第三章 继电保护 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。
继电保护原理距离保护原理
继电保护原理距离保护原理系统在正常运行时，不可能总工作于最大运行方式下，因此当运行方式变小时，电流保护的保护范围将缩短，灵敏度降低；而距离保护，顾名思义它测量的是短路点至保护安装处的距离，受系统运行方式影响较小，保护范围稳定。
常用于线路保护。
距离保护的具体实现方法是通过测量短路点至保护安装处的阻抗实现的，因为线路的阻抗成正比于线路长度。
在前面的分析中大家已经知道：保护安装处的电压等于故障点电压加上线路压降，即U KM=U K+△U；其中线路压降△U并不单纯是线路阻抗乘以相电流，它等于正、负、零序电流在各序阻抗上的压降之和，即△U=IK1*X1+ IK2*X2+ IK0*X0 。
接下来我们先以A相接地短路故障将保护安装处母线电压重新推导一下。
因为在发生单相接地短路时，3IO等于故障相电流IKA；同时考虑线路X1=X2 则有：U KAM=U KA+I KA1* X LM1+ I KA2* X LM2+ I KA0* X LM0=U KA+I KA1*X LM1+ I KA2*X LM1+ I KA0*X LM0+ (I KA0* X LM1－I KA0* X LM1)=U KA+ X LM1(I KA1+ I KA2+ I KA0)+ I KA0（X LM0－X LM1）=U KA+X LM1*I KA+ 3I KA0（X LM0－X LM1）*X LM1/3X LM1=U KA+X LM1*I KA[1+（X LM0－X LM1）/3X LM1]令K=（X LM0－X LM1）/3X LM1则有U KAM=U KA+I KA*X LM1(1+K)或U KAM=U KA+I KA*X LM1(1+K)=U KA+X LM1(I KA+KI KA)=U KA+X LM1(I KA+K3I KA0)同理可得U KBM=U KB+ X LM1(I KB+K3I KB0)U KCM=U KC+ X LM1(I KC+K3I KC0)这样我们就可得到母线电压计算得一般公式：U KΦM=U KΦ+ X LM1(I KΦ+K3I0)该公式适用于任何母线电压的计算，对于相间电压，只不过因两相相减将同相位的零序分量K3I KC0减去了而已。
国家电网继电保护第三章电网的距离保护
4.Ⅲ段：①定值：按躲开正常运行时的负荷阻抗进行选择； ②时限：使其比距离Ⅲ段保护范围内其它各保护的最大动作时 限高出一个△t。 注：定值取小，时限取长。
三.距离保护的主要组成元件： 1.起动元件： 过电流继电器 低阻抗继电器 负（零）序电流继电器 2.距离元件（ZⅠ、ZⅡ、ZⅢ）：测量短路点到保护安装地点间的阻抗 （距离）。 3.时间元件：（tⅡ、tⅢ）
.
J
2 Z zd Z J
. .
U
J
2 I J Z zd U J
2）相位比较： 270°≥θ≥90° θ：向量 Zzd 超前于（ZJ－Zzd）的角度 极化电压－－－－ Up＝IJZzd 补偿电压－－－－ U’＝UJ－IJZzd 若取Zzd＝jXzd，则为电抗型继电器，线下为动作区，与ZJ的电阻部分 无关。 6.动作角度范围变化对继电器特性的影响：
Ⅰ.继电器的测量阻抗：ZJ 由加入继电器中电压UJ与电流IJ的比值确定，ZJ的阻抗角就是UJ、IJ之 间的相位差ΦJ。 Ⅱ.继电器的整定阻抗：Zzd 一般取继电器安装地点到保护范围末端的线路阻抗作为～。 全阻抗继电器：圆的半径； 方向阻抗继电器：最大灵敏角方向上圆的直径； 偏移特性的阻抗继电器：最大灵敏角方向上由原点到圆周的长度。 Ⅲ.继电器的起动阻抗： Zdz.J 表示当继电器刚好动作时，加入继电器中电压UJ与电流IJ的比值。除 全阻抗继电器， Zdz.J随ΦJ的改变而改变。 当ΦJ ＝Φlm时，Zdz.Jmax ＝Zzd
4.功率方向继电器： 1）从阻抗继电器的观点了理解功率方向继电器： 当整定阻抗Zzd ∞时，特性圆 和直径垂直的一条圆的切线。 同：必须是正方向时动作； 异：阻抗继电器，测量阻抗小于一定值时动作。 2）幅值比较：
Z
电力系统继电保护-3 电网距离保护
3.1.1 距离保护的概念
测量阻抗和故障距离的关系 测量阻抗的定义（以单相系统为例）
Zm
U
m
zl
z为线路单位长度的阻抗
Im
试图找到与系统运行方式、短路类型无关，只与短路点到 保护安装处有关的测量参量
3.1.1 距离保护的概念
距离保护-利用短路发生时电压、电流同时变化的特征，测量电压与 电流的比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。 整定距离Lset-与距离保护的范围相对应的距离。 工作原理大致如下：
3.1.3 三相系统中测量电压和测量电流的选取
不同故障类型电流、电压和测量阻抗的关系：
CASE3：两相短路接地故障 ABG故障边界条件 (I K 3I )z L 0 U U A A 0 1 k kA K 3I )z L U kB 0 U B ( I B 0 1 k I z L 0 U U I kAB A B 1 k kAB
3 电网距离保护
3.1 距离保护的基本原理与构成
电流保护的缺陷 缺点 灵敏度不足 运行方式对保护影响大 配合困难 问题 无法满足更高电压等级电网对保护的速动性、选择性、灵 敏性的要求
3.1 距离保护的基本原理与构成
故障特征分析 特征 故障时电流增大 故障时电压降低 思路 综合利用电流、电压可以提高灵敏度，所以就有了阻抗保 护，利用电流电压比值作为故障特征量
总结
只有采用与故障回路相关的电流、电压才能实现距离的测量。继电器接 入不同电压、电流仪，称为不同的接线方式。 存在相间故障回路时，采用保护安装处的故障相间电压和故障相间电流 差可以反应故障距离，称为相间距离保护。 存在接地故障回路时，采用保护安装处的相电压和经零序补偿的相电流 可以反应故障距离，称为接地距离保护。 为了保护接地故障和相间故障，需要配备接地距离保护和相间距离保 护，短路形成几个故障回路。就有几个阻抗继电器可以实现阻抗测量。
继电保护距离保护特性原理说明
三电网距离保护1距离保护基本原理与构成1.距离保护的概念短路时，电压电流同时变化，测量到电压与电流的比值就反映了故障点到保护安装处的距离，短路时：电流增大、电压变小、阻抗与电流的关系：故障点与保护安装处越近，阻抗越小，短路电流越大。
阻抗与距离的关系：阻抗与距离成正比，阻抗的单位是欧姆/公里。
距离保护与电流保护的关系:电流保护的范围与距离保护的范围大致相同，电流保护的范围就是用距离来衡量的,电流的保护范围实际反映的是距离的范围。
距离与电流是统一的。
但是，电流保护只用电流值来判断是否故障,距离保护使用电压、电流2个物理量来判断，因此,距离保护更准确.2.测量阻抗、负荷阻抗、短路阻抗、整定阻抗、动作阻抗概念辨析？负荷阻抗:正常运行条件下,额定电压与负荷电流的比值;短路阻抗：短路发生后，保护安装处的残压与流过保护的短路电流的比值（线路的阻抗值）;短路阻抗总小于负荷阻抗。
测量阻抗：继电器测量到的电压除以电流，得到的阻抗值；正常运行时，测量阻抗就是负荷阻抗,短路时，测量阻抗就是短路阻抗。
测量阻抗能反应出运行状态。
整定阻抗:能使继电器动作的最大阻抗,是一个定值。
测量阻抗小于整定阻抗，继电器就动作。
阻抗继电器是一个欠量继电器，电流继电器是过量继电器，测量电流大于整定电流时动作。
这是一对对偶关系.动作阻抗：阻抗继电器动作时，测量到的阻抗值。
比如：人为设置整定阻抗是20Ω，只要测量到的阻抗值小于20就可以动作，今天动作了一次，一查故障记录，动作阻抗是10Ω，说明动作准确无误.3.一次阻抗、二次阻抗区别?这里要对比一次电流和二次电流的概念,道理是一样的。
一次阻抗：一次电压与一次电流的比值，二次阻抗：二次电压与二次电流的比值，4.测量阻抗角、负荷阻抗角、短路阻抗角、整定阻抗角、动作阻抗角概念辨析测量阻抗角：测量电压与测量电流的夹角负荷阻抗角：负荷电压与负荷电流的夹角短路阻抗角：短路电压与短路电流的夹角动作阻抗角：继电器动作时，加入继电器的电压与电流的夹角.整定阻抗角：能够使保护动作的最大灵敏角，这是人为设置的,其余都是测量到的。
第三章 距离保护继电保护
2．两相短路 设AB两相短路，对K1而言
I Z LI Z L (I I )Z L U AB A 1 B 1 A B 1
则
Z
( 2) m1
U AB Z1 L I A IB
结论：与三相短路时的测量 阻抗相同。因此，K1能正确 动作。 K2、K3不会动作。 同理，在BC或CA两相短路时，相应地分别有K2和K3能准确 测量出而正确动作。
Z m 2Z set Z m
两边同乘以测量电流得
K U U A U m 2 K I I m KU U m U B
4．直线特性阻抗继电器
相位比较的动作与边界条件为
Z m Z set 90 arg 90 Z set
上式中分子分母同乘以测量得
0 , 继电器不动作。 U m
对于相位比较的方向阻抗继电器，其动作条件为 I K U K I m U m 90 arg 90 KUU m
0 U m
，无法进行比相，因而继电器也不动作。
1．记忆回路 思考：对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时 ，采用什 么措施消除死区？ 对瞬时动作的距离I段方向阻抗继电器，采用记忆回路， 引入记忆电压以后，幅值比较的动边条件为：
Z set Z m
或
Z I Z set I m m m
一、具有圆动作特性的阻抗继电器
（一）特性分析及电压形成回路 比较两电压量幅值的全 阻抗继电器的电压形成回路 如右图所示。全阻抗继电器 动作方程为 I K I m KU U m
动作量 制动量 K I U A I m K U U
ZⅠ
1 起动 元件 2 4 方向 元件 ZⅡ 6 ZⅢ tⅢ tⅡ 7 5 出口 元件 8 跳闸
大学课件 电力系统继电保护 第三章第五节 距离保护的振荡闭锁
1 2
即振荡中心在保护的反方向上，振荡时测量阻抗末端轨迹
的直线OO’在第三象限内与Z∑相交，不会引起方向阻抗特 性保护的误动作。
• 3 电力系统振荡对距离测量元件特性的影响
在图3-29所示的双侧电源系统
中，假设M、N两处均装有距离保
护，其测量元件均采用圆特性的
方向阻抗元件，距离Ⅰ段的整定
阻抗为线路阻抗的80%，则两侧
TDW的选择原则：
正向区内 Ⅰ段保护有足够时间可靠跳闸 故障时 Ⅱ段保护能可靠起动并实现自保持
时间不应小于0.1s
区外故障引 测量阻抗不会在故障后的 起振荡时 TDW时间内进入动作区
将故障线路跳开
所以，通常情况下取TDW=0.1s~0.3s，现代数字保护中， 开放时间一般取0.15s左右。
系统正常运行或静态稳定被破坏时：
KZ1----整定值 较高的阻抗元件 KZ2----整定值 较低的阻抗元件
在Z1动作后开 放△t的时间
这段时 Z2动作 间内
Z2不动作
开放保护直到Z2返回 保护不会被开放
它利用短路时阻抗的变化率较大，Z1、Z2的动作时间差
小于△t，适时开放。测量阻抗每次进入Z1的动作后，都会
开放一定时间。
由于对测量阻抗变化率的判断是由两个不同大小的阻抗 圆完成的，所以这种振荡闭锁通常俗称“大圆套小圆”振荡闭 锁原理。
系统振荡时，安装在M点处的测量元件的测量阻抗为：
Zm
UM IM
EM
IM ZM IM
EM IM
ZM
1 1 e j
Z ZM (3 130)
Im
E Z
EM (1 e j ) Z
1 e j
1 cos
j sin
电力系统继电保护第3章 距离保护
由UA和UB转换为UC和UD可得相位阻抗继电器动作条件为
cos 0 并将式（3-12）代入式（3-11）可得
90 arg U A U B 90 UA UB
(3-13)
2、比较两个电气量相位原理的阻抗 继电器的构成
90 arg U A U B 90 UA UB
Ur
Ir
图3-1距离保护的作用原理
a)网络接线；b)时限特性
3.1.2距离保护的时限特性
1、距离保护1第I段：瞬时动作， t1 是保护本身固有的动作时间， 其保护范围最好能保护线路AB全长，即整定阻抗为ZAB ，实际上 当线路末端短路和 BC线路出口短路时，电流相差不多，距离保
护1的II段会误动。为此，距离保护1的I段的动作阻抗 ZOP.1＜
I
（可以是相电流
r
或两相电流差) 的阻抗继电器，加入继电器的电压与电流
比值称为继电器的测量阻抗。
3.2 单相式阻抗继电器 3.2.1阻抗继电器分类
测量电压 U r
测量电流 I r
U
Zr
U r Ir
K TV I
K TV K TA
ZK
K TA
作用是测量故障点到保护安装处之间的阻抗（距离），并与
区，特性圆半径为 1
2
Z set1 Z set2
圆心坐标为
。 1
Z0 2 Zset1 Zset2
图3-10a
2、偏移特性阻抗继电器
幅值比较形式的动作阻 抗方程为 ：
1
2
Z set1 Z set2
Zr
1 2
Z set1 Z set2
（3-29 ）
继电保护之距离保护
范围，或反向。
距离保护的保护范围和灵敏度受运行方式的影响较小， 尤其是距离保护Ⅰ段的保护范围比较稳定，同时，还具备 判别短路点方向的功能。
5/59
Um 测量阻抗Z m 通常为复数，还可以表示为： Im
Um Zm Z m m Rm jX m Im Z m — 测量阻抗的幅值；
18/59
通用式 : Um UK Z1 Im K 3 I 0 m
U K U K 0 3 I0 0
U UK Z1 I K 3 I 0 Z1 I
因此，接地测量阻抗为： U Zm Z1 I K 3 I 0
3/59
3.1.1
距离保护基本原理
利用保护安装处测量电压和测量电流(适当选择接
线方式)的比值 U m / I m 所构成的继电保护方式-----称为阻抗保护。
对于输电线路，由于
U m / I m z1lm
，
U m / I m 能反映短路点到保护安装处的距离 l m ，
因此，通常也称为距离保护。其中，
U m U 1m U 2 m U 0 m
U 1 K U 2 K U 0 K Z1 I1m Z 2 I 2m Z 0 I 0m
Z1 Z 2时
U K Z1 I1 m Z1 I 2 m Z 0 I 0 m
接地距离接线方式 A相 B相 C相
UC UA UB I A k 3I 0 I B k 3I 0 I C k 3I 0
相间距离接线方式 AB相 BC相 CA相
U AB I A IB
电力系统继电保护第三章+距离保护
Z3 ~ t
Z2
Z1
t3
t t3
t
保护3的II段
保护3的I段
3
t2
t2
பைடு நூலகம்
t
2
t1
L
保护3的III段
距离保护的时限特性
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
rel
Krel
一般取0.8~0.85
Z
set .1
因此，距离Ⅰ段只能保护本线路全长的80~85%， 为切除本线路末端15~20%范围内的故障，需要设 置距离保护Ⅱ段。
A
2
B
1
Zset .1
C
保护1距离Ⅰ段的保护范围末端
4)
Ⅱ段
保护2距离Ⅱ段的保护范围
距离Ⅱ段整定值的选择类似于限时电流速断， 即应使其不超出相邻下一条线路距离Ⅰ段的保护范 围，同时动作时间上带有比相邻下一条线路距离Ⅰ 段高出一个 t 的时限，以满足选择性。
m m . .
电力系统发生短路时，Um降低，Im增大，Zm变为 短路点与保护安装处之间的短路阻抗。对于具有均匀 分布参数的输电线路来说， Zm与短路距离Lk成线性 正比关系，即：
Zm Zk z1 Lk (r1 jx1 )Lk
电气系统继电保护第3章电网的距离保护
D
则它们之间的关系符合下式：
•
C
•
B
•
A
•
• •
D B A
3.12
于是，已知
•
•
A和B
时，可以直接求出
•
C
和
•
D
；反之，如已
知
•
C
和
•
D
，也可以利用上式求出
•
•
A和 B
。
•
B
•
C
•
D
•
•
•
A C D
3.13
由此可见，幅值比较原理与相位比较原理之间具有互换性。
必须注意：
①
它只适用于
••
所示，当测量阻抗Zr 位于圆周上时，相量（Zr+Zset）超前 于（Zr-Zset）的角度 90 ，而当Zr位于圆内时， 90； Zr位于圆外时， 90 ，如图3.5(a）和（b）所示。因此， 继电器的启动条件即可表示为：
270 arg Zr Zset 90 3.9
Zr Zset
将两个相量均以电流乘之，即可得到可比较其相位的两 个电压，继电器的启动条件可表示为：
① 用幅值比较方式分析，如图3.8(a)所示，继电器能够启动的条件
为：
Zr Z0 Leabharlann set Z03.17 或等式两端均以电流乘之，即变为如下两个电压的幅值的比较：
•
•
•
U r I r Z0 I r (Zset Z0 )
3.18
② 用相位比较方式的分析，如图3.8(b)所示，当Zr位于圆周上时，
① 用幅值比较方式分析：
Zr
1 2
Z set
1 2
电力系统继电保护-3 电网距离保护
( Z set1 Z set 2 ) 处，半径为 ( Z set1 Z set 2 ) 。 特性圆不包括坐标原点，圆心位于 Z Zm 2 (3-22) 2 90o arg set 90o Z set Z m 偏移圆特性阻抗继电器的绝对值比较动作方程 Z set 2 0 ， Z set1 Z set 代入式（3-18） 将 ，可得到方 偏移圆特性阻抗继电器的相位比较动作方程 1 1 (3-13) Z m ( Z set1 Z set ( Z set1全阻抗圆特性 Z set 2 ) 2) 阻抗元件本身不具方向性 —— Z set 抛圆阻抗特性的动作方程与偏移圆阻抗特性 o o 1 Z m 向园特性的相位比较动作方程： 2 2 (3-18) 90 arg 90 Z m Z set 2 在各个方向上的动作阻抗都相同，它在正向
3.1.5 距离保护的构成
• 启动部分要求——当作为远后备保护范围末端发生故障时，启动部分 应灵敏、快速（几毫秒）动作，使整套保护迅速投入工作。 • 测量部分要求--在系统故障的情况下，快速、准确地测定出故障方向 和距离，并与预先设定的方向和距离相比较，区内故障时给出动作信 号，区外故障时不动作。
3.2.2 动作特性和动作方程
• 动作特性——阻抗继电器动作区域的 形状，称为动作特性。 • 圆特性——动作区域为圆形； • 四边形特性——动作区域为四边形。 • 动作方程——描述动作特性的复数的 数学方程。 • 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。 • 相位比较动作方程：比较两个量相位 的相位比较原理表达式。
电力系统继电保护
3 电网距离保护
3.1 距离保护的基本原理与构成
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.1.5 距离保护的构成
• 启动部分要求——当作为远后备保护范围末端发生故障时，启动部分 应灵敏、快速（几毫秒）动作，使整套保护迅速投入工作。 • 测量部分要求--在系统故障的情况下，快速、准确地测定出故障方向 和距离，并与预先设定的方向和距离相比较，区内故障时给出动作信 号，区外故障时不动作。
3.2.2 动作特性和动作方程
• 动作特性——阻抗继电器动作区域的 形状，称为动作特性。 • 圆特性——动作区域为圆形； • 四边形特性——动作区域为四边形。 • 动作方程——描述动作特性的复数的 数学方程。 • 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。 • 相位比较动作方程：比较两个量相位 的相位比较原理表达式。
电力系统继电保护
3 电网距离保护
3.1 距离保护的基本原理与构成
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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—距离
jX
Z set
Z set
Z op
Z op cos( set L )
set
R
L — 负荷角度，约26 0 以内 set — 希望等于线路的阻抗角
Z set K rel
'''
0.9U N K ss K re I L .max cos set L
' set .3
“与相邻线路距离Ι段相配合”的要求基本上对
应于：“相邻线路距离Ι段末端短路不误动” ， 即：
Z set .1 Z m .1 ( Z set .3 )
12/75
1）与相邻线路距离Ι段相配合
A 1
I1
2
B
3
I2
4
C
' Z set .3
要求：Z set .1 Z m .1 ( Z set .3 )
因此，整定原则：
Z set .1 K rel ( Z AB K b .min Z set .3 )
取：K rel 0.8
这样整定之后，再遇到 Kb 增大的其他运行方式 时，距离Ⅱ段的保护范围只会缩小，而不至于失去 选择性——最小感受阻抗都保证不误动。
13/75
7/75
A
1
2
B
3
4
C
保护1的正确II段
A
1
2
B
3
4
C
保护1的错误II段 保护3的II段 错误的设计 ——>保护1、3的II段都动作 保护1属于误动！
8/75
2、距离保护Ⅱ段的整定
为弥补距离Ι段不能保护本级线路全长的缺陷，增 设距离Ⅱ段保护，要求它能够保护本线路的全长，保 护范围需与下级线路的距离Ι段或距离Ⅱ段相配合。 电网结构复杂，还有其他回路的影响，因此，需要
Z set
Z set
Z op
Z op cos( set L )
set
R
L — 负荷角度，约26 0 以内 set — 希望等于线路的阻抗角
Z set K rel
'''
0.9U N K ss K re I L .max cos set L
' set .3
“与相邻线路距离Ι段相配合”的要求基本上对
应于：“相邻线路距离Ι段末端短路不误动” ， 即：
Z set .1 Z m .1 ( Z set .3 )
12/75
1）与相邻线路距离Ι段相配合
A 1
I1
2
B
3
I2
4
C
' Z set .3
要求：Z set .1 Z m .1 ( Z set .3 )
因此，整定原则：
Z set .1 K rel ( Z AB K b .min Z set .3 )
取：K rel 0.8
这样整定之后，再遇到 Kb 增大的其他运行方式 时，距离Ⅱ段的保护范围只会缩小，而不至于失去 选择性——最小感受阻抗都保证不误动。
13/75
7/75
A
1
2
B
3
4
C
保护1的正确II段
A
1
2
B
3
4
C
保护1的错误II段 保护3的II段 错误的设计 ——>保护1、3的II段都动作 保护1属于误动！
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2、距离保护Ⅱ段的整定
为弥补距离Ι段不能保护本级线路全长的缺陷，增 设距离Ⅱ段保护，要求它能够保护本线路的全长，保 护范围需与下级线路的距离Ι段或距离Ⅱ段相配合。 电网结构复杂，还有其他回路的影响，因此，需要
继电保护 原理 第三章 距离保护
IC − IA
IC
IC
结论：接于故障环路的阻抗继电器可以正确反映保护安装处到故障点之间的线路正序阻 抗。其余两只阻抗继电器的测量阻抗很大，不会动作。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。
3． 中性点直接接地电网的两相接地短路 仍然以 BC 两相接地短路为例
.
.
U Bd = U Cd = 0
.
3I0 ≠ 0
.
.
.
.
.
.
ZJ2
=
U B −UC
..
= (I B − IC )Z1ld
+ k3 I 0 Z1ld
.
.
− k3 I0 Z1ld
= Z1ld
IB− IC
IB − IC
.
.
Z J1
= UA−UB
.
.
> Z1ld
IA− IB
结论：同两相短路。 （三） 接地短路阻抗继电器的接线方式
以 A 相接地短路为例
三﹑阻抗继电器的构成
主要由两大基本部分组成：电压形成路和幅值比较或相位比较回路。
UJ 电
压
形
IJ
成
UA 比 幅
回
UB 路
执行 （输出）
UJ 电
UC
比
压
相
形
回
IJ 成
UD
路
执行 （输出）
交流回路
交流回路
UA﹑UB﹑UC﹑UD 基本上是由 UJ 和 IJZzd 组合而成。而 UJ 可直接从 PT 二次侧取得，必 要时经 YB 变换。而 IJZzd 则经过 DKB 获得。 （一） 方向阻抗继电器交流回路的原理接线
.
《电力系统继电保护》第3章电网的距离保护-第1234节
2) 电阻特性
jX
Zm Zm 2Rset
Rset 2Rset
90 arg Zm Rset 90 Rset
90 arg Zm Rset 90
Rset
Zm
3) 方向特性 Zm Zset Zm Zset
Zm Zset
jX Zm Zset
R
Z set R
90 arg Zm 90 Z set
=0
U A U kA (IA K 3I0 ) z1lk
Zm
U m Im
IA
U A K 3I0
z1lk
Zm lk 两个接地阻抗元件动作
4) 两相相间短路（AB）
M 1 Ik
K (2)
2N
U
U Uk (I K 3I0 ) z1lk
U A U kA (IA K 3I0 ) z1lk
Zm
1 2
Z set
1 2
Z
set
90 arg Zset Zm 90 Zm
Zm Zset
90 arg Zset Zm 90 Zm Zset
第三节 阻抗继电器的实现
k3 M 1 Ik
k1
k2 2 N
Lset
动作特性的实现有两种方法：
（1）精确测量Zm －微机保护; （2）无需精确测量Zm，间接判断故障位置－模拟保护
Zm Zset 90 arg Zset Zm 90
Zm Zset
jX
Z set
Zset Zm
Zm
R Zm Zset
动作阻抗Zop：不同测量阻抗角所对应的动作阻抗相同。
方向性：无方向性。
应用：单侧电源系统中。
jX
Z set
R
继电保护(距离保护)
对于相间短路，故障环路为相—相故障环路，取测量电 压为保护安装处两故障相的电压差，测量电流为两故障相的 电流差，称为相间距离保护接线方式，能够准确反应两相短 路、三相短路和两相接地短路情况下的故障距离。
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UB = z1 l k B 、 C 相 测 量 I B + K3I 0
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三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
U A = U kA + (I A + K3I 0 )z1 l k U B = U kB + (I B + K3I 0 )z1 lk U = U + (I + K3I )z l kC C 0 1 k C
增大，短路阻抗比正常时测量到的阻抗大大降低。
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二、测量阻抗及其与故障距离的关系
Um Zm = = z1 l k Im Z set = z1 l set
♣ 距离保护反应的信息量测量阻抗在故障前后变化比电流变 化大，因而比反应单一物理量的电流保护灵敏度高。 ♣ 距离保护的实质是用整定阻抗 Zset 与被保护线路的测量阻 抗 Zm 比较： 当短路点在保护范围以内时，Zm<Zset，保护动作； 当短路点在保护范围以外时，Zm>Zset时，保护不动作。 因此，距离保护又称低阻抗保护。
U kA = 0
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三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
U A = U kA + (I A + K3I 0 )z1 l k U B = U kB + (I B + K3I 0 )z1 lk U = U + (I + K3I )z l kC C 0 1 k C