距离保护原理(南瑞)

1、在距离保护、短路时保护安装部位的电压修正计算的一般式图所示的系统中，线路上的k点短路。 保护安装部位的相电压应该是短路点的该相电压与输电线上的该相的电压降之和。 输电线上该相的电压降是该相中的正相、负相、零相电压降之和。 考虑到输电线的正相阻抗与负相阻抗相等，保护安装部位相电压的校正公式将、以上的2式称为短路时保护安装部位电压校正运算的通式，在任何短路故障类型下都适用于故障相或非故障相的相电压、故障相间或非故障相间电压的校正运算。 例如，在线路上的k点发生a相单相接地故障时，保护安装对象的b相电压为。 非全相运行时运行相发生短路，也可以修正保护安装对象的运行相或2运行相间的电压。 例如，在图中

2、，在本线路b、c的两相运转时b相单相接地。 保护安装对象的b相电压为。 保护安装部位的b、c相间电压为。 以上2式称为短路时保护安装部位的电压校正运算的通式，也可以适用于系统振荡中发生短路时校正保护安装部位的电压。 例如振荡中发生a相单相接地故障，保护安装对象的b相电压如下所示。 式中的电流是系统振荡状态下的b相电流与短路附加状态下的b相的电流之和。阻抗继电器的工作电压和阻抗继电器的工作电压可以获得为： (1)，该值可以根据采样数据计算并获得，在固定值表中给出。 所以微机保护能算出的值。 由(1)式决定的阻抗继电器的动作电压有时也称为距离测定电压或补偿电压。 需要说明、从(1)式可知，是保护安

3、装部位的电压。 从保护安装部位到保护范围终端没有其他分支电流，流过相同电流时(例如正常运行、区域外故障、系统振荡)，从保护安装部位到保护范围终端的线路上的电压降。 由于此时的阻抗继电器的动作电压是其物理概念向保护范围末端的电压、即根据保护安装部位求出的保护范围末端进行补偿的电压，所以很多人将其称为补偿电压。 但是，区内短路的情况下，因为从保护安装部位到短路点和从短路点到保护范围终端不流过相同的电流，所以由(1)式计算出的动作电压不是真正的保护范围终端的电压，而是假定从保护安装部位到保护范围终端流过与施加于保护装置的电流相同的电流时的保护范围终端的电压。 分别分析正向短路时的动作电压的特征，以金

4、属性短路为例，动作电压式为(2)指令。 整定阻抗的阻抗角一般与线路阻抗角相同，n为实数。 如果将上述关系式代入(2)式，则在(3)正方向区域内短路的情况下。 从(3)式可以看出相位相反。 正向区域外短路时，由(3)式可知相位相同。 分别分析、顺向故障，接着以逆向短路时的动作电压的特征，以金属性短路为例，考虑电压规定的正方向，电流以母线在被保护线路中流动的方向为正方向，因此动作电压式与(4)同样，、逆向短路，结论，从上面分析，在顺向区域内金属性短路的情况下正方向区域外和反方向金属性短路时，相位相同，继电器此时不能最可靠地动作。 因此，在阻抗继电器的操作方程中，方程(6)中的arg表示角度，表示后

5、表面相位量的幅度，即分子相位量表示提前分母相位量的角度。(6)式称为相位比较动作方程式。 继电器是否工作要看是否满足工作方程式。 对于区域内短路，由于满足(6)式，继电器工作，且离两边界最远，因此其工作最敏感。 区外短路或反向短路时，不满足(6)式的动作方程式，继电器不动作，离两边界最远，因此不能最可靠地动作。 由(6)式的动作方程式构成的阻抗继电器可以满足我们的要求。 电压曲线在区域内、区域外发生反方向的金属性短路的情况下，与阻抗继电器的动作电压的相位关系也会从电压曲线中明确。阻抗继电器的动作方程式及其动作特性是，在由(6)式得到的(7)式中，继电器测量并调整阻抗。 由(7)式表示的动作方程

6、式在阻抗复平面上的对应的动作特性如图所示，方向阻抗继电器的过渡特性、动作方程式为(6)式的方向阻抗继电器的动作特性如上图所示，其动作特性圆通过坐标原点。 动作特性通过坐标原点的阻抗继电器不是理想的继电器。 在正方向附近(包括出口)发生短路时，继电器不动作，可能发生死区，但在反方向出口(包括母线)发生短路时，继电器可能发生误动作。 在物理概念上，在出口(正方向或反方向)上发生金属性短路时，(6)式中的极化电压在比较相位的2个电量的一方为零时，其相位比较不正确。 极化电压中有浮动电压，如果其相位和工作电压的相位正好在某个角度，继电器就有可能不正确工作。 在出口(正方向或反方向)经由过渡电阻发生短路

7、时，极化电压是过渡电阻的电压降。 由于输电侧和受电侧的极化电压显示出与动作电压不同的相位差，阻抗继电器可能无法正常动作。 为了消除上述缺点，即使短路后出口短路极化电压不为0，也应该研究比过渡电阻的电压降大的电压，能够与动作电压正确地进行比较。 一种方法是采用正相电压作为极化电压。 在非对称短路时，无论有无出口短路，电压的正相成分都不可能为零，而且其相位与短路前的电压相位大致相同，可以与工作电压正确地进行比较。 但是，在该方法中，由于在出口金属性的三相短路时正相电压仍为零，因此无法解决三相短路的问题。 将当前时刻之前的频率或2个频率的电压作为极化电压进行存储。 (8)、正方向短路的过渡动作特性分

8、析是将上式代入动作式(8)式，使角向不等式的两侧移动而得到的：如果将(9)式与(7)式进行比较，则可知(9)式，、短路前的空载即同相位。 上述动作方程式(10 )与该动作方程式对应的动作特性如下图所示，是以连接两点的线为直径的圆。 因为该动作特性是极化电压由短路前的电压导出的，所以是正方向短路的过渡动作特性。 关于、逆方向短路的过渡动作特性分析，将上式代入动作方程式(8)式，将(11 )式与式进行比较，可知与(11 )式的动作方程式对应的动作特性为和两点，、将正相电压作为极化量的阻抗继电器(RCS-941 )、将正相电压作为极化电压的I 分析相间和接地阻抗继电器时，其正向和反向短路的系统图如图

9、(a )和(b )所示。 施加到图中的阻抗继电器的测量电压和测量电流可以直接理解为阻抗继电器接线方式下的电压电流。对相间阻抗继电器来说， 对于接地阻抗继电器，都是故障相或故障相间的电压电流。 和的正方向是以往规定的正方向，电压是母线电位为正，中性点电位为负，图中的电压表示电位下降的方向。 电流以从保护安装部位流向被保护线路的方向为正方向。 由于过渡电阻中流过的电流以与保护中流过的电流的正方向一致的方式定义正方向，因此正方向短路时，电流以从上向下的方向为正方向，反方向短路时，电流以从下向上的方向为正方向。 正向短路时，从保护安装部位的m母线到过渡电阻下的k点的阻抗为阻抗继电器的测量电阻。 反向短

10、路时，从保护安装部位的m母线到过渡电阻下的k点的阻抗为阻抗继电器的测量阻抗的负值。、RCS-900系列相间阻抗继电器的动作特性分析和性能评估、相间阻抗继电器的动作电压、极化电压及动作方程式，极化电压相反，相位、正向短路稳态动作特性分析和性能评估、作为正向两相的例子，BC相间阻抗继电器假设短路前的空载，以下各项的电流都是故障成分电流。 用图(a )的系统图的残奥表表示工作电压和极化电压： (12 )、(13 )选择上述导出中使用了BC二相短路时的几个基本关系式。 将(12 )和(13 )两个公式代入动作方程式，可以将分子分母得到的：的阻抗圆消除，为了进一步提高保护过渡电阻的能力，可以使极化电压相

11、量向前进方向旋转角() 即极化电压：所以动作方程式变换为：顺向短路过渡动作特性分析及其性能评述，极化电压使用短路前的顺向电压(记忆)，所以二相短路和三相短路极化电压相同。 两相短路和三相短路的过渡动作特性相同。 极化电压是短路前的正相电压，即短路前的负载电压。 可以认为是与保护背电位不同的角的电压。 这个电位在短路前后不变。 于是，用图(a )中的残奥仪表表现动作电压和极化电压时：(14 )、(15 )、式中的k是实数。 将上2式代入动作方程式，从分子分母开始：的阻抗圆、顺向出口二相、三相短路继电器没有死区，顺向附近短路不拒绝。 其物理概念是在短路初期阶段正相极化电压不为零，而是短路前的负载电

12、压，与工作电压相位相反，因此满足上式的工作方程式，消除了死区。 保护瞬态电阻的能力强于稳态工作特性。 另外，这种能力也有一定的适应能力。 这是因为，该圆的下端的位置根据运转方式而变化。反短路稳态动作特性分析及其性能评论、分析的系统如图(b )所示，举例说明。 当在、(16 )、(17 )、基本关系式、(18 )、的阻抗圆、反方向上发生了两相短路时，继电器的测量阻抗降到第一象限。 即使反向出口和母线发生短路，只要过渡电阻的附加阻抗为电阻性，即使测量阻抗进入第象限，也不会进入圆内。 因此，在反两相短路时，该继电器具有良好的方向性。 逆短路过渡动作特性分析及其性能评述、分析的系统图如上所述存储极化电

13、压带。 式中的k是实数。 将上述两个公式代入动作方程式，消去由分子分母得到的：(23 )、的阻抗圆，图所示的过渡动作特性都是向第象限投影的圆，远离坐标原点。 反方向发生二相或三相短路时，测量阻抗降至第一象限，继电器不会误动作。 即使在逆出口和母线发生二相或三相短路，过渡电阻附加阻抗为电阻性的情况下，测量阻抗也进入第象限，继电器不会误动作。 因此，该继电器的过渡动作特性在反向短路时具有良好的方向性。正向三相短路、三相对称，因此三相间阻抗继电器的动作行为相同的三相短路时仅为正相成分。 保护安装部位的电压为正相电压。 因此，极化电压将两个公式代入动作方程式，由分子分母得到：反三相短路、三相短路的情况

14、下为三相对称，在三相间阻抗继电器的动作行为相同、的反向出口或母线发生三相短路的情况下， 特别是安装在受电端的阻抗继电器在反向出口或母线发生三相短路时，附加过渡电阻的阻抗为电阻性，继电器可能会误动作，因此请防止该误动作。 RCS-900线路保护在：正相电压小于0.15倍U n时，进入三相低压程序，按照正相电压存储量进行极化，段距继电器在动作前设置正门，在母线三相故障时，保证继电器不能失去方向性的继电器一旦动作，则变更为反门坎由于段距继电器始终采用反门坎，三相短链路的稳态特性包含原点，不存在电压死区。 接地故障阻抗继电器的动作特性分析和性能评估、动作电压极化电压或动作方程式、(26 )、(24 )

15、、(25 )、正向短路稳态动作特性分析和性能评估、正向单相接地故障。 作为例子。 将、(27 )、(28 )、(29 )、(27 )和(28 )这两个式代入动作方程式，如果消除分子分母的()，则成为、()即极化电压为：(31 )、逆短路稳态动作特性分析及其性能评论、逆单相接地故障。 作为例子，将、(32 )、(33 )、(32 )和(33 )这两个公式代入动作方程式，从分子分母得到：(34 )、消除阻抗图即使在反向出口或母线发生短路，只要过渡电阻的附加阻抗为电阻性，即使测定阻抗进入第象限也进入圆内因此，在反方向发生单相接地时，该继电器具有良好的方向性。 接地距离保护提高了过渡电阻的保护能力，是以正相