距离保护的基本原理及应用举例
距离保护的基本原理及应用举例
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 的大小来实现。 Z set
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。
方向阻抗继电器特性圆
jX
Z set
1 Z set 2
Z m 1 Z set 2
o
R
1 1 Z m Z set Z set 2 2
全阻抗继电器
特性：全阻抗继电器的动作特性是以保护安
装点为圆心、以整定阻抗Zset为半径所作的一 个圆。圆内为动作区，圆外为非动作区，圆 周是动作边界。 特点： 动作无方向性； 动作阻抗与整定阻抗相等。
的测量阻抗减小，保护范围延长， 可能造成保护无选择动作。 解决：在整定计算中解决，计算 动作电流时引入最小分支系数。
灵敏度校验：
K sen
Z 1.25 Z 12
II ( x) 2
II set
动作时间：t t
t
3、距离III段
整定原则：躲过本线路最小负荷阻抗
III set
5、整定计算举例
【例 3-1】 在图所示110kV网络中,各线路均装有距离保护，已知Z sA.max=20Ω、 Z sA.min=15Ω、Z sB.max=25Ω、Z sB.min=20Ω，线路AB的最大负荷电流 I L.max=600A，功率因数为0.85，各线路每公里阻抗Z 1=0.4Ω/km，线路阻抗角 =70º ，电动机的自起动系数K ast=1.5，保护5三段动作时间=2s，正常时母线最低 工作电压U L,min取等于0.9U N (U N=110kV)。试对其中保护1的相间保护短路Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ段进行整定计算。（各段均采用相间接线的方向阻抗继电器）
第三章距离保护
第三章距离保护第三章：电网距离保护1.距离保护的定义和基本原理：距离保护：是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的壁纸，反映故障点到保护安装处的距离而工作的保护。
基本原理：按照继电保选择性的要求，安装在线路两端的距离保护仅在下路MN内部故障时，保护装置才应该立即动作，将相应的断路器跳开，而在保护区的反方向或本线路之外正方向短路时，保护装置不应动作。
与电流速断保护一样，为了保证在下级线路的出口处短路时保护不误动作，在保护区的正方向（对于线路MN的M侧保护来说，正方向就是由M指向N的方向）上设定一个小于本线路全长的保护范围，用整定距离Lset来表示。
当系统发生短路故障时，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，跳开相应的断路器；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。
若故障位于保护区的反方向上，则无需进行比较和测量，直接判断为区外故障而不动作。
｝通常情况下，距离保护可以通过测量短路阻抗的方法来间接地测量和判断故障距离。
2.几种继电器的方式：苹果特性：有较高的耐受过渡电阻的能力，耐受过负荷的能力比较差；橄榄特性正好相反。
电抗特性：动作情况至于测量阻抗中的电抗分量有关，与电阻无关，因而它有很强的耐过渡电阻的能力。
但是它本身不具有方向性，且在负荷阻抗情况下也可能动作，所以通常它不能独立应用，而是与其他特性复合，形成具有复合特性的阻抗原件。
电阻特性：通常也与其他特性复合，形成具有复合特性的阻抗原件。
多边形特性：能同时兼顾耐受过渡电阻的能力和躲负荷的能力。
3测量阻抗：Zm定义为保护安装处测量电压Um&与测量电流Im&之比，即Um&/Im& 动作阻抗：使阻抗原件处于临界动作状态对应的阻抗（Zop）。
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
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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
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。
《距离保护全》课件
适应性差
传统距离保护主要针对 稳态工况，对于暂态和 动态变化的工况适应性
较差。
维护困难
由于设备老化和环境变 化等原因，距离保护装 置可能会出现故障，维
护困难。
配置复杂
距离保护装置的配置和 调试过程较为复杂，需 要专业人员进行操作。
距离保护的发展趋势与展望
01
02
03
04
创新算法
研究新的算法和策略，提高距 离保护的准确性和可靠性，减
距离保护装置的测量阻抗与线路阻抗 成正比，当测量阻抗大于整定阻抗时 ，保护装置动作切除故障线路。
距离保护装置通过测量故障点至保护 装置的距离，并与预先设定的整定值 进行比较，判断是否发生故障，从而 决定是否动作。
距离保护的组成
距离保护装置由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。
测量部分负责测量线路阻抗，逻辑部分负责比较测量值与整定值，执行部分负责切 除故障线路。
《距离保护全》ppt课 件
contents
目录
• 距离保护概述 • 距离保护的基本原理 • 距离保护的算法与实现 • 距离保护的应用与案例分析 • 距离保护的未来发展与挑战
距离保护概述
01
定义与特点
定义
距离保护是一种基于阻抗测量原 理的保护方式，通过测量输电线 路的阻抗值变化来检测故障。
特点
具有较高的灵敏度和可靠性，能 够快速切除故障，减小故障影响 范围。
距离保护的重要性
提高电力系统稳定性
距离保护能够快速切除故障，降低故 障对电力系统的冲击和影响，提高电 力系统的稳定性。
保障设备安全
距离保护能够及时检测到线路故障， 避免设备在异常情况下运行，从而保 障设备的安全。
距离保护的历史与发展
线路保护(距离保护、光纤电流差动)
N
ER
ES F3 UM
F1
UOP F2
ER
一、距离保护原理 方向阻抗继电器
jX
Z set
Zm
动作 9方 0A程 rZm gZse t 27 0 Zm
以灵敏角和Zset为直径作圆
R
方向与幅值9换 0 算 ArC 关 g2系 70 D
2A D c
2B D c
2AZmZmZs etZs et
排故前提：电流电压回路接线正确
四、检验中常见故障及处理 交流回路故障
交流回路故障现象及处理（电流回路）
1、测试仪显示电流回路开路，装置采样无该相电流值。 分析处理：使用万用表检查或者直接拆线检查是否有绝缘包扎
2、测试仪未显示电流回路开路，装置采样无该相电流值或者 电流值比加入值小。
分析处理：紧固装置交流插件，或者检查该相电流回路是否有短接
线路保护
四、检验中常见故障及处理 故障分类
一般分为四类故障：
一、交流回路故障（采样故障） 二、开入回路故障 三、定值故障 四、开出回路故障（整组传动故障）
四、检验中常见故障及处理 交流回路故障
交流回路检查方法
建议加入电流电压值，检查DSP和CPU采样值
U A 10 V 0 U B 20 V 120 U C 30 V 120 IA 1A 0 I B 2 A 120 I C 3 A 120
二、纵联保护 光纤电流差动保护
区外故障示意图
Es M
TA
N
TA
ER
1 IM
2 IN
区外故障时，一侧电流由母线流向线路，为正值，另一侧电流由线路 流向母线，为负值，两电流大小相同，方向相反，所以差动电流为零， 差流元件不动作。凡是穿越性的电流不产生动作电流，只产生制动电 流。制动电流是穿越性电流的2倍。
继电保护技术培训(距离保护)
距离保护整定计算
二、相间距离保护的整定计算公式
2.3 距离Ⅲ段：
III Z set .1
Z ld . min Ⅲ K rel K re K ss
Z ld . min
0.9U e. x I fh. max
可靠系数Krel取1.2～1.3；返回系数Kre取1.15～1.25；自启动系数Kss取1.1～1.7。
A、助增分支（保护安装处至故障点sN Kb Z sN
四川能投集团继保培训
距离保护整定计算
二、相间距离保护的整定计算公式 分支系数的计算：
B、汲出分支(保护安装处至故障点有负荷引出，保护测量阻抗将减小)
汲出系数是小于1的数值
Kb
1 Z dz Z fhmin K h K zq cos( d fh ) Kk U fhmin I fhmax 0.9 110 3 I fhmax 0.9 110 3 0.35 163.5
带方向闭锁的距离保护
Z fh. min
系数取值： 1.2, K h Kk
II II I Z op .1 K rel Z AB K rel Kb. min Z op.2
Z A 1 I f .m n 2 M 3 k0 m 1 / E1 1 3k 5 V N
6 k0 m
6 k0 m
0.5s t8
6
7 10
8
9
t1 0.5s V A0
总分支系数
Kb.min Kb助Kb汲 2.52 0.575 1.35
四川能投集团继保培训
距离保护整定计算
二、相间距离保护的整定计算公式
2.2 距离Ⅱ段：
② 与相邻元件的速动保护配合：
线路的距离保护
第五章 电网的距离保护第一节 距离保护的工作原理电流、电压保护具有简单、经济、可靠性高的突出优点，但是，它们存在保护范围、灵敏性受系统运行方式变化影响较大的缺点，尤其是在长距离重负荷的输电线路上以及长线路保护与短线路保护的配合中，往往不能满足灵敏性的要求；此外，在多电源环形网系统中，选择性也不能满足要求。
因此，电压等级在110kv 以上、运行方式变化较大的多电源复杂电网，构成保护时通常要求采用性能更加完善的距离保护装置。
一、距离保护的基本概念由于电流、电压保护所反应的电气量随系统运行方式、系统结构、短路形式的改变而变化，使得它们的保护功能难以满足系统发展的要求。
如图5-1所示，距离保护是反应被保护线路阻抗大小进行工作的，该阻抗是由被保护线路始端测量电压m U 与测量电流m I 的比值来反应，称为测量阻抗Z m 。
在系统正常运行时的测量阻抗Z m 是负荷阻抗Z L ，它是额定电压NU 和线路负荷电流L I 之比，值较大。
当线路发生短路时测量阻抗Z m 反应短路点到保护安装处的线路阻抗Z k ，它与距离成正比，值较小，而且短路点愈靠近保护安装处，母线残压remU 愈低，短路电流k I 愈大，其比值Z m 愈小，保护愈先动作。
测量阻抗Z m 的大小，反应了短路点的远近，当Z m 小于保护范围末端的整定阻抗Z set 而进入动作区时，保护动作。
因此，距离保护是以测量阻抗的大小来反应短路点到保护安装处的距离，并根据距离的远近确定动作时限的一种保护。
使距离保护刚好动作的最大测量阻抗称为动作阻抗或起动阻抗，用Z OP 表示。
由于距离保护反应的参数是阻抗，故又被称为阻抗保护。
因线路阻抗只与系统在不同运行方式下短路时电压、电流的比值有关，而与短路电流的大小无关，所以距离保护基本不受系统运行方式变化的影响。
二、距离保护的时限特性距离保护动作时间t 与保护安装处至短路点之间距离l 的关系 f(l)t ，称为距离保护的时限特性。
第三章距离保护
0 方向阻抗继电器
1 全阻抗继电器
①幅值比较法
Z J Z 0 Z Zd Z 0
U I Z I (Z Z ) I J J J 0 J Zd
or
1I (1 ) Z 1 I (1 ) Z U J J Zd J Zd 2 2
Z1l Z1l
ZJ2
所以必须采用三个阻抗继电器
3、中性点直接接地电网中的两相接地短路
A-B短路接地
A B C Z
A I
dAB
I B
0 I C
l
图3－39 A-B两相接地短路时测量阻抗的分析
Z
(1.1) J1
Z lI Z l (I ZlI Z l) I U A L B M B l A M AB I I I I A B A B
①幅值比较法：
1 圆心到零点的距离 Z Zd 2
1 1 Z J Z Zd Z Zd 2 2
U 1I Z 1I Z I J J J zd J zd 2 2
②相位比较法
比较 Z J 与Z J ZZd的相位
U U P J ' U U J I J Z zd
A 2
B 1
d C
Zd ZAB+Zd
(a)
t
t3
t2
t2 t1
t1
' Z dz 2
' Z dz 1
l
'' Z dz 1
'' Z dz 2
（ b） 图3－1 距离保护的作用原理 (a)网络接线; (b)时限特性
3、三段式距离保护（和三段式电流保护相对应）
距离保护
II set1
距离保护III III段 3. 距离保护III段
A 1 B 2 C
ZT
D
定值计算： 定值计算： 按躲过正常运行最小负荷阻抗整定
*本线路的近后备，相邻线路远后备。 本线路的近后备，相邻线路远后备。
3.5 影响距离保护正确工作的因 素及其对策
影响阻抗继电器正确工作的因素： 短路点的过渡电阻 电力系统振荡 保护安装处与故障点之间的分支电路 TA、TV的误差 TV二次回路断线 串联补偿电容
3.系统振荡时测量阻抗的变化规律
ɺ ɺ ɺ ɺ UM EM − IZM EM ZΣ = = − ZM = − ZM Zm = jδ ɺ ɺ ɺ I I I 1− e
∵ 1− e =
jδ
2 1− jctg
δ
2
ZΣ ZΣ δ 1 δ Zm = (1− jctg ) − ZM = ( ZΣ − ZM) − j ctg 2 2 2 2 2
ɺ EM
ɺ UM
Z
ɺ I
ZL
ɺ EN
ZM
ZN
ϕk
ɺ EM
ɺ I
ɺ ɺ EM − EN ɺ I= ZM + ZL + ZN
ɺ UM
ɺ UOS
ɺ ɺ ɺ UM = EM − IZM
ɺ ɺ ɺ UN = EN + IZN
1ɺ ɺ ɺ UOS = EM − IZΣ 2
δ
ɺ UN
ɺ EN
I
2EM δ I= sin Z∑ 2
单侧电源线路上过渡电阻的影响
A B C QF1 QF2
Rg
Zm2 = Rg
Zm1 = ZAB + Rg
jX jX
II Z2
距离保护的基本原理
距离保护的基本原理
距离保护是一种重要的安全原则，它在各种领域都有着广泛的应用，包括工业
生产、交通运输、环境保护等。
距离保护的基本原理是通过控制物体之间的距离，来减少潜在的危险和风险，保障人员和设备的安全。
在本文中，我们将探讨距离保护的基本原理及其在不同领域的应用。
首先，距离保护的基本原理是基于物体之间的相互作用和影响。
当两个物体之
间的距离足够大时，它们之间的作用力和影响会减弱，从而降低了发生意外事件的可能性。
例如，在工业生产中，机器设备之间保持一定的距离可以减少碰撞和摩擦，降低事故的发生率；在交通运输中，车辆之间保持安全距离可以减少追尾和碰撞的风险。
其次，距离保护还涉及到对潜在危险的预判和控制。
通过合理设置保护距离，
可以及时发现潜在的危险因素，并采取相应的措施来降低风险。
例如，在化工生产中，对于易燃易爆的物质，可以通过设置安全距离来减少火灾和爆炸的危险；在医疗领域，手术操作时保持一定的距离可以避免交叉感染的风险。
此外，距离保护还可以提高工作效率和生产效率。
合理设置物体之间的距离，
可以避免不必要的阻碍和干扰，提高工作的流畅性和效率。
例如，在生产线上，合理设置机器设备之间的距离可以减少物料的堆积和拥堵，提高生产效率；在办公环境中，合理设置员工之间的工作距离可以提高沟通和协作效率。
总之，距离保护的基本原理是通过控制物体之间的距离，来减少潜在的危险和
风险，保障人员和设备的安全。
在实际应用中，我们需要根据具体的情况和需求，合理设置保护距离，并采取相应的措施来确保距离保护的有效实施。
希望本文能够对距离保护的基本原理有所了解，并在实际工作中加以应用。
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
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，故障点至线路首端的距离都不一样，也就是阻抗不一样，都会小于总阻抗。
距离保护就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。
距离保护的核心元件阻抗继电器。
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，量阻抗值ZK为测量电压UK与测量电流IK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。
【资料】距离保护的基本原理及应用举例汇编
❖ 测量阻抗：测量电压与测量电流之比。
Zm
U m Im
ZmZmmRmjX m
❖ 正常运行时保护安装处测量到的阻抗为负荷
阻抗 ，即
Zm
Um Im
ZL
❖ 在被保护线路任一点发生故障时，测量阻抗 为保护安装处到短路点的短路阻抗。 ZmU Im mU Ikk ZkZ1LK
以保护安装处故障相对地电压为测量电压、以带有 零序电流补偿的故障相电流为测量电流的方式，就能够 正确地反应各种接地故障的故障距离，所以它称为接地 距离保护接线方式。
以保护安装处两故障相相间电压为测量电压、 以两故障相电流电流之差为测量电流的方式称为相 间距离保护接线方式。
❖
3.1.3、时限特性
❖
U
和
m
的Im比值称为继电器的测量阻抗
。Z m
由于 Z可m 以写成 R的 复jX数形式，所以可以利用复 数平面来分析这种继电器的动作特性，并用一定的
几何图形把它表示出来。
M 1 N 2 TA
P3
TV
Im
jX P
Zm
Z
I set
U m
2
R
3
M
1
❖ 3.2.1 园特性阻抗继电器——两种不同的表达形式，
❖ 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。
1、偏移圆特性 有两个整定阻抗：正方 向整定阻抗和反方向整 定阻抗，两整定阻抗对 应矢量末端的连线就是 特性圆的直径。特性圆 包括座标原点。
圆心：
1 2(Zset1
Zset2)
第3章 距离保护ppt课件
ZmU Im mIAU K A3I0 z1lk
Zm lk
两个接地阻抗元件动作
11
第三章 电网距离保护
4) 两相相间短路（AB）
M 1 Ik
K (2)
2N
U
U U k (I K 3 I0)z1 lk
U A U k A (I A K 3 I 0 )z 1 lk
=0
Z mU I m mIA U K A 3 I0z1 lkIA U K K 3 A I0
圆内为动作区; 圆外为非动作区。
圆心：Z0 12(Zse1tZse2t) 半径： R1 2Zse1 tZse2t
jX Z set 1
Z0
Z set 2
18
R
第三章 电网距离保护
动作方程：
（1）幅值比较方式
jX
Z set 1 Zse1t Zm
Z0 Zm Z0 Zm
ZmZ0 R
Z set 2
Z m 1 2Z s1 e tZ s2 et1 2Z s1 e tZ s2 et
阻抗继电器：
k 3 M 1 Ik
k1
k 2 2N
Lset
测量故障环路的测量阻抗Zm，与整定阻抗Zset比较， 确定故障所处的区段，决定保护是否应该动作。
由于互感器误差、故障点
过渡电阻，Zm落在 Zset 附 近的一个区域中。
在电磁型元件时代，工艺 所限，一般把其动作特性 做成圆形。
15
第三章 电网距离保护
Zm
R Zm Zset
23
第三章 电网距离保护
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
五、距离保护
4、实现方法 ⑴绝对值比较方式
|Zj
1 1 Z zd || Z zd | 2 2 1 1 I j U j Z zd I j I j Z zd 2 2
1 1 K U U j K U I j Z zd K U Z zd I 2 2 KU j
I
I
杭州电力教育
1 可见： 180 时，Z j .min ( m) Z 1、 2 2、不同特性的继电器受 振荡的影响不同。
0
3、受振荡的影响与保护 安装地点有关。
杭州电力教育
2、措施 ⑴使用受振荡影响小的继电器 ⑵从位置上躲过。 ⑶从时间上躲过。
t TZD 1.0 0 360 只要t dz t保护就不会误动作。 故 段不受振荡影响。
抗继电器动作特性 1、测量阻抗的方法：
nl nl Zj Z d , Z zd . j Z zd ny ny
2、动作特性
Z j Z zd . j 动作， Z j Z zd . j 不动作
Z j R jX Z j d Z zd 0.85Z BC Z zd z Z d 则Z zd 在BC线上
可见，由于U0的存在，即使φlm=Φd方向阻 抗继电器的动作阻抗也不总是等于整定阻抗， 而与加入继电器的电流有关。只有电流足够 大时，Zdz.j=Zzd。当电流很小时，阻抗继电 器的保护范围缩小。为了把动作阻抗的误差 限制在允许的范围内（10%），规定了精工 电流这一指标。 对应于Zdz.j=0.9Zzd时流入继电器的电流，称 为阻抗继电器的精确工作电流。 要求在线路末端发生短路时，流入继电器的 的电流Ij＞1.5 Ij。
(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。
第五章 距离保护
C I
A E
刚才推导了 : Z BC
BC U Z1 BC I
C E
C U
B E
BC U
B I
B U
C I
A E
刚才推导了 : Z BC
但 , Z AB
BC U Z1 BC I
AB U
AB AB U U A I B I B I
由此可以得到：
m U 1m U 2m U 0m U
1K U 2K U 0 K Z1 I 1m Z 2 I 2 m Z 0 I 0m U
Z1 Z 2时
K Z1 I 1m Z1 I 2 m Z 0 I 0 m U Z1I0m Z1 I0m
能反映短路点的距离。
m U K Z1 I m K 3 I 0 m 通用式 : U
（3）两相相间短路（设BC相）
BCK 0 U
BC U BCK Z1 I BC Z1 I BC 得：U
BC相间测量阻抗为：
Z BC
BC BC U U Z1 B I C I BC I
1m I 2 m I 0 m Z1 I m 为了组合出：Z1 I K Z1 I 1m I 2 m I 0m Z1 Z 0 I 0m U
K Z1 I m Z0 Z1 I 0 m U
K Z1 I m Z0 Z1 I 0 m U 0 m的形式 在电流测量中，直接得 到3 I
如果分析或计算AB相，那么，应当取AB相的电气量： AB .m U A .m U B .m U
A .K Z 1 I A .m K 3 I 0 m U B .K Z 1 I B .m K 3 I 0 m U
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Zm
Um Im
Uk Ik
Zk
Z1 LK
3.1.2 测量电压测量电流的选取
在单相系统中，测量电压就是保护安装处的电压，测量电流 就是线路中的电流，系统金属性短路时两者之间的关系为：
Um Im Z m Im Z k Im Z1 Lk
在实际三相系统的情况下?
故障电流可能流通的通路称为故障环 。
全阻抗继电器特性圆
jX
Z set
1
Zm
o
R
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Zm Zset
3.2.2．多边形动作特性的阻抗继电器
如图3-8所示，阻抗继电器准四边形动作特性，准四边形以 内为动作区，以外为不动区，即测量阻抗末端位于准四条边 上为动作边界。
jX
Xset α2
o
α4
Zm
α3
α1 Rset
R
(b)
设测量阻抗Zm的实部为 Rm，虚部为 X m，则图3-8在第Ⅳ象限
1、单相接地故障的情况下，存在一个故障相 与大地之间的故障环(相-地故障环) 。
2、两相接地故障的情况下，存在两个故障相 与大地之间的相-地故障环和一个两故障相之 间3、的两故相障不环接(相地-故相障故的障情环况) 。下，存在一个两故障 相之间的相-相故障环 。
4、三相故障的情况下，存在三个相-地故障环 和三个相-相故障环 。 距离保护的正确工作是以故障距离的正确测量为基础的， 所以应以故障环上的电压电流做出的测量作为判断故障范围 的依据，对非故障环上电压电流做出的测量应不予反映。
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。
若故障位于保护区的反方向上，则无需进行比较和测量，直 接判为区外故障。
测量阻抗：测量电压与测量电流之比。
Zm
Um Im
Zm Zm m Rm jX m
正常运行时保护安装处测量到的阻抗为负荷
阻抗 ，即
Zm
Um Im
ZL
在被保护线路任一点发生故障时，测量阻抗 为保护安装处到短路点的短路阻抗。
第三章 线路阶段式 距离保护
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。
关系称为距离保护的时限特性，目前获得广泛应用的是阶梯 型时限特性，称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段
3.1.4 距离保护的组成
3.2 阻抗继电器及其动作特性
阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，其主要作 用是测量短路点到保护安装处之间的距离，并与整 定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作。
U和m 的Im比值称为继电器的测量阻抗 。Zm
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
Rset X set
1 4
Xm
Rm
8 Rset
Xˆ m
1 4
Rm
Xm
X set
1 8
Rˆm
(3-12)
1 4
该式可以方便地在微机保护中实现。
3.3 距离保护整定计算与对距离保护 的评价
A
G~
2 1B
jX 3
4C
jX
D
G~
R R
1、距离I段 整定原则：躲过下一线路出口短路
ZI set
Krel Z AB
Krel Z1lAB
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。 特点：动作具有方向性；
方向阻抗继电器特性圆
jX
1 2 Z set
Z set
Zm
1 2
Z set
o
R
Zm
1 2
Z set
1 2
Z
set
全阻抗继电器
特性：全阻抗继电器的动作特性是以保 护安装点为圆心、以整定阻抗Zset为半径 所作的一个圆。圆内为动作区，圆外为非 动作区，圆周是动作边界。 特点： 动作无方向性； 动作阻抗与整定阻抗相等。
由于 Z可m 以写成 R的 复jX数形式，所以可以利用复 数平面来分析这种继电器的动作特性，并用一定的 几何图形把它表示出来。
M 1 N 2 TA
P3
TV
Im
jX P
Zm
ZI se t
Um
2
R
3
M
1
3.2.1 园特性阻抗继电器——两种不同的表达形式，
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 。
Xˆ mctg3 Rˆ m tg 4
其中
Xˆ m
0,
X
m
,
Xm 0 Xm 0
Rˆm
0, Rm ,
Rm 0 Rm 0
若取 ，ctg3
1 2 14， 1， ctg4
3 45， 4 7，.1则 tg1 tg2 0.249 0.25
0.1245 0.125 ，1 式（3-11）又可表示为
以保护安装处故障相对地电压为测量电压、以带有零 序电流补偿的故障相电流为测量电流的方式，就能够正 确地反应各种接地故障的故障距离，所以它称为接地距 离保护接线方式。
以保护安装处两故障相相间电压为测量电压、以 两故障相电流电流之差为测量电流的方式称为相间 距离保护接线方式。
3.1.3、时限特性
距离保护的动作时间t与保护安装处到故障点之间的距离l的
1、偏移圆特性 有两个整定阻抗：正方 向整定阻抗和反方向整 定阻抗，两整定阻抗对 应矢量末端的连线就是 特性圆的直径。特性圆 包括座标原点。
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