第三讲：电网距离保护(毛博士)

3、电网距离保护 －－3.1 距离保护的基本原理与构成
1、距离保护的概念
问题的提出：更高电压等级的复杂网络中
， 电流、电压保护 不能要求＝》性能更加完善的继 电保护原理
本课程的内容：
• • • • • • • • 距离保护的基本原理 阻抗继电器动作特性 阻抗继电器的实现方式 距离保护的整定计算 振荡闭锁 故障选相 特殊问题分析 工频变化量距离保护
3、电网距离保护 －－3.1 距离保护的基本原理与构成
1、距离保护的概念
故障时测量的阻抗特点：
• 反映故障点位置（矢量具有方向性）； • 有别于负荷阻抗； • 一般指正序阻抗。
之 G K3
Z
K1 Lzd K2
G
~
~
Lk1 Lk3
Lk2
图3-1 距离保护原理示意图
3、电网距离保护 －－3.1 距离保护的基本原理与构成
电网距离保护
东南大学 电气工程系 毛鹏 2005.12
3、电网距离保护 －－3.1 距离保护的基本原理与构成
概述
距离保护在高压线路保护中的地位：
重要＋难点；国内在此方面处于国际领先水平
本课程的内容：
• • • • • • • • 距离保护的基本原理 阻抗继电器动作特性 阻抗继电器的实现方式 距离保护的整定计算 振荡闭锁 故障选相 特殊问题分析 工频变化量距离保护
3、电网距离保护 －－3.2 距离保护的基本原理与构成
3）、方向阻抗特性
jX
圆心位于:
半径为: 绝对值比较原理 :
1 Z zd 2
1 Z zd 2
Zzd/2
Zzd
|Zzd/2|
1 1 Z J Z zd Z zd 2 2
Z Z J 90 arg zd 90o ZJ
o
Leabharlann Baidu
ZJ R o
图3-8 方向阻抗特性圆
1）、全阻抗特性的特点和应用
不具方向性：全阻抗特性在各个方向上的动作阻抗 都相同，它在正向或反向故障的情况下具有相同的 保护区。


单侧电源的系统中 ；
后备保护中（距离Ⅲ）
3、电网距离保护 －－3.2 距离保护的基本原理与构成
2）、偏移阻抗特性
圆心位于:
半径为: 绝对值比较原理 :
1 ( Z zd 1 Z zd 2 ) 2
（Zzd1＋Zzd2）/2
Zzd2 R o
图3-10 上抛阻抗特性圆
上抛阻抗特性的动作方程与偏移阻抗特性的动作 方程式具有完全相同的形式，不同之处在于Zzd2 值不同而已。 上抛特性的阻抗元件通常用在发动机的失磁保护 中。
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5）、特性圆的偏转
1 ( Z zd 1 Z zd 2 ) 2
1 1 Z J ( Z zd 1 Z zd 2 ) ( Z zd 1 Z zd 2 ) 2 2
Zzd2
jX Zzd1
ZJ o R
图3-6 偏移阻抗特性圆 jX Zzd1 Zzd1-ZJ1
相位比较原理 :
Zzd1-ZJ2
Z zd 1 Z J o 90 arg 90o Z J Z zd 2
相位比较原理 :
jX α＝-30o
α＝-15o
α＝0o Zzd1 α＝0o α＝15o α＝30o
Z Z 90 arg zd 1 J 90o Z J Z zd 2
o
o
R
Zzd2
图3-11特性圆的偏转
相位比较原理 :
方向特性的阻抗元件一般用于距离保护的主保护段（I段和II段）中
3、电网距离保护 －－3.2 距离保护的基本原理与构成
4）、上抛阻抗特性
圆心位于:
半径为:
1 ( Z zd 1 Z zd 2 ) 2
1 ( Z zd 1 Z zd 2 ) 2
jX Zzd1 ZJ |Zzd1－Zzd2|/2
ZJ2 ZJ2-Zzd2 o
ZJ1 R Zzd2 图3-7 偏移阻抗特性圆 ZJ1-Zzd2
3、电网距离保护 －－3.2 距离保护的基本原理与构成
2）、偏移阻抗特性的特点和应用
最灵敏角：一般等于阻抗角； 偏移特性的偏移率 ； 主保护（测量式需配方向元件或模阻抗元件）和后 备保护中（距离Ⅲ）。
2、动作特性和动作方程
动作特性:阻抗元件动作区域的形状; 动作方程:用复数的数学方程来描述； 各种常见的阻抗特性：
jX
绝对值比较动作方程：
Zzd
Z J Z zd
o R
相位比较动作方程：
Z zd Z J 90 arg 90o Z zd Z J
o
图3-9 全阻抗特性圆
3、电网距离保护 －－3.2 距离保护的基本原理与构成
2、测量阻抗
计算的几个前提：金属性故障；正负序阻抗 相等。 单相接地故障； 相间故障； 三相故障； 故障环的概念：故障环的阻抗测量不受负荷、 振荡、非全相的影响。
3、电网距离保护 －－3.1 距离保护的基本原理与构成
2、测量阻抗和故障类型的对应关系
接地距离保护接线方式 接线方式 故障类型 单相接地 A B C 两相接地 AB BC CA 两相不接 地 AB BC CA 三相 ABC A相 B相 C相 AB相 BC相 CA相 相间距离保护接线方式
+ － － + － ＋ － － － ＋
－ + － + + － － － － ＋
－ － + － + ＋ － － － ＋
－ － － + － － + － － ＋
－ － － － + － － + － ＋
－ － － － － ＋ － － ＋ ＋
注 “+”表示能正确反应故障距离；“－”表示不能正确反应故障距离。
3、电网距离保护 －－3.1 距离保护的基本原理与构成
3、距离保护的时限特性
目前距离保护广泛采用三段式的阶梯时限 特性；类同于阶段式过流保护的时间特性。
4、距离保护的构成
就本身而言:测量/比较执行。 配合元件：
• • • 起动元件；选相元件； 方向元件；振荡闭锁元件； 电路回路断线闭锁。
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1、动作区域（zone）的概念
在阻抗复平面上，动作范围应该是一个包 括Zset对应线段的区域 ；
当测量阻抗ZJ落在这样的动作区域以内时， 测量元件就动作；当测量阻抗ZJ落在动作 区域以外时，测量元件不动作。这个区域 的边界就是测量元件的临界动作边界。
3、电网距离保护 －－3.2 距离保护的基本原理与构成