线路距离保护

动作方程：
270 tg
1
C D
90
2. 方向阻抗继电器：以Zzd阻抗为直径过原点的圆
1）比幅值
1 A Z zd I J 2
UJ 1
1 B Z J I J Z zd I J 2
1 Z zd I J Z zd I J 2 2
jX Zzd
2
ctg ctg
2
令 Z x 代替 Z M , 设 m Z x / Z Z J.m ( 1 2 Z m) 2 Z j 2
2 置 的正方向，保护误动 的反方向，不受振荡影 响
( 1 ) m 1 / 2 , 保护安装在振荡中心位 （ 2） m 1 / 2 , 振荡中心位于保护范围 （ 3） m 1 / 2 , 振荡中心位于保护范围
1. 全阻抗继电器：以整定阻抗为半径的圆 圆内为动作区；无方向性 1）比幅值
Z I A zd J
jX Zzd
D
Z I U B J J J
Z I 动作方程： U J zd J
R
2）比相位
B U A Z I C J zd J
U B A Z I D J zd J
2、阻抗继电器
用于测量阻抗，并与定值进行比较而动作。
整定阻抗Zset：保护安装处到整定点之间的阻抗。 动作阻抗Zop：使继电器动作的最大阻抗称为动作阻抗，以Zop表示。
6.1 距离保护（阻抗保护）原理、组成
1、优点
•灵敏度度,能够保证故障线路在比较短的时间内,有选择性地切除故障, •整定值不受系统运行方式变化的影响。
M<0.5
M=0.5 M>0.5

4
1
系统振荡时距离保护的影响
• 当测量阻抗进入特 性圆内，阻抗继电 器就要误动。 • 全阻抗继电器误动 的相角
4 1
t1
4 1
360

.T
• 方向阻抗继电器误 动的相角

3

2
t2
3
2
360

.T
t bh 1 . 5 S
I C K 3I I B 0
I A
K 3I I C 0
四、距离保护整定计算
A 1 B 2 C 3
1．距离I段：主保护
1）对线路
Z 'dz. A Kk Z AB
Kk
t ' dz 0
：可靠系数，取0.8~0.85
2）对线路变压器组
Z ' zd A Kk Z AB K 'k Z B K ' k 0.7
就可躲振荡的影响
•
小结：
1. 在相同定值下，全阻抗继电器所受振荡影响大 2. 当保护安装点越靠近振荡中心，受影响越大 3. 振荡中心在保护范围外或位于保护反方向，振 荡时保护不会误动
•
措施：
– – – ①延长保护装置的动作时间（如距离Ⅲ段） ②把定值减小，使振荡中心位于特性圆外 ③增设振荡闭锁回路
ZB为对侧主变最小并联等值正序阻抗
2．距离I I段：主保护 1）动作阻抗
① 与下一线路I段配合整定
A
1
B
2
C 3
.B ) Z ' 'dz A K ' 'k ( Z AB K fz. min Z dzbh K ' 'k 0.8 ~ 0.85
K fz.m:n ：最小分支系数
② 按躲变压器低压侧短路整定
K 3I I A 0
J2
UJ
U BC U BC U BC
U B
J3
IJ
I I B C
UJ
U CA U CA U CA U CA
IJ
I I C A I C
0°接线
+30°接线
-30°接线 相电压和具有 3KI0补偿的相 电流接线
I B
Z
h
fh . min
• 对于方向阻抗继电器。其整定阻抗为
Z
III zd 1

1 K
III K
K
zq
K h cos( d f )
Z
fh . min
d ：线路阻抗角70°左右
f
：负荷功率因数角
距离保护III段整定
• 动作时间按阶梯时限原则整定。 • 灵敏度校验： Z K 近后备的灵敏度：
二、圆特性阻抗继电器：全阻抗、方向、偏移特性ZKJ 比幅值构成： 动作量： 制动量： 动作条件：
半径阻抗 I A J
测量阻抗 I 圆心阻抗 I B J J
B A
A B
B A D
比相方式构成： C
动作条件：
270 90

. . . . j . M N M M
ZM ZL ZN
Z
Z
2
振荡电流幅值变化包络线
. . M . M
.
U
.
E
.
I Z
M
U
N
EN IZN
系统中总有一点的电压为最低， 其值为由0向相量EM-EN所作的 垂线的长度，该点则称为振荡中 心，以z表示。 当两侧电势幅值相等且系统中 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
因为距离保护是测量短路点到保护安装处的阻抗。大小正比于距离， 而于最大、最小运行方式基本无关。 而相间电流保护测量的是短路电流，与最大运行、最小运行方式有关， 某点短路时短路电流大小随运行的不同而不同。
A
Zm测量阻抗
C
1
2、阻抗继电器的分类
全阻抗继电器 方向阻抗继电器 偏移阻抗继电器
特点：
1. 电流、电压保护受系统运行方式影响大， 在35kV及以上 复杂电网难于 满足四性要求。 U /n Z I /n n 2. 距离保护 D y D D y L
Z0 1 2 ( Z zd Z zd )
Z I U Z I Z zd I J 0 J J 0 J
jX
B Zzd
2）比相位
B U A Z I C J zd J U B A Z I D J zd J
270 tg
Z J I D /n L I D /n Z L D n Z y d z .J
I段不受系统运行方式 变化的影响，II段、III段受其影响也较小。 3. 广泛应用于35kV及以上复杂电网作输电线路保护。 阻抗继电器ZKJ，是测量故障点至保护处的阻抗并与整定阻抗比较， 以确定保护是否动作，测量阻抗落在动作区内，阻抗继电器动作， 反之不动作 为了消除过渡电阻以及 TA、 TV误 差的影响往往把Idz.J动作区扩大 圆特性：全阻抗、方向、偏移特性 椭圆型、四边型、直线型
2）KLm校验
KLm Z ' ' dz. A Z AB 1.3 ~ 1.5
3）动作时间 与下一线路I配合： t ' ' dz. A 0.5 与下一线路II配合： t ' ' dz. A t ' ' dz. B t
3. 距离保护III段整定
• 原则：按躲过最小负荷阻抗整定。
Z
2、电力系统振荡对距离保护的影响
• 振荡时，系统中各发电机电势间的相角差随时间作周期性变化，从 而使系统中各点电压、电流和功率的幅值和相位周期性变化，距离 保护的测量阻抗也将发生周期性变化，可能导致距离保护误动。但 通常系统振荡若干周期后，多数情况下能自行恢复同步，若此时保 护误动，势必造成不良后果，因而使不允许的。 • 振荡周期：电压的一个最大值到下一个最大值所经历的时间，一般 发生在0.25~2.5s的范围内。
对距离保护的评价
2）比相位
B U A C J
270 tg
1
U Z I D J zd J
C D
90
o
R
ZKJ具有明确的方向性
3. 偏移特性ZKJ：向第四象限偏移α=0.1～0.2 的圆 1）比幅值
(Z Z ) I A zd 0 J U Z I B J 0 J
.系统振荡时电压电流的变化规律
• 几点假设
①全相振荡时，系统三相对称，故可只取一 相分析； ( 0 360 ) ②两侧电源电势幅值相等，相角差为 ③系统中各元件阻抗角均相等 ④不考虑负荷电流的影响，不考虑振荡同时 E E E (1 e ) 2 E 发生短路。 I sin

2
180

I最大，相当于在线路z点发生三相短路。
系统振荡时测量阻抗的变化规律
• M侧：
Z J .m Z ZM ) j (1 jctg ) ZM ( ctg 2 2 2 2 2


Z
Z

0
ctg

2
Z Z J ( Z M ) j . 2 2
' lm
III
zd 1 AB
Z
1 .5
远后备的灵敏度： •
K
' lm

Z Z
AB
III zd 1 fz . max
K
Z
1 .2
BC
五、影响距离保护正确动作的因素
阻抗继电器测量阻抗受很多因素影响。主要有 • 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有分支电路； • CT,PT的误差； • PT二次回路断线； • 串连补偿电容。
Z ' ' dz. A K ' ' k ( Z AB K fz. min Z B )
K ' ' K 0.7 K fz. min
：变压器低压侧短路最小分支系数
Z ' 'dz. A K Lm Z AB
③ 按保证KLm条件整定
④KLm不满足要求时与下一线段II段配合整定
Z ' 'dz. A K ' ' K ( Z AB K fz. min Z ' 'dz. B )
1
A R
Z zd
C D
90
三．ZKJ的接线方式：0°、+30°、-30° 相电压和K 3I 0 补偿
1．基本要求：
1） Z J Z D 2）ZJ与故障类型无关
2．类型
继电器 接线方式
UJ U AB U AB U AB U A
J1
IJ I I A B I A I B
线路距离保护
6.1 距离保护（阻抗保护）原理、组成
1、什么是距离保护
是通过测量被保护线路始端电压和电流的比值（测量），而动作的一种保护。
A
Zm测量阻抗
C
1
Zm测量阻抗: 正比于线路的距离，反应了短路点到保护安装处之间的长短保护 安装处继电器感受到的电压Um与电流 Im的比值，即 ： Zm=Um/Im
g g g
.
. J
. ' d
Z
J

U
.

I
Rg I
. '
.
d
Zd
Z
d

I I
d
I
Id Id
'
. ' d
Rg Zd Z
f
J
I
j
d
Z
f

Rge
过渡电阻的影响：
• α>0, 电阻电感性 ， Zj电抗部分增大 • α<0, 电阻电容性 ，Zj电抗部分减小 • 过渡电阻将可能为容性或感性，保护存在 误动或拒动 • 一般而言，阻抗继电器动作特性在＋R轴方 向上所占面积越大，受过渡电阻的影响就 越小
1）振荡和短路区别
测量阻抗角 振荡 短路

di du dt dt
对称性 对称 短路瞬间总 不对称
变
慢 快
d 不变
2）振荡闭锁方式
① 利用负序（或零序）分量实现振荡闭锁 ② 利用负序（或零序）增量实现振荡闭锁 ③ 反应测量阻抗变化率的振荡闭锁
3）对振荡闭锁的要求
① 系统振荡而没有短路：可靠闭锁ZKJ ② 系统无振荡而有短路：可靠不闭锁 ③ 振荡发生后有短路：能正确动作 ④ 先故障后有振荡：不能无选择性动作
fh . m in
I I • 求最小负荷阻抗： • 考虑外部故障切除后，电动机自启动时，距离III段应 可靠返回。 • 对于全阻抗继电器，其整定值为：
f . m ax f . m ax

U
f . m in

( 0 . 9 ~ 0 . 95 ) U
e
/
3
Z
III zd 1

1 K
III K
K
zq
K
Z
180
Z ctg 0 ZJ ZM
2
2
360
Z ctg Z ZJ ( ZM ) j .
2
2
2
系统振荡时测量阻抗的变化规律ZN NZM NhomakorabeaM
Zj
系统振荡时测量阻抗的变化规律
Z Z J.m (
2
Z ZM ) j
1、短路点过渡电阻的影响及相应措施：
• 短路一般是非金属性的，即短路点存在过 渡电阻使测量阻抗变化，因此保护范围可 能缩短，可能超范围或反方向误动。 • 过渡电阻的影响： 过渡电阻的性质： R l I 相间短路——电弧电阻 接地短路——电弧电阻，杆塔电阻，大地电 阻 阻抗继电器感受到的可能不是纯电阻性的。