第四章 电网的距离保护

Zset - Zm
分子分母同乘以测量电流得
90
arg
Zset Im Z setIm
Zm Im Zm Im
90
令
UUDc
K I Im K I Im
KUU m KUU m
故相位比较的动作方程为
90
arg
U U
C D
90
（3）方向阻抗继电器 （1）幅值比较
方向阻抗继电器的动作特性为一个圆，圆的直径为整定阻 抗，圆周通过坐标原点，动作区在圆内。这种继电器的动作具 有方向性，阻抗动作方程为
全阻抗继电器的动作特性是以整定阻抗为半径，以坐标 原点为圆心的一个圆，动作区在圆内，没有方向性。全阻抗 继电器的动作与边界条件为 ：
ZK Zset
ZK
两边同乘IK，则
UK IK ZK IK Zset
比较两电压量幅值的全阻抗继电器的电压形成回路如下 图所示。全阻抗继电器动作方程为
K I Im KUUm
护线路的阻抗角。
4）偏移特性阻抗继电器
（1）幅值比较（为了消除在继电器出口短路时的电压死区）
偏移特性阻抗继电器的动作特性，圆的直径为 Zset1 Zset2
圆心坐标 1 2
圆的半径为
(Z set1 Z set2 )
1 2
(Z set1
Z set2
解决方法：采用一种新的保护方式——距离保护。
1）距离保护的基本概念
距离保护——是反应保护安装处至故障点的距离，并根据 距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。
测量保护安装处至故障点的距离，实际上是测量保护安 装处至故障点之间的阻抗大小，故又称之为阻抗保护。
A
B Id
d(3)
C
1
2 Zd
Ud=0
距离保护也有一个保护范围，短路发生在这一范围 内，保护动作，否则不动作，这个保护范围通常用给定 阻抗的大小来实现。
以下图中线路BC的距离保护Ⅰ段为例来进行说明。其
整 相定等阻。抗Zset 0.85ZBC ，并假设整定阻抗角与线路阻抗角
正方向短路时：测量阻抗在第一象限，正向测量阻抗Zm与
R轴的夹角为线路的阻抗角d；
反方向短路时：测量阻抗在第三象限。如果测量阻抗的相
量，落在
Z
I se
t
向量以内，则阻抗继电器动作；反之，阻抗
第四章 电网的距离保护
一、距离保护概述 二、阻抗继电器动作特性 三、阻抗继电器的接线方式 四、阻抗继电器的实现方法 五、圆特性方向阻抗继电器 六、距离保护的整定计算 七、影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施 八、工频变化量距离继电器
一 距离保护概述
思考：电流、电压保护的主要优点是简单、可靠、经 济，但是受电网接线方式及系统运行方式的影响大， 难于满足高电压、大容量电网对保护的要求。电流、 电压保护一般只适用于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网，线路保护采用 何种保护方式？
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的关系称为距离保护的时限特性，目前获得广泛应用 的是三阶梯型时限特性。
3）距离保护的组成
起动元件：其主要作用是在发生故障的瞬间起动整套保护。 采用的是过电流继电器或者阻抗继电器。 距离元件：作用是测量短路点到保护安装处的距离（即测量 阻抗），一般采用阻抗继电器。 方向元件：作用是保证保护动作的方向性。采用单独的方向 继电器，或方向元件和阻抗元件相结合。 时间元件：作用是根据预定的时限特性确定动作的时限，以 保证保护动作的选择性，一般采用时间继电器。
正常运行时:起动元件1不起动，保护装置处于被闭锁状态。
正方向发生故障时:起动元件1和方向元件2动作，距离保护 投入工作。
如果故障点位于第Ⅰ段保护范围内， ……
如果故障点位于距离Ⅰ段之外的距离Ⅱ段保护范围内，……
如果故障点位于距离Ⅱ段之外的距离Ⅲ段保护范围内，……
1
起动 元件
22
方向 元件
3 ZⅠ
4 ZⅡ
电流量 电压量
U A K I Im U B KUU m
幅值比较的继电器的动作 方程 为：
U A UB
（2）相位比较
继电器的动作边界条件为:
（?）
90 arg Z set Z m 90 或 90 arg Zset Zm 270
Z set Z m
Zset Zm
Zset + Zm
正常运行时保护安装处测量到的线路阻抗为负荷阻抗，
即
Zm
U m Im
A
B Id
d(3)
C
1
2 Zd
Ud=0
在被保护线路任一点发生故障时，测量阻抗为保护 安装地点到短路点的短路阻抗，即
Zm
U m Im
U k IK
Zk
距离保护反应的信息量比反应单一物理量的电流保 护灵敏度高（比如电压/电流）。
2）时限特性
1 2
K I
Im
U A UB
（2）相位比较
相位比较的方向阻抗继电器动作特性如下图所示：
其动作与边界条件为
90 arg Z set Z m 90 或 90 arg Zset Zm 270
Zm
ห้องสมุดไป่ตู้m
短路阻抗的角度改变，继电器的启动阻抗随之变化。让启动阻抗等于Zset， 此时的阻抗角最大，继电器动作最灵敏，称为最大灵敏角。一般取为被保
继电器不动作。
在实际情况下，由于互感器误差、故障点过渡电阻等
因素，继电器实际测量到的阻抗并不能严格地落在Zset的
直线上，而是落在该直线附近的一个区域中。因此让阻抗 继电器的动作特性为一个圆。如下图所示的阻抗继电器的 动作特性为方向特性圆，圆内为动作区，圆外为非动作区。
2）全阻抗继电器
（1）幅值比较
5 tⅡ
出口 8 跳
元件
闸
6 ZⅢ
7 tⅢ
距离保护原理的组成元件框图
二 阻抗继电器及其动作特性
1）阻抗继电器的基本特性
阻抗继电器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。
继电器的测量阻抗：指加入继电器的电压和电流的比值，
即
Zm=
U m Im
Zm可以写成R+jX的复数形式，所以可以利用复数平面来 分析继电器的动作特性，并用一定的几何图形把它表示出来。
Zm Z set cos( L m )
幅值比较的动作与边界条件为
1
1
2 Z set Z m 2 Z set
分子分母同乘以测量电流得
1 2
Z set Im
U
m
1 2
Im Z set
1 2
K
I
Im
KUU m
1 2
KI
I| m
故幅值比较的动作方程可写成
动作量
制动量
U A
1 2
K I
Im
UB
KUU m