距离保护
距离保护
并成为国内外实现距离保护的主流方法
第二节 距离保护的基本原理和基本量
补偿电压：
G
k3
M
KZ
I m
k1
y
k2
N
G
F
U m
F
(a)
F
补偿电压，也称为工作电压、操作电压：
U Z I U set
测量电压经保护区段线路压降补偿得到的保护区末端的电压，简言之，
就是测量点补偿到整定点的电压
110kV及以上网络拓扑结构较复杂的电网中较 难应用
第四章 输电线路的距离保护
第一节 距离保护的基本概念
距离保护是指能直接反映输配电线路从保护安装处
到故障点之间距离（称为故障距离）的继电保护 目前广泛使用的距离保护的基本原理，可以简单地 描述为通过测量故障线路的正序基频阻抗来反映故 障距离
第一节 距离保护的基本概念
Z1 , Z 2 , Z 0 , Z s , Z m
U Z (I U m F 1 k 3I 0 ) U F Z1 I m
U m U F Z1 I m
(4.8) (4.11)
第二节 距离保护的基本原理和基本量
U 90 Arg ( ) 270 U
该动作判据只反映线路正向整定阻抗范围内的故障，因此称为方向距离 继电器或方向距离元件
第二节 距离保护的基本原理和基本量
极化电压：
距离元件的动作判据，利用比较补偿电压与测量电压的相位关系实现
比较相位，可理解为以测量电压的相位（极性）为基准来确定补偿电
现距离是线路的固有参数，
因此，距离保护可以基本不受系统运行方式影响
距离保护
满足继电保护速动性、选择性和灵敏性的要求，目前广泛采用具有三 段动作范围的时限特性。三段分别称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，它 们分别与电流速断、限时电流速断及过电流保护相对应。 距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的，它的保护范围为本线路全长的 80～85％;第Ⅱ段与限时电流速断相似,它的保护范围应不超出下一条 线路距离第Ⅰ段的保护范围，并带有高出一个△t的时限以保证动作 的选择性;第Ⅲ段与过电流保护相似，其起动阻抗按躲开正常运行时 的负荷参量来选择，动作时限比保护范围内其他各保护的最大动作时 限高出一个△t。 编辑本段组成 (1)测量部分，用于对短路点的距离测量和判别短路故障的方 向。 (2)启动部分，用来判别系统是否处于故障状态。当短路故障发 生时，瞬时启动保护装置。有的距离保护装置的启动部分兼起后备保 护的作用。 (3)振荡闭锁部分，用来防止系统振荡时距离保护误动作。 (4)二次电压回路断线失压闭锁部分，当电压互感器（TV）二次 回路断线失压时，它可防止由于阻抗继电器动作而引起的保护误动 作。但当TV断线时保护可以选择投/退“TV断线相过流保护”。 (5)逻辑部分，用来实现保护装置应有的性能和建立各段保护的 时限。 编辑本段装置构成 一般情况下,距离保护装置由以下4种元件组成。①起动元件：在 发生故障的瞬间起动整套保护，并可作
距离保护
为距离保护的第Ⅲ段。起动元件常取用过电流继电器或低阻抗继电 器。②方向元件：保证保护动作的方向性，防止反方向故障时保护误 动作。方向元件可取用单独的功率方向继电器，也可取用功率方向继
电器与距离元件结合构成方向阻抗继电器。③距离元件：距离保护装 置的核心部分。它的作用是量测短路点至保护安装处的距离。一般采 用阻抗继电器。④时限元件：配合短路点的远近得到所需的时限特 性，以保证保护动作的选择性。一般采用时间继电器。 编辑本段阻抗继电器 阻抗继电器的类型很多，实现原理也不尽相同。最常用的有全阻 抗继电器、方向阻抗继电器、具有偏移
距离保护
测量阻抗 Z m 是阻抗复平面图 上的一个向量。
阻抗继电器的动作特性
阻抗继电器的动作特性由阻抗复平面图上的阻抗 动作区来表示。
阻抗动作区：是阻抗复平面图 上的一个区域，当测量阻抗落 在区域内，则阻抗继电器认为 是内部故障，继电器动作
三种阻抗动作区：
阻抗继电器的接线方式
一、对接线方式的基本要求一
1. Z m∝l (保护至短路点的距离) Z m Z1l
2.
Zm与故障类型无关
阻抗继电器的接线方式
阻抗继电器的接线方式是继电器电流、电压的选取方式。 阻抗继电器的接线方式主要有两种： 1、0° 接线方式，反应相间短路故障； 2、相电压和具有K3I0补偿的相电流接线，反应接地短路故障。
4. 防止过渡电阻的方法
1）利用瞬时测量装置 2）改善阻抗继电器的动作特性
采用多边形的阻抗动作区。
二、电压互感器二次回路断线的影响及克服措施
运行中电压互感器二次回路断线时，输入阻抗继电器的电压
Um U m 0，则 Z m 0 Im
所以，有可能会造成距离保护误动作。
克服措施：采用电压互感器（PT、TV）断线闭锁元件，即 发现电压互感器二次侧断线后，闭锁距离保护，不使距离 保护误动作。 识别电压互感器二次侧断线的方法： 1、一相电压为零（或很低）； 2、电流中无零序电流或负序电流； 当同时满足上述条件1、2时，则任务电压互感器二次侧断线
Zzd
Zzd+ZJ
R
jX
Zzd ZJ Zzd
Zzd-ZJ
Zzd+ZJ
R
幅值比较和相位比较之间的关系（互换性）：
（1）幅值比较原理：
距离保护
1、测量元件：测量故障点至保护安装处的距离（线路阻抗）。
正常时保护安装处的测量阻抗：
－－测量电压
－－测量电流
－－测量阻抗
发生故障时保护安装处的测量阻抗为：
Z c1
U
.
Z c1 I c1
为此，在结构复杂的高压电网中就必须 采用性能更加完善的保护装置，距离保护就 是其中之一。
§1 距离保护概述
一、距离保护的基本概念 1、概念：反应故障点至保护安装处之间的距离（或阻抗）， 并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。 2、作用：性能更为完善
⑴.测量保护安装处至故障的距离，实际上是测量二者之 间的阻抗大小，故距离保护又称为阻抗保护
继电保护中的 距离保护
主要内容
距离保护的基本概念
距离保护的基本原理
距离保护的时限特性
距离保护的构成 影响距离保护正确工作的因素及措施
背景
电流保护的主要优点是简单、经济及工作 可靠，但是由于这种保护装置的定值选择、 保护范围及灵敏系数等方面都直接受电网接 线方式及系统运行方式的影响，所以，在35 kV以上电压的复杂电网中，常常不能满足选 择性、灵敏性及快速切除故障的要求。
（3）测量元件：阻抗继电器KI。
（4）时间元件：时间继电器KT。
2、距离保护的组成
Z
1
起动 元件
'
3
2
方向 元件
Z
''
4
t
''
5
方向 元件
Z
'' '
线路距离保护
IJ
Zzd R
2. 方向阻抗继电器：以Zzd阻抗为直径过原点的圆 1）比幅值
A
1 2
Z zd
IJ
B
Z J IJ
1 2
Z
zd
IJ
UJ
1 2
Z
zd
IJ
1 2
Z
zd
IJ
2）比相位
C B A U J D U J Z zd IJ
270
tg 1
C D
90
ZKJ具有明确的方向性
jX Zzd
o
R
3. 偏移特性ZKJ：向第四象限偏移α=0.1～0.2 的圆
180 ctg 2
0 ZJ
Z 2
ZM
360
ctg 2
ZJ
( Z 2
ZM
)
j
Z 2
.
系统振荡时测量阻抗的变化规律
ZN N
M
ZM
Zj
系统振荡时测量阻抗的变化规律
ZJ.m
( Z 2
ZM
)
j
Z 2
ctg 2
令Zx代替ZM ,设m Zx / Z
ZJ.m
(1 2
m)
Z 2
j Z 2
ctg 2
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
0°接线
+30°接线
-30°接线 相电压和具有 3KI0补偿的相 电流接线
J1
UJ U AB U AB U AB
U A
IJ IA IB
IA IB
IA K3I0
J2
J3
UJ
IJ
UJ
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。
LINYI UNIVERSITY
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UB = z1 l k B 、 C 相 测 量 I B + K3I 0
LINYI UNIVERSITY
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。
LINYI UNIVERSITY
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
距离保护
阻抗继电器的精确工作电流：
比幅式方向阻抗继电器 实际动作条件： | I m Z set | | KU U m I m Z set | U 0
1 2 1 2
当 m sen l
Z oper.K Z set U0 KU I m
当继电器的起动阻抗等于0.9倍 的整定阻抗时所对应的最小测量电 流，称为精确工作电流。
Um
90
U m I m Z set
方向阻抗继电器交流回路原理接线
TA
UR
I m
TV
1 I m Z set 2 1 I m Z set 2
U 1
U m
U 2
U m
T
TA
UR
I m
TV
T
Z I m set
U Y
U m U m U m
U X
90
全阻抗继电器交流回路的原理接线
TA
I m
TV
U m
Z U I m set 1
U 2
TA
UR
Z I m set
U X
I m
TV
T
U Y
U m
方向阻抗继电器
特性：方向阻抗继电器的动作特性是以整定阻抗为直
径并且圆周经过坐标原点的一个圆，圆内为动作区， 圆外为非动作区，圆周是动作边界。
继电器
U m
I m
K 3I I A 0 K 3I I B 0 K 3I I C 0
KI 1
U A U B
KI 2
KI 3
U C
第02部分--距离保护的基本概念
1超高压输电线路继电保护第一部分——距离保护的基本概念李斌2主要内容一、距离保护的定义二、距离保护的时限特性三、距离保护的组成四、距离保护的接线五、距离保护的动作特性电流保护的主要优点是简单、经济及工作可靠。
但是，电流保护的灵敏性直接受电网运行方式的影响，所以，在上电压的复杂网络中，它们很难满足选择性、灵敏性以及快速切G5一、距离保护的定义如图，当k 点短路时，保护l 的测量阻抗是Zk ，保护2的测量阻抗是Zab+Zk 。
由于保护1距短路点较近，保护2距短路点较远，所以应使保护1的动作时间比保护2的动作时间短，故障将由保护1切除，而保护2不致误动作，这样就保证了有选择性地切除故障线路。
而选择性的满足，是靠各个保护的整定值和动作时限相互配合来实现的。
阻抗继电器的主要作用是测量短路点到保护安装地点之间的阻抗，并与整定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作。
它是距离保护装置的核心元件。
6主要内容一、距离保护的定义二、距离保护的时限特性三、距离保护的组成四、距离保护的接线五、距离保护的动作特性距离保护的动作时间与保护安装地点至短路点之间距离的关系，称为距离保护的时限特性。
为了满足速动性、选择性和灵敏性的要求，广泛应用具有三段动作范围的阶梯型时限特性，并分别称距离只能保护线路全长的（末端（15为了作为相邻线路保护装置和断路器拒绝动作的远后备保护，同时也作为距离III 段。
二、距离保护的时限特性一般距离保护动作时限采用阶梯型三段式动二、距离保护的时限特性11主要内容一、距离保护的定义二、距离保护的时限特性三、距离保护的组成四、距离保护的接线五、距离保护的动作特性三、距离保护的组成1.测量元件三、距离保护的组成2.起动元件三、距离保护的组成3.振荡闭锁三、距离保护的组成4.失压闭锁三、距离保护的组成17主要内容一、距离保护的定义二、距离保护的时限特性三、距离保护的组成四、距离保护的接线五、距离保护的动作特性18四、距离保护的接线阻抗继电器对接线方式的基本要求：为了使阻抗继电器能正确测量短路点到保护安装处的距离，加入其中的电压Uj 和电流Ij 应该满足以下要求：（1）继电器的测量阻抗正比于短路点到保护安装地点之间的距离；（2）继电器的测量阻抗与故障类型无关，即保护范围不随故障类型而变化。
距离保护
2、距离保护的基本原理
工作原理：距离保护是反应故障点至保护安 装处之间的距离，并根据该距离的大小确定 动作时限的一种继电保护装置。 特点：故障点距保护安装处越近时，保护的 动作时限就越短；反之，故障点距保护安装 处越远时，保护的动作时限就越长。 故障点总是由离故障点近的保护首先动作切 除，从而保证了在任何形状的电网中，故障 线路都能有选择性的被切除。
U op
U pol
90
270
90
270
U时候其值不能为零。
90 arg
U op U pol
270
动作 方程
或
90 arg U op U pol 90
极化电压是按相位比较原理工作 的方向阻抗继电器工作所必须 。 数值过大或过小都是不适宜的。 极化 电压 作用 可保证方向阻抗继电器正、反向出 口短路故障时有明确的方向性 。 根据比相原理的阻抗继电器性能特 点的要求，极化电压有不同的构成 方式，可获得阻抗继电器的不同功 能，改善阻抗继电器性能。
距离保护核心元件
阻抗继电器 测量故障点至保护 安装处的距离。
方向阻抗继电器不仅能测量阻抗的大小， 而且还应能测量出故障点的方向。 原理：测量故障点至保护安装处的阻抗，实际 上是测量故障点至保护安装处的线路距离。
假设：电压、电流互感器变比等于1。 。 、 I 加入继电器电压、电流为 U m
3.1 距离保护概述
1、距离保护的作用
电流保护区随系统运行方式而变化，有时 电流速断保护或限时电流速断保护的保护 范围将变得很小，甚至没有保护区。 原 因 对长距离、重负荷线路，线路的最大负荷 电流可能与线路末端短路时的短路电流相 差甚微，采用过电流保护，其灵敏性也常 常不能满足要求。 在高电压、结构复杂的电网中，自适应电 流保护的优点还不能得到充分发挥。
什么是距离保护,距离保护原理
什么是距离保护，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取?BR>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UKM=UK+△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：UKAM=UKA+IKA1* X LM1+ IKA2* X LM2+ IKA0* X LM0=UKA+IKA1*X LM1+ IKA2*X LM1+ IKA0*X LM0+ (IKA0* X LM1－IKA0* X LM1)=UKA+ X LM1(IKA1+ IKA2+ IKA0)+ IKA0（X LM0－X LM1）=UKA+X LM1*IKA+ 3IKA0（X LM0－X LM1）*X LM1/3X LM1=UKA+X LM1*IKA[1+（X LM0－X LM1）/3X LM1]令K=（X LM0－X LM1）/3X LM1则有UKAM=UKA+IKA*X LM1(1+K)或UKAM=UKA+IKA*X LM1(1+K)=UKA+X LM1(IKA+KIKA)=UKA+X LM1(IKA+K3I KA0)同理可得UKBM=UKB+ X LM1(IKB+K3I KB0)UKCM=UKC+ X LM1(IKC+K3I KC0)这样我们就可得到母线电压计算得一般公式：UKΦM=UKΦ+ X LM1(IKΦ+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。
距离保护与高频距离保护
此时，Kfz>1； 助增电流使测量阻抗增大； 存在外汲电流，Kfz<1，测量阻抗减小； 为保证选择性，应按
Kfz为最小运行方式 来确定保护Ⅱ段的整 定值。
14
一、距离保护
距离保护整定计算
距离Ⅱ段 整定原则
（2）躲开线路末端变压器低压侧出口故障
25
二、高频闭锁距离保护
远方起信回路
26
二、高频闭锁距离保护
发信机起信回路
手动或定时起信回路 用于进行通道检测 应满足4个要求：
• 任一侧均能单独进行通道检测 • 通道检测时，应能分别检测对侧单独发信、两侧同时发信机本侧
单独发信时通道工作情况； • 通道检测应能在线路正常运行或停运的情况下进行； • 在通道检测过程中，如遇到系统发生故障应立即转入正常工作。
主要元件是距离（阻抗）继电器
3
一、距离保护
距离（阻抗）继电器
根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至短路点 间的阻抗值－测量阻抗；
当短路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短； 当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗增大，动作时间
增长，保证选择性。
4
一、距离保护
d点短路，保护1测量阻抗为Zd，保护2测量阻抗为 ZAB+Zd；
起动
ZI Z II Z III
t II t III
& 出口
1
8
一、距离保护
三段式距离保护组成元件和逻辑框图
起动元件 用于故障时起动整套保护； 与距离元件动作后组成与门，起动出口回路动作于跳闸，
提高保护装置的可靠性； 可由电流继电器、低阻抗继电器或反应于负序和零序电流
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
什么是距离保护
什么是距离保护距离保护是指在电力系统中，在故障或异常情况下，通过监测电气量的变化，利用测量元件对电力系统进行保护。
它是电力系统保护中的一种非常重要的保护方式，它涉及电力系统的安全稳定运行，对防止电力系统故障和事故具有重要意义。
距离保护的作用距离保护是保护电力系统不受故障影响的重要手段之一，在以下情况下可以发挥重要作用：1.发生单线路接地故障，或出现相间短路故障时，会出现大量电流的流动，距离保护可以对电力系统进行快速、准确地遮断电路，从而防止更大的故障；2.发生过电压故障或电压降低故障时，距离保护可以及时检测到故障点，并做出相应的保护措施，防止对电力系统造成进一步影响。
3.发生电力系统谐振或其他振动时，距离保护可以对电气量进行检测和测量，保持电力系统稳定运行。
因此，距离保护在电力系统中具有非常重要的作用。
距离保护的工作原理距离保护的工作原理是通过电力系统中发生异常时，测量元件（例如CT，PT等）检测到电气量的变化，进而对系统进行保护的措施。
通俗来讲，距离保护是通过电气距离来进行保护的，当距离上出现错误时，距离保护会自动地停止电路的电力传输。
其测量精度、灵敏度、稳定性等性能指标对电力系统的安全性影响极大。
距离保护的原理是利用发生故障时，电气量会有明显的变化来进行保护的，通常情况下，距离保护会通过二次电路中的测量变压器对电气量进行检测，如果检测到电气量异常，则会向控制系统发出信号，从而对系统进行保护，可以完全自动实现。
距离保护的分类距离保护可以根据保护原理以及测量元件的不同进行分类。
按照保护原理分类按照保护原理分类，距离保护可以分为以下几类：1.阻抗保护：阻抗保护是根据线路的电气特性（如电阻、电感、电容等）来进行保护，可以用来保护电力系统中的各种故障。
2.反向型保护：反向型保护是根据故障出现时电流的方向变化来进行保护的，可以用来保护电力系统中的短路、接地接线等故障。
3.微机保护：微机保护使用数字化技术对电气量进行检测和测量，可以比传统的距离保护更加精确地进行保护。
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
电网距离保护
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。
距离保护
一、什么叫距离保护?距离保护的特点是什么?
答：距离保护是以距离测量元件为基础构成的保护装置，其动作和选择性取决于本地测量参数(阻抗、电抗、方向)与设定的被保护区段参数的比较结果，而阻抗、电抗又与输电线的长度成正比，故名距离保护。
距离保护主要用于输电线的保护，一般是三段或四段式。
其一、二段带方向性，作为本线段的主保护，第一段保护线路的80％-85％。
第二段保护余下的20％并为相邻线路的后备保护。
第三段带方向或不带方向，有的还设有不带方向的第四段，作本线及相邻线段的后备保护。
整套距离保护包括故障启动、故障距离测量、相应的时间逻辑回路与电压回路断线闭锁，有的还配有振荡闭锁等基本环节以及对整套保护的连续监视等装置。
有的接地距离保护还配备单独的选相元件。
二、电压互感器和电流互感器的误差对距离保护有什么影响?
答：电压互感器和电流互感器的误差会影响阻抗继电器距离测量的精确性。
具体说来，电流互感器的角误差和比误差、电压互感器的角误差和比误差以及电压互感器二次电缆上的电压降，将引起阻抗继电器端子上电压和电流的相位误差以及数值误差，从而影响阻抗测量的精度。
三、距离保护有哪些闭锁装置?各起什么作用?
答：距离保护的闭锁装置包括有：
(1)电压断线闭锁。
电压互感器二次回路断线时，由于加到继电器的电压下降，好象短路故障一样，保护可能误动作，所以要加闭锁装置。
(2)振荡闭锁。
在系统发生故障出现负序分量时将保护开放(0．12-0．15s)，允许动作，然后再将保护解除工作，防止系统振荡时保护误动作。
距离保护的概念
距离保护：距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗）。
并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。
该装置的主要元件为距离（阻抗）继电器，它可根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至短路点间的阻抗值，此阻抗称为继电器的测量阻抗。
当短路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短；当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗增大，动作时间增长，这样就保证了保护有选择性地切除故障线路。
用电压与电流的比值(即阻抗)构成的继电保护，又称阻抗保护，阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与电流的比值：U/I=Z，也就是短路点至保护安装处的阻抗值。
因线路的阻抗值与距离成正比，所以叫距离保护或阻抗保护。
距离保护分为接地距离保护和相间距离保护等。
距离保护分的动作行为反映保护安装处到短路点距离的远近。
与电流保护和电压保护相比，距离保护的性能受系统运行方式的影响较小。
特性：当短路点距保护安装处近时，其量测阻抗小，动作时间短;当短路点距保护安装处远时，其量测阻抗大,动作时间就增长，这样保证了保护有选择性地切除故障线路。
距离保护的动作时间(t)与保护安装处至短路点距离(l)的关系t=f(l),称为距离保护的时限特性。
为了满足继电保护速动性、选择性和灵敏性的要求，目前广泛采用具有三段动作范围的时限特性。
三段分别称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，它们分别与电流速断、限时电流速断及过电流保护相对应。
距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的，它的保护范围为本线路全长的80～85%;第Ⅱ段与限时电流速断相似,它的保护范围应不超出下一条线路距离第Ⅰ段的保护范围，并带有高出一个△t的时限以保证动作的选择性;第Ⅲ段与过电流保护相似，其起动阻抗按躲开正常运行时的负荷参量来选择，动作时限比保护范围内其他各保护的最大动作时限高出一个△t。
组成：(1)测量部分，用于对短路点的距离测量和判别短路故障的方向。
(2)启动部分，用来判别系统是否处于故障状态。
当短路故障发生时，瞬时启动保护装置。
距离保护
第1节距离保护的作用原理一﹑基本概念电流保护的优点：简单﹑可靠﹑经济。
缺点：选择性﹑灵敏性﹑快速性很难满足要求（尤其35kv以上的系统）。
距离保护的性能比电流保护更加完善。
，反映故障点到保护安装处的距离——距离保护，它基本上不说系统的运行方式的影响。
二﹑距离保护的时限特性距离保护分为三段式： I段：，瞬时动作主保护II段：，t=0.5’’III段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性。
————后备保护第二节阻抗继电器阻抗继电器按构成分为两种：单相式和多相式单相式阻抗继电器：指加入继电器的只有一个电压U J（相电压或线电压）和一个电流I J（相电流或两相电流之差）的阻抗继电器。
——测量阻抗Z J=R+jX 可以在复平面上分析其动作特性它只能反映一定相别的故障，故需多个继电器反映不同相别故障。
多相补偿式阻抗继电器：加入的是几个相的补偿后的电压。
它能反映多相故障，但不能利用测量阻抗的概念来分析它的特性。
本节只讨论单相式阻抗继电器。
一﹑阻抗继电器的动作特性BC线路距离I段内发生单相接地故障，Z d在图中阴影内。
由于1）线路参数是分布的，Ψd有差异2)CT,PT有误差3）故障点过渡电阻4）分布电容等所以Z d会超越阴影区。
因此为了尽量简化继电器接线，且便于制造和调试，把继电器的动作特性扩大为一个圆，见图。
圆1：以od为半径——全阻抗继电器（反方向故障时，会误动，没有方向性）圆2：以od为直径——方向阻抗继电器（本身具有方向性）圆3：偏移特性继电器另外，还有椭圆形，橄榄形，苹果形，四边形等二﹑利用复数平面分析阻抗继电器它的实现原理：幅值比较原理相位比较原理（1）全阻抗继电器特性：以保护安装点为圆心（坐标原点），以Z zd为半径的圆。
圆内为动作区。
Z dz.J——测量阻抗正好位于圆周上，继电器刚好动作，这称为继电器的起动阻抗。
无论Ψd多大，，它没有方向性。
1. 幅值比较原理：两变同乘，且，所以，这也就是动作方程。
2. 相位比较原理分子分母同乘以I J，（2）方向阻抗继电器以Z zd为直径，通过坐标原点的圆。
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距离保护距离保护是指利用阻抗元件来反应短路故障的保护装置。
目录概念距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗）。
并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。
该装置的主要元件为距离（阻抗）继电器，它可根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至短路点间的阻抗值，此阻抗称为继电器的测量阻抗。
当短路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短；当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗增大，动作时间增长，这样就保证了保护有选择性地切除故障线路。
用电压与电流的比值(即阻抗)构成的继电保护，又称阻抗保护，阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与距离保护电流的比值：U/I=Z，也就是短路点至保护安装处的阻抗值。
因线路的阻抗值与距离成正比，所以叫距离保护或阻抗保护。
距离保护分为接地距离保护和相间距离保护等。
距离保护分的动作行为反映保护安装处到短路点距离的远近。
与电流保护和电压保护相比，距离保护的性能受系统运行方式的影响较小。
特性当短路点距保护安装处近时，其量测阻抗小，动作时间短;当短路点距保护安装处远时，其量测阻抗大,动作时间就增长，这样保证了保护有选择性地切除故障线路。
距离保护的动作时间 (t)与保护安装处至短路点距离(l)的关系t=f(l),称为距离保护的时限特性。
为了满足继电保护速动性、选择性和灵敏性的要求，目前广泛采用具有三段动作范围的时限特性。
三段分别称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，它们分别与电流速断、限时电流速断及过电流保护相对应。
距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的，它的保护范围为本线路全长的80～85％;第Ⅱ段与限时电流速断相似,它的保护范围应不超出下一条线路距离第Ⅰ段的保护范围，并带有高出一个△t的时限以保证动作的选择性;第Ⅲ段与过电流保护相似，其起动阻抗按躲开正常运行时的负荷参量来选择，动作时限比保护范围内其他各保护的最大动作时限高出一个△t。
组成(1)测量部分，用于对短路点的距离测量和判别短路故障的方向。
(2)启动部分，用来判别系统是否处于故障状态。
当短路故障发生时，瞬时启动保护装置。
有的距离保护装置的启动部分兼起后备保护的作用。
(3)振荡闭锁部分，用来防止系统振荡时距离保护误动作。
(4)二次电压回路断线失压闭锁部分，当电压互感器（TV）二次回路断线失压时，它可防止由于阻抗继电器动作而引起的保护误动作。
但当TV断线时保护可以选择投/退“TV断线相过流保护”。
(5)逻辑部分，用来实现保护装置应有的性能和建立各段保护的时限。
装置构成一般情况下,距离保护装置由以下4种元件组成。
①起动元件：在发生故障的瞬间起动整套保护，并可作距离保护为距离保护的第Ⅲ段。
起动元件常取用过电流继电器或低阻抗继电器。
②方向元件：保证保护动作的方向性，防止反方向故障时保护误动作。
方向元件可取用单独的功率方向继电器，也可取用功率方向继电器与距离元件结合构成方向阻抗继电器。
③距离元件：距离保护装置的核心部分。
它的作用是量测短路点至保护安装处的距离。
一般采用阻抗继电器。
④时限元件：配合短路点的远近得到所需的时限特性，以保证保护动作的选择性。
一般采用时间继电器。
阻抗继电器阻抗继电器的类型很多，实现原理也不尽相同。
最常用的有全阻抗继电器、方向阻抗继电器、具有偏移距离保护特性的阻抗继电器等。
它们的起动特性在阻抗复平面上是一个圆(见图)。
圆的大小根据整定值调整继电器得到。
当阻抗继电器量测到的阻抗落在圆内时，继电器起动；当量测到的阻抗落在圆外时，继电器不动。
阻抗继电器的动作特性除圆以外还有直线特性、割线特性、平行四边形特性等。
接线方法用作相间故障的距离保护一般采用0°接线，接入阻抗继电器的电量为同名相的两相电压差与两相电流距离保护差，即妧AB与夒A-夒B(妧BC与夒B-夒C，妧CA与夒C-夒A)。
量测到的是至故障点的线路正序阻抗，与距离成正比。
对于长距离输电线路的距离保护的起动元件，为了得到较好的避越负荷的能力，送电端的阻抗继电器可采用-30°接线方式,即接入电量为妧AB与-夒B；受电端的阻抗继电器可采用+30°接线，即接入电量为妧AB与夒A。
用作接地短路的距离保护要考虑零序电流引起的电压降落,必须采用零序补偿。
接入阻抗继电器的电量应为同名相电压与同名相电流加零序补偿，即妧A与夒A+3k夒0。
式中k为线路每相相间互感阻抗与正序阻抗之比,I0为零序电流。
注意事项任何距离继电器均需克服机械阻力或阈电压才能动作，所以输入继电器的电流不能太小。
输入继电器的电流较小时，继电器的起动阻抗将下降，使距离继电器的实际保护范围缩短，这将影响到与相邻线路距离元件的配合，甚至引起非选择性动作。
为把起动阻抗的误差限制在一定范围内,规定了精确工作电流这一指标。
当输入电流等于时,继电器的起动阻抗下降到整定值的90％；当输入电流大于时,就可保证起动阻抗的误差在10％以内。
因此精确工作电流愈小,则继电器愈灵敏。
对于方向阻抗继电器，在近处发生短路时存在电压死区，即继电器拒绝动作。
为了改善它的动作性能，常采用极化回路以消除电压死区。
当系统发生振荡时，靠近系统振荡中心处的距离保护所测得的电压很低、电流很大，即阻抗很小。
为避免在系统振荡时距离保护装置误动作，应加设振荡闭锁装置。
在电压互感回路断线时也将造成距离保护误动作，也应增设闭锁元件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UKM=UK+△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+ IK 0*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：UKAM=UKA+IKA1* X LM1+ IKA2* X LM2+ IKA0* X LM0=UKA+IKA1*X LM1+ IKA2*X LM1+ IKA0*X LM0+ (IKA0* X LM1－IKA0* X LM1)=UKA+ X LM1(IKA1+ IKA2+ IKA0)+ IKA0（X LM0－X LM1）=UKA+X LM1*IKA+ 3IKA0（X LM0－X LM1）*X LM1/3X LM1=UKA+X LM1*IKA[1+（X LM0－X LM1）/3X LM1]令K=（X LM0－X LM1）/3X LM1则有UKAM=UKA+IKA*X LM1(1+K)或UKAM=UKA+IKA*X LM1(1+K)=UKA+X LM1(IKA+KIKA)=UKA+X LM1(IKA+K3I KA0)同理可得UKBM=UKB+ X LM1(IKB+K3I KB0)UKCM=UKC+ X LM1(IKC+K3I KC0)这样我们就可得到母线电压计算得一般公式：UKΦM=UKΦ+ X LM1(IKΦ+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。
一、接地阻抗继电器的测量阻抗我们希望，故障时加入阻抗继电器的电压、电流测量值ZJ=UJ/IJ正好成正比于保护安装处至短路点的线路阻抗Z LM对于单相接地阻抗继电器来说，如果按相电压、相电流方式接线，则故障时继电器的测量阻抗ZJ=UJ/IJ=Z LM(IKΦ+K3I0)/IKΦ当金属性单相接地短路时UKΦ=0= (1+K)Z LM它不能正确反映保护安装处至短路点的线路阻抗Z LM那么为了使阻抗继电器测量阻抗ZJ正好等于保护安装处至短路点的线路阻抗Z LM我们可以在构成阻抗继电器上做文章，使ZJ=Z LM(IKΦ+K3I0)/(IKΦ+K3I0)=Z LM也就是说使继电器的计算用电压等于相电压、计算用电流等于IKΦ+K3I0，常规继电器构成上可以采用IKΦ+K3I0复合滤序器实现，微机保护更简单，直接通过软件算法实现。
ZJ=UJ/(IKΦ+K3I0)的接线方式称为带零序电流补偿的接地阻抗继电器。
接地阻抗保护一般采用该种接线。
二、相间阻抗继电器的测量阻抗在前面两相短路的分析中，我们得出：IKABM=2IKAMUKABM=2IKAM*X1M则有母线处测量阻抗ZJ=2IKAM*X1M/2IKAM=X1M因此对于相间阻抗继电器来说，如果按相间电压、对应相间电流方式接线，则故障时继电器的测量阻抗ZJΦΦ=UJΦΦ/IJΦΦ= 2IKΦ*Z LM/2 IKΦ=Z LM能够正确反映保护安装处至短路点的线路阻抗Z LMZJΦΦ=UJΦΦ/IJΦΦ的接线方式称为相间阻抗继电器的0。
接线，相间距离一般采用该种接线。
三、正、反向短路故障测量阻抗比较假设为金属性短路，故障点电压为零规定正方向：电流由母线指向线路为正方向；电压以电压升为正方向如下图示：1、正方向短路故障测量阻抗：ZJ=UJ/IJ=ZLM2、反方向短路故障测量阻抗：ZJ=UJ/IJ=－ZLM由上式可以看出：在特定的正方向下，测量阻抗具有明显的方向性；也就是说正向故障实际上是由保护装置背侧电源作用的结果；而反向故障是由对侧电源作用的结果。
四、距离保护的实现方法不论是常规保护还是微机保护为了实现对一次设备的保护，首先要按照我们的意愿确定一个固定的动作特性（相对应有一个动作方程），若计算出的测量阻抗Z J落在动作特性内部，继电器就动作。
阻抗继电器一般应包含两个量1）补偿电压或工作电压2）极化电压或参考电压工作电压UOP=UJ－IJZZD通过这个等式可以看出，IJZZD实际上是保护安装处至整定点的压降。
那么母线电压减去保护安装处至整定点的压降实际上就是整定点的电压。
即保护范围末端的电压。
现在我们结合下图来看一下工作电压UOP在正向区内、正向区外及反方向故障时同测量电压UJ测量的相位关系。
在正向区内K1点发生短路，ZJ<ZZD则UOP=UJ－IJZZD=－IJ(ZZD－ZJ)UJ=IJZJUOP与UJ反向；在正向区外K2点发生短路，ZJ>ZZD则UOP=UJ－IJZZD=IJ(ZJ－ZZD)UJ=IJZJUOP与UJ同向；在反方向K3点发生短路，ZJ>ZZD则UOP=UJ－IJZZD=－IJ(ZJ+ZZD)UJ=－IJZJUOP与UJ同向；所以可以通过比较UOP与UJ的相位关系来判断区内、区外及反向故障。