距离保护部分参考答案

3电网距离保护3.1何谓阻抗继电器的测量阻抗（m Z ）、整定阻抗（set Z ）和动作阻抗（op Z ）？就方向阻抗继电器说明它们之间的关系和区别。

答：整定阻抗是继电器安装处到保护范围末端的线路阻抗；起动阻抗是继电器刚好动作时，加入继电器电压电流的比值；测量阻抗是加入继电器的电压和电流的比值。

对于方向阻抗继电器如图：测量阻抗可能位于复平面上任意位置，整定阻抗和动作阻抗满足cos op set Z Z ϕ=。

3.2整定阻抗相同的不同特性的阻抗继电器（如全阻抗、方向阻抗和偏移特性阻抗继电器）在承受过渡电阻的能力上，哪一种最强？在遭受振荡影响的程度上哪一种最严重？答：特性在R 轴方向上面积越大承受过渡电阻的能力最强，振荡时特性在测量阻抗变化轨迹的方向上面积越大，受振荡影响越严重。

因此全阻抗特性阻抗继电器承受过渡电阻的能力最强，同时受振荡影响也越严重。

3.3在图示复数平面上，已知阻抗A Z 和B Z ，某阻抗继电器的动作方程为︒>+->︒90arg270Bm Am Z Z Z Z ，试画出该继电器的动作特性。

答：（1）根据比相式动作方程的特点，可知该继电器的动作特性是以A Z 、B Z -端点为直径两端的圆，动作区不包括圆周。

（2）将比相式动作方程转化为比幅式动作方程，可得：()m A m B m A m B Z Z Z Z Z Z Z Z -++<--+，即：22A B A Bm Z Z Z Z Z -+-<，可见该特性的圆心为：2A BZ Z -，半径为2A B Z Z +，在复平面上如图：当0B Z =时，为以A Z 为直径的方向圆特性，当B A Z Z =时，为以A Z 为半径的方向圆特性。

3.4已知采用幅值比较方式构成继电器的两个电压量m A I K U .1.=，m m B I K U K U .1.2.-=，动作条件为A B U U ≥，试问：(1)所构成的继电器是什么继电器； (2)在复平面上画出它的动作特性； (3)该继电器的整定值是什么?答：（1）将电压相量A B U U 、代入动作条件可得：121m m m K I K U K I ≥-，两侧同时除以2m K I ，可得：1122m K K Z K K -≤，可见该特性是以12K K 为圆心，以12KK 为半径的圆，且该特性经过原点，所以该特性为方向圆特性的阻抗继电器。

（2）复平面上的动作特性为：（3）从动作特性中可见122setK Z K =。

3.5消除方向阻抗继电器动作死区的措施有哪些？答：主要措施就是引入极化电压，当出口短路时该极化电压不为零且与故障测量电压同相位。

在模拟式保护中通过记忆回路产生极化电压同时引入第三相电压；微机式保护中将存储的故障前电压作为极化电压。

3.6阻抗继电器的接线方式有哪些？可以反应哪些故障类型？答：常用的接线方式有0°接线和带0I 补偿的0°接线，其中0°接线各相引入的电压电流分别为：AB U 、B A I I -、BC U 、C B I I -、CA U 、A C I I -，带0I 补偿的0°接线各相引入的电压电流分别为：A U 、03I K I A +、BU 、03I K I B +、C U 、03I K I C +。

0°接线方式可以反应各种相间短路和两相接地短路；带0I 补偿的0°接线可以反应三相相间短路和各种接地短路。

3.7系统如图所示，max min max min 20152520SA SA SB SB Z Z Z Z =Ω=Ω=Ω=Ω、、、，各线路均装有距离保护，线路正序阻抗为Z 1=0.4Ω/km ，流过线路AB 的最大负荷电流为600A ，负荷功率因数为0.85，线路阻抗角070=K ϕ。

试对保护1的距离保护各段进行整定计算。

(8.0==II rel I rel K K 、2.1=I I Irel K 、5.1=ss K 、2.1=re K 、52t s III =，各段均采用方向圆特性阻抗继电器)答：（1）Ⅰ段：10.8300.49.6set rel AB Z K Z I I ==⨯⨯=Ω，10t s I =。

（2）Ⅱ段：20.8500.416set rel BC Z K Z I I ==⨯⨯=Ω，min max minmax 151225 2.0825sA AB sB b sB Z Z Z K Z ++++=== ()()1min 20.812 2.081636.2set rel AB b set Z K Z K Z II II I=+=⨯+⨯=Ω120.5t t t s II I=+∆=1136.2 3.0212set sen AB Z KZ II II ===满足要求。

（3）Ⅲ段0arccos 0.8532L ϕ==()min 156cos L set rel ss re set L Z ZK K K ϕϕIIIIII ===Ω- 1156 4.6612set sen AB Z KZ III III ===近，满足要求 min max max min 2024202.620sB AB sA b sB Z Z Z K Z ++++===11max 560.871220 2.6set sen AB b Z KZ K III III ===++⨯远，不满足要求，可增大整定阻抗，同时增加阻抗限制措施。

1523t t t s III III=+∆=3.8何谓振荡中心？其位置如何确定？振荡中心的电流和电压的变化有何特点？答：振荡中心指在振荡过程中系统里电压最低的一点。

当两侧系统电势幅值相等时，振荡中心位于综合阻抗的一半的位置。

当δ＝180o 时振荡中心的电压最低，为零，电流最大。

3.9电力系统振荡和短路的区别是什么？对继电保护会带来什么影响？应采取哪些措施来防止？答：电力系统振荡和短路有如下区别：（1）振荡时，三相对称没有负、零序分量，短路时，存在负序或零序分量；（2）振荡时，电气量的变化速度较慢，短路时，电气量先发生突变，而后固定不变；（3）振荡时，电气量周期性变化，继电器也是动作/返回周期性变化，短路时，电气量固定，继电器动作行为固定。

可能引起保护误动作。

可以采取的措施有：（1）用短路时出现负、零序分量，短时开放保护，实现振荡闭锁，（2）利用振荡和短路时电气量变化速度不同构成振荡闭锁，（3）利用保护的延时躲过振荡。

3.10双侧电源系统题3.7中所示，其它参数相同。

设δj BA e E E =，线路BC 空载，两侧电源都处于最大运行方式。

试分析：(1)系统发生振荡，振荡周期为2.0s 。

写出保护1的测量阻抗的表达式，并在复平面上画出振荡轨迹，并分析保护1各段的动作行为。

(2)当振荡过程中δ=180︒和90︒时，在线路AB 中点发生三相金属性短路，计算保护1的测量阻抗，分析各段的动作行为。

(3)当δ=0︒时，保护1出口发生经10Ω过渡电阻的三相短路，分析保护1的动作行为(不考虑这一过程中保护2的动作情况)。

如果要保护1的Ⅰ段正确动作，试计算三相短路时可以允许的最大过渡电阻是多少？答：（1）系统及线路参数为：152012sA sB AB Z Z Z =Ω=Ω=Ω、、，0123.5702Z ∑=∠Ω，系统振荡时，保护1测量阻抗的表达式为：00118.57023.5702222m sA Z Z Z j Z ctg j ctg δδ∑∑=--=∠-∠在复平面上的轨迹如图，为穿过振荡中心与线路阻抗垂直的直线。

保护1各段动作行为：Ⅰ段：112set Z Z I∑<，振荡轨迹穿越动作区，所以Ⅰ段阻抗继电器会启动，没有其它措施的情况下，保护会误动。

Ⅱ段：振荡轨迹穿越动作区，Ⅱ段阻抗继电器会启动，如果穿越时间大于Ⅱ段的动作时间，则Ⅱ段保护会误动，否则保护不会误动。

()1118.536.28.515.3522sA set sA mn Z Z Z Z Z II ∑∑⎛⎫=-⨯--=⨯-= ⎪⎝⎭01/223.52arctan2arctan 113.715.35Z mn δ∑=== 测量阻抗穿越Ⅱ段动作区的时间为：012036020.740.5360s t T s s δ-==>，所以Ⅱ段保护会误动。

Ⅲ段：()1118.5568.520.122sA set sA mp Z Z Z Z Z III ∑∑⎛⎫=-⨯--=⨯-= ⎪⎝⎭02/223.52arctan2arctan 49.320.1Z mp δ∑=== 测量阻抗穿越Ⅲ段动作区的时间为：023103602 1.45360s t T s t δIII-==<，所以Ⅲ段保护不会误动。

（2）无论功角是多少，该处发生三相短路后，测量阻抗均为：6m Z =Ω。

系统振荡中，距离保护Ⅰ段、Ⅱ段被闭锁，最终由距离保护Ⅲ段动作跳闸。

（3）该处故障后的等值电路为：测量阻抗为：1512201017.41220m F m m m U I R Z I I ++===⨯=Ω+，00m ϕ=。

保护1各段动作行为：Ⅰ段： 0010cos 9.6cos70 3.28set set op Z Z ϕI I ==⨯=，00m op Z Z I>，所以继电器不动作。

Ⅱ段：0010cos 36.2cos7012.4set set op Z Z ϕII II ==⨯=，00m op Z Z II >，所以继电器不动作。

Ⅲ段：0010cos 56cos7019.1set set op Z Z ϕIII III ==⨯=Ω，00m op Z Z III <，所以继电器动作，延时13t s III =后，跳闸。

保护1Ⅰ段正确动作所能允许的最大过渡电阻为：0151220 1.47 3.281220m op Z R R Z I++==<=+，所以max 2.23R =Ω。

3.11“大圆套小圆”的振荡闭锁措施原理如图所示，ms t 300=，01100=δ、02140=δ，试分析振荡周期在什么范围内时该闭锁措施可以发挥作用，振荡周期在什么范围内时该闭锁措施会失效。

答：设振荡过程中两个阻抗元件的动作时间差为t ，21013609ss t T T δδ-==，该方法判断振荡的条件是：0t t >，即019s T t >，09270s T t ms >=时，可检测出振荡，否则不能判断出来。

3.12对0º接线的相间方向阻抗继电器，当加入继电器的电压和电流相位差m mI U arg 为65º和85º时，测得的动作阻抗均为12.5Ω。

计算该阻抗继电器的整定阻抗和最大灵敏角。