电网的距离保护PPT课件
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第三章 电网的距离保护
.
1
本节要求：
距离保护的原理及组成； 阻抗继电器的动作特性及动作方程； 方向阻抗继电器的动作死区及消除方法； 阻抗继电器的精工电流和精工电压。
.
2
第一节 距离保护概述
一、距离保护的基本概念
1、电流保护：接线简单、经济、可靠；受网络接线、 系统运行方式、故障类型的影响大。一般只适用 于35kv及以下电压等级的配电网；不能满足110kv 及以上电压等级复杂电网对保护的要求。
2、距离保护：反应保护安装处至故障点之间的距离
（阻抗），并根据距离的远近而确定动作时限的
一种保护装置，主要元件为距离（阻抗）继电器
来自百度文库
KZ。
.
3
二、距离保护作用原理分析
1、系统正常运行时（以保护2为例）:
保护安装处测量到的阻抗为负荷阻抗 Z L
Zm
Um Im
ZL
式中： U m —被保护线路母线的相电压，测量电压；
• 全阻抗继电器的动作特性是以保护安装处为圆心， 以整定阻抗为半径的圆，圆内为动作区，圆周为 临界，圆外为非动作区，动作没有方向性。
• 动作方程：
BA
－90argD90 C
B Um
A ImZset
.
15
2、方向阻抗继电器
➢ 动作特性：在复平面内，其动作特性是以保护安
装处为坐标原点，以整定阻抗 Z s e t 为直径且通过
保护动作
.
6
5、时限特性 • 保护安装处到故障点之间的距离L越长，距离保护
的动作时间t越长——阶梯型时限特性（同电流保
护）。
.
7
三、距离保护的组成
1、三段式距离保护装置一般由以下四种元件组成， 其逻辑关系如图所示：
.
8
2、各部分构成及作用
起动元件：发生故障瞬间起动保护，一般由负序 或零序电流元件构成；
动作的最大阻抗。
jX
➢ 全阻抗继电器：Zact Zset
Z set
Zm
全阻抗继电器动 作没有方向性
B
Z act R
.
11
➢动作区域分析：
Zm落在圆内： Zm落在圆周： Zm落在圆外：
Zm Zset Zm Zset Zm Zset
➢ 动作方程：
KZ动作； KZ临界； KZ不动作；
（1）幅值比较式
过坐标原点的圆，圆内为动作区，圆外为非动作
区。
jX
➢ 动作阻抗 Z a c t
Zact Zset
Z set
Zm
Z0
Z act
➢ 在整定阻抗方向 Zact ＝Zset
B
R
保护区最大，动作最灵敏。 .
aZ set
20
jX
➢ 当ɑ=0时，为方向KZ；
➢ 当ɑ=1时，为全KZ。
➢ 圆心坐标：Z0 12(Zset aZset)
KZ动作； KZ临界； KZ不动作；
（1）幅值比较式
Zm12Zset 12Zset
1
1
BUm2ImZset 2ImZset A
.
17
动作方程： B A
（2）相位比较式
令： CAB DAB
动作方程：
jX
90 argZset Zm90 Zm
Zset Zm Z set
90argImZset Um90 Um
流，很大；测量阻抗比正常运行时小得多，保护2应动作。
3、距离保护：反应测量阻抗的降低而动作，属于欠
量动作的保护。
.
5
4、距离保护动作条件
➢距离保护的整定阻抗 Z s e t ：使保护动作的最大阻抗。
（1）当短路点在保护范围以外时：
Zm Zset 保护不动作 （2）当短路点在保护范围内时：
Zm Zset
二、单相式圆特性阻抗继电器
1、全阻抗继电器
➢ 测量阻抗
ZmUIm m RmjXm
.
10
➢ 整定阻抗：Z s e t
➢ 动作条件： Zm Zset
➢ 动作特性：在复平面内，其动作特性是以保护安
装处为坐标原点，以整定阻抗Z s e t 为半径的圆。
➢ 动作阻抗 Z a c t ：对应于线路阻抗角方向使继电器
➢ 动作区域分析
aZ set
Z set Zm Z0
Z0
Z act Z m
B
R
Zm落在圆内： ZmZ0 Zset Z0 Zm落在圆周： ZmZ0 Zset Z0 Zm落在圆外： ZmZ0 Zset Z0
KZ动作； KZ临界； KZ不动作；
.
21
➢ 动作方程 （1）幅值比较式
ZmZ0 Zset Z0 B U m Z 0 I m I m Z s e t I m Z 0 A
I m —被保护线路的电流，测量电流；
Z m —测量电压与测量电流之比，测量阻抗。
正常运行时，由于测量电压在额定值附近，较大；测量电流
是负荷电流，很小；所以，测量阻抗很大，保护不应动作。
.
4
2、K点短路（假设为三相短路）
保护安装处测量到的阻抗为故障点至保护安装处的短路阻抗
Zm
Um Im
Z1L
被保护元件故障，测量电压降低，较小；测量电流是短路电
B
Zm
R
.
18
➢ 动作死区分析：
被保护线路首端短路时，U m 0 ，无法比较相位，
方向KZ拒动。所以，存在位于保护安装处附近的 电压死区。
.
19
3、偏移特性阻抗继电器
➢ 动作特性：在复平面内，其保护正方向整定阻抗
为 Z s e t 时，反方向偏移 a Z s e t ，动作特性是以保 护安装处为坐标原点，以 (1a)Zset为直径且通
由动作条件：
Zm Zset
圆内为 动作区
两边同乘 I m ：
ImZm ImZset
即
Um I. mZset
12
令： B Um A ImZset 动作方程为： B A
幅值比较式全阻 抗继电器电压形 成回路：
.
13
（2）相位比较式
令： CAB DAB
动作方程为： －90argD90 C
.
14
结论：
方向元件：判断故障方向，防止反方向故障时保 护误动作，可由KW或方向KZ构成；
距离元件：判断故障点到保护安装处的距离，由 KZ构成；
时间元件：保证动作的选择性，由KT构成； 出口元件：起动KS或QF。
.
9
第二节 阻抗继电器（距离保护的核心元件）
一、分类： 1、按输入量分类：
单相式 多相式
2、按动作特性分类： 圆特性 直线特性 多边形特性
坐标原点的圆，圆内为动作区，圆外为非动作区
动作具有方向性。
jX
➢ 动作阻抗 Z a c t
Zact Zset
➢ 在整定阻抗方向 Zact ＝Zset
保护区最大，动作最灵敏。
B
.
Z set Zm
Z act R
16
➢ 动作区域分析
Zm落在圆内： Zm落在圆周： Zm落在圆外： ➢ 动作方程
Zm12Zset 12Zset Zm12Zset 12Zset Zm12Zset 12Zset
.
1
本节要求：
距离保护的原理及组成； 阻抗继电器的动作特性及动作方程； 方向阻抗继电器的动作死区及消除方法； 阻抗继电器的精工电流和精工电压。
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第一节 距离保护概述
一、距离保护的基本概念
1、电流保护：接线简单、经济、可靠；受网络接线、 系统运行方式、故障类型的影响大。一般只适用 于35kv及以下电压等级的配电网；不能满足110kv 及以上电压等级复杂电网对保护的要求。
2、距离保护：反应保护安装处至故障点之间的距离
（阻抗），并根据距离的远近而确定动作时限的
一种保护装置，主要元件为距离（阻抗）继电器
来自百度文库
KZ。
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二、距离保护作用原理分析
1、系统正常运行时（以保护2为例）:
保护安装处测量到的阻抗为负荷阻抗 Z L
Zm
Um Im
ZL
式中： U m —被保护线路母线的相电压，测量电压；
• 全阻抗继电器的动作特性是以保护安装处为圆心， 以整定阻抗为半径的圆，圆内为动作区，圆周为 临界，圆外为非动作区，动作没有方向性。
• 动作方程：
BA
－90argD90 C
B Um
A ImZset
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2、方向阻抗继电器
➢ 动作特性：在复平面内，其动作特性是以保护安
装处为坐标原点，以整定阻抗 Z s e t 为直径且通过
保护动作
.
6
5、时限特性 • 保护安装处到故障点之间的距离L越长，距离保护
的动作时间t越长——阶梯型时限特性（同电流保
护）。
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三、距离保护的组成
1、三段式距离保护装置一般由以下四种元件组成， 其逻辑关系如图所示：
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2、各部分构成及作用
起动元件：发生故障瞬间起动保护，一般由负序 或零序电流元件构成；
动作的最大阻抗。
jX
➢ 全阻抗继电器：Zact Zset
Z set
Zm
全阻抗继电器动 作没有方向性
B
Z act R
.
11
➢动作区域分析：
Zm落在圆内： Zm落在圆周： Zm落在圆外：
Zm Zset Zm Zset Zm Zset
➢ 动作方程：
KZ动作； KZ临界； KZ不动作；
（1）幅值比较式
过坐标原点的圆，圆内为动作区，圆外为非动作
区。
jX
➢ 动作阻抗 Z a c t
Zact Zset
Z set
Zm
Z0
Z act
➢ 在整定阻抗方向 Zact ＝Zset
B
R
保护区最大，动作最灵敏。 .
aZ set
20
jX
➢ 当ɑ=0时，为方向KZ；
➢ 当ɑ=1时，为全KZ。
➢ 圆心坐标：Z0 12(Zset aZset)
KZ动作； KZ临界； KZ不动作；
（1）幅值比较式
Zm12Zset 12Zset
1
1
BUm2ImZset 2ImZset A
.
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动作方程： B A
（2）相位比较式
令： CAB DAB
动作方程：
jX
90 argZset Zm90 Zm
Zset Zm Z set
90argImZset Um90 Um
流，很大；测量阻抗比正常运行时小得多，保护2应动作。
3、距离保护：反应测量阻抗的降低而动作，属于欠
量动作的保护。
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5
4、距离保护动作条件
➢距离保护的整定阻抗 Z s e t ：使保护动作的最大阻抗。
（1）当短路点在保护范围以外时：
Zm Zset 保护不动作 （2）当短路点在保护范围内时：
Zm Zset
二、单相式圆特性阻抗继电器
1、全阻抗继电器
➢ 测量阻抗
ZmUIm m RmjXm
.
10
➢ 整定阻抗：Z s e t
➢ 动作条件： Zm Zset
➢ 动作特性：在复平面内，其动作特性是以保护安
装处为坐标原点，以整定阻抗Z s e t 为半径的圆。
➢ 动作阻抗 Z a c t ：对应于线路阻抗角方向使继电器
➢ 动作区域分析
aZ set
Z set Zm Z0
Z0
Z act Z m
B
R
Zm落在圆内： ZmZ0 Zset Z0 Zm落在圆周： ZmZ0 Zset Z0 Zm落在圆外： ZmZ0 Zset Z0
KZ动作； KZ临界； KZ不动作；
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➢ 动作方程 （1）幅值比较式
ZmZ0 Zset Z0 B U m Z 0 I m I m Z s e t I m Z 0 A
I m —被保护线路的电流，测量电流；
Z m —测量电压与测量电流之比，测量阻抗。
正常运行时，由于测量电压在额定值附近，较大；测量电流
是负荷电流，很小；所以，测量阻抗很大，保护不应动作。
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2、K点短路（假设为三相短路）
保护安装处测量到的阻抗为故障点至保护安装处的短路阻抗
Zm
Um Im
Z1L
被保护元件故障，测量电压降低，较小；测量电流是短路电
B
Zm
R
.
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➢ 动作死区分析：
被保护线路首端短路时，U m 0 ，无法比较相位，
方向KZ拒动。所以，存在位于保护安装处附近的 电压死区。
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3、偏移特性阻抗继电器
➢ 动作特性：在复平面内，其保护正方向整定阻抗
为 Z s e t 时，反方向偏移 a Z s e t ，动作特性是以保 护安装处为坐标原点，以 (1a)Zset为直径且通
由动作条件：
Zm Zset
圆内为 动作区
两边同乘 I m ：
ImZm ImZset
即
Um I. mZset
12
令： B Um A ImZset 动作方程为： B A
幅值比较式全阻 抗继电器电压形 成回路：
.
13
（2）相位比较式
令： CAB DAB
动作方程为： －90argD90 C
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14
结论：
方向元件：判断故障方向，防止反方向故障时保 护误动作，可由KW或方向KZ构成；
距离元件：判断故障点到保护安装处的距离，由 KZ构成；
时间元件：保证动作的选择性，由KT构成； 出口元件：起动KS或QF。
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第二节 阻抗继电器（距离保护的核心元件）
一、分类： 1、按输入量分类：
单相式 多相式
2、按动作特性分类： 圆特性 直线特性 多边形特性
坐标原点的圆，圆内为动作区，圆外为非动作区
动作具有方向性。
jX
➢ 动作阻抗 Z a c t
Zact Zset
➢ 在整定阻抗方向 Zact ＝Zset
保护区最大，动作最灵敏。
B
.
Z set Zm
Z act R
16
➢ 动作区域分析
Zm落在圆内： Zm落在圆周： Zm落在圆外： ➢ 动作方程
Zm12Zset 12Zset Zm12Zset 12Zset Zm12Zset 12Zset