距离保护原理(南瑞)
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
距离保护的基本原理及应用
距离保护的基本原理及应用1. 引言随着现代科技的发展和社会进步，人们对安全的需求越来越高。
距离保护技术在能源、电力、工厂等领域得到广泛应用，为保护人员、设备和环境提供了有效的安全措施。
本文将介绍距离保护的基本原理及其应用。
2. 距离保护的基本原理距离保护是一种基于电力系统的电气量测量和信号传输原理，用于检测电力系统中的故障和异常情况，并以保护设备的速度切除故障点。
其基本原理如下：•使用传感器实时测量电力系统中的电流和电压信号。
•通过信号传输线路将测量得到的信号送到距离保护装置。
•采集和处理这些信号，以判断是否存在故障。
•当检测到故障时，距离保护装置将发送信号给断路器，切除故障点。
距离保护的核心是电气量的测量和信号传输。
测量电能的电流和电压信号的准确性对距离保护的可靠性至关重要。
3. 距离保护的应用距离保护在能源、电力、工厂等领域具有广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：3.1 电力系统距离保护在电力系统中起到至关重要的作用。
在电力系统中，距离保护可以帮助检测和切除故障，保护关键设备，确保电力供应的连续性。
它可以应用于输电线路、变电站和配电系统中，保护设备免受电力系统故障的影响。
3.2 能源领域在能源领域，距离保护可以保护发电机、变压器和其他关键设备。
它可以监测能源传输和转换过程中的异常情况，并在必要时切断故障点，保护设备和人员的安全。
3.3 工厂安全保护距离保护技术还可以应用于工厂的安全保护。
在工厂中，距离保护可以监测工艺装置、机械设备和电力系统中的故障，并及时采取措施进行切除，以保护工人和设备的安全。
3.4 交通监控系统距离保护技术也可以应用于交通监控系统中，包括道路、铁路和隧道等交通设施。
它可以检测并切除交通设施中的电力故障，保护交通运行的安全性和稳定性。
4. 总结距离保护技术在各个领域具有广泛的应用。
通过测量电能的电流和电压信号，并及时进行故障切除，距离保护可以提供有效的安全保护，确保人员、设备和环境的安全。
距离保护的基本原理
距离保护的基本原理
距离保护是一种应用于各种设备的原理，旨在保护设备免受外部电磁场的干扰。
距离保护的基本原理是通过设置一个特定的阈值，当外部电磁场超过这个阈值时，设备将采取相应的保护措施，以避免对设备的损害。
为了实现距离保护，设备通常会使用传感器来检测外界电磁场的强度。
一旦检测到超过设定的阈值，设备会触发保护机制。
具体的保护机制因设备而异，常见的保护措施包括断电、自动关机、自动重启等。
这些措施旨在避免电磁场对设备的影响，保护设备的正常运行。
距离保护的原理是依赖于外界电磁场与设备的相对距离。
当设备远离电磁场源时，电磁场的强度逐渐减小，不会触发保护机制。
而当设备靠近电磁场源时，电磁场的强度增加，容易超过阈值，触发保护机制。
总之，距离保护是通过设定一个阈值，并利用传感器检测外界电磁场的强度，从而触发相应的保护机制，以保护设备免受外部电磁场的干扰和损坏。
距离保护的原理是基于距离与电磁场强度之间的关系，当设备靠近电磁场源时，电磁场强度增加，超过阈值时触发保护机制，确保设备的安全运行。
简述距离保护的工作原理
简述距离保护的工作原理距离保护的工作原理其实可以说是电力系统里的一位“保护神”。
想象一下，电力系统就像一个大家庭，远亲近邻都得相处融洽。
可一旦发生故障，像短路这种“黑心亲戚”出现，家庭的和谐就得打折扣。
这个时候，距离保护就像是那个懂事的小孩，迅速冲上前，帮忙解决问题。
说到距离保护，它的工作原理主要是通过测量电流和电压的关系来判断故障发生的位置。
它就像个侦探，时刻在观察周围的一切。
当电流流经变压器、输电线路的时候，距离保护设备会监测这些数据。
如果某个地方出现异常，比如电流大得吓人，那就说明出了问题。
想象一下，电流就像是家庭聚会的气氛，正常时候欢声笑语，突然间就变得紧张起来，那肯定是出事了。
这时候，距离保护就得开始行动了。
它会计算出一个“距离”，告诉我们故障发生的具体位置，像是给我们发了个定位导航，轻松找到“罪魁祸首”。
通过对比正常值和异常值，设备能迅速决定是断开故障线路，还是继续供电。
这种聪明的判断，真是让人拍手称快，简直是电力系统里的“智多星”。
距离保护还拥有一项绝佳的“自我修复”能力。
故障被排除后，它会自动恢复工作状态，继续保护整个电力系统。
真的是一名默默无闻但又不可或缺的英雄，就像是那种永远不会缺席的朋友，总是在你需要的时候出现。
再说说它的“多面手”能力吧。
距离保护不仅能用于高压线路，还能适用于各种复杂环境。
这就像一个万能的工具，无论你是在山顶、沙漠，还是在海底，它都能发挥作用。
即使环境再恶劣，它也能保持冷静，确保电力供应的安全。
使用距离保护设备还需要一些注意事项。
虽然它聪明，但也不是说百分之百没问题。
定期维护和检查设备是必不可少的，毕竟即使是最好的朋友，也需要时不时关心一下。
这样才能确保在关键时刻，它能够正常工作，不会掉链子。
距离保护还可以和其他保护装置配合，形成一个庞大的保护网络。
就像家庭成员间的默契配合，各自担任不同的角色，互相补充，共同抵御外来的“威胁”。
这就好比，一个人再聪明，也得靠团队的力量才能战胜困难。
电力系统继电保护 —— 距离保护的基本原理、阻抗继电器及其动作特性
二、阻抗继电器的动作特性和动作方程
动作特性：阻抗继电器在阻抗复平面动作 区域的形状。用复数的数学方程来描述， 称为动作方程。
二、阻抗继电器的动作特性和动作方程
Zm
m
Rm
jX m
金属性短路时：Um降低，Im增大，Zm变为短路点与保
护安装处之间的线路阻抗Zk=z1Lk=(r1+jx1)Lk。短路阻抗的 阻抗角就等于输电线路的阻抗角，数值较大（220kV以上不
低于75°）
二、测量阻抗及其与故障距离的关系
整定阻抗： Zset z1Lset
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
三相短路
三相对称性短路时，故障点处的各相电压相等，且在三相 系统对称 时均为0，此时，任何一相的电压、电流或任何 两相相间的电压、电流均可作为距离保护的测量电压和测 量电流，用来进行故障判断。
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
故障环路的概念及测量电压、电流的选取
零序电流补偿系数单相接地短路以a相接地为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取两相接地短路1以bc两相接地为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取两相接地短路2以bc两相接地为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取两相不接地短路以ab两相短路为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取三相短路三相对称性短路时故障点处的各相电压相等且在三相系统对称时均为0此时任何一相的电压电流或任何两相相间的电压电流均可作为距离保护的测量电压和测量电流用来进行故障判断
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*XLM1+IKA2*XLM2+IKA0*XLM0=UKA+IKA1*XLM1+IKA2*XLM1+IKA0*XLM0+(IKA0*XLM1－IKA0*XLM1) =UKA+XLM1(IKA1+IKA2+IKA0)+IKA0（XLM0－XLM1）=UKA+XLM1*IKA+3IKA0（XLM0－XLM1）*XLM1/3XLM1=UKA+XLM1*IKA1+（XLM0－XLM1）/3XLM1]令K=（XLM0－XLM1）/3XLM1则有UKAM=UKA+IKA*XLM1(1+K)或UKAM=UKA+IKA*XLM1(1+K)=UKA+XLM1(IKA+KIKA)=UKA+XLM1(IKA+K3IKA0)同理可得UKBM=UKB+XLM1(IKB+K3IKB0)UKCM=UKC+XLM1(IKC+K3IKC0)这样我们就可得到母线电压计算得一般公式：UK&PhiM=UK&Phi+XLM1(IK&Phi+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K3IKC0减去了而已。
距离保护的基本原理及应用举例
3.1 距离保护的基本原理
3.3.1 距离保护工作原理
❖ 电流保护一般只适用于35kv及以下电压等级的配电网。
❖ 对于110kv及以上电压等级的复杂电网，必须采用性能更加 完善的保护装置，距离保护就是适应这种要求的一种保护原 理。
❖ 距离保护：反应保护安装地点至故障点之间的距离，并根据 距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。
圆心：
1 2
(Z
set1
Z set2
)
半径：
1 2
(Z set1
Z set2
)
Zm
1 2
(Z set1
Z set2
)
1 2
(Z set1
Z set2
)
2、方向圆特性
❖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。
限部分的特性可以表示为
Rm Rset
❖
Xm
Rmtg1
第Ⅱ象限部分的特性可以表示为
X m Rset
❖
Rm
X mtg2
第Ⅰ象限部分的特性可以表示为
❖
Rm Xm
Rset X mctg3 X set Rmtg4
❖ 综合以上三式，动作特性可以表示为
❖
X mtg2 Rm Rmtg1 X m
❖ 主要元件为距离继电器，可根据其端子上所加的电压和电流
测知保护安装处至故障点间的阻抗值。距离保护保护范围通
常用整定阻抗
Z
的大小来实现。
se t
故障时，首先判断故障的方向 ：
➢若故障位于保护区的正方向上，则设法测出故障点到保护 安装处的距离Lk，并将Lk与Lset相比较，若Lk小于Lset， 说明故障发生在保护范围之内，这时保护应立即动作，跳开 对应的断路器；若Lk大于Lset，说明故障发生在保护范围之 外，保护不应动作，对应的断路器不会跳开。
4.2线路距离保护解读
U OP U I Z SET U OP U I K 3I 0 Z SET
ER
ES
F3
UM
F1
பைடு நூலகம்
UOP F2
ER
（四）方向阻抗继电器
jX
1、方向阻抗继电器动作方程
动作方程90 Arg Z m Z set 270 Zm
Z set
Zm
以灵敏角和Zset为直径作圆
R
方向与幅值换算关系90 Arg
C 270 D
2A D c 2B Dc
U I Z I Z I Z I Z I Z U K 1 1 2 2 0 0 0 1 0 1 (I I I )Z 3I Z 0 Z1 Z U K 1 2 0 1 0 1 3Z 1 (I K 3I )Z U K 0 1
S ZS M Zk
△UF
Zset
N
ZR R
△UOP
Uop U F
2、区外故障
S ZS M
Zset
Zk
△UOP
N
ZR R
△UF
Uop U F
3、反向故障
S ZS M Zk Zset N ZR R
△UF
△UOP
Uop U F
根据动作条件△UF<△Uop可推出动作方程
Z s Z set Z s Z k
单相接地故障电压：△Uφ=△（1+K）Im*Zset 相间故障电压： △Uφφ=△2Im*Zset
许继快速距离保护举例
工频变化量距离：
U OP U Z
Uop为保护范围末端电压; U OP 代表保护范围末端电压变化量大于 U Z动作；否则不动作。 对相间阻抗继电器: 对接地阻抗继电器：
距离保护的基本原理与构成优质PPT资料
4 5
距距离离保保护护的的Ø整振定荡测计闭算锁量与电对距流离保为护带的评零价 序电流补偿的故障相电流
3距三离相保系护统的中基Ø测本量原可电理压与正和构确测成量反电流应的：选取单相接地短路、两相接地短路、三相短路
3 三相系统中测量电压和测量电流的选取
7电距力离系–保统护正特为常殊运问保行题时的护，分Zm析相为负间荷阻距抗Z离L 保护，采用相间距离保护接线方式：
电力系统继电保护
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电力系统继电保护
3.1.3 三相系统中测量电压和测量电流的选取
电力系统继电保护
3.1.3 三相系统中测量电压和测量电流的选取
3 三相–系统中为测量保电压护和测接量电地流的短选取路，采用接地距离保护接线方式：
可正确反应：单相接地短路、两相接地短路、三相短路
4 距离保护的Ø整定取计算测与量对距电离保压护为的评保价 护安装处故障相对地电压
测量阻抗
Zm
Um Im
（3-1）
Zm Zm m Rm jXm（3-2）
Ø 电力系统正常运行时，Zm为负 荷阻抗ZL
Ø 电力系统发生金属性短路时， Zm变为短路点与保护安装处之间 的线路阻抗Zk
Z m Z k z 1 L k (r 1 jx 1 )L k
整定阻抗 Zset z1Lset （3.4）
电力系统继电保护
3.1.4 距离保护的时限特性
4 距离保护的整定计算与对距离保护的评价 7 距离保护特殊问题的分析 1 距离保护的基本原理与构成 3 三相系统中测量电压和测量电流的选取 6 故障类型判别和故障选相 测量电流为带零序电流补偿的故障相电流 1 距离保护的基本原理与构成 为保护接地短路，采用接地距离保护接线方式： 取测量电压为两故障相的电压差 可正确反应：单相接地短路、两相接地短路、三相短路 5 距离保护的振荡闭锁 3 三相系统中测量电压和测量电流的选取 可正确反应：单相接地短路、两相接地短路、三相短路 测量电流为两故障相的电流差 测量电流为两故障相的电流差 4 距离保护的时限特性 3 三相系统中测量电压和测量电流的选取
距离保护原理概述
距离保护原理概述距离保护是反映故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近确定动作时间的一种保护。
故障点距保护安装处越近，保护的动作时间就越短，反之就越长，从而保证动作的选择性。
测量故障点至保护安装处的距离，实际上就是用阻抗继电器测量故障点至保护安装处的阻抗。
因此，距离保护也叫阻抗保护。
1、距离保护的原理保护安装处母线电压与线路电流之比称为测量阻抗。
故障时，反映了保护安装处至故障点的阻抗。
将此测量阻抗与整定阻抗Zset进行比较，当ZmZset时，说明故障点在保护范围内，保护动作；当Zm>Zset时，说明故障点在保护范围外，保护不动作。
测量阻抗只与故障点到保护安装处的距离l成正比，基本不受运行方式的影响。
所以距离保护的范围基本不随运行方式变化而变化。
目前广泛采用的是三段式阶梯型距离保护。
距离保护I、II、III段的整定计算与上一期的零序保护类似。
为保证选择性，距离I段保护范围为被保护线路全场的80%~85%，瞬时动作。
距离II段的保护范围为被保护线路的全长及下一段线路的30%~40%，动作时限要与下一线路的距离I段动作时限配合，大一个时限级差0.5s。
距离三段为后备保护，其保护范围较长，一般包括本线路及下一线路全长，动作时限比下一线路距离II段相配合。
如图所示，当K点发生短路故障时，从保护2安装处到K点的距离为L2，保护2将以t2I的时限动作；从保护1安装处到K点的距离为L1，保护1将以t1II的时间动作，t1II>t2I，保护2将动作跳闸，切除故障。
所以离故障点近的保护总是先动作，因此在复杂网络中保证了动作的选择性。
2、保护安装处电压计算公式线路上K点发生短路时，保护安装处的某相的相电压应该是该相故障点电压与该相线路压降之和。
如果假设线路的正序阻抗Z1等于负序阻抗Z2，则保护安装处相电压的计算公式为：这里的k为零序补偿系数，k3I0的物理意义是三相零序电流在输电线路的相间互感阻抗上的压降。
(完整word版)第一节 距离保护的基本原理
第一节距离保护的基本原理大多电流电压保护，其保护范围要随系统运行方式的变化而变化。
对长距离、重负荷线路，由于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，采用电流电压保护，其灵敏性也常常不能满足要求。
距离保护是广泛运用在110KV及以上电压输电线路中的一种保护装置。
一、距离保护的基本原理4.1 距离保护的基本原理前面介绍的各种电流电压保护，其保护范围要随系统运行方式的变化而变化。
对长距离、重负荷线路，由于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，采用电流电压保护，其灵敏性也常常不能满足要求。
距离保护是广泛运用在110KV及以上电压输电线路中的一种保护装置。
一、距离保护的基本原理输电线路的长度是一定的，其阻抗也基本一定。
在其范围内任何一点故障，故障点电流保护很简单可靠，经济，但是对于35KV及以上的结构复杂，运行方式变化较大的高原电网，特别是线路的阻抗值较大，短路电流较小而负荷电流较大的情况下，电流保护很困难满足要求，因此必须设计更为完善的保护方式距离保护是目前高压输电线路保护的重要方式，并作为线路的主要保护广泛运用于35KV 及以上的高压电网中，我国电气化铁道牵引变电所110KV，220KV电源进线及27.5KV馈线都是一句力保护座位短路故障的主保护。
距离保护是反映测量阻抗下降而动作的保护，是欠值保护，测量阻抗值Z K为测量电压U K 与测量电流I K之比。
故保护装置需要测量电流和电压两个电气量。
当线路发生短路故障时，短路电流急剧增大、而电压降低，不难看出，ZK降低的程度相对于电压降低、电流增大的程度更加显著，因此距离保护比电流保护或电压保护的灵敏度更高，其他性能也更完善。
距离保护的核心元件是阻抗继电器。
阻抗继电器是通过输入电压值和电流值来获取阻抗的大小及相位角。
故障时阻抗继电器测量的阻抗ZK 与故障点到保护装置安装处的这段链路的阻抗值成正比，而此阻抗值又与这段路线的距离l 成正比，因此阻抗保护又称为距离保护。
距离保护原理336页PPT
几种常见距离继电器
4、正序电压为极化的动作特性的分析
➢ 保护安装处的正序电压：
U 1 (1 2 C Z 1 M 1 Z M Z 1 0)I [ ( K 3 I 0)Z (M 1 Z J)]
KC
1 C1MZM1 2Z1Z0
假设系统各部分阻抗的阻抗角都相等，则 K C
为大于0的实常数，它的存在不会对比相有任何影响， 则动作条件又可以表示为：
jX
Zzd
Zzd-ZJ
ZJ o
R
ZJ＋ZM1
－ZM1
KC
图3-22 正序电压极化的测量元件在正 向故障时的动作特性
几种常见距离继电器
4、正序电压为极化的动作特性的分析
➢ 反向故障时保护安装处的测量和正序电压：
U ( I K 3 I 0 ) Z m ( I K 3 I 0 ) ( Z m )
特性来分析。
几种常见距离继电器
2、以正序电压为极化电压的测量元件
➢ 为消除出口死去，引入正序电压作极化电压量；三 相电压组合而成的，即在不对称短路时，正序电压 中自然包括了非故障相的电压，用它来作为极化电 压，就相当于在极化电压中引入了非故障相电压。
➢ 构成极化电压的正序电压，也应该随着故障类型和 相别的不同而不同，它的选取方式应该与测量电压 的选取方式一致。
90oargZJZzd 90o (ZM1ZJ)
90o argZzdZJ 90o ZM1ZJ
几种常见距离继电器
4、正序电压为极化的动作特性的分析
➢ 动作域：
90o argZzdZJ 90o ZM1ZJ
➢ 出口故障可靠动作； ➢ 该偏移圆的直径要大
得多，因而其耐受过 渡电阻得能力要比方 向阻抗强； ➢ 动作区域包括原点并 不意味着会失去方向 性。
距离保护的工作原理
距离保护的工作原理
距离保护是一种用于保护电气设备及线路的技术，其工作原理是基于电磁感应的原理。
距离保护主要由距离保护装置和电流互感器组成。
当电力系统中发生故障时，电流互感器将故障电流信号转换为相应的电压信号，传送给距离保护装置。
距离保护装置会通过测量故障发生点与保护位置之间的阻抗值，来判断故障的位置。
在正常运行状态下，距离保护装置会根据设定的保护范围来判断电流的流动是否正常。
当电流流过设定的距离保护范围时，保护装置会正常工作，不会触发保护动作。
但当发生故障时，故障电流会导致故障点周围的电路阻抗发生变化。
根据距离保护装置预设的阻抗-时间特性曲线，装置会根据测
量得到的阻抗值来判断故障的位置，并计算出故障点与保护位置之间的距离。
如果故障点距离保护位置的距离超过了设定值，距离保护装置会触发保护动作，切断电流源，以保护设备免受故障影响。
总之，距离保护的工作原理是利用电流互感器测量故障电流信号，并根据测量得到的阻抗值来判断故障的位置，从而实现对电气设备及线路的保护。
距离保护原理
距离保护原理系统在正常运行时，不行能总工作于最大运行方式下，因此当运行方式变小时，电流爱护的爱护范围将缩短，灵敏度降低；而距离爱护，顾名思义它测量的是短路点至爱护安装处的距离，受系统运行方式影响较小，爱护范围稳定。
常用于线路爱护。
距离爱护的详细实现方法是通过测量短路点至爱护安装处的阻抗实现的。
距离爱护是以距离测量元件为基础构成的爱护装置，其动作和选择性取决于本地测量参数(阻抗、电抗、方向)与设定的被爱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，故名距离爱护。
距离爱护是以距离测量元件为基础构成的爱护装置，其动作和选择性取决于本地测量参数(阻抗、电抗、方向)与设定的被爱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，故名距离爱护。
距离爱护主要用于输电线的爱护，一般是三段或四段式。
期一、二段带方向性，作为本线段的主爱护，第一段爱护线路的80％-90％。
其次段爱护余下的10％-10％并相邻母线的后备爱护。
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爱护。
整套距离爱护包括故障启动、故障距离测量、相应的时间规律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爱护的连续监视等装置。
有的接地距离爱护还配备单独的选相元件。
距离爱护主要用于输电线的爱护，一般是三段或四段式。
期一、二段带方向性，作为本线段的主爱护，第一段爱护线路的80％-90％。
其次段爱护余下的10％-10％并相邻母线的后备爱护。
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爱护。
距离爱护包括故障启动、故障距离测量、相应的时间规律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爱护的连续监视等装置。
有的接地距离爱护还配备单独的选相元件。
所以距离爱护，也叫阻抗爱护。
距离爱护依据这个阻抗的大小确定爱护安装处至故障点的距离，并依据这个距离的远近而确定爱护动作时间级别的一种爱护装置。
距离保护的基本原理
2、反应相间故障的阻抗继电器的零度（00）接线方式 反应相间故障的阻抗继电器采用线电压与两相电流差（也可 理解为线电流）的00接线方式。由于接入的是“线量”， 以可不考虑零序分量的影响。
所
00接线方式
继电器编号 KR1 KR2 KR3 Um
.
Im
.
.
UAB UBC UCA
.
.
. . IA - IB . . IB - IC . . IC - IA
2 起动元件
4 振荡闭锁
zⅠ 3 zⅡ zⅢ
5 tⅡ tⅢ
逻辑 判别
出口
电压互感器 1 二次断线
电压二次回路断线信号
三段式距离保护原理框图
二、阻抗继电器的接线方式。
1、对阻抗继电器接线方式的基本要求 （1）阻抗继电器的测量阻抗应与故障点到保护安装处的距离成 正比。 （2）阻抗继电器的测量阻抗与故障的类别无关。
三、选择题 1、距离保护的第二段保护功能是（ ） A:主保护 B:后备保护 2、距离Ⅰ段区内故障，三段式距离保护应启动的保护是 （ ） A: Ⅰ段 B:三段全启动 C:Ⅱ段 3、距离Ⅰ段的保护范围为 （ ） A: 线路全长 B: 全长的50% C: 线路全长的80－85% 四、画图题 1、以图表的形式画出阻抗继电器的00接线方式 五、简答题 1、 对阻抗继电器接线的要求是什么？ 2、什么是反映相间故障的阻抗继电器的00接线方式？ 3、简述距离保护的基本原理。
2．1距离保护的基本原理
电流保护，其保护范围或灵敏度受系统运行方式变化的影响很 大。严重时电流速断保护可能没有保护范围，过电流保护的灵敏度 小于1。随着电力系统的不断扩大、电压等级的增高，系统运行方式 的变化越来越大，电流保护无法满足灵敏度的要求。距离保护受系 统运行方式的影响小．因此在高压、超高压电网中广泛采用距离保 护。
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正向短路方向阻抗继电器暂态动作特性分析
如果短路前空载
• 即ES 和ER 同相位，则 00 。上述动作方程成为：
900 arg Zm Z set 2700 Zm ZS
(10)
该动作方程对应的动作特性是以 和Zset 两点Z连S 线为直径的圆，
如下图所示。该动作特性是用极化电压为短路前的电压推导出来
UP U1M
90 o
arg
UOP UP
270o
正向短路稳态动作特性分析及性能评述
• 正向两相短路
。以
K
2
BC
为例
• 分析BC相间阻抗继电器。假设短路前空载，下面各式中的电流都 是故障分量电流。用图（a）系统图里的参数来表达工作电压和
极化电压U：OPBC UBC IB IC Zset IB IC Z(1m 2)IB IC Zset
从保护安装处M母线到过渡电阻
量阻抗的负值 。
Zm
的下面K点的阻R抗g 是阻抗继电器的测
RCS-900系列相间阻抗继电器的动作特性
分析和性能评述
• 相间阻抗继电器的工作电压、极化电压以及动
作方程分别为
UOP U IZset
UP U1M
90o arg U OP 90o U P
• 将极化电压反一下相位
• 亦即
90 0
arg Um
Im Z set Um
270 0
(6)
• 式中arg表示角度，是后面相量的幅角，表示分子相量超前分母
相量的角度。（6）式称做相位比较动作方程。继电器是否动作，
要看是否满足动作方程。区内短路时ar，g UOP Um 1，80满0 足（6）式，
继电器能动作，且距两个边界最远，所以它动作最灵敏。区外短
M Z
ES
N
K
ER
Z1
U
Rg
以上两式称做短路时保护安装处电压计算 的一般公式
• 在系统振荡过程中发生短路时计算保护安装 处的电压，这两个公式也是适用的。例如在 振荡中发生A相单相接地短路，保护安装处 的B相电压为：UB UKB ( IB K3I0 )Z1 。式中的 电流是系统振荡状态下的B相电流和短路附加 状态下B相的电流之和。
90 0
arg
Um Im Z U1mM
set
270 0(8)
正方向短路的暂态动作特性分析
ES
M Z
ZS
Um
Im
ZK Zm
F
Rg
.K
(a) 系统图
ES ER M
ES
U1mM
ER
N ER
jX Z set
arg
Um ImZ U1mM
set
arg
Um ImZ kES e j
set
arg Um
ImZset ES
• 以金属性短路 为例,考虑到电压规定的正方向,电流以母线流向被保护
线路的方向为正方向，所以
Um , Im Z K
故工作电压表达式为： UOP Um ImZset ImZ K ImZset Im (ZK(4 )Zset )
同样令 Zset ，nZ并K代入（4）式得： UOP Im (1 n )Z K (1 n )Um （5）
Im
Zm
ER
Im Z set
’
arg
Im Zm Im Z
Zset R Zm
’
arg Zm Zset ’ Zm ZR
• 将上式代入动作方程（8）式，并将 移’ 到不等式两边得到：
900 ’ arg Zm Z set (12710)0 ’
Z set
R
将若（空1载1）式与可Z知m90（0Z1R’1）0a式0rg动ZZm作m式方相ZZs程Se比t 对较2应，70的0
处流向被保护线路的方向为正方向。流过过渡电阻里的 电流 以 与 路流时过，IF 保电护流的以电I从F流上的向正下方方向向一作致为来正定方义向它；的在正反方方向向，短所路以时在，正方电向流短以
从 渡下电I向阻F 上的方下向面作K为点正的R方g阻向抗。是正阻方抗向继短电路器时的，测从量保抗护安。装反处方M向母短线路Z到m时过，
arg
Im Zm Im ZS
Z set Zm
arg Zm Zset Zm ZS
• 将上式代入动作方程（8）式，
并将角 移到不等式两边得到：
0
(b) 正常运行相量图
0
R
ZS
(c) 正向短路方向阻抗继电器的暂态动作特性
将90（0 9） 式arg与ZZ(m7m )式Z(Z9s相Se)t 比 2较70，0 可 知 （9）式动作方程对应的动作 特性是以 和 两点连线为
IB IC Zm Zset 2IB Zm Zset
UPBC U1BC U1B U1C
(ESB I1BZS ) ESC I1C ZS ESB ESC I1B I1C ZS IB IC ZS Zm I1B I1C ZS
(13)
2IB ZS
路或反方向短路时， arg UO，P 不Um满足00（6）式的动作方程，继电
器不动作，由于距两个边界最远，所以它最可靠地不动作。按
（6）式动作方程构成的阻抗继电器可以满足我们的要求。
电压分布图
ER
U m2 U m1 U m3
U OP3 U OP2
F3
F1
Y
F2
M
N U OP1
• 在发生区内、区外和反方向金属性短路时，阻 抗继电器的工作电压 U与OP U的m相位关系也可从 电压分布图中清晰地看出。
• 在非全相运行时运行相上发生短路，计算保护安装处的运行相 或两运行相间的电压，这两个公式也是适用的。例如在图中， 本线路B、C两相运行时B相又发生单相接地短路。保护安装处 的B相电压为 UB UKB ( IB K3I0 )Z1。保护安装处的B、C相间电 压为 UBC UKBC ( IB IC )Z1 。
0
动作特性是以 和 两点连 线ZR 为直径Zs的et
圆。
(b) 反向短路方向阻抗继电器的暂态动作特性
以正序电压为极化量的阻抗继电器(RCS-941)
• 以正序电压为极化电压的阻抗继电器在900系列线路保护中用以构成
三段式的相间和接地距离保护。在分析相间和接地阻抗继电器时，它
的正方向和反方向短路的系统图如图 的（a）和（b）所示。图中加
Z set
Z m Z set
Zm 0
Zm
R
方向阻抗继电器的暂态特性
• 动作方程为（6)式的方向阻抗继电器的动作特性如上图所示，其动作特性 圆是经过座标原点的。动作特性经过座标原点的阻抗继电器并不是一个理 想的继电器，因为在正向近处（含出口）发生短路时继电器可能拒动，出 现死区，而在反方向出口（含母线）短路时，继电器可能误动。从物理概 念上来讲，当出口（正向或反向）发生金属性短路时（6）式中的极化电 压，当比较相位的两个电气量有一个为零时，其相位比较是不准确的。如 果极化电压有一些杂散电压且其相位与工作电压相位恰好在某一些角度下 的话，继电器可能不正确动作。当出口（正向或反向）发生经过渡电阻短 路时，极化电压是过渡电阻上的压降。由于送电端和受电端的极化电压与 工作电压呈现不同的相位差，也将可能造成阻抗继电器的不正确动作。为 了消除上述缺点，应设法使短路后即使是出口短路极化电压不为零，而且 是大于过渡电阻上压降的一个电压，并使其与工作电压能正确比相。其中 一个方法是采用正序电压作为极化电压。在不对称短路时，无论是否出口 短 位 的路基问，本题电 相，压同因，为U可在m的以出正与口序工金分作属量电性压的不U正三1可m 确相能比短是相路零。时，但，且这正其种序相方电位法压与仍仍短不然路能是前解零决。的三U电相m进压U短行1相m路 ‘记忆’，即用当前时刻前一个周波或两个周波 U电1m压作为极化电压。
的，所以它是正方向短路的暂态动作特性。
jX Z set
0
R
ZS
(c) 正向短路方向阻抗继电器的暂态动作特性
反方向短路的暂态动作特性分析
ES P F
M Z
Im
ZK
ZR
IF
Rg
Zm
Um
(a) 系统图
jX ZR
N ER
ar
g
Um ImZ U1mM
set
arg
Um ImZset k’ERe j’
arg
阻抗继电器的工作电压
• 阻抗继电器的工作电压 UOP 可按下式计算获得:
UOP Um ImZset
(1)
Um 、Im 值可根据采样的数据经运算后获得，Z set是定值单 中给定的。所以微机保护可算出的值 UOP 。由（1）式确
定的阻抗继电器的工作电压有时也称做距离测量电压，或
称做补偿电压。
ES
Uop (1 n )ZK Im (1 n )Um
正向区内短路时， Z K ，Z所set以
(3)
。n由（1 3）式可见 与 UOP
U相m位相反。正向区外短路时， Z K，所Z以set ，由（3）式可见
与 U相O位P 相U同m。
ES
M Z
Im K
N ER
正向故障
ZK
Um
下面分别分析反向短路时工作电压的特点
在 线阻方抗式继 中电的器电上压的、测电量 流电 。压 对U相m 和间测阻量抗电继流电I器m 直来接说理，U解m 成 U阻、 抗继Im电；器对I接接
地 电 中阻性流抗点。继 电和电位器为的来负正说，U方，图m向中为电、IU传m压m统画U规的 定是I，m的电都I正位是方降故K向3的障I0，方相电向或压。是是电故母流障线以相电从间位保的为护电正安压，装、
M
TA Im
1
Zset Um
y TA
N ER
2