继电保护(距离保护)
电力系统继电保护-距离保护概述
2、距离保护的基本原理
距离保护是反应保护安装处至 短路点之间的距离，并根据短路点 至保护安装处的距离确定动作时限 的一种保护。
故障点离保护安装处越近，保 护动作时间越短；反之越长。
故障点总是由离故障点近的 保护首先动作切除故障，从而保 证了保护动作的选择性。
Im
K
ZUmຫໍສະໝຸດ Z set当在保护区末端短路时，测量阻 抗为 Um Im Zset
工作电压为
Uop ImZm ImZset 0
Im
K2 Z
K1
Um
Zm
保护区外K1点短路，有
Zm ＞ Zset
Uop Im (Zm Zset ) ＞0 保护区内K2点短路，有
Zm ＜ Zset
Uop Im (Zm Zset ) ＜0
教学内容：输电线路距离保护
4.1 距离保护概述 1、距离保护的作用 2、距离保护的基本原理 3、距离保护时限特性 4、距离保护的构成
教学要求：通过学习要求 理解距离保护的作用、距 离基本工作原理、距离保 护的时限特性及距离保护 的构成。
1、距离保护的作用
原因：电流、电压保护其保护范 围随系统运行方式的变化影响很 大，很难满足长距离、重负荷线 路灵敏性常常不能满足要求。
距离保护的核心元件：阻抗继 电器。
要求：测量元件应能正确测量 故障点至保护安装处的距离。 方向阻抗继电器还应具有测量 故障点方向。
测量故障点至保护安装处的 阻抗，实际上也测量故障点至 保护安装处的距离。
Im
K1
Um
测量阻抗为：Zm
Um Im
（设变比为1）
设阻抗继电器工作电压为：
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
'' '
继电保护距离保护特性原理说明
三电网距离保护1距离保护基本原理与构成1.距离保护的概念短路时，电压电流同时变化，测量到电压与电流的比值就反映了故障点到保护安装处的距离，短路时：电流增大、电压变小、阻抗与电流的关系：故障点与保护安装处越近，阻抗越小，短路电流越大。
阻抗与距离的关系：阻抗与距离成正比，阻抗的单位是欧姆/公里。
距离保护与电流保护的关系:电流保护的范围与距离保护的范围大致相同，电流保护的范围就是用距离来衡量的,电流的保护范围实际反映的是距离的范围。
距离与电流是统一的。
但是，电流保护只用电流值来判断是否故障,距离保护使用电压、电流2个物理量来判断，因此,距离保护更准确.2.测量阻抗、负荷阻抗、短路阻抗、整定阻抗、动作阻抗概念辨析？负荷阻抗:正常运行条件下,额定电压与负荷电流的比值;短路阻抗：短路发生后，保护安装处的残压与流过保护的短路电流的比值（线路的阻抗值）;短路阻抗总小于负荷阻抗。
测量阻抗：继电器测量到的电压除以电流，得到的阻抗值；正常运行时，测量阻抗就是负荷阻抗,短路时，测量阻抗就是短路阻抗。
测量阻抗能反应出运行状态。
整定阻抗:能使继电器动作的最大阻抗,是一个定值。
测量阻抗小于整定阻抗，继电器就动作。
阻抗继电器是一个欠量继电器，电流继电器是过量继电器，测量电流大于整定电流时动作。
这是一对对偶关系.动作阻抗：阻抗继电器动作时，测量到的阻抗值。
比如：人为设置整定阻抗是20Ω，只要测量到的阻抗值小于20就可以动作，今天动作了一次，一查故障记录，动作阻抗是10Ω，说明动作准确无误.3.一次阻抗、二次阻抗区别?这里要对比一次电流和二次电流的概念,道理是一样的。
一次阻抗：一次电压与一次电流的比值，二次阻抗：二次电压与二次电流的比值，4.测量阻抗角、负荷阻抗角、短路阻抗角、整定阻抗角、动作阻抗角概念辨析测量阻抗角：测量电压与测量电流的夹角负荷阻抗角：负荷电压与负荷电流的夹角短路阻抗角：短路电压与短路电流的夹角动作阻抗角：继电器动作时，加入继电器的电压与电流的夹角.整定阻抗角：能够使保护动作的最大灵敏角，这是人为设置的,其余都是测量到的。
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
LINYI UNIVERSITY
LINYI UNIVERSITY
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
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
继电保护距离保护
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：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 、 。
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。
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。
Um
同相位，以
U op
U pol
90
U op
270
90
270
结论：极化电压只作相位参考量，不参 与阻抗测量，任何时候其值不能为零。
U op 90 arg 270 U
pol
动作 方程
或
U op 90 arg 90 U
pol
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。
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：
继电保护距离保护整定计算
继电保护距离保护整定计算继电保护是电力系统中的重要组成部分，主要用于检测电力系统中的故障，并迅速切除故障点，保证系统的安全运行。
其中，距离保护是一种常用的继电保护方式，通过测量电力系统中故障点到保护装置的距离来判断故障位置。
距离保护的整定计算是指根据电力系统的特性和运行条件，确定距离保护装置的各项参数的过程。
本文将介绍距离保护的整定计算方法。
首先，距离保护的整定计算可分为三个主要步骤：计算工作电压（或计算电流）、选择灵敏系数和计算保护带。
1.计算工作电压（或计算电流）距离保护的整定计算首先需要确定故障发生时的工作电压（或电流）。
工作电压是指电力系统运行时的电压值，一般可通过系统的额定电压和实际运行条件进行计算得到。
工作电流是指系统运行时的故障电流值，常用于短路保护的整定。
可以根据电力系统的短路电流和负载电流等参数来进行计算。
2.选择灵敏系数距离保护的灵敏系数是判断保护动作的重要参数，常用的灵敏系数有定值和变值两种。
定值灵敏系数是指保护装置所设置的固定值，一般根据系统特性和运行情况来选择。
变值灵敏系数是根据电力系统的特性和运行条件动态调整的，一般由保护装置自动计算和调整。
3.计算保护带距离保护的保护带是通过测量电力系统中故障点到保护装置的距离来判断故障位置的，常用的保护带有定值带、偏移带和方向带三种。
定值带是指根据系统的额定电压和故障电流等参数设置的固定带，偏移带是在定值带的基础上根据系统特性调整的带，方向带是根据故障方向确定的判断带。
距离保护的整定计算还需要考虑电力系统的特性和运行条件。
例如，线路长度、线路参数、短路容量、负载情况等都会对整定参数产生影响。
一般来说，线路越长、短路容量越大，整定参数应设置为较大的值；线路越短、短路容量越小，整定参数应设置为较小的值。
此外，还需要考虑到灵敏系数的选择和保护装置的可靠性等因素。
总之，继电保护距离保护的整定计算是根据电力系统的特性和运行条件，确定距离保护装置的各项参数的过程。
继电保护第六章距离保护
——被保护线路的电流，测量电流； I m Z m ——测量电压与测量电流之比，测量阻抗。
在被保护线路任一点发生故障时，保护安装处的测量电压 U ，测量电流为故障电流 ，这时的测量阻抗为保护安 为U m k Ik 装处到短路点的短路阻抗 Z k， U U (3-2) m k Zm Zk I I
式中 K
III
K re K ss
rel
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Z load.min
——可靠系数，取1.2~1.3； ——继电器返回系数,取1.1~1.15; ——考虑电动机自起动时的自起动系数; ——最小负荷阻抗， ； ——被保护线路可能最大负荷电流
I load.max
6.10 对距离保护的评价和应用 选择性： 可以在多电源的复杂网络中保证选择性 快速性： I段瞬时动作，但只能保护线路的80%～ 85%，不能满足全长无时限切除故障的要求。 灵敏性： 同时反应电压和电流两个特征量，灵敏度 比电流保护高。而且受运行方式的影响较小。
可靠性： 受其它影响较多，需要采取各种防止减少这些
因素影响的措施，线路复杂，可靠性比电流保护 差。 距离保护多用于保护电网的相间短路。在 35KV 线路中，距离保护可作为复杂网络的相间短路主 保 护。但其主要的应用还是在35KV以上的线路中作 为主保护。
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 set的大小来实现。
正常运行时保护安装处测量到的阻抗为负荷阻抗，即
Zm U m ZL Im
(3-1)
电力系统继电保护课件第四章 距离保护
距离保护的发展趋势
数字化技术应用
随着数字化技术的发展，未来距离保护装置将更加智能化 和数字化，能够实现更快速、准确的故障定位和切除。
集成化和模块化设计
为了提高保护装置的可靠性和稳定性，未来距离保护装置 将采用集成化和模块化设计，减少外部元件数量，降低故 障率。
自适应和智能决策
随着人工智能技术的发展，未来距离保护装置将具备自适 应和智能决策功能，能够根据系统运行状态自动调整保护 参数和策略，提高保护的可靠性和稳定性。
障或恢复供电。
03
距离保护的整定计算
距离保护的定值计算
阻抗继电器定值
根据系统最大运行方式和最小运行方 式下的阻抗值，计算出继电器的启动 、速断和过流定值，以确保在故障发 生时能够正确动作。
动作时间整定
根据系统稳定运行的要求和保护装置 的特性，确定保护装置的动作时间， 以保证在故障发生时能够快速切除故 障。
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距离保护的原理
距离保护的原理是利用被保护线路的阻抗值随距离的变化而 变化，当线路发生故障时，阻抗值会发生变化，保护装置通 过比较线路两端电压和电流的大小，计算出阻抗值的变化， 从而确定故障点的位置。
当故障点距离保护装置越近时，阻抗值越小，反之则越大。 因此，当故障点在保护装置的整定范围内时，保护装置会迅 速动输电线路故障：某日，500kV输电线路A相发生接地故障，距离保护装 置正确动作，快速切除了故障线路，避免了事故的扩大。
案例二
某220kV变压器内部故障：某变压器在运行过程中发生内部匝间短路故障，由于 配置了距离保护，装置正确动作，及时切断了电源，避免了变压器的进一步损坏 。
02 03
变压器保护
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
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
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电力系统的稳定运行对于维护供电的连续性和可靠性至关重要。
为确保电力系统的正常运行，继电保护系统是不可或缺的一部分。
本文将深入探讨距离保护的基本原理，特别是阻抗继电器及其动作特性。
**1. 电力系统继电保护概述**电力系统继电保护是一种自动化系统，旨在检测电力系统中的异常情况，如短路、过负荷、地线故障等，然后采取相应措施，如切断电源，以保护电力系统和设备免受损害。
其中，距离保护是一种常见的继电保护方法，其核心原理是测量电力系统中的电流和电压，并根据这些测量值来判断电力线路上是否存在故障。
**2. 距离保护的基本原理**距离保护是一种基于电压和电流的继电保护方式，它利用阻抗测量来判断电力线路上的故障位置。
其基本原理可以概括如下：- 阻抗测量：距离保护系统测量电力线路上的电压和电流，然后计算线路的阻抗。
阻抗是电力线路的电阻和电抗的复合参数，它可以用来表示线路的特性。
- 阻抗比较：距离保护系统将实际测得的线路阻抗与预设的阻抗限值进行比较。
如果实际阻抗超出了限值范围，系统将判断存在故障，并触发保护动作。
- 动作速度：距离保护系统需要在故障发生后迅速做出反应，以防止损害扩大。
因此，它通常被设计成一种高速保护装置。
**3. 阻抗继电器的作用**阻抗继电器是距离保护系统的核心组成部分。
它是一种电器装置，用于测量电力线路上的阻抗，并根据测量结果来判断是否存在故障。
阻抗继电器具有以下作用：- 阻抗测量：阻抗继电器测量线路的复合阻抗，通常以百分比阻抗的形式表示。
这些测量值将用于后续的分析。
- 阻抗比较：阻抗继电器将测量到的阻抗值与预设的阻抗限制进行比较。
如果测量值超出了限值范围，继电器将判定为故障并触发保护动作。
- 保护动作：阻抗继电器可以执行各种保护动作，如切断电源、发出警报或记录事件数据。
这些动作有助于保护电力系统和相关设备。
继电保护教程 第三章 距离保护
第三章 电网的距离保护 第一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。
Z dU d....1fe f dd d ld I U Z I U Z Z =<==，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：AB Idz Z Z )85.0~8.0(1=，瞬时动作 主保护 II 段：)(21Idz AB IIK IIdz Z Z K Z +=，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。
JJ J I U Z ..=——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PTld PT l lPT JJ J n n Z n n I U n I n U I U Z ⨯=⨯===1.1.1.1...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 B A U U ..≥J相位比较原理 90arg 90..≤≤-DC U U（一） 全阻抗继电器 特点），以Z zd 为半径的圆。
电力系统继电保护-3 电网距离保护
3.1.5 距离保护的构成
• 启动部分要求——当作为远后备保护范围末端发生故障时，启动部分 应灵敏、快速（几毫秒）动作，使整套保护迅速投入工作。 • 测量部分要求--在系统故障的情况下，快速、准确地测定出故障方向 和距离，并与预先设定的方向和距离相比较，区内故障时给出动作信 号，区外故障时不动作。
3.2.2 动作特性和动作方程
• 动作特性——阻抗继电器动作区域的 形状，称为动作特性。 • 圆特性——动作区域为圆形； • 四边形特性——动作区域为四边形。 • 动作方程——描述动作特性的复数的 数学方程。 • 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。
电力系统继电保护
3 电网距离保护
3.1 距离保护的基本原理与构成
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
继电保护中距离保护的应用
Page 13
注意事项
LOGO 距离保护
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， 在负荷电流的作用下，阻 抗继电器的测量阻抗变为 零，可能造成保护误动作。 因此，在距离保护中应采 取防止保护误动作的断线 闭锁装置。
Page 14
发生故障瞬间 起动整套保护
方向元件：
保护动作的 方向行，防止 反方向故障时 保护误动作
距离元件：
测量短路点到 保护安装处地点 之间的距离
时间元件：
根据故障点的 远近，按预定时 限动作，保证动 作的选择性
过电流或阻抗 继电器
方向阻抗 继电器
阻抗继电器
时间继电器
Page 10
LOGO 距离保护
一段 距离
一段的后备保护
Page 5
一、二段的后备保护
三段保护
LOGO 距离保护
一段
二段 三段
一段整定阻抗 小，动作时限 是阻抗元件的 固有时限
二段三段整定阻抗值逐级 增大，动作时限也逐级增 大，由时间继电器调整时 限
Page 6
LOGO 距离保护
(1)优点有：Ⅰ、Ⅱ段能在任何形状的多电源网络中保 证选择性，比电流电压保护的灵敏度高。其中，Ⅰ段的 保护范围不受运行方式的影响，Ⅱ、Ⅲ段虽然受影响、 但仍优于电流电压保护。 (2)缺点是：不能实现全线速动，装置本身元件多可靠 性较低、接线复杂维护较难。 (3)对不要求全线速动的线路，可作为主保护，否则， 可作为相间或接地故障的后备保的选取
LOGO 距离保护
Page 8
LOGO 距离保护
为保护接地 短路，采用 接地距离保 护接线方式
为保护相间 短路，采用 相间距离保 护接线方式
电力系统继电保护—距离
Z set
Z set
Z op
Z op cos( set L )
set
R
L — 负荷角度，约26 0 以内 set — 希望等于线路的阻抗角
Z set K rel
'''
0.9U N K ss K re I L .max cos set L
' set .3
“与相邻线路距离Ι段相配合”的要求基本上对
应于：“相邻线路距离Ι段末端短路不误动” ， 即：
Z set .1 Z m .1 ( Z set .3 )
12/75
1）与相邻线路距离Ι段相配合
A 1
I1
2
B
3
I2
4
C
' Z set .3
要求：Z set .1 Z m .1 ( Z set .3 )
因此，整定原则：
Z set .1 K rel ( Z AB K b .min Z set .3 )
取：K rel 0.8
这样整定之后，再遇到 Kb 增大的其他运行方式 时，距离Ⅱ段的保护范围只会缩小，而不至于失去 选择性——最小感受阻抗都保证不误动。
13/75
7/75
A
1
2
B
3
4
C
保护1的正确II段
A
1
2
B
3
4
C
保护1的错误II段 保护3的II段 错误的设计 ——>保护1、3的II段都动作 保护1属于误动！
8/75
2、距离保护Ⅱ段的整定
为弥补距离Ι段不能保护本级线路全长的缺陷，增 设距离Ⅱ段保护，要求它能够保护本线路的全长，保 护范围需与下级线路的距离Ι段或距离Ⅱ段相配合。 电网结构复杂，还有其他回路的影响，因此，需要
电力系统继电保护课件第四章 距离保护
通过引入人工智能技术，提高距离保护的自动化水平和智能化能力。
2
通信协议
距离保护的通信协议将不断改进，以支持更高效和更可靠的数据传输。
3
多功能化
距离保护将逐渐融合其他保护功能，实现集成化和多功能化。
局限性
• 对系统参数变化敏感 • 不适用于所有类型的故障 • 需要准确的线路模型
距离保护的主要技术指标
保护动作速度 灵敏度 抗干扰能力 配置灵活性
快速响应故障，减少损失 准确判断故障位置，提高保护的可靠性 抵御外部干扰，确保保护的准确性 可根据实际需求调整和配置保护参数
距离保护的未来发展趋势
1
智能化
距离保护的特点
1 快速准确
距离保护能够迅速响应故障并准确判断故障位置，有助于及时采取措施进行修复。
2 灵活可靠
距离保护具有灵活的配置和调整选项，可适应不同的电力系统，并提供可靠的保护。
3 适用范围广
距离保护适用于各种电力设备和系统，包括输电线路、变电站、发电厂等。
距离保护的常见应用场景
输电线路
距离保护广泛用于长距离输电线路，以保护线 路免受短路故障和过电流等异常情况的影响。
发电厂
距离保护在发电厂应用中，主要用于保护发电 机、ห้องสมุดไป่ตู้压器和主变等关键设备，确保电力系统 的可靠性。
变电站
在变电站中，距离保护用于保护变压器、开关 设备和其他电力设备，确保其正常运行。
配电系统
距离保护也适用于配电系统，用于保护配电线 路和其他低压设备免受故障的影响。
距离保护的优点和局限性
优点
• 准确判断故障位置 • 快速响应故障 • 灵活可靠
电力系统继电保护课件第 四章 距离保护
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晶体管型、集成电路型和微机型；按其构成原理不同可分为幅值比较、 相位比较和多输入量时序比较；按其动作特性不同可分为圆特性、直线 特性、四边形特性、苹果形特性等；按阻抗继电器的接线方式不同可分
为单相式、多相式、滤序式、多相补偿式等。
用来防止电力系统发生振荡时距离保护的误动作。在正常运行或系统
发生振荡时，将保护闭锁；当系统发生短路时，解除闭锁开放保护。
5. 电压回路断线失压闭锁部分：
用来防止电压互感器二次回路断线失压时，引起阻抗继电器的误动作。
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3.2 阻抗继电器的动作特性
阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，它主要用来作
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。
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第3 章
电网的距离保护
3.1 距离保护的基本原理
3.2 阻抗继电器的动作特性
3.3 距离保护整定计算
3.4 影响距离保护正确工作的因素
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电流保护简单可靠，但难于满足高压复杂电网对保护的
要求：
1）高压长距离、重负荷线路，由于负荷电流大，短路电流数 值与负荷电流相差不大，往往不能满足灵敏度要求； 2）对于电流速断保护，其保护范围受电网运行方式影响，保 护范围不稳定，某些情况下甚至无保护区； 3）对于多电源复杂网络，方向过电流保护的动作时限长，难 于满足高压电网对保护快速动作的要求。 因此，在结构复杂的高压电网中，应采用性能更加完善的保
三相短路（对称，以A相为例）
U mA UA = = z1 l k Z mA = I mA I A + K3I 0 U mAB U A - U B Z = = = z1 l k mAB I I A - IB mAB
U kA = 0
同理可得：A、B、C三相测量阻抗均能正确反应故障距离
m
当短路点距保护安装处近时，测量阻抗小，动作时间短；当短 路点距保护安装处远时，测量阻抗增加，动作时间增长；可以 保证有选择性地切除故障线路。
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二、测量阻抗及其与故障距离的关系
♣ 电力系统正常运行时，Um近似为额定电压，Im为负荷电流， Zm 为负荷阻抗。负荷阻抗的量值较大，其阻抗角为数值较 小的功率因数角，阻抗性质以电阻性为主。 ♣ 当线路故障时，Um=Uk，Im=Ik，Zm为保护安装处到短路点 的短路阻抗；短路以后，保护安装处母线电压下降、电流
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一、阻抗继电器动作区域的概念
对于单相阻抗继电器的动作范围，原则上在阻抗复数平面 上用一个小方框就可以满足要求。
1)短路点有过渡电阻存在 2)电压、电流互感器存在角误差 测量阻抗Zm将不能保持在幅 角为的m直线上。
动作范围需扩大，扩大为一个面或圆(整定值不变)。
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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
单相接地短路（以A相接地为例）
U mA UA = = z1 l k Z mA = I mA I A + K3I 0 U mB UB Z = = > z1 lk A 相测量阻抗 mB I mB I B + K3I 0 能正确反应 U mC UC Z mC = = > z1 l k 故障的距离 I mC I C + K3I 0
按相测量阻抗的继电器称为单相式阻抗继电器，加入继 电器中的量只有一个电压和一个电流。继电器动作情况取决
于测量阻抗Zm的值。
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一、阻抗继电器动作区域的概念
继电器动作情况取决于测量阻抗Zm的值，当测量阻抗Zm 小于预定的整定值Zset时动作，大于整定值时不动作。因测量 阻抗Zm可以写成R+jX这种复数形式，故可以在复数阻抗平面 上表示出来。
2 2 Zm = Rm + Xm
m = arctan
Xm Rm
图3.3 阻抗相量在复平面上的表示
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一、阻抗继电器动作区域的概念
对于输电线路，同样可在复数阻抗平面上用相量Z表示阻抗。
假设：各段线路的阻抗角 k 相同 该线路在复数阻抗平面的形状是 一条直线，超前R 轴m角，将线 路BC的始端B(保护2的安装处)置于坐标原点，保护2正方向 的线路阻抗相量ZBC在第 I 象限，并超前R轴 m角(m =k )， 保护2反方向线路AB的阻抗相量ZAB在第III象限。
最大，等于Zset，保护范围最大，工作最灵敏。
最大灵敏角set一般取被保护线路的阻抗角。 在整定阻抗的反方向，动作阻抗为0。反向故障
时不会动作，阻抗元件本身具有方向性。
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二、阻抗继电器的动作特性和动作方程
2.方向阻抗继电器
1 幅值比较动作方程： Z m - Z set ≤ Z set 2
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三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
在单相系统中，测量电压Um就是保护安装处的单相电压， 测量电流 Im 就是被保护元件中流过的单相电流，系统金属性 短路时两者间的关系为：
Um = I m Z m = I m Z k = I mz 1l k
★★ 该式是距离保护能够用测量阻抗来正确表示故障距离的 前提和基础，即只有当测量电压、测量电流之间满足该 式时，测量阻抗才能准确反应故障的距离。
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二、阻抗继电器的动作特性和动作方程
2.方向阻抗继电器
相位比较动作方程：90 ≤ arg
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
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二、阻抗继电器的动作特性和动作方程
2.方向阻抗继电器
特性：以整定阻抗 Zset 为直径而通过坐标原点的一个圆。圆 内为动作区，圆外为不动作区。
当加入继电器的电压和电流之间的相位差 m 为 不同数值时，继电器的起动阻抗Zop将随之改变。 当m等于阻抗角set 时，继电器的起动阻抗达到
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
护装置，距离保护就是其中的一种。
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3.1 距离保护的基本原理
一、距离保护的基本概念 距离保护：反映故障点至保护安装点之间的距离(或阻抗)，并 根据距离远近而确定动作时间的一种保护装置。
测量阻抗：由施加于继电器的 电压和电流测得的 保护安装处至短路 Um Zm = l k 点的阻抗值 。 I
故障点的距离。非故障环路上的电压、电流之间算出的测量
阻抗就不能正确反应故障距离。
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距离保护应取故障环路上的电压、电流作为判断故障距 离的依据，而用非故障环路上的电压、电流计算得到的距离 一般大于保护安装处到故障点的距离。 对于接地短路，取相—地故障环路，测量电压为保护安 装处故障相对地电压，测量电流为带有零序电流补偿的故障 相电流，称为接地距离保护接线方式，能够准确反应单相接 地故障、两相接地故障和三相接地故障下的故障距离。
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。
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故障环路：故障电流可以流通的通路。
♂ 单相接地时，存在1个相-地故障环路；
♂ 两相接地时，存在2个相-地故障环路和1个相-相故障环路； ♂ 两相短路时，存在1个相-相故障环路； ♂ 三相短路时，存在3个相-地故障环路和3个相-相故障环路。 取故障环路上的电压和环路中流通的电流作为测量电压 和测量电流所算出的测量阻抗，能够正确反应保护安装处到
幅值比较动作方程和相位比较动作方程
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二、阻抗继电器的动作特性和动作方程