距离保护的基本原理及应用举例
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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 。
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
Leabharlann Baidu
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、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。
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。
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
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
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
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
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。
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
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。
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
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。
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 。
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
Leabharlann Baidu
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、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。
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。
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
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
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
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
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
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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。
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
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。
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
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。