

nW2W1，

在电阻R上的压降为:

1(IaI0)Rn。

在m-n端子上的输出电压为:

Umn1(IaI0)RjZk(bIc)n当输入端加入正序电流时，其相量如图3-46(a)所示，输出电压为：

Umn11Ia1RjZk(Ib1Ic1)Ia1(R3Zk)nn入选用参数为Rn3zk,则Umn10。当只有零序电流输入时在TX和TA原边的安匝相互抵消，Umn00。当只输入负序电流时，如图3-46(b)所示，负序电流滤过器的输出电压为Umn1Ia2Rjzk(Ib2Ic2)Ia2(R3zk)2RIa2nnn思虑：除了利用负序重量构成振荡闭锁回路外，还能够利用哪些原理构成振荡闭锁回路？

答案:1、利用负序增量

2、利用电肚量变化速度

三、分支电流的影响

使故障线路电流增大的现象，称为助增。如图3—47所示电路当在BC线路上的D点发生短路时，在变电所A距离保护1的丈量阻抗为Zcl.1UAIABZABIBCZdZABIBCZdIABIABIABZABKfzZd

ZZA1IABB2AIAB

IDC

BC

Zd

图3-47有助增电流的网络接线结论：助增电流，使丈量阻抗增大，保护范围缩短。

使故障线路中电流减小的现象称为外汲。如图3—48所示电路，当在平行线路上的D点发生短路时，在变电所A距离保护1的丈量阻抗Zcl.1UAIABZABIBCZdZABIBCZdZABKfzZdIABIABIABZZA1IABB2

IDCBC

Zd

IBC

图3-48有外汲电流的网络接线结论：外汲电流时使丈量阻抗减小，保护范围增大，可能惹起无选择性动作。

四、电压回路断线对距离保护的影响

当电压互感器二次回路断线时，距离保护将失掉电压，这时阻抗元件失掉电压而电流回路仍有负荷电流经过，可能造成误动作。对此，在距离保护中应装设断线闭锁装置。

对断线闭锁装置的主要要求是：

（1）当电压互感器发生各样可能致使保护误动作的故障时，断线闭锁装置均应动作，将保护闭锁并发出相应的信号。（2）当被保护线路发生各样故障，不因故障电压的畸变错误地将保护闭锁，以保证保护靠谱动作。划分以上两种状况的电压变化的方法：解决方法:看电流回路能否也同时发生变化。断线信号装置多数是反响于断线后所出现的零序电压来构成的，其原理接线如图3—49所示。C3U0UAC1C0RUB0C2UCDXJCW1W23UN

图3-49电压回路断线信号装置原理接线图

当电压回路断线时，断线信号继电器动作，一方面将保护闭锁，一方面发出断线信号。思虑：这类反响于零序电压的断线信号装置，在系统中发出接地故障时也会动作。怎么办？

C3U0UAC0R0CUB1C2UCDXJC3W2UNW1图3-49电压回路断线信号装置原理接线图解决方法:将KS的另一组线圈W2经C0和R0接于电压互感器二次侧张口三角形的输出电压上，当系统中出现零序电压时，两组线圈W1和W2所产生的零序电压安匝大小相等，方向相反，合成磁通为零，KS不动作。

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第五节距离保护的整定计算

一、距离保护第一段

1.动作阻抗

(１)对输电线路，按躲过本线路尾端短路来整定，即取

Zdz1kKZAB

ZZZZZZ00.5t00.5tCZAA1ZABB2ZBCAZA3B

图3-50电力系统接线图2．动作时限

0秒。

二、距离保护第二段

1．动作阻抗

1）与下一线路的第一段保护范围配合，并用分支系数考虑助增及外汲电流对丈量阻抗的影响，即

Zdz1KkZABKfzKkZBC

式中Kfz为分支系数

Kfz

IBC

IABmin

（2）与相邻变压器的迅速保护相当合

Zdz1KkZABKfzZB取（1）、（2）计算结果中的小者作为Zdz1。ZZZZZZ00.5tB00.5tCZAA1ZAB2ZBCAZA3B

图3-50电力系统接线图

动作时限

保护第Ⅱ段的动作时限，应比下一线路保护第Ⅰ段的动作时限大一个时限阶段，即

t1t2tt3.敏捷度校验KlmZdz1.5ZAB如敏捷度不可以知足要求，可依据与下一线路保护第Ⅱ段相当合的原则选择动作阻抗，即ZdzKkZABKfzZdz.2这时，第Ⅱ段的动作时限应比下一线路第Ⅱ段的动作时限大一个时限阶段，即

t1t2t

三、距离保护的第三段

1．动作阻抗

按躲开最小负荷阻抗来选择，若第Ⅲ段采纳全阻抗继电器，其动作阻抗为

Zdz.11Zfh.minKkKhKzq式中

2．动作时限

保护第Ⅲ段的动作时限较相邻与之配合的元件保护的动作时限大一个时限阶段，即

tt2t

3．敏捷度校验

作近后备保护时

Klm近Zdz.11.5ZAB

作远后备保护时

Klm远Zdz1.2KfzZBCZAB式中，Kfz为分支系数，取最大可能值。

思虑：敏捷度不可以知足要求时，怎么办？

解决方法：采纳方向阻抗继电器，以提升敏捷度

方向阻抗继电器的动作阻抗的整定原则与全阻抗继电器相同。考虑到正常运转时，负荷

阻抗的阻抗角fh较小，（约为25），而短路时，架空线路短路阻抗角d较大（一般约为65~85）。假如选用方向阻抗继电器的最大敏捷角lmd，则方向阻抗继电器的动作阻抗为Zdz.1Zfh.minKkKhKzqcosdfhjXZzdZfhdR

h

图3-51全阻抗继电器和方向阻抗继电器敏捷度比较

结论：采纳方向阻抗继电器时，保护的敏捷度比采纳全阻抗继电器时可提升

1cos