第三章(距离保护)
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第三章距离保护3-5,6,7,8
• 测量电流中有零序分量，判为接地故障：
A相单相接地
B相单相接地 C相单相接地 三个相电流差突变 量的最大值对应两 相为故障相
• 测量电流中无零序分量，判为非接地故障：
AB两相短路故障 BC两相短路故障 CA两相短路故障
m为整定系数，取值范围为4一8
电力系统继电保护原理
3.7 距离保护特殊问题
西南交通大学电气工程学院
不能正确测量有两个方面的含义，一方面是把测量阻抗测大， 反映出故障距离变远，即不动作；另一方面是把测量阻抗测 小，反映出故障距离变近，可能导致在区外故障情况下误动 作。此处，非故障环上的电压、电流算出的阻抗一般是第一 种情况，通常不会动作
•微机保护中，距离保护的硬件接线只有一套，故障环的 选取是由软件实现的，分两种情况：
M
)Z
j
1 2
Zctg
2
振荡过程安装于M侧的保护测量阻抗变化轨迹
jX
N
Zm
(1 2
M
)Z
jห้องสมุดไป่ตู้
1 2
Zctg
2
o
1 Ke 1
δ
o
Zm
1
2Z
M
Ke 1 o
oR
其中
Ke
EM EN
(
1 2
M
)Z
2
Ke 1
图 3-31 测量阻抗的变化轨迹
（三）电力系统振荡对距离保护的影响
1
O’
3
ΨK
M
当测量阻抗位于特性圆以内时, 阻抗继电器误动。
2. 电气量变化速率的差异
振荡时，电气量呈现周期性变化，其变化过程是渐变的，变化范 围大。而故障时电流电压的变化是突变的，且故障后测量电流电 压、阻抗的测量值基本不变。
A相单相接地
B相单相接地 C相单相接地 三个相电流差突变 量的最大值对应两 相为故障相
• 测量电流中无零序分量，判为非接地故障：
AB两相短路故障 BC两相短路故障 CA两相短路故障
m为整定系数，取值范围为4一8
电力系统继电保护原理
3.7 距离保护特殊问题
西南交通大学电气工程学院
不能正确测量有两个方面的含义，一方面是把测量阻抗测大， 反映出故障距离变远，即不动作；另一方面是把测量阻抗测 小，反映出故障距离变近，可能导致在区外故障情况下误动 作。此处，非故障环上的电压、电流算出的阻抗一般是第一 种情况，通常不会动作
•微机保护中，距离保护的硬件接线只有一套，故障环的 选取是由软件实现的，分两种情况：
M
)Z
j
1 2
Zctg
2
振荡过程安装于M侧的保护测量阻抗变化轨迹
jX
N
Zm
(1 2
M
)Z
jห้องสมุดไป่ตู้
1 2
Zctg
2
o
1 Ke 1
δ
o
Zm
1
2Z
M
Ke 1 o
oR
其中
Ke
EM EN
(
1 2
M
)Z
2
Ke 1
图 3-31 测量阻抗的变化轨迹
（三）电力系统振荡对距离保护的影响
1
O’
3
ΨK
M
当测量阻抗位于特性圆以内时, 阻抗继电器误动。
2. 电气量变化速率的差异
振荡时，电气量呈现周期性变化，其变化过程是渐变的，变化范 围大。而故障时电流电压的变化是突变的，且故障后测量电流电 压、阻抗的测量值基本不变。
第三章距离保护3-3,4
90
arg
IJ
zset U U J1
J
90
采用正序电压作为极化电压
接地故障 相间故障
IJ
U J1 U1 I k 3I0
Байду номын сангаас
U J U
U J1 U1
IJ
I
U
J
U
采用正序电压作为极化电压的方向阻抗继电器动作特性
以接地距离继电器为例，当正向(K2)发生接地故障时
U (I K3I0)Zm
情形之二：与相邻变压器配合（考虑变压器配置差 动保护）
Z
set
另一部分供给铁心损耗。绕组的感应电势正比于 磁通且滞后。 W2绕组二次输出电压超前于输入电流约90°。即
U2 jXI1
2.W3绕组带电阻性负载时
等效电路如图，铁芯中的磁通由励磁电流 电势 E2 滞后 I1 的角度由负载电阻决定
I0 产生，
W2二次输出电压与输入电流关系为
U2 ZI1
w1 * I
U UR jUI
其中
URk
2 N
N 1
u(i)cos(k i
i0
2
N
)
UI
k
2 N
N 1
u (i) sin(
i0
k
i
2
N
)
相量和基波瞬时值表达式的对应关系
u(t) U cos(t ) U R cost U I sin t U U (cos j sin ) U R jUI
同样 I IR jII
反向故障时，动作区是一 个不包含原点的上抛圆
Zset
o R
－Zm 图 3-22 以正序电压为参考电压的测量元
件在反向故障时的动作特性
第三章距离保护
第三章距离保护第三章：电网距离保护1.距离保护的定义和基本原理：距离保护：是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的壁纸，反映故障点到保护安装处的距离而工作的保护。
基本原理：按照继电保选择性的要求，安装在线路两端的距离保护仅在下路MN内部故障时，保护装置才应该立即动作，将相应的断路器跳开，而在保护区的反方向或本线路之外正方向短路时，保护装置不应动作。
与电流速断保护一样，为了保证在下级线路的出口处短路时保护不误动作，在保护区的正方向（对于线路MN的M侧保护来说，正方向就是由M指向N的方向）上设定一个小于本线路全长的保护范围，用整定距离Lset来表示。
当系统发生短路故障时，首先判断故障的方向，若故障位于保护区的正方向上，则设法测出故障点到保护安装处的距离Lk，并将Lk与Lset相比较，若Lk小于Lset，说明故障发生在保护范围之内，这时保护应立即动作，跳开相应的断路器；若LK大于Lset，说明故障发生在保护范围之外，保护不应动作，对应的断路器不会跳开。
若故障位于保护区的反方向上，则无需进行比较和测量，直接判断为区外故障而不动作。
｝通常情况下，距离保护可以通过测量短路阻抗的方法来间接地测量和判断故障距离。
2.几种继电器的方式：苹果特性：有较高的耐受过渡电阻的能力，耐受过负荷的能力比较差；橄榄特性正好相反。
电抗特性：动作情况至于测量阻抗中的电抗分量有关，与电阻无关，因而它有很强的耐过渡电阻的能力。
但是它本身不具有方向性，且在负荷阻抗情况下也可能动作，所以通常它不能独立应用，而是与其他特性复合，形成具有复合特性的阻抗原件。
电阻特性：通常也与其他特性复合，形成具有复合特性的阻抗原件。
多边形特性：能同时兼顾耐受过渡电阻的能力和躲负荷的能力。
3测量阻抗：Zm定义为保护安装处测量电压Um&与测量电流Im&之比，即Um&/Im& 动作阻抗：使阻抗原件处于临界动作状态对应的阻抗（Zop）。
第三章距离保护
第三章：电网距离保护1.距离保护的定义和基本原理：距离保护：是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的壁纸，反映故障点到保护安装处的距离而工作的保护。
基本原理：按照继电保选择性的要求，安装在线路两端的距离保护仅在下路MN内部故障时，保护装置才应该立即动作，将相应的断路器跳开，而在保护区的反方向或本线路之外正方向短路时，保护装置不应动作。
与电流速断保护一样，为了保证在下级线路的出口处短路时保护不误动作，在保护区的正方向（对于线路MN的M侧保护来说，正方向就是由M指向N的方向）上设定一个小于本线路全长的保护范围，用整定距离Lset来表示。
当系统发生短路故障时，首先判断故障的方向，若故障位于保护区的正方向上，则设法测出故障点到保护安装处的距离Lk，并将Lk与Lset相比较，若Lk小于Lset，说明故障发生在保护范围之内，这时保护应立即动作，跳开相应的断路器；若LK大于Lset，说明故障发生在保护范围之外，保护不应动作，对应的断路器不会跳开。
若故障位于保护区的反方向上，则无需进行比较和测量，直接判断为区外故障而不动作。
｝通常情况下，距离保护可以通过测量短路阻抗的方法来间接地测量和判断故障距离。
2.几种继电器的方式：苹果特性：有较高的耐受过渡电阻的能力，耐受过负荷的能力比较差；橄榄特性正好相反。
电抗特性：动作情况至于测量阻抗中的电抗分量有关，与电阻无关，因而它有很强的耐过渡电阻的能力。
但是它本身不具有方向性，且在负荷阻抗情况下也可能动作，所以通常它不能独立应用，而是与其他特性复合，形成具有复合特性的阻抗原件。
电阻特性：通常也与其他特性复合，形成具有复合特性的阻抗原件。
多边形特性：能同时兼顾耐受过渡电阻的能力和躲负荷的能力。
3测量阻抗：Zm定义为保护安装处测量电压Um&与测量电流Im&之比，即Um&/Im&动作阻抗：使阻抗原件处于临界动作状态对应的阻抗（Zop）。
距离保护的基本原理及应用举例
Krel Z12
Krel
K ZI br.min set 2
Krel =0.8 ~ 0.85, Krel 0.8
（2）与相邻变压器的快速保护相配合。
Z II set
Krel Z12
Krel Kbr.min Zt
Krel =0.8 ~ 0.85, Krel 0.7 ~ 0.75
3.2 阻抗继电器及其动作特性
阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，其主要作 用是测量短路点到保护安装处之间的距离，并与整 定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作。
Um 和 Im的比值称为继电器的测量阻抗 Zm 。
由于 Zm 可以写成 R jX 的复数形式，所以可以 利用复数平面来分析这种继电器的动作特性，并用 一定的几何图形把它表示出来。
两者取较小者作为整定阻抗。
★ 保护安装处和故障点间分支线对距离保护影响
1、助增电流的影响：
AZ
IAB
B
IK
KC
D
IDB
lK
Zm
IK Z1lK
IAB Z1lAB IAB
Z1lAB
IK IAB
Z1lK
Z1l AB Kb Z1lK
结论1
助增电流的存在，使AB线路A侧 阻抗继电器的测量阻抗增大，这 意味着其保护范围将会缩短，相 当于灵敏度下降
M 1 N 2 TA
P3
TV
Im
jX P
Zm
ZI se t
U m
2
R
3
M
1
3.2.1 园特性阻抗继电器——两种不同的表达形式，
绝对值(或幅值)比较动作方程：比较两个量大小的绝对值比 较原理表达式；
第三章距离保护-1解析
B
C
1
2
ZT
D
1. 距离保护I段： 按躲过线路末端短路整定
ZsIet1 KIrel ZAB
其中 KIrel 0.8 ~ 0.85
一、距离保护的整定计算
2. 距离保护II段：
A
B
C
1
2
ZT
D
(1)定值计算： ① 与相邻线路的距离I段配合
ZsIeIt1 KIreI l(ZAB Kb.minZsIet2)
EA A Z K3 1
Ik K1
K2
B EB
2
Zk1
Zset
jX
Zk2
Zset
Zk1
k
ZL
A
L
R
Zk3
3.1 距离保护的基本原理与构成
由三段构成
Ⅰ段 主保护
Ⅱ段
Ⅲ段 后备保护
二、距离保护的时限特性
指距离保护的动作时间 t与保护安装点至短
路点之间的距离 的l关k 系。
3.1 距离保护的基本原理与构成
jX
B A
C
Zset
Zm Zset
Zm
R
3.2 阻抗继电器及其动作特性
二、利用复数平面分析圆特性阻抗继电器
2、方向阻抗继电器
jX
Zset C
B R
Zm A
方向阻抗继电器的特点：
（1）有死区 （2） Zo随p 变m化而不同 （3）有明确的方向性
3.3 阻抗继电器的接线方式
一、基本要求和接线方式
基本要求： (1) 测量阻抗正比于保护安装处到短路点之间
的距离； (2) 继电器的测量阻抗与故障类型无关;
3.3 阻抗继电器的接线方式
继电保护原理基础_第三章
3、极化回路记忆作用对继电器 动作特性的影响
当采用记忆回路后，极化电压将短时记 忆短路前负荷状态厂母线电压： 保护正方向短路时， 在记忆回路作用下的动态特性圆，扩大 了动作范围，而又不失去方向性，因此， 对消除死区和减小过渡电阻的影响都是 有利的。
保护反方向短路
初态特性为上抛阻抗特性圆:
有明确的方向性； 有明确的方向性；
实际测量阻抗在III 象限, 远离上抛 阻抗特性圆。
3、构成继电器的框图
4关于继电器的整定阻抗
当保护范围末端AB两相短路时， 当保护范围末端AB两相短路时，
五、阻抗继电器的精确工作电流 五、阻抗继电器的精确工作电流
以上分析阻抗继电器的动作特性时从理 想的条件出发 – 执行元件的灵敏度很高 – 继电器的动作特性与工作电流的大小 无关 实际工作非理想的条件, 实际工作非理想的条件, 继电器的整定 阻抗与工作电流具有非线性关系
UJ− 2 I J Z zd ≤
.
2
I J Z zd
相位比较原理：
− 90 o ≤ arg
UJ I J Z zd − U J
. .
≤ 90 o
偏移特性阻抗继电器
jX Zzd
jX Zzd Z0 ZJ
R
ZJ-Z0
Z0
-αZ -αZzd
R -αZzd
jX Zzd
Zzd-ZJ
ZJ R -αZzd ZJ+αZzd
Ψlm
ZJ R
jX Z zd Z zd -Z J ZJ R
方向阻抗继电器
以Zzd为直径，通过坐标原点的圆。圆内为动 Zzd为直径，通过坐标原点的圆。圆内为动 作区。Zdz.J随ΨJ改变而改变，当 作区。Zdz.J随ΨJ改变而改变，当 ΨJ等于Zzd的阻抗角时，Zdz.J最大，即保护范 ΨJ等于Zzd的阻抗角时，Zdz.J最大，即保护范 Zzd Zdz.J 围最大，工作最灵敏。 Ψlm——最大灵敏角，它本身具有方向性。 Ψlm——最大灵敏角，它本身具有方向性。 幅值比较原理： . 1 . 1.
距离保护基础知识讲解
a)Z set
•
U
m
1 2
•
I
m
(1
a)Z
set
1 2
•
I m (1 a)Z set
比相式构成
270 0 arg Z m aZ set 90 0 Z m Z set
•
•
2700 arg U m a I m Z set 900
•
•
U m I m Z set
在圆周上两个复数相量相垂直， 90度 在圆内，两者夹角大于90度 在圆外，两者夹角小于90度
•
Zm
Um
•
Im
0.85倍的一次阻抗被称为起动阻抗
ZI oper
；而0.85倍
的二次阻抗被称为整定阻抗
ZI se t
第三章 距离保护
Ⅰ 段阻抗继电器的整定阻抗
ZI se t
UN
Zm
Um Im
nTV I NP
UN I NP
nTA nTV
0.85Z NP
nTA nTV
nTA
Z
I set
ZΙ oper
本讲小结
介绍了距离保护的概念 介绍了全阻抗继电器 方向阻抗继电器 偏移特性阻抗继电器
第三章 距离保护
第二节 时限特性
距离保护的动作时间与保 护至短路点之间的距离关系
t f (l) 被称为距离保护的动作时限。
一般地，距离保护动作时 限为阶梯型三段式动作特性：
距离保护Ⅰ段——保护到 线路80～85％全长；
距离保护Ⅱ段——保护到 线路全长；
距离保护Ⅲ段——保护到 相邻线路全长，作为远后备保 护
第三章 距离保护
Ⅰ 段阻抗继电器的 动作条件
ZI se t
继电保护原理第3章电网距离保护
U
U Uk (I K 3I0 ) Z1 l
•
•
•
U A U kA (I A K 3I0 ) Z1l
•
•
Zm
Um Im
UA
•
I A K 3I0
Z1l
U kA
•
I A K 3I0
•
U kA 0
Zm Z1l l
4) 两相相间短路
M 1 Ik
k
2N
假设AB 相间短路:
U
1）测量阻抗正比于短路点到保护安装点之间的距离；
Zm l ，l 是故障距离。 Zm z1 l
2）测量阻抗应该与故障类型无关，即在故障位置确定 情况下，测量阻抗不随故障类型的变化而变化。
三相系统中测量电压和测量电流的选取（距离保护的接线方式）
阻抗继电器的接线方式主要有两种： 1、相间距离继电器接线（ 0° 接线方式），反应相间故障； 2、接地距离继电器接线方式（相电压和具有K3I0补偿的相电 流接线），反应接地短路故障。
5. 动作角度范围变化对继电器特性的影响
橄榄形（透镜型）继电器： arg Zset Zm
90 Zm
苹果型继电器： arg Zset Zm
Zm
折线型继电器：
60
arg
U J IJ Z0
60
, 90
第三节 阻抗继电器的实现方法
阻抗继电器的两种实现方法：
（1）精确测量出测量阻抗Zm，然后把它与事先确定的动作 特性进行比较。如果Zm在动作区域内，判为内部故障，发出 动作信号。
jX
Z0 Zset2
2N
Zset1 Zm
R
圆的半径：
R1 2
Zset1 Zset2
电网距离保护
各种短路故障只有符合：
才能得到正确的故障阻抗
在三相短路时，三个继电器的测量阻抗均等于短路点到保护安装地点的 线路正序阻抗。三个继电器均能正确动作。
在两相短路时，只有接于故障环路的阻抗继电器的测量阻抗等于短路点 到保护安装地点的线路正序阻抗。其余两只阻抗继电器的测量阻抗较大， 不会误动作。这也就是为什么要用三个阻抗继电器并分别接于不同相间 的原因
在两相接地短路时，只有接于故障环路的阻抗继电器的测 量阻抗等于短路点到保护安装地点的线路正序阻抗。其余 两只阻抗继电器的测量阻抗较大，不会误动作。
相间距离保护：0°接线方式可以正确反应三相短路、两相 短路、两相接地短路，不能正确反应单相接地短路。
具有零序电流补偿的0°接线方式的分析
1 ．单相接地短路 以 A 相单相接地短路故障为例
（2）方向圆特性 令Zset2=0，Zset1=Zset2 则动作特性变化成方向圆特性
绝对值比较动作方程为
相位比较动作方程为
方向圆特点： 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.反向故障时不会动作， 阻抗元件本身具有方向性。方向圆特性的阻抗元件一般用于距离保护的主保护段 （1段和 2段）中。
=180°
在实际的系统中，由于互感器误差、过渡电阻等因素的存在，相位差在 180°左右 的一个范围内，测量元件就应该动作
多个负号，两边减180° 方向圆特性
阻抗继电器的死区
在
中
Um称为参考电压或极化电压作为判断口 Uop 相位的参考
当在保护安装处正方向出口发生金属性相间短路时，母线电压降到零或很 小，加到继电器的电压（Um）为零或者小于继电器动作所需的最小电压 时，方向继电器会出现死区。测量阻抗 Zm 的阻抗值都很小，正好处于阻 抗元件临界动作的边沿上，有可能出现正向出口短路时拒动或反向出口短 路时误动的情况。
才能得到正确的故障阻抗
在三相短路时，三个继电器的测量阻抗均等于短路点到保护安装地点的 线路正序阻抗。三个继电器均能正确动作。
在两相短路时，只有接于故障环路的阻抗继电器的测量阻抗等于短路点 到保护安装地点的线路正序阻抗。其余两只阻抗继电器的测量阻抗较大， 不会误动作。这也就是为什么要用三个阻抗继电器并分别接于不同相间 的原因
在两相接地短路时，只有接于故障环路的阻抗继电器的测 量阻抗等于短路点到保护安装地点的线路正序阻抗。其余 两只阻抗继电器的测量阻抗较大，不会误动作。
相间距离保护：0°接线方式可以正确反应三相短路、两相 短路、两相接地短路，不能正确反应单相接地短路。
具有零序电流补偿的0°接线方式的分析
1 ．单相接地短路 以 A 相单相接地短路故障为例
（2）方向圆特性 令Zset2=0，Zset1=Zset2 则动作特性变化成方向圆特性
绝对值比较动作方程为
相位比较动作方程为
方向圆特点： 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.反向故障时不会动作， 阻抗元件本身具有方向性。方向圆特性的阻抗元件一般用于距离保护的主保护段 （1段和 2段）中。
=180°
在实际的系统中，由于互感器误差、过渡电阻等因素的存在，相位差在 180°左右 的一个范围内，测量元件就应该动作
多个负号，两边减180° 方向圆特性
阻抗继电器的死区
在
中
Um称为参考电压或极化电压作为判断口 Uop 相位的参考
当在保护安装处正方向出口发生金属性相间短路时，母线电压降到零或很 小，加到继电器的电压（Um）为零或者小于继电器动作所需的最小电压 时，方向继电器会出现死区。测量阻抗 Zm 的阻抗值都很小，正好处于阻 抗元件临界动作的边沿上，有可能出现正向出口短路时拒动或反向出口短 路时误动的情况。
输电线路距离保护
3.1.2 测量阻抗
测量阻抗：保护安装处测量电压 Um和测量电流的比值
Zm
U m Im
Zm m
Rm
jX m
1) 正常运行时：
Um：近似为额定电压
jX
Im ：为负荷电流
Zm ：为负荷阻抗，量值较大，
其阻抗角为数值较小的功率因
ZL
数角，阻抗性质以电阻性为主。
（ZL）
R
3.1.2 测量阻抗
2) 系统发生金属性短路时 jX
对于110KV及以上电压等级的复杂电网，必须采用 性能更加完善的保护装置，距离保护就是适应这种 要求的一种保护原理。
3.1.1 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（阻抗），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。
主要元件为距离（阻抗）继电器 根据其端子所加的电压和电流测知保护安装处 至短路点间的阻抗值，此阻抗称为阻抗继电器 的测量阻抗。
幅值与加入继电器的电压与电流 之间的角度有关。
当电压和电流之间的相位差等
R
于整定阻抗的阻抗角时，继电器
的动作阻抗达 到最大，等于圆的
直径，此时，阻抗继 电器的保护
范围最大，工作最灵敏。因此，
这个角称为继电器的最大灵敏角。
3.2.2 复数平面分析阻抗继电器动作特性
2、圆特性阻抗继电器------方向阻抗继电器
全阻抗继电继电器的动作特性是
以整定阻抗为半径，以坐标原点
jX
（保护安装处）为圆心的一个圆。
Z set 圆内为动作区，圆外为不动作区。
1
Z m 动作阻抗：当阻抗元件刚好动作
时，加入继电器的电压与电流之比，
o
R 用Zact表示。
第三章 电网距离保护
K se n( 2)
Z III set.1
Z AB K Z b.max next(BC)
1.2
二、对距离保护的评价
1. 选择性
在多电源的复杂网络中能保证动作的选择性。
2. 速动性
距离保护的第一段能保护线路全长的85%，对双侧电 源的线路，至少有30%的范围保护要以II段时间切除 故障。
3. 灵敏性
-αZzd
Zzd Zzd-ZJ
ZJ R
ZJ+α Zzd
总结三种阻抗的意义：
—测量阻抗Zm：由加入继电器的电压Um与电流Im的比值确 定。
Zm
Um Im
—路整阻定抗阻。抗Zset：一般取继电器安装点到保护范围末端的线 全阻抗继电器：圆的半径 方向阻抗继电器：在最大灵敏角方向上圆的直径 偏移特性阻抗继电器：在最大灵敏角方向上由原点 到圆周的长度。
当 ︱ EM︱= ︱EN ︱ 且系统中各元件阻抗角相等 时，振荡中心的位置在全系统纵向阻抗的中点 （ 即 Z ∑ /2处）。
.
U
m
1 2
.
I
m
Z set
1 2
.
I
m
Z set
3、比相式方向阻抗继电器
jX Zzd
Zzd-ZJ
ZJ R
90o arg Zset zm 90o Zm
.
90o
arg
I m Z set
.
U m
90o
Um
（三）偏移特性阻抗继电器
1、 偏移特性阻抗继电器的动作特
性：
jX
正方向： ：整定阻抗Zset
一、构成阻抗继电器的动作特性
单相式阻抗继电器：指加入继电器的只有一个电压 Um和一个电流Im的阻抗继电器。其中电压Um与电流 Im的比值称为测量阻抗。
电力系统继电保护PPT课件第3章电网的距离保护
电力系统继电保护 ppt课件第3章电网 的距离保护
contents
目录
• 引言 • 距离保护基本原理 • 距离保护的配置与整定 • 距离保护的优缺点 • 实际应用中的问题与对策
01
CATALOGUE
引言
背景介绍
01
电力系统规模不断扩大，对继电 保护的要求也越来越高。
02
距离保护作为继电保护的重要手 段，在保障电网安全稳定运行中 发挥着重要作用。
某地区电网改造项目
针对原有距离保护存在的问题，采用上述解决对策进行改造，提高了保护的可靠 性和准确性，减少了误动作和越级跳闸等问题。
某高压输电线路的运维实践
在高压输电线路的运维中，采用先进的监测技术和自适应算法动态调整保护定值 ，有效避免了因运行方式变化和故障电流过大导致的误动作问题。
THANKS
距离保护的意义
提高电网的稳定性和可靠性
距离保护能够快速准确地切除故障线路，减少故障对整个电网的 影响，提高电网的稳定性和可靠性。
降低设备损坏和停电损失
距离保护能够有效地避免设备损坏和停电事故，减少经济损失和社 会影响。
提高运行管理的智能化水平
距离保护能够实现自动化和智能化控制，提高运行管理的效率和智 能化水平。
总结词
距离保护通常由启动元件、测量元件和执行元件三部分组成 。
详细描述
启动元件的作用是检测故障发生，一旦检测到故障，启动元 件会立即动作；测量元件用于测量故障距离，根据测量结果 判断故障位置；执行元件则根据测量元件的输出信号，执行 相应的动作，如切断故障线路。
距离保护的工作原理
总结词
距离保护通过比较故障点的距离与设定值，来判断是否发生故障。
改进距离保护算法，降低对系统运行 方式和故障类型的敏感度，提高保护 的可靠性和选择性。
contents
目录
• 引言 • 距离保护基本原理 • 距离保护的配置与整定 • 距离保护的优缺点 • 实际应用中的问题与对策
01
CATALOGUE
引言
背景介绍
01
电力系统规模不断扩大，对继电 保护的要求也越来越高。
02
距离保护作为继电保护的重要手 段，在保障电网安全稳定运行中 发挥着重要作用。
某地区电网改造项目
针对原有距离保护存在的问题，采用上述解决对策进行改造，提高了保护的可靠 性和准确性，减少了误动作和越级跳闸等问题。
某高压输电线路的运维实践
在高压输电线路的运维中，采用先进的监测技术和自适应算法动态调整保护定值 ，有效避免了因运行方式变化和故障电流过大导致的误动作问题。
THANKS
距离保护的意义
提高电网的稳定性和可靠性
距离保护能够快速准确地切除故障线路，减少故障对整个电网的 影响，提高电网的稳定性和可靠性。
降低设备损坏和停电损失
距离保护能够有效地避免设备损坏和停电事故，减少经济损失和社 会影响。
提高运行管理的智能化水平
距离保护能够实现自动化和智能化控制，提高运行管理的效率和智 能化水平。
总结词
距离保护通常由启动元件、测量元件和执行元件三部分组成 。
详细描述
启动元件的作用是检测故障发生，一旦检测到故障，启动元 件会立即动作；测量元件用于测量故障距离，根据测量结果 判断故障位置；执行元件则根据测量元件的输出信号，执行 相应的动作，如切断故障线路。
距离保护的工作原理
总结词
距离保护通过比较故障点的距离与设定值，来判断是否发生故障。
改进距离保护算法，降低对系统运行 方式和故障类型的敏感度，提高保护 的可靠性和选择性。
第3章电网的距离保护(1)
Zm
1 2
(1
-
)Zset
1 2
(1
)Z
set
51
（1）比幅式 jX
Z0 0
- Zset
Zset Zm Z0
Zm
R
Zm
1 2
(1
-
) Z set
U U
C D
90
33
互换关系：
UC U A U B U D UB U A
或
U A
1 2
(U C
U D)
U B
1 2
(U C
U D)
34
1.全阻抗继电器
jX Zset
全阻抗继电器的特性 是以保护安装点（坐标原
点）为圆心，以Zset为半
0
R 径的圆，圆内为动作区。
没有方向性
35
（1）比幅式
第三章 电网的距离保护
1
Loads
A
B
C
D
2
Loads
A
B
C
D
Loads
A
B
C
D
t III A
t III D
矛盾
t III A
t III D
3
3.1 距离保护的基本原理 与构成
4
主要内容
一、距离保护的概念 二、距离保护的时限特性 三、距离保护的构成
5
一、距离保护的概念
6
距离保护是反应被保护线路始端 电压和线路电流比值而工作的一种保 护，这个比值被称为测量阻抗，表示 为 Zm 。
270
41
2.方向阻抗继电器
jX
Zset
方向阻抗继电器的特 性是以 Zset为直径而通过 坐标原点的一个圆，圆内 为动作区。
距离保护
II set1
距离保护III III段 3. 距离保护III段
A 1 B 2 C
ZT
D
定值计算： 定值计算： 按躲过正常运行最小负荷阻抗整定
*本线路的近后备，相邻线路远后备。 本线路的近后备，相邻线路远后备。
3.5 影响距离保护正确工作的因 素及其对策
影响阻抗继电器正确工作的因素： 短路点的过渡电阻 电力系统振荡 保护安装处与故障点之间的分支电路 TA、TV的误差 TV二次回路断线 串联补偿电容
3.系统振荡时测量阻抗的变化规律
ɺ ɺ ɺ ɺ UM EM − IZM EM ZΣ = = − ZM = − ZM Zm = jδ ɺ ɺ ɺ I I I 1− e
∵ 1− e =
jδ
2 1− jctg
δ
2
ZΣ ZΣ δ 1 δ Zm = (1− jctg ) − ZM = ( ZΣ − ZM) − j ctg 2 2 2 2 2
ɺ EM
ɺ UM
Z
ɺ I
ZL
ɺ EN
ZM
ZN
ϕk
ɺ EM
ɺ I
ɺ ɺ EM − EN ɺ I= ZM + ZL + ZN
ɺ UM
ɺ UOS
ɺ ɺ ɺ UM = EM − IZM
ɺ ɺ ɺ UN = EN + IZN
1ɺ ɺ ɺ UOS = EM − IZΣ 2
δ
ɺ UN
ɺ EN
I
2EM δ I= sin Z∑ 2
单侧电源线路上过渡电阻的影响
A B C QF1 QF2
Rg
Zm2 = Rg
Zm1 = ZAB + Rg
jX jX
II Z2
第三章+距离保护(1)
I 而 U mA、 mA 或 UmB 、 I mB 构成的测量元件不会动作；
.
2.
两相接地故障k(1,1)
.
.
U A U B U C.
.
.
IA
.
系统发生两相接地故障时，故 障点处两接地相的电压都为0。 以BC两相接地故障为例。 则：
UkB UkC 0
I mB I B K 3I0
.
IA
k
UkA 0
因此
U A ( I A K 3I0 ) z1Lk
A BC
I 若令 UmA U A 、mA I A K 3I0
分别作为保护的测量电压和测量电流
.
则有：
UmA I mA z1Lk
Z mA
U mA
两种接线方式的距离保护在不同故障时的动作情况
接线方式
故障类型
.
.
接地距离保护接线方式
相间距离保护接线方式
A相
.
.
B相
. .
C相
.
. .
.
AB相
I A IB
. .
BC相
.
CA相
.
.
U A I A K 3 I 0 U B I B K 3 I 0 U C IC K 3 I 0 U AB
U BC
.ห้องสมุดไป่ตู้
Um Im Zm I m Zk I m z1 Lk
只有测量电压、测量电流之间满足上述关系时，测量元件才能 正确反应故障距离。
但在实际的三相系统情况下，由于存在多种不同的短 路类型，而在各种不对称短路时，各相的电压电流都 不再简单地满足上述关系，所以无法直接用各相的电 压、电流构成测量元件的测量电压和电流。
.
2.
两相接地故障k(1,1)
.
.
U A U B U C.
.
.
IA
.
系统发生两相接地故障时，故 障点处两接地相的电压都为0。 以BC两相接地故障为例。 则：
UkB UkC 0
I mB I B K 3I0
.
IA
k
UkA 0
因此
U A ( I A K 3I0 ) z1Lk
A BC
I 若令 UmA U A 、mA I A K 3I0
分别作为保护的测量电压和测量电流
.
则有：
UmA I mA z1Lk
Z mA
U mA
两种接线方式的距离保护在不同故障时的动作情况
接线方式
故障类型
.
.
接地距离保护接线方式
相间距离保护接线方式
A相
.
.
B相
. .
C相
.
. .
.
AB相
I A IB
. .
BC相
.
CA相
.
.
U A I A K 3 I 0 U B I B K 3 I 0 U C IC K 3 I 0 U AB
U BC
.ห้องสมุดไป่ตู้
Um Im Zm I m Zk I m z1 Lk
只有测量电压、测量电流之间满足上述关系时，测量元件才能 正确反应故障距离。
但在实际的三相系统情况下，由于存在多种不同的短 路类型，而在各种不对称短路时，各相的电压电流都 不再简单地满足上述关系，所以无法直接用各相的电 压、电流构成测量元件的测量电压和电流。
第三章距离保护-1(华电继保课件)
jXLeabharlann ZsetCZm
B
Zm Zset
R
& & Um + I m Zset 90° ≤ arg ≤ 270° & & Um I m Zset A
Zm + Zset
2,方向阻抗继电器
jX
方向阻抗特性圆: 过坐标原点,以 Z set 为直径的圆, 圆内为动作区; 反方向故障时不会误动, Zm 本身具有方向性; A
& U CA Zm3 = = Z1lk & & IC I A
2. 两相短路(以BC两相短路为 例) & & & & & & & UkB = UkC, UA = EA IA = 0, IB = IC,
& I0 = 0
& & & & U B = U kB + ( I B + K 3I 0 )Z1lk
& & & & UC = UkC + (IC + K3I0 )Z1lk
k
Zk
A
k
ZL
L
R
一,距离保护的作用原理
& Ik
Z k1
Z set
jX
A
k
Zk2 Z set Z k1
L
ZL
R
Z k3
二,距离保护的主要组成元件
1,起动元件( ΔI 2 + Δ3I 0 ) 2,测量元件; 3,时间元件; 4,振荡闭锁回路 5,断线闭锁元件 6,出口执行元件;
3.2
阻抗继电器及其动作特性
& & & & UC = UkC + (IC + K3I0 )Z1lk
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