继电保护第三章
大学课件 电力系统继电保护 第三章第五节 距离保护的振荡闭锁
1 2
即振荡中心在保护的反方向上，振荡时测量阻抗末端轨迹
的直线OO’在第三象限内与Z∑相交，不会引起方向阻抗特 性保护的误动作。
• 3 电力系统振荡对距离测量元件特性的影响
在图3-29所示的双侧电源系统
中，假设M、N两处均装有距离保
护，其测量元件均采用圆特性的
方向阻抗元件，距离Ⅰ段的整定
阻抗为线路阻抗的80%，则两侧
TDW的选择原则：
正向区内 Ⅰ段保护有足够时间可靠跳闸 故障时 Ⅱ段保护能可靠起动并实现自保持
时间不应小于0.1s
区外故障引 测量阻抗不会在故障后的 起振荡时 TDW时间内进入动作区
将故障线路跳开
所以，通常情况下取TDW=0.1s~0.3s，现代数字保护中， 开放时间一般取0.15s左右。
系统正常运行或静态稳定被破坏时：
KZ1----整定值 较高的阻抗元件 KZ2----整定值 较低的阻抗元件
在Z1动作后开 放△t的时间
这段时 Z2动作 间内
Z2不动作
开放保护直到Z2返回 保护不会被开放
它利用短路时阻抗的变化率较大，Z1、Z2的动作时间差
小于△t，适时开放。测量阻抗每次进入Z1的动作后，都会
开放一定时间。
由于对测量阻抗变化率的判断是由两个不同大小的阻抗 圆完成的，所以这种振荡闭锁通常俗称“大圆套小圆”振荡闭 锁原理。
系统振荡时，安装在M点处的测量元件的测量阻抗为：
Zm
UM IM
EM
IM ZM IM
EM IM
ZM
1 1 e j
Z ZM (3 130)
Im
E Z
EM (1 e j ) Z
1 e j
1 cos
j sin
电力系统继电保护基础知识讲座-第三章(电力系统输电线路的电流电压保护)
第一节 一、无时限电流速断保护 3、无时限电流电压联锁速断保护
为了躲开线路末端故障以保证选
择性，电流元件整定值和电压元件整
定值之间应满足可靠系数的要求，即
3I
I op1
Z
AB
/
U
I op1
KI rel
可靠系数
KI rel
一般取
1.3。
在网路正常运行情况下，若电压互感
器 TV 出现二次断线而使输入至电压
第一节 相间短路的电流电压保护 二、带时限电流速断保护（电流保护第II段）
断路器 1QF 处带时限电流速断保护的
动作电流和动作时间应分别整定为：
I = I II op1
K / K II I rel OP 2
b m in
tIIop1=tIop2+Δ t=Δ t
Δ t——时限阶段，在我国通常取 0.5 秒
灵敏度要求：
K III sen1
I KB min I III
op1
1.3
（近后备）
K III sen1
I KC min I III
op1
1.2
（远后备）
IkB min ——为被保护线路末端短路时流过该处保护的最小故障电流 IkC min ——为相邻线路末端短路时流过该处保护的最小故障电流
灵敏度校验：
1、
K II sen
I KBm in I II
OP1
1.3 ~ 1.5
IkBmin——在本线末端短路时流过 1QF 处保护的最小短路电流
2、当该保护灵敏度不满足要求时，动作电流可采用和相邻线路电流保护第 II 段
整定值配合，以降低本线路电流保护第 II 段的整定值而提高其灵敏度，即整
微型机继电保护原理 第三章
第三章数字滤波器第一节概述继电保护装置的主要任务是在被保护设备发生故障时，以尽可能短的时限，在尽可能小的区间内，自动把故障设备从电网中切除。
系统在发生故障的最初阶段，由于电流和电压信号中含有衰减的直流和各次谐波，使故障暂态信号的频谱十分复杂。
任何保护装置，若其动作原理是基于信号的某部分或单一频率分量（例如工频分量、二次谐波等），又由于动作快速性的要求，必须在故障的暂态过程中动作，因此都不可避免地要对输入信号作滤波处理。
微机继电保护装置，处理的是离散采样信号，为了满足采样定理的要求，都要使用前置低通滤波器，以滤除输入信号中的那些高于f2S的频率成分。
但是这仅仅是为了防止频率混叠，前置低通滤波器的截止频率一般是很高的，难以接近工频，因此，直流分量及部分谐波需由数字滤波器来滤除。
同时，采用数字滤波器还可以抑制数据采集系统引入的各种电子噪声，例如：采样保持回路中的电子开关泄露，模数转换时的量化误差等原因带来的噪声。
广义而言，数字滤波器是一个装置或系统，用于对输入信号进行某种加工处理（运算），以达到取得信号中有用的频率成分而去掉无用信息的目的。
我们所熟悉的模拟滤波器是包含无源元件R、L、C或有源元件（如运算放大器等）的一个物理装置或系统，而数字滤波器实际上是一段程序，微机通过执行这一程序，对数字信号进行某种数学运算，去掉信号中的无用成分，从而达到滤波的目的。
要实现某一数学式描述的特性，对模拟滤波器，要设计一个物理电路，调试该电路，选择电路中的各元件参数，使其输入输出满足预定的滤波要求。
而实现同一特性的数字滤波器，只需按所设计的数学模型编制程序即可。
与模拟滤波器相比，数字滤波器主要有以下优点：1．精度高在模拟滤波器中所用的元件的精度要达到10－3已很不易了，而在数字滤波器中增加字长很容易提高精度。
2．可靠性高模拟滤波器中各元件的参数受环境温度变化的影响较大，元件老化等因素也会影响滤波特性，而数字式滤波器受环境温度的影响要小得多，且不存在元件老化、元件特性差异等导致滤波特性不一致等问题。
继电保护第三章2
•
•
•
•
•
阻抗继电器的接线方式
A相接地故障时，
• • •
U kA = 0
•
•
I A1 = I A2 = I A0
•
•
•
•
U MA = U kA + I A1 z1lk + I A 2 z 2lk + I A0 z0lk = ( I A1 + I A 2 + I A0 ) z1lk + ( z0 − z1 )lk
阻抗继电器的精工电流 当
arg
•
UK
•
= ϕ sen
IK
Z act = 0.9Z set
时，使得继电器刚好动作的 电流。 当 I K > I ac 时，就可以保 证起动阻抗的误差在10％之 内。
• •
阻抗继电器
方向阻抗继电器的死区及死区的消除方法
对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时，故障线路母线上的残余电压将 降低到零， •
•
•
•
IM
EM − EN E M − E N E M (1 − e − jδ ) = = = Z SM + Z MN + Z SN Z∑ Z∑
•
•
•
•
•
•
2 EM δ = sin Z∑ 2
δ=180°, δ=360°,
IM = 2EM / Z∑
ɺ IM = 0
•电力系统振荡时电流、电压的分布
PQ = E M − E N
• • • • • •
• • • •
•
•
•
阻抗继电器的接线方式
对距离保护接线方式的要求及接线种类
继电保护第三章
1.单选题1。
对于无时限电流速断保护，当线路在最大运行方式下发生三相短路时，保护（）. A．有最大的保护范围B．有最小的保护范围C．保护范围无论何时均相同D．保护范围为02.无时限电流速断保护能够保护（ ).A. 本线路的一部分B。
本线路及相邻线路全长C. 相邻线路全长D。
本线路全长3.《继电保护和安全自动装置技术规程》规定，无时限电流速断保护的最小保护范围不小于线路全长的（）.A．1％—5％B．15％-20%C．25％—30％D．45%-50%4。
对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，称为( ).A．无时限电流速断保护B．限时电流速断保护C．定时限过电流保护D．反时限过电流保护5.电流保护的灵敏度受( ）的影响。
A。
短路点B。
故障类型C.系统运行方式变化D.短路电流6.使电流速断保护有最小保护范围的运行方式为系统（ )。
A。
最大运行方式B。
最小运行方式C。
正常运行方式D。
事故运行方式7.本线路的限时电流速断保护与本线路的无时限电流速断保护范围有重叠区，当在重叠区发生故障时由（）。
A．本线路的限时电流速断保护动作跳闸B．本线路的无时限电流速断保护动作跳闸C．两个保护都动作跳闸D．两个保护都不动作跳闸8。
当限时电流速断保护的灵敏系数不满足要求时，可考虑（ )。
A.采用过电流保护B。
与下一级限时电流速断保护相配合C.与下一级无时限电流速断保护相配合D。
与下一级过电流保护相配合9。
《继电保护和安全自动装置技术规程》规定限时电流速断保护灵敏系数应（ ).A。
≥1.3—1.5B。
≤1.3—1.5C。
≥2D. ≤210.限时电流速断保护与相邻线路无时限电流速断保护在定值上和时限上均要配合，若（）不满足要求,则要与相邻线路限时电流速断保护配合。
A。
选择性B.速动性C。
灵敏性D.可靠性11。
当限时电流速断保护的灵敏度不满足要求时，可考虑（）。
A.采用过电流保护B.与下一级过电流保护相配合C。
与下一级电流速断保护相配合D。
第三章继电保护装置简介
MiCOM P141/P142&P143第三章继电保护装置简介MiCOM P141/P142&P143第三章继电器保护装置简介MiCOM P141/P142&P143 页码 1/16 目录1.继电保护系统概述3 1.1硬件概述3 1.1.1处理器板3 1.1.2输入模块3 1.1.3电源模块3 1.1.4IRIG-B 板31.2软件概述3 1.2.1实时操作系统3 1.2.2系统服务软件4 1.2.3操作平台软件5 1.2.4保护与控制软件5 1.2.5故障录波器52.硬件模块5 2.1处理器板5 2.2内部通信总线5 2.3输入模块6 2.3.1互感器板6 2.3.2多路转换开关6 2.4电源模块 (包括输出继电器)9 2.4.1电源板 (包括RS485 通讯接口) 9 2.4.2输出继电器板9 2.5IRIG-B板9 2.6机械布置103.继电保护装置软件10 3.1实时操作系统11 3.2系统服务软件11 3.3操作平台软件11 3.3.1记录日志12 3.3.2整定值数据库12 3.3.3数据库接口12 3.4保护与控制软件12继电器保护装置简介第三章页码 2/16 MiCOM P141/P142&P1433.4.1概述–保护与控制时序安排12 3.4.2信号处理12 3.4.3可编程方案逻辑13 3.4.4事件和故障记录13 3.4.5故障录波器13 3.4.6故障定位144.自检和诊断15 4.1启动自检15 4.1.1系统导入15 4.1.2初始化软件15 4.1.3平台软件的初始化和监视15 4.2连续自检16图 1: 继电保护装置模块结构和信息流程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 图 2: 主输入板．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 图 3: 保护装置软件结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11第三章继电器保护装置简介MiCOM P141/P142&P143 页码 3/16 1.继电保护系统概述1.1硬件概述继电保护装置硬件是基于标准化设计的，这也是为何继电保护装置都是由标准范围内抽出的一些模块装配而成的。
第三章 微机继电保护基础
跟随器的输入阻抗很高（达 1010 ）， 输出阻抗很低（最大 ），因而A1对输入 6 u sr 来说是高阻抗；而在采样状态时，对 信号 C h 为低阻抗充电，故可快速采样。又 电容器 由于A2的缓冲和隔离作用，使电路有较好的 保持性能。
SA为场效应晶体管模拟开关，由运算放大器A3 驱动。A3的逻辑输入端 S / H 由外部电路（通常可 C h 处于 由定时器）按一定时序控制，进而控制着 采样或保持状态。符号 表示该端子有双重功 S/H 能，即 S/H S / H ＝“1”电平为采样（Sample）功能, ＝“0”电平为保持（Hold）功能。某个符号 上面带一横，表示该功能为低电平有效，这是数字 电路的习惯表示法。
A1和A2的接法实质相同，在采样状态（SA接通时），A1 的反相输入端从A2输出端经电阻器R获得负反馈，使输出跟 踪输入电压。在SA断开后的保持阶段，虽然模拟量输入仍 在变化，但A2的输出电压却不再变化，这样A1不再从A2的 输出端获得负反馈,为此在A1的输出端和反相输入端之间跨 接了两个反向并联的二极管，直接从A1的输出端经过二极 管获得负反馈，以防止A1进入饱和区，同时配合电阻器R起 到隔离第二级输出与第一级 fmax
目前大多数的微机保护原理都是反映工频量的，在这种 情况下，可以在采样前用一个低通模拟滤波器（Low Pass Fliter， LPF）将高频分量滤掉，这样就可以降低 f S 。实际 上，由于数字滤波器有许多优点，因而通常并不要求图3-1中 的模拟低通滤波器滤掉所有的高频分量，而仅用它滤掉 f S / 2 以上的分量，以消除频率混叠，防止高频分量混叠到工频附 近来。低于 f S / 2 的其他暂态频率分量，可以通过数字滤波 来滤除。
由于Z g 很小，所以共模干扰信号对变 换器二次侧的影响得到了极大的抑制。这 样中间变换器还起到屏蔽和隔离共模干扰 信号的作用，可提高交流回路的可靠性。
继电保护第三章课后习题答案
3.2 什么是保护安装处的负荷阻抗、短路阻抗、系统等值阻抗？答：负荷阻抗是指在电力系统正常运行时，保护安装处的电压（近似为额定电压）与电流（负荷电流）的比值。
因为电力系统正常运行时电压较高、电流较小、功率因数较高（即电压与电流之间的相位差较小）,负荷阻抗的特点是量值较大，在阻抗复平面上与R 轴之间的夹角较小。
短路阻抗是指在电力系统发生短路时，保护安装处的电压变为母线残余电压，电流变为短路电流，此时测量电压与测量电流的比值即为短路阻抗。
短路阻抗即保护安装处与短路点之间一段线路的阻抗，其值较小，阻抗角较大。
系统等值阻抗：在单个电源供电的情况下，系统等值阻抗即为保护安装处与背侧电源点之间电力元件的阻抗和；在多个电源点供电的情况下，系统等值阻抗即为保护安装处断路器断开的情况下，其所连接母线处的戴维南等值阻抗，即系统等值电动势与母线处短路电流的比值，一般通过等值、简化的方法求出。
3.3 什么是故障环路？相间短路与接地短路所构成的故障环路的最明显差别是什么？ 答：在电力系统发生故障时，故障电流流通的通路称为故障环路。
相间短路与接地短路所构成的故障环路的最明显差别是：接地短路点故障环路为“相—地”故障环路，即短路电流在故障相与大地之间流通；对于相间短路，故障环路为“相—相”故障环路，即短路电流仅在故障相之间流通，不流向大地。
3.4 构成距离保护为什么必须用各种环上的电压、电流作为测量电压和电流？答：在三相电力系统中，任何一相的测量电压与测量电流之比都能算出一个测量阻抗，但是只有故障环上的测量电压、电流之间才满足关系1U I Z I Z I Z L m m m m k m k ===，即由它们算出的测量阻抗才等于短路阻抗，才能够正确反应故障点到保护安装处之间的距离。
用非故障环上的测量电压与电流虽然也能算出一个测量阻抗，但它与故障距离之间没有直接的关系，不能够正确地反应故障距离，所以不能构成距离保护。
3.10 解释什么是阻抗继电器的最灵敏角，为什么通常选定线路阻抗角为最灵敏角。
电力系统继电保护
第三章电力系统继电保护一、继电保护电力系统在运行中会发生故障，最常见的故障是各种类型的短路。
当短路故障发生时，将伴随出现很大的短路电流和部分地区电压降低，对电力系统可能产生以下后果：(1)破坏电力系统并联运行的稳定性，引发电力系统振荡，甚至造成系统瓦解、崩溃；(2)故障点通过很大的短路电流和燃烧电弧，损坏或烧毁故障设备；(3)在电源到短路点之间，短路电流流过非故障设备，产生发热和电动力，造成非故障设备损坏或缩短使用寿命；(4)故障点附近部分区域电压大幅度下降，用户的正常工作遭到破坏或影响产品质量。
电力系统运行中还可能出现异常运行状态，使电力系统的正常工作受到干扰，运行参数偏离正常值。
最常见的电力系统异常状态是过负荷，过负荷使电力系统元件或设备温度升高，加速绝缘老化，甚至发展成故障。
另外，电力系统异常状态还有电办系统振荡、频率降低、过电压等。
故障和异常运行如果得不到及时处理，都可能在电力系统中引起事故。
电力系统事故是指整个系统或部分的正常运行遭到破坏，造成对用户少送电或电能质量严重恶化，甚至造成人身伤亡、电气设备损坏或大面积停电等事故。
针对电力系统可能发生的故障和异常运行状态．需要装设继电保护装置。
继电保护装置是在电力系统故障或异常运行情况下动作的一种自动装置，与其他辅助设备及相应的二次回路一起构成继电保护系统。
因此，继电保护系统是保证电力系统和电气设备的安全运行，迅速检出故障或异常情况，并发出信号或向断路器发跳闸命令，将故障设备从电力系统切除或终止异常运行的一整套设备。
继电保护的任务是：1)反映电力系统元件和电气设备故障,自动、有选择性、迅速地将故障元件或设备切除，保证非故障部分继续运行，将故障影响限制在最小范围。
2)反映电力系统的异常运行状态，根据运行维护条件和设备的承受能力．自动发出信号，减负荷或延时跳闸。
二、自动装置保障电力系统安全经济运行、提高供电可靠性和保证电能质量，电力系统自动装置是必不可少的。
继电保护 原理 第三章 距离保护
IC − IA
IC
IC
结论：接于故障环路的阻抗继电器可以正确反映保护安装处到故障点之间的线路正序阻 抗。其余两只阻抗继电器的测量阻抗很大，不会动作。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。
3． 中性点直接接地电网的两相接地短路 仍然以 BC 两相接地短路为例
.
.
U Bd = U Cd = 0
.
3I0 ≠ 0
.
.
.
.
.
.
ZJ2
=
U B −UC
..
= (I B − IC )Z1ld
+ k3 I 0 Z1ld
.
.
− k3 I0 Z1ld
= Z1ld
IB− IC
IB − IC
.
.
Z J1
= UA−UB
.
.
> Z1ld
IA− IB
结论：同两相短路。 （三） 接地短路阻抗继电器的接线方式
以 A 相接地短路为例
三﹑阻抗继电器的构成
主要由两大基本部分组成：电压形成路和幅值比较或相位比较回路。
UJ 电
压
形
IJ
成
UA 比 幅
回
UB 路
执行 （输出）
UJ 电
UC
比
压
相
形
回
IJ 成
UD
路
执行 （输出）
交流回路
交流回路
UA﹑UB﹑UC﹑UD 基本上是由 UJ 和 IJZzd 组合而成。而 UJ 可直接从 PT 二次侧取得，必 要时经 YB 变换。而 IJZzd 则经过 DKB 获得。 （一） 方向阻抗继电器交流回路的原理接线
.
继电保护原理第3章电网距离保护
U
U Uk (I K 3I0 ) Z1 l
•
•
•
U A U kA (I A K 3I0 ) Z1l
•
•
Zm
Um Im
UA
•
I A K 3I0
Z1l
U kA
•
I A K 3I0
•
U kA 0
Zm Z1l l
4) 两相相间短路
M 1 Ik
k
2N
假设AB 相间短路:
U
1）测量阻抗正比于短路点到保护安装点之间的距离；
Zm l ，l 是故障距离。 Zm z1 l
2）测量阻抗应该与故障类型无关，即在故障位置确定 情况下，测量阻抗不随故障类型的变化而变化。
三相系统中测量电压和测量电流的选取（距离保护的接线方式）
阻抗继电器的接线方式主要有两种： 1、相间距离继电器接线（ 0° 接线方式），反应相间故障； 2、接地距离继电器接线方式（相电压和具有K3I0补偿的相电 流接线），反应接地短路故障。
5. 动作角度范围变化对继电器特性的影响
橄榄形（透镜型）继电器： arg Zset Zm
90 Zm
苹果型继电器： arg Zset Zm
Zm
折线型继电器：
60
arg
U J IJ Z0
60
, 90
第三节 阻抗继电器的实现方法
阻抗继电器的两种实现方法：
（1）精确测量出测量阻抗Zm，然后把它与事先确定的动作 特性进行比较。如果Zm在动作区域内，判为内部故障，发出 动作信号。
jX
Z0 Zset2
2N
Zset1 Zm
R
圆的半径：
R1 2
Zset1 Zset2
继电保护培训第三章(线路)
（1）电力线载波；（2）微波；（3）光纤； （4）导引线。
当前，光缆的应用范围越来越广泛，尤其是继电保护通道 越来越多地采用光纤通道。
技术规程提出，具有光纤通道的线路，应优先使用光纤作 为传送信息的通道。
纵联保护通道传送的信号按其作用的不同,可 分为三种信号：
跳闸信号、允许信号、闭锁信号
距离保护
距离保护的整定计算原则
距离保护I段按躲过线路末端故障整定 距离保护II段：原则1与相邻线路的距离I段配合；原则2按躲
过线路末端变压器低压母线短路整定。取上述两项中数值小 者作为保护II段定值。灵敏度校验：按本线路末端故障校验 灵敏度。若灵敏度不满足要求，应与相邻线路距离保护II段 配合。 距离保护III段按躲过输电线路的最小负荷阻抗整定。考虑外 部故障切除后，电动机自启动时，距离保护III段应可靠返回。 动作时间按阶梯时限原则整定。
37
距离保护
对距离保护的评价
1、选择性 多电源的复杂网络中能保证动作的选择性。 2、快速性 距离保护的第一段能保护线路全长的85%，对双侧电源的线路，
至少有30%的范围保护要以II段时间切除故障。
38
距离保护
对距离保护的评价
3、灵敏性 由于距离保护同时反应电压和电流，比单一反应电流的保 护灵敏度高。 距离保护一段的保护范围不受运行方式变化的影响。保护范 围比较稳定。二、三段的保护范围受运行方式变化影响。
7
纵联保护分类
纵联保护
高频保护 微波保护 光纤保护
导引线 保护
按保护通道形式进行分类
8
纵联保护分类 按保护原理进行分类
输电线 纵联保护
比较线路两端功率方向的方向纵联保护 比较线路两端电流相位的相位差动纵联保护
继电保护第三章要点总结
（2）阻抗继电器本身较复杂，还增设了振荡闭锁装置，电压断线闭锁装置，因此，距离保护装置调试比较麻烦，可靠性也相对低些。
电压回路断线对距离保护的影响：
当电压互感器二次回路断线时，距离保护将失去电压，这时阻抗元件失去电压而电流回路仍有负荷电流通过，可能造成误动作。对此，在距离保护中应装设断线闭锁装置。
分支电流的影响：
由于助增电流的存在，使保护A的测量阻抗增大，保护范围缩短。具有外汲电流时，与无分支的情况相比，将使保护A测量阻抗的减小，保护范围增大，可能引起无选择性动作
3，振荡时三相完全对称，电力系统中不会出现负序分量；而短路时总要长期或瞬间出现负序分量
对振荡闭锁回路的要求：
1，系统振荡而无故障时，应可靠将保护闭锁
2，系统发生各种类型故障，保护不应被闭锁
3，在振荡过程中发生故障时，保护应能正确动作
4，先故障，且故障发生在保护范围之外，而后振荡，保护不能无选择性动作
电力系统振荡对距离保护的影响:
若振荡中心在距离Ⅰ段保护范围内，则在振荡中距离Ⅰ段可能误动
若振荡中心在距离Ⅱ段保护范围内，则距离Ⅱ段会否误动取决于振荡周期，正当频率越慢，越易引起误动
距离Ⅲ段一般靠动作延时可以躲过振荡影响（振荡周期一般在0.1-1.5s之间）
振荡中心不在保护范围内，则不会引起保护误动
保护动作区形状不同，受振荡影响的程度不同
对距离保护的评价
对保护动作选择性的要求。
（2）阻抗继电器是同时反应电压的降低与电流的增大而动作的，因此距离保护较电流保护有较高的灵敏度。其中Ⅰ段距离保护基本不受运行方式的影响，而Ⅱ、Ⅲ段仍受系统运行方式变化的影响，但比电流保护要小些，保护区域和灵敏度比较稳定。
大学课件 电力系统继电保护 第三章第二节 阻抗继电器及其动作特性
90 arg Zm Rset 90
Rset
电阻特性通常也是与其它特性复合，形成具有复合特性的阻抗 元件。
方向特性阻抗形式的绝对值比较动 作方程为：
Zm Zset Zm Zset
方向特性阻抗形式的相位比较方 程为：
90 arg Zm 90 Z set
方向特性的动作边界如图所示。动作边界直线经过坐标 原点，且与整定阻抗Zset方向垂直，直线的右下方（即 Zset一侧）为动作区
1 圆特性阻抗继电器
偏移圆特性 全阻抗圆特性
方向圆特性 上抛圆特性
正方向整定阻抗
动作阻抗Zop——使阻抗元件处 于临界动作状态对应的阻抗。
最灵敏角——当测量阻抗的阻 抗角与正向整定阻抗的阻抗角 相等时，阻抗继电器动作阻抗 最大，此时继电器最为灵敏， 所以正向整定阻抗的阻抗角又 称最灵敏角。最灵敏角一般取 为被保护线路的阻抗角。
Xmtg2 Rm Rset Xm ctg3 Rm tg1 X m X set Rm tg4
Xm
0( Xm
Xm 0) ( Xm 0)
Rm R0m((RRmm00))
若取1 2 14 ,3 45 ,4 7.1 , 则
tg1
tg2
0.249
0.25
1 4
, ctg3
1,tg4
0.1245
0.125
1 8
则动作特性又可以表示为：
1 4
Xm
Rm
Rset
Xm
1 4
Rm
Xm
Байду номын сангаас
X set
1 8
Rm
5 复合特性阻抗元件
复合特性——将上述各种特性复合而得到的动作特性称为复合特性。
继电保护培训第三章(线路)PPT课件
隔离故障区段
根据故障定位结果，将故障区段从系 统中隔离出来，以缩小停电范围。
05 线路保护策略与优化
线路保护策略
快速保护
针对线路故障，应优先采用快速 切除故障的策略，以减小故障对
系统的影响。
可靠保护
保护装置应具有高可靠性，避免 误动和拒动，确保线路安全。
灵活保护
根据线路的重要性和运行方式， 可采用多种保护方案，以满足不
线路距离保护原理
总结词
距离保护是利用测量线路阻抗变化来检测线路故障的一种保 护方式，通过比较线路中测量阻抗与设定阻抗的差异来判断 是否发生故障。
详细描述
距离保护通过测量线路两端电压和电流的大小和相位来计算 阻抗，并根据阻抗的变化判断故障是否发生在本线路内。当 阻抗值超过设定的阈值时，保护装置动作，切除故障线路。
集成化保护
将线路保护与其他电力系统自动化系统集成在一起，实现信息共享 和协调控制。
自适应保护
发展自适应保护技术，根据线路的运行方式和故障情况，自动调整 保护定值和策略，提高其适应性。
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选择性
在多级保护配合的情况下，下 一级保护不应越级动作，以确
保故障切除的准确性。
灵敏性
保护装置应能灵敏地检测故障 ，并在其发生时正确动作。
线路保护配置类型
阶段式电流保护距离保护差动保护Fra bibliotek自动重合闸
根据电流大小分阶段切 除故障，常用作输电线
路的主保护。
通过测量故障点到保护 装置的距离来切除故障， 具有较高的选线准确性。
故障发生后，故障点附近的电压 会迅速降低，影响用户的正常用
电。
短路电流
短路故障会产生很大的短路电流， 对设备造成严重损坏。
继电保护 题库第三章 电流电压互感器、二次回路及安全自动装置
第三章 电流电压互感器、二次回路及安全自动装置一、单相选择题1. 由三只电流互感器组成的零序电流接线，在负荷电流对称的情况下，如果有一相互感器二次侧断线，流过零序电流继电器的电流是（）倍的负荷电流。
（A ）1 ； （B ） 3； （C ）3； （D ）1/3。
答案：A2. 电流互感器的二次绕组接成星形或两相不完全星形时，在正常负荷电流下，其接线系数是（ ）。
（A ）1；（B ）3；（C ）3；（D ）1/3。
答案：A3. 电流互感器的二次绕组接成三角形或两相电流差时，在正常负荷电流下，其接线系数是 ( ) 。
（A ）3； （B ）1； （C ）3／2； （D ）2。
答案：A4. 在中性点不接地系统中，电压互感器的变比为3100310035.10V V kV，当互感器一次端子发生单相金属性接地故障时，第三绕组（开口三角）的电压为（ ）。
（A ）100V ； （B ）100V/ 3 ； （C ）300V 。
答案：A5. 220kV 大接地电流系统中，双母线上两组电压互感器二次绕组应（ ）。
（A ）在开关场各自的中性点接地；（B ）选择其中一组接地，另一组经放电间隙接地；（C ）只允许有一个公共接地点，其接地点宜选在控制室。
答案：C6. 在一个变电站中110kV 母线电压互感器和220kV 母线电压互感器零相Ｎ600共用，其Ｎ600的接地点（ ）。
(A)必须分别在各自的场地端子箱内接地；（B ）在110kV 母线电压互感器端子箱和保护室内接地；（C ）在220kV 母线电压互感器端子箱和保护室内接地；（D ）必须在电压回路公用切换屏上一点接地。
答案：D7. 电流互感器二次回路接地点的正确设置方式是（ ）。
（A ）每只电流互感器二次回路必须有一个单独的接地点；（B ） 所有电流互感器二次回路接地点均设置在电流互感器端子箱内；（C ）电流互感器的二次侧只允许有一个接地点，对于多组电流互感器相互有联系的二次回路接地点应设在保护屏上。
电力系统继电保护 第三章电网的距离保护1-5节
相间距离接线方式：
保护相间短路故障 采用相-相故障环路 测量电压取保护安装处两故障相的电压差 测量电流取保护安装处两故障相的电流差 可反映两相短路、两相接地故障和三相短路故 障 不能反映单相接地短路
※ 相间短路电流保护不能满足要求时，采用相间短路距离保护。
A相
U&mA U&A
I&mA I&A K 3I&0
B相
U&mB U&B
I&mB I&B K 3I&0
C相
U&mC U&C
I&mC I&C K 3I&0
3.1.4 距离保护的时限特性
距离保护的动作时间t与保护安装处到故障点之间的
距离的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。
测量电压
UmAB UA UB
UmBC UB UC UmCA UC UA
测量电流
ImAB IA IB
ImBC IB IC
ImCA IC IA
当功率因数为1时，加在继电器端子上的电压与 电流的相位差为0°，故称为0°接线。
接地距离保护的接线方式（具有零序电流补偿的0°接线）
测量电压 测量电流
继电器电流、电压的选取方式就是阻抗继电器的接线 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。
接线方式：给距离继电器接入电压和电 流的方式
加入继电器的电压Um和电流Im应满足 基本要求：
《电力系统继电保护实用技术问答(第二版)》第三章
107第三章 电流、电压互感器和相 序 滤 过 器1．对电流互感器和电压互感器的一、二次侧引出端子为什么要标出极性?为什么采用减 极性标注?答：电流互感器、单相电压互感器(或三相电压互感器的一相)的一、二次侧都有两个 引出端子。
任何一侧的引出端子用错，都会使二次电流或电压的相位变化ο180，影响测量仪 表和继电保护装置的正确工作，因此必须对引出端子做出极性标记，以防接线错误。
电流互感器和单相电压互感器一、二次侧引出端子上一般均标有“*”或“+”或 “．”符号，或脚注(如1作头，2作尾；或A 、a 作头，X 、x 作尾)。
一、二次侧引出端子上 同一符号或同名脚注为同极性端子。
以电流互感器为例，如图3-1所示，1N 为一次绕组的匝 数，2N 为二次绕组的匝数，它们的标有“．”号的两个端子为同极性端子。
这种标注称为减 极性标注。
其含义是：当同时从一、二次绕组的同极性端子通人同一电流时，它们在铁芯中 产生的磁通的方向相同；而当一次绕组从标“．”号端子通入电流时，则在二次绕组中感应 的电流应从非标“．”号端子流向标“．”号端子。
如果我们从同极性端(两标“．”号端， 或两非标“.”号端)观察时，一、二次侧的电流方向相反，故称这种标记为减极性标记。
减极性标记有它的优点，即当从一次侧标“．”号端子通人电流1I &时，二次电流2I &从其标“．”号端子流出(见图3-1)，铁芯中的合成磁通势应为一次绕组与二次绕组磁通势的相量差，即02211=-I N I N &&或11212I I N N I '==&&&。
这表明，1I &、2I &同相位，或可用同一相量表示一次电流和二次电流(当忽略励磁电流时)，因此采用减极性标记。
电压互感器的极性标示方法和电流互感器的相同，但应注意，对于三相电压互感器，其 一次绕组的首尾端常分别用A 、B 、C 和X 、Y 、Z 标记，其二次绕组的首尾端分别用a 、b 、c 和x 、y 、z 标记。
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Z0 90 arg 900 Z0 Z J
0
• 电压比相方程
I J Z0 0 90 arg 90 I J Z0 U J
0
•
Z 0 jX 0 时，为电抗型阻抗继电器
• 多边形特性阻抗继电器由不同的直线阻抗特性 逻辑组合构成
六、方向阻抗继电器死区与 消除死区的方法
Z J Z d Z zd , 动作 不动作 Z J Z d Z zd • 距离保护动作行为不受运行方式影响，由测量
阻抗的大小决定
二、距离保护的时限特性
• 距离保护的时限特性 – 距离保护的动作时间与保护安装点至短路 点之间距离的关系 • 为了满足速动性、选择性和灵敏性的要求， 目前广泛应用具有三段动作范围的阶梯型时 限特性，称为距离保护的I、II、III段 • 与电流速断、限时电流速断以及过电流保护 相对应
K (Z AB K Z BC ) , K 0.8
'' k ' k '' k
• 距离保护III段
– 保护本线路及相邻下条线路的全长 – 作相邻线路保护和断路器拒动的远后备 – 作本线路I 、II段的近后备 – 保护定值不能保证选择性，必须使保护的动作 带有一定的时限
– 相邻线路距离III段动作时限配合关系：阶梯时 限特性
• 起动阻抗躲开正常运行时的负荷阻抗
三、距离保护的主要组成元件
1．起动元件 在发生故障的瞬间起动整套保护，并作距离保护的 III段；与I、II段与逻辑出口，提高可靠性
2．方向元件 保证动作的方向性，防止反方向故障时保护误动 作。方向元件可采用单独的功率方向继电器，但 更多采用方向阻抗继电器 3.距离元件（阻抗继电器） 测量短路点到保护安装地点之间的距离 4．时间元件 按照故障点到保护安装处的远近，根据时限特性 确定动作的时限，保证保护动作的选择性
• 要求阻抗继电器
的动作阻抗误差小
于10%，则必须
满足
I J I JG.min
• 不同整定阻抗对应不同最小精确工作 电流，则最小精确工作电流指标不便 应用
• 定义最小精确工作电压:
U JG.min I JG.min Z zd
• 最小精确工作电压指标不随整定阻抗 变化，便于比较阻抗继电器的工作灵 敏度
Va Z L Z M Z M I a Ia V Z Z Z I Z I b M L M b b Z I I V Z Z c M M L c c
• 增设记忆回路，必然影响方向阻抗继电器在系统 发生正向或反向短路时的动作行为 • 需要结合具体系统分析正、反向短路初瞬间阻抗 继电器的初态动作特性 • 考虑记忆回路后的比相方程：
I J Z zd U J 90 arg 900 UP • 稳态时， U U ，动作特性为原阻抗方向圆 P J
Z J . AB (U J . AB , I J . AB ) Z J . BC (U J . BC , I J . BC ) Z ( U , I ) J . CA J . CA J . CA
• 下面对各种相间短路时继电器的测量阻抗分析 时，测量阻抗用电力系统一次侧阻抗表示
• 以下分析引用《电力系统故障分析》相关结论： • 线路各相自阻抗/互阻抗为: ZL/ZM • 线路各相正/负/零序阻抗为 Z1/Z2/Z0
(2)透镜形阻抗继电器相位比较方式
• 阻抗比相方程
0
• 电压比相方程
0
Z zd Z J (90 ) arg (900 ) ZJ
Z zd I J U J (90 ) arg (900 ) UJ
• 与方向阻抗继电器相比, 具有更强的躲负荷阻抗 能力 • 特别注意:比相方程的动作边界不是 900 , 因此 (1),(2)不能由比相/比幅互相易定理得出比幅条件
则比相方程为
' 0
E' ' Z J Zs
( Z zd Z J ) E 0 90 arg 90 ' Z J Zs U|0|
• 设短路前为空载,则
U f U|0| E
• 则比相方程为
Z J Z zd 90 arg ' 900 Zs ZJ
0
• 初态特性为上抛 阻抗特性圆: – 有明确的方向性: 实际测量阻抗在III 象限, 远离上抛阻抗特性圆
(2)相位比较方式
• 阻抗比相方程
Z zd Z J 90 arg 900 Z zd Z J • 电压比相方程
0
I J Z zd U J D 90 arg arg 900 C I J Z zd U J
0
（3） 0 时，为方向阻抗继电器 1 时，为全阻抗继电器
三、距离保护的保护范围
• 距离保护I段（速断）
– 反应于阻抗降低而瞬时动作；不能保护本线路 的全长
' ' ' Zd K Z , K k AB k 0.8 ~ 0.85 z. A
• 距离保护II段（限时速断）
– 切除本线路速断范围以外的故障，保护本线路 的全长；作为速断的后备
Z
'' dz . A
第二节 单相阻抗继电器的构成原理 一、全阻抗继电器 1.动作特性
全阻抗继电器的动作特性是以原点(继电器安装点)为圆
心，以整定阻抗 Z zd 为半径的圆，无方向性
(1)幅值比较方式
• 阻抗比幅方程 • 电压比幅方程
| Z J | | Z zd |
| U J | | Z J I J | | Z zd I J |
• 则比相方程为
Z zd Z J 90 arg 900 Zs ZJ
0
• 初态特性为偏移 阻抗特性圆:
– 扩大了动作范围
– 耐过度电阻的能力增强 – 不失去选择性 (正向故障前提下导出的结论)
(2)保护反方向短路
' E U J • 故障初态时， IJ ' Zs ' ' 即 U J I J Z s E ,求得 I J
2.全阻抗继电器的构成原理
二、方向阻抗继电器
1.动作特性
方向阻抗继电器的动作特性是以整定阻抗Z zd 为直径的过原点(继电器安装点)的圆
(1)幅值比较方式
• 阻抗比幅方程 • 电压比幅方程
1 1 | Z J Z zd | | Z zd | 2 2 1 1 | U J Z zd I J | | Z zd I J | 2 2
• 正方向故障时，继电器的起动阻抗随测 量阻抗角变化；当 J d 时，继电器的 起动阻抗最大，为整定阻抗 Z zd
• J d 对应的阻抗角为最大灵敏角 lm • 反方向故障时，测量阻抗位于阻抗平面 的第三相限，继电器不动作：其方向性 明确
2.方向阻抗继电器的构成原理
三、偏移阻抗继电器
(1)幅值比较方式
• 阻抗比幅方程
| Z J Z0 | | Z r |
(1 ) Z zd (1 ) Z zd | ZJ || | 2 2
• 电压比幅方程
1 1 | U J (1 ) Z zd I J | | (1 ) Z zd I J | 2 2
第三章
电网的距离保护
第一节 距离保护的基本概念
(暂不考虑测量电流、电压的变比关系)
一、距离保护的作用原理 • 线路单位长度的正序阻抗为 z1 ，短路距离为 l d
时，测量阻抗与短路阻抗关系为
UJ ZJ IJ
nYH nLH
nLH nLH Zd z1 ld nYH nYH
• 距离保护反应故障点至保护安装处的距离(或 阻抗)，并根据距离的远近而确定动作行为
七、阻抗继电器的精确工作电流 和精确工作电压
• 以上分析阻抗继电器的动作特性时从理 想的条件出发 – 执行元件的灵敏度很高 – 继电器的动作特性与工作电流的大小 无关
• 实际工作非理想的条件, 继电器的整定 阻抗与工作电流具有非线性关系
• 定义最小精确工作电流:
I JG.min I J |Z zd. J 0.9Z zd
五、直线特性阻抗继电器
• 常用于构成多边形特性阻抗继电器 • 功率方向继电器与电抗型阻抗继电器是其 特例 (1)幅值比较方式
• 阻抗比幅方程 • 电压比幅方程
| Z J | | 2Z0 Z j |
| U J | | 2I J Z 0 U J |
(2)相位比较方式
• 阻抗比相方程
• 即：
| B | | A|
(2)相位比较方式
• 阻抗比相方程
Z zd Z J 0 90 arg 90 Z zd Z J • 电压比相方程
0
I J Z zd U J D 90 arg arg 900 C I J Z zd U J
0
• 比相电压 D 为工作电压， 比相电压 C 为极化电压，即比相参考电压）
1.方向阻抗继电器死区
• 当被保护线路始端发生金属性短路时，方向性阻 抗继电器的测量电压为零 • 幅值比较方式:需要一定动作功率，则 | A | | B | 时不能动作 • 相位比较方式：比相电压为零，无法进行相位比 较，不能动作
• 方向阻抗继电器存在电压死区
2. 消除方向阻抗继电器死区的方法
1.动作特性
• 偏移阻抗继电器的动作特性是以整定阻抗 (1 )Z zd 为直径的过原点 (继电器安装点)的圆
• 其正向整定阻抗(I相限)为 Z zd 其反向整定阻抗(III相限)为 Z zd ( 0.1 ~ 0.2)
• 继电器的圆心向量为 继电器的半径为