继电保护第四章
继电保护第四章课后答案
继电保护第四章课后答案
一、填空题
1．降压变压器高压侧的主分接头电压为220kv，若选择＋2×2.5%的分接头，则该分接头电压为231KV。
2．电力系统中性点有效接地方式指的是中性点直接接地。
3．输电线路的电气参数包括电抗、电导、电纳和电阻。
4．输电线路的电压偏移是指线路始端或末端母线的实际运行电压与线路额定电压的数值差。
5．电力系统的潮流分布一般是用各节点的电压和功率表示。
6．调整发电机组输出的有功功率用来调整电力系统运行的频率。
7．复合故障一般是指某一时刻在电力系统二个及以上地方发生故障。
8．用对称分量法计算不对称故障，当三相阻抗完全对称时，则其序阻抗矩阵Zsc的非对角元素为零。
9．系统中发生单相接地短路时故障点短路电流的大小是零序电流的3倍。
10．减小输出电元件的电抗将提高（改善）系统的静态稳定性。
二、单项选择题在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。
11．同步发电机的转速和系统频率之间是否有严格的关系（②）
①否②是③不一定④根据发电机的形式定
12．三绕组变压器的结构、通常将高压绕组放在（③）
①内层②中间层③外层
④独立设置13．中性点以消弧线圈接地的电力系统，通常采用的补偿方式是（③）
①全补偿②欠补偿③过补偿④有时全补偿，有时欠补偿
14．三相导线的几何均距越大，则导线的电抗（②）
①越大②越小③不变④无法确定
15．变压器的电导参数GT，主要决定于哪一个实验数据（①）
①△PO②△PK③UK%④IO%。
继电保护第四章要点总结
纵联保护的基本原理：保护原理的本质是甄别系统正常和故障状态下电气量或非电气量之间的差别，纵联保护也不例外。
输电线路的纵联保护就是利用线路两端的电气量在故障与非故障时的特征差异构成的。
当线路发生区内故障、区外故障时，电力线两端电流波形、功率、电流相位以及两端的测量阻抗都有明显的差异，利用这些差异就可以构成不同原理的纵联保护。
特征：1.两侧电流量特征2.两侧电流相位特征3.两侧功率方向特征4.两侧测量阻抗值特征纵联保护的分类：纵联保护按照所利用信息通道的不同类型可以分为导引线纵联保护、电力线载波纵联保护、微波纵联保护和光纤纵联保护四种。
纵联保护按照保护动作原理，可以分为方向比较式纵联保护和纵联电流差动保护两类。
通信通道的构成1.导引线通道特点：信息无须加工，直接传送至对端，因而基本不存在同步问题保护原理一般采用电流差动原理，故也称导引线差动保护。
简单可靠，不受系统运行方式影响，不受振荡影响缺点：需铺设专门的导引线，投资高，互感器二次负载较大。
导引线本身的故障，会引起保护的拒动或误动。
2.电力线载波（高频）通道：1—阻波器；阻波器是由一个电感线圈与可变电容器并联组成的回路。
2—结合电容器；结合电容器与连接滤过器共同配合将载波信号传递至输电线路，同时使高频收发信机与工频高压线路绝缘。
3—连接滤波器；连接滤波器由一个可调节的空心变压器及连接至高频电缆一侧的电容器组成。
4—电缆；5—高频收发信；发信机部分系由继电保护装置控制，通常都是在电力系统发生故障时，保护起动之后它才发出信号。
6—刀闸优点：无中继通信距离长；经济，使用方便；工程施工比较简单缺点：由于其直接通过高压输电线路传送高频载波信号，因此高压输电线路上的干扰直接进入载波通道，高压输电线路的电晕、短路、开关操作等都会在不同程度上对载波信号进行干扰电力线载波通道工作方式：正常有高频电流方式（长期发信方式）正常无高频电流方式（故障启动发信方式）移频方式特点通信通道独立于输电线路通信频带宽，300-30000MHz ，传输速度快受外界干扰的影响小传输距离有限4.光纤通道特点通信容量大，光纤通信的经济性佳光纤通信还有保密性好光纤最重要的特性之一是无感应性能通信距离有限高频信号的分类1．闭锁信号：即无闭锁信号是保护作用于跳闸的必要条件，或者说闭锁信号是阻止保护动作于跳闸的信号。
电力系统继电保护 第四章输电线路的纵联保护
（希望不动）
方向元件 阻抗元件 电流相位
一侧为正 一侧为负
一侧动作 一侧不动作
相位差 180
如何应用这些特征？后面陆续予以介绍。
纵联保护：用某种通信信道将输电线 路两端的保护装置纵向联结起来，将 一端电气量（电流、功率方向等）传 到对端进行比较，判断故障在本线路 范围内还是范围之外，从而决定是否 切除被保护线路。 可以实现本线路全长范围内任意一点 故障的零秒切除的保护。 纵联保护没有后备保护功能
(3) 微波通道 是一种多路通信通道，频带宽，可传送交流电 的波形。是理想的通道，但保护专用微波通道 是不经济的。 (4) 光纤通道 •采用光纤作为通信通道，目前超高压线路在 架线时已同时架设光纤通道，所以，已被越来 越多的超高压线路采用。
B. 按保护动作原理分：
(1) 方向比较式纵联保护
两侧的保护装置将本侧的功率方向、测量阻
继电保护通信通道的选择原则
优先考虑采用光纤通道
其他……
4.3 方向比较式纵联保护
一、概念
以正常无高频电流而在区外故障时发 出闭锁信号的方式构成。此闭锁信号 由短路功率为负的一侧发出，这个信 号被两端的收信机所接收，而把保护 闭锁，故称闭锁式方向纵联保护（高 频闭锁方向保护）。
两侧功率方向的故障特征
纵联保护按通道类型分类
纵联保护信号传输方式： （ 1 ）以导引线作为通信通道：纵联差 动保护 （ 2 ）电力线载波：高频保护（方向高 频保护，相差高频保护），其中方向高 频保护又包括高频闭锁方向保护，高频 闭锁负序方向保护，高频闭锁距离保护； （ 3 ）微波：微波保护，长线路，需要 中继站；
(2) 耦合电容器（滤波、隔工频） 耦合电容器与连接滤波器共同配 合，将载波信号传递至输电线路，同时 使高频收发信机与工频高压线路绝缘。 由于耦合电容器对于工频电流呈现极大 的阻抗，故由它所导致的工频泄漏电流 极小。
电力系统继电保护-第四章
由于受TA的误差、线路分布电容等因素影响， 实际上其二次电流相量和可能不为0。 纵联电流差动保护动作判据可写为：
I M I N I set
IM IN
两侧电流的相量和 差动保护整定值
I set
2. 方向比较式纵联保护
线路发生内部故障时： M侧和N侧功率方向元件均为正；
1. 电流全量特征
根据基尔霍夫电流定律 (KCL)可知：
在集总参数电路中，任何时刻， 对任意一节点，所有支路电流相 量和等于零。用数学表达式表示 如下： I 0
M
U M
I M
k1
N I N
U N
内部故障
M
I M
I N
N
k2
区外故障
对于输电线路MN可以认为是一个节点。 内部故障 外部故障
线路发生外部故障时： 一端电流为母线流向线路，另一端为由线路流 向母线，于是两端电流相位相反 180 。
因此可以根据两侧电流的相位差来判 别线路内部或者外部短路。
考虑到TV、TA的相角误差以及输电线分布电容等影 响，当线路发生区外故障时两侧二次电流的相角差并不 刚好等于1800，而是近似为1800，且在故障前两侧电动势 有一定的相角差，这样在区内短路时两侧电流也不完全 同相位。 当两侧电流的相位差
I N
外部故障
I M
I N
iM
t
I M
I N
iN
iM
t
0
0
I M
t
I N
iN
t
180
IM IN
arg
IM IN
电力系统继电保护 第四章输电线路的纵联保护
3 微波通信
频段为300~30000MHz，超短波的无线电波，频带宽，信息传输容量大，传 输距离不超过40~60km；距离较远时，要装设微波中继站，以增强和传递微 波信号。通信速率快，可用于纵联电流差动原理的保护。
4 光纤通信
1.光纤通信的构成
光发射机、光纤、中继器和光接收机。
（2）正常时有高频电流方式（长时发信） 在正常工作条件下发信机始终处于发信状态，沿高 频通道传送高频电流。
优点：高频通道部分经常处于监视的状态，可靠性高；且无 需收、发信机启动元件，简化装置。 缺点：经常处于发信状态，增加了对其他通信设备的干扰时 间；也易受外界高频信号干扰，应具有更高的抗干扰能力。
（希望不动） 一侧为正 一侧为负
内部故障 （希望动作）
两侧均为正
一侧动作 一侧不动作
两侧均动作
电流相位 相位差 180
接近同相
如何应用这些特征？后面陆续予以介绍。
纵联保护：用某种通信信道将输电线 路两端的保护装置纵向联结起来，将 一端电气量（电流、功率方向等）传 到对端进行比较，判断故障在本线路 范围内还是范围之外，从而决定是否 切除被保护线路。
根据通道的构成，输电线路载波通信分为： “相-相”式 连接在两相导线之间 “相-地”式 连接在输电线一相导线和大地之间
1、输电线路载波通信的构成
继电
部分
G R
输电线路
高频阻波器 耦合电容器
连接滤波器 高频电缆
G 高频通道部分 R
接 地 开 关
继电
部分
(1)阻波器：阻波器是由 一电感线圈与可变电容器 并联组成的回路。当并联 谐振时，它所呈现的阻抗 最大（1000Ω以上），利 用这一特性，使其谐振频 率为所用的载波频率。这 样的高频信号就被限制在 被保护输电线路的范围以 内，而不能穿越到相邻线 路上去。但对工频电流而 言，阻波器仅呈现电感线 圈的阻抗，数值很小（约 为0.04Ω左右），并不影 响它的传输。
继电保护讲解第四章-纵联保护
西南交通大学电气工程学院
第四章
问题的提出
输电线纵联保护
电流保护,距离保护, 电流保护,距离保护,Ⅰ段只保护线路的 85%,对其余的15% 20%线路故障 线路故障, 80%～85%,对其余的15%～20%线路故障,只 能带延时0.5s时限的Ⅱ段来保护, 0.5s时限的 能带延时0.5s时限的Ⅱ段来保护,对高压输电 线路不能满足系统稳定性的要求, 线路不能满足系统稳定性的要求,需要寻求新 的能保护线路全长的保护. 的能保护线路全长的保护.
Um Un
次级不处于短路状态 I M , I N同方向 U m , U n同方向 初级电压升高,使继电器动作, 初级电压升高,使继电器动作,跳两侧的断路器
内部故障
均压法
M
IM
IN
N
∑I
Im
J
∑I
In
i=0
GBm
GBn
J
Um Un
二,纵联差动保护的不平衡电流 —两侧电流互感器二次阻抗及互感器本身励磁特性不
一致,在正常运行及外部故障时, 一致,在正常运行及外部故障时,差回路中电流不 为零,此电流称为不平衡电流. 为零,此电流称为不平衡电流.
稳态下的不平衡电流: 稳态下的不平衡电流:励磁电流之差 流互同型系数, 流互同型系数,同 流互10% 10%误差 流互10%误差 0.5),不同 1.0) 不同( (0.5),不同(1.0)
当用于输电线路时,采用如下两种接线方式: 当用于输电线路时,采用如下两种接线方式:
环流法
电流综合器: 电流综合器: 将三相合成 一相
U m = U n
J
M
IM
IN
N
正常运行以及外部故障
继电保护原理第四章
（2）影响电流互感器误差的主要因素 a、当一次侧电流一定时，二次侧的负载越大，则要求二次侧的 当一次侧电流一定时，二次侧的负载越大， 感应电动势越大，因而要求铁芯中的磁通密度越大， 感应电动势越大，因而要求铁芯中的磁通密度越大，铁芯就容 易饱和； 易饱和； b、当二次侧负载已经确定后，一次侧电流的升高也将引起铁芯 当二次侧负载已经确定后， 中磁通密度增大。因此，一次侧电流越大时， 中磁通密度增大。因此，一次侧电流越大时，二次侧的误差也 增大。 增大。 （3）稳态不平衡电流的计算 在考虑一次电流最大倍数时，应采用外部故障时， 在考虑一次电流最大倍数时，应采用外部故障时，流过电流互 感器的最大短路电流，并保证在这种最大的一次电流情况下， 感器的最大短路电流，并保证在这种最大的一次电流情况下， 二次电流的误差不大于10%。 二次电流的误差不大于10%。 10%
Z 'L ɺ ɺ I2 = I ' Z L + Z2
'
Z2 Z 'L + Z2
不平衡电流实际上是两个电流互感器励磁电流之差； 不平衡电流实际上是两个电流互感器励磁电流之差； 导致励磁电流增加的各种因素， 导致励磁电流增加的各种因素，以及两个电流互感器特性的差 是使不平衡电流增大的主要因素。 别，是使不平衡电流增大的主要因素。
4.1.3 影响输电线纵联差动保护正确工作的因素
影响输电线纵联差动保护正确工作的因素主要有： 影响输电线纵联差动保护正确工作的因素主要有： 1、电流互感器的误差和不平衡电流 2、导引线的阻抗和分布电容 3、导引线的故障和感应过电压 一、电流互感器的误差和不平衡电流 1、正常运行及保护范围外故障时
ɺ ɺ ɺ ɺ I M = − I N = I f (或I d )
电力系统继电保护第四章 4-3,4-4
U ca = U c − U a ≈ Ec − Ea = Eca U ab = U a − U b ≈ Ea − Eb = Eab U bc = U b − U c ≈ Eb − Ec = Ebc
当ϕ k 在0 ~ 90 0 变化时， − 120 0 ≤ ϕ g ≤ −30 0
0
• • • • • • • • • • • •
•
•
•
•
•
•
• a
不动作。 不动作 = 0 1KW不动作。
•
2KW： I gb = I b ：
U gb = U ca ≈ E ca
•
•
•
ϕ gb = −(900 + 300 − ϕ k ) = −(1200 − ϕ k )
− 900 ≤ ϕ k − 1200 + α ≤ 900 30 ϕ k = 00 时， 0 ≤ α ≤ 2100
就可使可使继电器处于最灵敏状 态附近。
三相短路时KW KW的电 图4-13 三相短路时KW的电 流、电压向量图
中国电力出版社
（一）三相短路
三相短路时能使继电器动作的内角的取值范围 ϕ g = −(90o − ϕ k ) − (90 0 + α ) ≤ ϕ g ≤ 900 − α
& Ug − 90° − α ≤ arg ≤ 90° − α & I
c b
接入各相继电器的 电压分别为: 电压分别为:
1 • U b = U c = − Ea 2
•
•
中国电力出版社
相
· ·
Uab=1.5Ea
· ·
·
Uab
·
·
Ic φ rc
Ua =Ea
电力系统继电保护第四章4-1、4-2
第四章 输电线路相间短路的方向 电流保护
第一节 方向问题的提出及方向电流的保护
中国电力出版社
一、方向问题的提出
K2
K1
图4-1两侧电源辐射形电网
如图4-1所示 在双侧电源电网或单侧电源环形网中.如图 所示，当在 1点发生短路时， 双侧电源电网或单侧电源环形网中 如图 所示，当在K 点发生短路时， 要求保护3、 动作 断开3、 两个断路器 如在K 点发生短路，要求保护1、 动作， 两个断路器； 要求保护 、4动作，断开 、4两个断路器；如在 2点发生短路，要求保护 、 2动作，断开 、2两个断路器。 动作， 两个断路器。 动作 断开1、 两个断路器 点短路， 对K1点短路，为实现选择性要求： 点短路 为实现选择性要求： 3 2 4 5
中国电力出版社
•
功率方向继电器的工作原理：实质就是判断母线电压和流入线路的电流 功率方向继电器的工作原理： 之间的相位角。动作方程可表示为： 之间的相位角。动作方程可表示为：
•
继电器动作的 临界情况是一 • 条与相量 U g 相垂直的直 线，通常称 为功率方向 继电器的动 作特性。
− 90 ≤ arg
•
− 90 0 ≤ arg
jK U g
•
≤ 900
I g Z br
•
jK 功率方向继电器的内角α = arg = 900 − ϕbr Z br
− (900 + α ) ≤ ϕ g ≤ 900 − α
− (900 + α ) ≤ arg
Ug
•
≤ 900 − α
Ig
中国电力出版社
（二） LG-11型功率方向继 型功率方向继 电器动作区和灵敏度
0
《继电保护技术》课件——第四章_输电线路全线速动保护
4.导引线通道
在两个变电站之间铺设电缆，用电缆作为通道传 送保护信息这就是导引线通道。用导引线为通道构 成的纵联保护称做导引线保护。导引线保护一般做 成纵联电流差动保护，在电缆中传送的是两侧的电 流信息。考虑到雷击以及在大接地电流系统中发生 接地故障时地中电流引起的地电位升高的影响，作 为导引线的电缆也应有足够的绝缘水平，从而增大 了投资。显然从技术经济角度来看用导引线通道只 适用于小于十公里的短线路上。
高频闭锁方向保护的框图说明
2KW (M侧）
M
K1
1QF
1KW (M侧）
N
2QF
K2
2KW (N侧）
当向当时K元发间1件 生 元点件1K发K2T故生W1障故有不时障输动，时出作N，前，侧两到不的侧达发1的M闭K正W 侧琐方收动信向信作号元输，，件出发于2端出是K,闭两W从琐侧动而信的作保号2，证K，反了W在方虽 通然过M时侧间的元2K件WT动1和作禁，止但门不J会Z2发将出两跳侧开的1断QF路的器跳1闸Q脉F、冲。 2QF跳开；
3.光纤通道
随着光纤通信技术的快速发展，用光纤作 为继电保护通道使用得越来越多。用光纤通 道做成的纵联保护有时也称做光纤保护。光 纤通信容量大又不受电磁干扰，且通道与输 电线路有无故障无关。近年来发展的若干根 光纤制成光缆直接与架空地线做在一起，在 架空线路建设的同时光缆的铺设也一起完成， 使用前景十分诱人。
方向高频保护 相差高频保护
高频保护构成框图
高频保护由继电部分、高频收发信机和高频 通道三部分构成
（二）通道类型 1.电力线载波通道 2.微波通道 3.光纤通道 4.导引线通道
1.电力线载波通道
这是目前使用较多的一种通道类型， 其使用的信号频率是50-400kHz。这种 频率在通信上属于高频频段范围，所以 把这种通道也称做高频通道。把利用这 种通道的纵联保护称做高频保护。高频 频率的信号只能有线传输，所以输电线 路也作为高频通道的一部份。
继电保护第四章-纵联保护
4. 输电线路纵联保护（Unit Protection）结构
继电保 护装置
通信设备
• 导引线 • 载波 • 光通信纤信道 • 微波
继电保 护装置
通信设备
继电保护装置
实现电气量采集并形成电气量特征，完成保护任务。
通信设备
将上述信息发送至对端的保护设备，同时接收对端保护发送的
信息并送至本端保护单元
通信信道
故障分量方向元件的特点
不受负荷状态的影响 不受故障点过渡电阻的影响 正、反方向短路时，方向性明确 无电压死区 不受系统振荡影响
（二） 闭锁式方向纵联保护
1. 工作原理
以高频通道经常无电流而在外部故障时发出闭
锁信号的方式构成。
闭锁信号
A1
B
2
3
闭锁信号
C
4
5
6D
F
对AB线路为外部故障，2处功率方向均为 负，发闭锁信号，1、2保护被闭锁。
导引线通信应用：
高压电网超短线路（几公里）。 用于变压器、发电机等电力设备和母线。
（二） 电力线载波通信
采用输电线路本身作为信息传输媒介，在传输电能的同时 完成两端信息的交换。 （一）通道的构成
1
2 76
3 45 89
3
2
4 5
67
98
1.传输线 2.阻波器 3.结合电容器 4.连接滤波器 5.高频电 缆 6.保护间隙 7.安全接地开关 8. 高频收发信机 9.保护 继电器
3. 电气元件故障时两端电气量的特征分析
所选电气量
区内故障 特征
区外或正常 运行时特征
保护原理
功率方向
均指向被保 护元件
一端指向被 保护元件反
电力系统继电保护第4章4-1,4-2
图4-1环流法接线的纵差保护 单相原理接线图
4.1.1 纵联差动保护原理
正常运行和外部短路： 流入差动继电器KD中的电流为：
I r I I 2 I II 2 1 I I I II 0 KTA
实际上，差动回路中还有一 个不平衡电流Iunb。差动继电器 KD的起动电流是按大于不平衡电 流整定的，所以，在被保护线路
I I I2 I I I 2 II II 2
II
正常及外部故障时差动保护不会 动作。
内部短路：流入差动保护回路的电 流为
I I I r 2M 2N I I I 1N 1M ' K KTA KTA KTA
被保护线路内部故障时，流 入差回路的电流远大于差动继电 器的起动电流，差动继电器动作， 瞬时发出跳闸脉冲，断开线路两 侧断路器。 结论： 1、差动保护灵敏度很高 2、保护范围稳定 3、可以实现全线速动 4、不能作相邻元件的后备保护
4.1.1 纵联差动保护原理
电网的纵联差动保护反应被保护 线路首末两端电流的大小和相位，保 护整条线路，全线速动。纵联差动保 护原理接线如图4-1所示。
电流互感器采用环流法接线。 流入继电器的电流为两个电流互 感器二次电流的差。即
Ir I2M I2 N 1 I1M I1N KTA
I opr K rel Kerr K st K np I K max KTA
为防止电流互感器二次断线差动保护误动，按躲开电 流互感器二次断线整定： K rel I Lmax I op KTA 灵敏度校验： K sen I K min 1.5 ~ 2
I op
4.1.4影响输电线路导引线纵联差动 保护正确动作的因素
2．暂态不平衡电流
继电保护原理基础_第四章
负序功率方向元件的特点
(1)可反应所有不对称故障; 增加电压记忆后,也可 反应三相对称故障;
(2)没有电压死区; 保护区外故障时, 近故障侧负 序电压( 功率 )高于远故障侧负序电压 ( 功率 ), 容易实现灵敏度配合
(3)系统振荡时三相对称,不存在负序分量,负序功 率方向元件不误动
因此,负序功率方向元件在高频闭锁保护中得 到了广泛的应用
由精于度电的电流流互互感感器器，励在磁必要回时路．以还可及采二次回路电
感用中铁的心磁磁路通中不有小能气突隙变的电，流在互二感器次。回路中引起
自由非周期分量电流。
在暂态过程中，励磁电流大大超过其稳态 值，并含有大量缓慢衰减的非周期分量， 这将使不平衡电流大为增加。
第二节 输电线的高频保护
一、高频保护概述
离I段启动发讯，当其保护范围内部故 障动作于跳闸的同时，还向对端发出 跳闸信号，可以不经过其它控制元件 而直接使对端的断路器跳闸，即收讯 即可跳闸。 两端保护的构成比较简单，无需互相 配合，必须要求每端发送跳闸信号保 护的动作范围小于线路的全长．而两 端保护动作范围之和应大干线路的全 长。前者是为厂保证动作的选择性， 后者则是为了保证全线上任一点故障 的快速切除。
继电保护第四章
高频闭锁方向保护
高频闭锁距离保护
ZⅢ
ZⅠ ZⅡ
比较线路两侧电流相位关系的相位差动测量
相位差动保护原理用于：相差高频保护
比较两侧线路保护故障方向判别结果，确定故 障点的位臵。
高压线路微机保护
三、纵联保护分类
按通道类型分类
导引线、载波通道、微波通道、光纤通道
按保护原理分类
电流差动原理、纵联方向原理
按通道传送信息含义分类
闭锁式、允许式、跳闸信号
纵联方向保护
一、纵联方向保护工作原理 闭锁式
纵联方向保护
一、纵联方向保护工作原理 允许式
高频闭锁方向保护
二、高频闭锁方向保护的基本原理
高频闭锁方向保护是通过高频通道间接比较被保护线 当电流或功率方向为负时，启动元件启动发信机一直 路两侧的功率方向，以判别是被保护范围内部故障还 发信，闭锁方向电流保护的出口跳闸回路，这种保护 是外部故障。 称为高频闭锁方向保护。
纵联保护通道
三、微波通道
无线通信方式，采用频率为2000MHz、6000～ 8000MHz。 四、光纤通道
将电气量编码后送入光发送机控制发光的强弱，光 在光纤中传送，光接收机则将收到的光信号的强弱 变化转为电信号。
纵联差动保护
一、导引线保护（纵联电流差动保护，纵差保护） 保护原理
电网的纵联差动保护
P
Q
1
跳闸
P
P
Q
&
允许
Q
&
闭锁
纵联保护通道
一、导引线通道 用二次电缆将线路两侧保护的电流回路联系起来。
主要问题：引导线通道长度与输电线路相当，敷设困难；
通道发生断线、短路时会导致保护误动，运行中 检测、维护通道困难； 引导线较长时电流互感器二次阻抗过大导致误差 增大。 因此，仅用于少数特殊的短线路上。
继电保护原理 第四章 第一、二节 线路电流保护
电流速断保护方向元件的装设原则
例如：
同一线路两侧，定值小者加方向元件，定值大者可不 加方向元件。
EI
k2
M 1 2
N
k1 E II
I I I set1 I set2
保护1可不加KW
(二)限时电流速断保护的整定计算
仍然是与下一级保护的第一段配合，但需考 虑保护安装点与短路点之间有分支电路的影响。 k C B A I AB I
o
Ik2
（2）功率方向继电器的动作方程 比相式动作方程：
e jα Ur 90 arg 90 Ir
Ur 90 arg 90 Ir
KU r I r cos( r ) 0
①四个角度： r： 加入功率方向继电器的电压和电流之夹角
I k1B
k1点短路时,若
I I I k1 A I set2
保护2误动；
EA
A
1
k2
B
2 3
k1
C
4 5 6
D EB
I k2 A
对电流速断保护: k2点短路时,若
I k2 B
I I I k2 B I set3 保护3误动；
EA
A
1 2
B
3
k1
4
C
5 6
D
EB
I k1 A
对过电流保护:
I k1B
动作
小结: 采用90°接线方式的优缺点 优点： ① 对各种两相短路都没有死区。 ② 适当选择内角α后，对线路上各种相 间故障都能保证动作的方向性。 缺点： 三相短路时仍有死区。
三、方向性电流保护整定计算特点
(一)电流速断保护的整定计算 k2
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
电力系统继电保护 第四章
第4章输电线路纵联保护电流、电压保护和距离保护都是只反映被保护线路一侧的电量，为了获得选择性，其瞬时切除的故障范围只能是被保护线路的一部分，即使性能较好的距离保护，在单侧电源线路上也只能保护线路全长的80%左右，在双侧电源线路上瞬时切除故障的范围大约只有线路全长的60%左右。
在被保护线路其余部分发生故障时，都只能由延时保护来切除。
这对于很多重要的高压输电线路是不允许的，为了电力系统的安全稳定，线路上要求设置具有无延时切除线路上任意处故障的保护装置，输电线的纵联保护就是在这种背景下产生的。
因此仅反映线路一侧的电气量是不可能区分本线路末端和对侧母线(或相邻线路始端)故障的，只有反应线路两侧的电气量才可能区分上述两点故障，达到有选择性地快速切除全线故障的目的。
为此需要将线路一侧电气量的信息传输到另一侧去，即在线路两侧之间发生纵向的联系，这种保护装置称为输电线的纵联保护。
4.1 输电线路纵联保护的基本原理与类型仅反映线路一侧的电气量是不可能区分本线路末端和对侧母线(或相邻线路始端)故障的，只有反映线路两侧的电气量才能区分上述两点故障，达到有选择性地快速切除全线故障的目的。
为此需要将线路一侧电气量的信息传输到另一侧去，即在线路两侧之间发生纵向的联系。
这种保护装置就称为输电线的纵联保护。
4.1.1 输电线路纵联保护的基本原理当输电线路内部发生如图4.1所示的k1点短路故障时，流经线路两侧断路器的故障电图4.1 输电线路纵联保护的基本原理示意图流如图中实线箭头所示，均从母线流向线路(规定电流或功率从母线流向线路为正，反之为负)。
而当输电线路MN的外部发生短路时(如图中的k2点)，流经MN 侧的电流如图中的虚线箭头所示，M侧的电流为正，N侧的电流为负。
利用线路内部短路时两侧电流方向同相而外部短路时两侧电流方向相反的特点，保护装置就可以通过直接或间接比较线路两侧电流(或功率)方向来区分是线路内部故障还是外部故障。
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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单选题
1.利用电压与电流之间的相位差的改变可构成（）。
A. 电流保护
B. 电压保护
C. 方向保护
D. 距离保护
2.按90°接线的功率方向继电器，当线路正方向发生相间短路时，若线路短路阻抗角为60°，为使继电器动作最灵敏，最大灵敏角应选取( )。
A ．-30°
B ．30°
C ．60°
D ．90°
3.采用90°接线的A 相功率方向继电器所加的电流和电压应为 ( )。
A. bc a
U I •
• B. ca b
U I •• C. ab c
U I •• D. cb a U I •• 4相间短路保护功率方向继电器采用90°接线的目的是（ ）。
A. 消除三相短路时方向元件的动作死区
B. 消除出口相间短路时方向元件的动作死区
C. 消除反方向短路时方向元件的动作死区
D. 消除正向和反向出口三相短路时方向元件的动作死区
5.按90°接线的相间功率方向继电器，当线路发生正向故障时，若线路阻抗角为60°，要想使继电器动作最灵敏，功率方向继电器的内角应取( )。
A. 30°
B.-30°
C. 70°
D. 60°
6.功率方向继电器与电流互感器和电压互感器之间的连接方式，称为（ ）。
A.功率方向继电器的接线方式
B.电压互感器的接线方式
C.电流互动感器的接线方式
D.电压变换器的接线方式
7.所谓功率方向继电器的潜动，是指( )的现象。
A. 只给继电器加入电流或电压时，继电器不动作
B. 只给继电器加入电流或电压时，继电器动作
C. 加入继器的电流与电压反相时，继电器动作
D. 不加电流、电压时
8.线路发生金属性三相短路时，保护安装处母线上的残余电压( )。
A. 最高
B. 为故障点至保护安装处之间的线路压降
C. 与短路点相同
D. 不能判定
9.电流保护中电磁型电流继电器的返回系数小于（）。
A．小于1
B．大于1
C．为零
D．大于2
10.线路第Ⅰ段保护范围最稳定的是（）。
A. 距离保护
B. 零序电流保护
C. 电流保护
D. 电压保护
判断题
1.三段式电流保护加装功率方向元件后，即可构成三段式方向电流保护。
（）
2.在方向电流保护中，当短路功率方向由母线指向线路时，保护不应该动作。
（）
3.对线路的方向过电流保护，规定线路上电流的正方向为由线路流向母线。
（）
4.某些整流型功率方向继电器，由于其电压回路具有记忆作用，所以在被保护线路始端三相短路时不存在电压死区。
（）
第四章。