电网距离保护作用原理及实现

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 d

U d

.

.

.

.

1f

e f d

d 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 I

dz Z Z )85.0~8.0(1=，瞬时动作 主保护

II 段：)(21I

dz AB II

K II

dz 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。

J

J 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、

PT

l

d PT l l

PT J

J 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

J

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 .

.

≥

相位比较原理

90arg 90.

.

≤≤-D

C U U

（一） 全阻抗继电器 特性：以保护安装点为圆

心（坐标原点），以Z zd 为半径的圆。圆内为动作区。 Z dz.J ——测量阻抗正好位于圆周上，继电器刚好动作，这称为继电器的起动阻抗。 无论Ψd 多大，

zd J dz Z Z =.，它没有方向

性。

1. 幅值比较原理：zd J Z Z ≤

两变同乘J I .

，且J J J U Z I .

.

=，所以zd J J Z I U .

.

≤，这也就是动作方程。 2.

90arg

90≤-+≤-J

zd J

zd Z Z Z Z

分子分母同乘以I J ，

90arg

90.

.

.

.≤-+≤-J

zd J J zd J U Z I U Z I

（二） 方向阻抗继电器

以Z zd 为直径，通过坐标原

点的圆。圆内为动作区。Z dz.J

随ΨJ 改变而改变，当 ΨJ 等于Z zd 的阻抗角时，Z dz.J 最大，即保护范围最大，工作

最灵敏。 Ψlm ——最大灵敏角，它本身具有方向性。

1. 幅值比较原理：

zd zd J Z Z Z 2

1

21≤-

J

zd J zd J J Z I Z I U .

..

2

121≤-

2. 相位比较原理： 90arg

90≤-≤-J

zd J

Z Z Z

90arg

90.

.

.

≤-≤-J

zd J J U Z I U

（三） 偏移特性阻抗继电器 正方向：整理阻抗Z zd 反方向：偏移-αZ zd (α<1) 圆内动作。圆心

zd zd zd Z Z Z Z )1(21

)(210αα-=-=

半径：

zd Z )1(2

1

α+ Z dz.J 随 ΨJ 变化而变化,但没有安全的方向性。

1. 幅值比较原理

zd J Z Z Z )1(2

1

0α+≤-

zd

J Z Z Z )1(2

1

)1(21αα+--

.

.

.

.

)1(2

1

)1(21zd J zd J J Z I Z I U αα+≤--

2. 相位比较原理 90arg

90≤-+≤-J

zd zd

J Z Z Z Z α

90arg

90.

.

.

.≤-+≤-J

zd J zd J J U Z I Z I U α

总结三种阻抗的意义：

1） 测量阻抗Z J ：由加入继电器的电压U J 与电流I J 的比值确定。

J

J J I U .

.

arg

=ϕ

2） 整定阻抗Z zd ：一般取继电器安装点到保护范围末端的线路阻抗。

全阻抗继电器：圆的半径

方向阻抗继电器：在最大灵敏角方向上圆的直径 偏移特性阻抗继电器：在最大灵敏角方向上由原点到圆周

的长度。