3.距离保护
继电保护 第3章 电网的距离保护
图3－4 全阻抗继电器的动作特性
第3章 电网距离保护
比较两电压量幅值的全阻抗继电器的电压形成回路：
B
TA TX
.
TV
Im
& I m Zset = A
.
TM Um
&B
图3—5 全阻抗继电器幅值比较电压形成回路
第3章 电网距离保护
（2）相位比较 相位比较的动作特性如图3-6 所示，继电器的动作与边界条件为 Z set − Z m与 Z set + Z m 的夹角小于等于 90o ，即 Z − Zm − 90o ≤ arg set = θ ≤ 90o Z set + Z m & & & 两边同乘以电流量得 U set − U m D o − 90 ≤ arg = arg = θ ≤ 90o & & & U set + U m C
第3章 电网距离保护
二、测量阻抗与故障距离
正常运行时保护安装处测量到的阻抗为负荷阻抗，即
Z
m
U& m = = Z I& m
L
& 式中U m ——被保护线路母线的相电压，测量电压； & 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。
在被保护线路任一点发生故障时，保护安装处的测量电压为 U m = U k ， & 测量电流为故障电流 I k ，这时的测量阻抗为保护安装处到短路点的 短路阻抗 Z k ， & & Um Uk Zm = = = Zk & & Im Ik
m
方向阻抗继电器相位比较的电压形成回路，如图3-10所示。
3 距离保护及方向距离保护整定
实验八 距离保护及方向距离保护整定一、实验目的1．熟悉阶段式距离保护及方向距离保护的工作原理和基本特性。
2．掌握时限配合、保护动作阻抗（距离）和对DKB 、YB 的实际整定调试方法。
二、预习与思考1．什么是距离保护？距离保护的特点是什么？ 2．什么是距离保护的时限特性？3．什么是方向距离保护？方向距离保护的特点是什么？4．方向距离保护的Ⅰ段和Ⅱ段为什么在单电源或多电源任何形状的电网中都能够保证有选择性地切除故障线路？5．阶段式距离保护中各段保护是如何进行相关性配合的？ 6．在整定距离保护动作阻抗时，是否要考虑返回系数。
三、原理说明1．距离保护的作用和原理电力系统的迅速发展，使系统的运行方式变化增大，长距离重负荷线路增多，网络结构复杂化。
在这些情况下，电流、电压保护的灵敏度、快速性、选择性往往不能满足要求。
电流、电压保护是依据保护安装处测量电流、电压的大小及相应的动作时间来判断故障是否发生以及是否属于内部故障，因而受系统的运行方式及电网的接线形式影响较大。
针对被保护的输电线路或元件，在其一端装设的继电保护装置，如能测量出故障点至保护安装处的距离并与保护范围对应的距离比较，即可判断出故障点的位置从而决定其行为。
这种方式显然不受运行方式和接线的影响。
这样构成的保护就是距离保护。
以上设想，表示在图8-1中。
图中线路A 侧装设着距离保护，由故障点到保护安装处间的距离为l ，按该保护的保护范围整定的距离为zd l ，如上所述，距离保护的动作原理可用方程表示：ad l l ≤。
满足此方程时表示故障点在保护范围内，保护动作；反之，则不应动作。
图8-1 距离保护原理说明 Z —表示距离保护装置距离比较的方程两端同乘以一个不为零且大于零的z 1（输电线每千米的正序阻抗值）得到：11d zd Z z l z l =≤ ( 8-1 ) 式（8-1）称为动作方程或动作条件判别式。
表明距离保护是反应故障点到保护安装处间的距离（或阻抗）并与规定的保护范围（距离或阻抗）进行比较，从而决定是否动作的一种保护装置。
电力系统继电保护-3 电网距离保护
3.1.1 距离保护的概念
测量阻抗和故障距离的关系 测量阻抗的定义（以单相系统为例）
Zm
U
m
zl
z为线路单位长度的阻抗
Im
试图找到与系统运行方式、短路类型无关，只与短路点到 保护安装处有关的测量参量
3.1.1 距离保护的概念
距离保护-利用短路发生时电压、电流同时变化的特征，测量电压与 电流的比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。 整定距离Lset-与距离保护的范围相对应的距离。 工作原理大致如下：
3.1.3 三相系统中测量电压和测量电流的选取
不同故障类型电流、电压和测量阻抗的关系：
CASE3：两相短路接地故障 ABG故障边界条件 (I K 3I )z L 0 U U A A 0 1 k kA K 3I )z L U kB 0 U B ( I B 0 1 k I z L 0 U U I kAB A B 1 k kAB
3 电网距离保护
3.1 距离保护的基本原理与构成
电流保护的缺陷 缺点 灵敏度不足 运行方式对保护影响大 配合困难 问题 无法满足更高电压等级电网对保护的速动性、选择性、灵 敏性的要求
3.1 距离保护的基本原理与构成
故障特征分析 特征 故障时电流增大 故障时电压降低 思路 综合利用电流、电压可以提高灵敏度，所以就有了阻抗保 护，利用电流电压比值作为故障特征量
总结
只有采用与故障回路相关的电流、电压才能实现距离的测量。继电器接 入不同电压、电流仪，称为不同的接线方式。 存在相间故障回路时，采用保护安装处的故障相间电压和故障相间电流 差可以反应故障距离，称为相间距离保护。 存在接地故障回路时，采用保护安装处的相电压和经零序补偿的相电流 可以反应故障距离，称为接地距离保护。 为了保护接地故障和相间故障，需要配备接地距离保护和相间距离保 护，短路形成几个故障回路。就有几个阻抗继电器可以实现阻抗测量。
各种电气专业术语
一、名词解释：1、主保护：满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。
2、高频闭锁距离保护：利用距离保护的启动元件和距离方向元件控制收发信机发出高频闭锁信号，闭锁两侧保护的原理构成的高频保护。
3、二次设备：是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。
4、重复接地：将零线上的一点或多点，与大地进行再一次的连接叫重复接地。
5、距离保护：是利用阻抗元件来反应短路故障的保护装置。
因阻抗元件反应接入该元件的电压与电流的比值（U/I=Z），即反应短路故障点至保护安装处的阻抗值，而线路的阻抗与距离成正比，所以称这种保护为距离保护或阻抗保护。
6、零序保护：在大短路电流接地系统中发生接地故障后，就有零序电流、零序电压和零序功率出现，利用这些电量构成保护接地短路的继电保护装置统称为零序保护。
零序电流保护就是常用的一种。
7、后备保护：是指当某一元件的主保护或断路器拒绝动作时，能够以较长时限（相对于主保护）切除故障元件的保护元件。
8、高频保护：就是故障后将线路两端的电流相位或功率方向转化为高频信号，然后利用输电线路本身构成一高频电流通道，将此信号送至对端，以比较两端电流相位或功率方向的一种保护。
9、电力系统安全自动装置：是指防止电力系统失去稳定和避免电力系统发生大面积停电的自动保护装置。
10、电力系统事故：是指电力系统设备故障或人员工作失误，影响电能供应数量和质量并超过规定范围的事件。
11、谐振过电压：电力系统中一些电感、电容元件在系统进行操作或发生故障时可形成各种振荡回路，在一定的能源下，会产生串联谐振现象，导致系统某些元件出现严重的过电压。
12、断路器失灵保护：当系统发生故障，故障元件的保护动作而断路器操作失灵拒绝跳闸时，通过故障元件的保护作用于本变电站相邻断路器跳闸，有条件的还可以利用通道，使远端有关断路器同时跳闸的接线称为断路器失灵保护。
第5章 距离保护教案3
5.5距离保护的整定计算及对距离保护的评价（Setting Calculation of Distance Protection and Assessment to it ）5.5.1距离保护的整定计算原则（Setting Calculation Principle of Distance Protection ）距离保护装置一般也都采用三段式阶梯时限特性，在进行整定计算时，要计算各段的设定阻抗、动作时限和进行灵敏性校验。
当距离保护用于双侧电源的电力系统时，一般要求Ⅰ、Ⅱ段的测量元件都要具有明确的方向性，即采用具有方向性的测量元件。
第Ⅲ段作为本条线路的近后备、相邻下一级线路的远后备和反向母线保护的后备，所以第Ⅲ段通常采用采用带有偏移特性的测量元件。
下面以图5-27所示电网为例，来说明各段保护的具体整定原则。
设线路AB 、BC 均装有三段式距离保护，对保护1各段进行整定计算。
图5-27 距离保护整定计算网络图1、距离保护第Ⅰ段整定计算11z L K Z B A rel set -I I ⋅= (5-74)I r e lK ——可靠系数，一般取0.8~0.85。
2、距离保护第Ⅱ段整定计算（1）与相邻线路距离保护第Ⅰ段相配合。
为了保证在下级线路上发生故障时，上级线路保护Ⅱ段不至于误动，保护1的Ⅱ段的动作范围不应该超出保护2的Ⅰ段的动作范围，再考虑到分支系数，保护1的Ⅱ段的整定阻抗可按照下式进行计算：)(2min 1I ⋅⋅II II ⋅+=set b AB rel set Z K Z K Z (5-75)式中，II rel K 为可靠系数，一般取0.8；分支系数的定义和电流保护中相似，即当线路BC上发生故障时，ABBC b I I K =。
为确保在各种运行方式下保护1的Ⅱ段的保护范围不超过保护2的Ⅰ段的保护范围，分支系数取各种情况下的最小值。
（2）躲开线路末端变压器低压侧出口处短路时的阻抗值。
当被保护线路的末端母线接有变压器时，距离Ⅱ段应与变压器的快速保护相配合，其保护范围不超过变压器快速保护的范围。
第三章距离保护
第三章：电网距离保护1.距离保护的定义和基本原理：距离保护：是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的壁纸，反映故障点到保护安装处的距离而工作的保护。
基本原理：按照继电保选择性的要求，安装在线路两端的距离保护仅在下路MN内部故障时，保护装置才应该立即动作，将相应的断路器跳开，而在保护区的反方向或本线路之外正方向短路时，保护装置不应动作。
与电流速断保护一样，为了保证在下级线路的出口处短路时保护不误动作，在保护区的正方向（对于线路MN的M侧保护来说，正方向就是由M指向N的方向）上设定一个小于本线路全长的保护范围，用整定距离Lset来表示。
当系统发生短路故障时，首先判断故障的方向，若故障位于保护区的正方向上，则设法测出故障点到保护安装处的距离Lk，并将Lk与Lset相比较，若Lk小于Lset，说明故障发生在保护范围之内，这时保护应立即动作，跳开相应的断路器；若LK大于Lset，说明故障发生在保护范围之外，保护不应动作，对应的断路器不会跳开。
若故障位于保护区的反方向上，则无需进行比较和测量，直接判断为区外故障而不动作。
｝通常情况下，距离保护可以通过测量短路阻抗的方法来间接地测量和判断故障距离。
2.几种继电器的方式：苹果特性：有较高的耐受过渡电阻的能力，耐受过负荷的能力比较差；橄榄特性正好相反。
电抗特性：动作情况至于测量阻抗中的电抗分量有关，与电阻无关，因而它有很强的耐过渡电阻的能力。
但是它本身不具有方向性，且在负荷阻抗情况下也可能动作，所以通常它不能独立应用，而是与其他特性复合，形成具有复合特性的阻抗原件。
电阻特性：通常也与其他特性复合，形成具有复合特性的阻抗原件。
多边形特性：能同时兼顾耐受过渡电阻的能力和躲负荷的能力。
3测量阻抗：Zm定义为保护安装处测量电压Um&与测量电流Im&之比，即Um&/Im&动作阻抗：使阻抗原件处于临界动作状态对应的阻抗（Zop）。
7继电保护-距离(3-45整定、振荡)
A B 1C234第3.4 节距离保护的整定计算及其评价与电流保护类似，距离保护一般也都采用相互配合的三段式配置方式，即分成距离Ι段、Ⅱ段和Ⅲ段。
距离Ι段和距离Ⅱ段作为本级线路的主保护，距离Ⅲ段作为本线路的近后备和相邻线路的远后备。
保护1的各段保护范围A B 1C234第3.4节距离保护的整定计算及其评价与电流保护类似，距离保护一般也都采用相互配合的三段式配置方式，即分成距离Ι段、Ⅱ段和Ⅲ段。
距离Ι段和距离Ⅱ段作为本级线路的主保护，距离Ⅲ段作为本线路的近后备和相邻线路的远后备。
保护2的各段保护范围一、距离保护的整定计算1、距离保护Ι段的整定距离保护Ι段为瞬时速动段，同电流Ι段一样，它只反应本线路的故障，为保证动作的选择性，在本线路末端或下级线路始端故障时，应可靠地不动作。
保护1保护2A B 1C234AB rel setZ K Z ⋅'='1.1、距离保护Ι段的整定为保证动作的选择性，在本线路末端或下级线路始端故障时，应可靠地不动作。
线路全长的正序阻抗--AB Z 0.850.8～可靠系数，一般取--rel K 可靠系数主要考虑的是：各种影响因素的相对误差。
如：继电器测量误差、互感器误差和参数测量误差等。
在线路较短时，还应当考虑绝对误差。
1Z l K AB rel ⋅⋅'=s t 01='%~%K Z Z K rel AB.set sen 85801001=⋅'='='动作时限：灵敏性校验：保护范围稳定，基本上不受运行方式的影响。
（固有的测量时间）灵敏度＝可靠系数，不必验算。
A B 1C2342、距离保护Ⅱ段的整定为弥补距离Ι段不能保护本线路全长的缺陷，增设距离Ⅱ段，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。
保护3的I 段保护1的II 段正确的设计——>实现相互配合A B 1C234A B 1C234保护3的II 段保护1的错误II 段错误的设计——>保护1、3的II 段都动作保护1的正确II 段保护1属于误动！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。
距离保护3(2)全
（2）振荡时，电气量呈周期性变化，其变化速度与系 统功角的变化速度一致，比较慢；从短路前到短路后 其值突然变化，速度很快，而短路后短路电流、各点 残压和测量阻抗不计及衰减时是不变的；
（3）振荡时，电气量呈现周期变化，若阻抗测量元件 误动作，则在一个振荡周期动作和返回各一次；而短 路时阻抗元件可能动作，可能不动作。
3.5.3 距离保护的振荡闭锁措施
常用的故障判别元件：
ii. 反映电流突变量的故障判断元件 依据：
在系统正常或振荡时电流变化比较缓慢，而在系统 故障时电流会出现突变。
3.5.3 距离保护的振荡闭锁措施
目前在微机保护中振荡闭锁的基本流程可以简单概括为： 当由突变量元件或稳态量启动元件判定为短路故障启动
ZM
测量阻抗的变化轨迹
3.5.2 电力系统振荡对距离保护测量元件的影响
当两侧电动势不相同时测量阻抗的变化轨迹
3.5.2 电力系统振荡对距离保护测量元件的影响
Zm
1 2
Z
ZM
j
1 2
Zctg
2
O
1 2
m
Z
j
1 2
Zctg
2
jX
N
N
保为护安 12装 处m MZ到。振荡中心的阻抗
1 2
Z
O
当ρm ＜1/2时，振荡中心位于保护
90, UM
=180,
UM ,
UM
EM
2 E Z ZM
270, UM =360, UM , UM EM
3.5.2 电力系统振荡对距离保护测量元件的影响
1、电力系统振荡时电流、电压的变化规律
距离保护的整定计算法则
来确定动作值。
距离Ⅰ段的整定值是线路全长的 80%~85%。
距离Ⅰ段的动作时限为0秒。
3.4.2 分支系数的计算
分支电源 使故障线 路的短路 电流增大
3.4.2 分支系数的计算
分支系数的定义
故障线路上流过的短路电流 Kb = 前一级保护所在线路上流过的短路电流
回顾：全阻抗继电器
动作特性：以保护安装地点为圆心，以整 定阻抗为半径，做特性圆。 特点： 保护没有方向性； 保护出口处没有死区； 动作阻抗恒等于整定 阻抗，与加入继电器 的电压和电流的夹角无关
回顾： 全阻抗继电器
以幅值比 较方式构 成全阻抗 继电器的 动作方程：
回顾：全阻抗继电器
以相位比较方式构成全阻抗继电器的动作方程
3.4 距离保护的整定计算原则
三段式 距离保 护或三 段式电 流保护 各段间 的配合 关系
3.4 距离保护的整定计算原则
双侧电源供电网络，三段式距离保护的元件配 置： Ⅰ段和Ⅱ段构成主保护，采用方向阻抗继电器； Ⅲ段构成本线路的近后备，相邻线路的远后备， 采用带偏移特性的阻抗继电器。
3.4.1 距离Ⅰ段的整定计算
基本原则
（1）相邻线路相配合，有几个相邻线路 考虑几个，取其中最小者为整定值。
（2）与相邻线路距离Ⅰ段或相邻变压器 差动保护相配合，取其中较小者作为整定值。
（3）当上述整定值灵敏度满足要求时， 与相邻线路Ⅱ段相配合，整定后再进行校验
3.4.3 距离Ⅱ段的整定计算
（1）考虑与相邻线路Ⅰ段相配合
可靠系数
回顾：电网的距离保护
3.1 距离保护的基本原理与构成 3.1.1 距离保护的基本概念
3.距离保护1
φ＝φK
Ik Uk
Z
jX
正方向发生短路时： Zk在第一象限
C
d (b) B
φ Фk
反方向发生短路时： Zk在第三象限
R
Zk
其中：φk—— 线路阻抗角 φ —— 整定阻抗角 ZK—— 测量阻抗 ∴ 阻抗继电器的动作特性部分不 不是一条直线，而应是包含该 线段在内的某些简单图形。
A 图4－4 用复数平面分析阻抗继电器的特性 （a）系统图 （b）阻抗特性图
掌握影响距离保护正确工作的因素，主 要要求： •掌握过渡电阻对距离保护工作的影响及其防 止措施； •掌握电力系统振荡的影响及其防止措施； •掌握分支电流的影响及其防止措施； •了解电压回路断线的影响及其防止措施； 熟练地掌握三段式距离保护的整定计算原则 和整定计算方法。
1 距离保护作用原理和构成 2 阻抗元件的动作特性和动作方程 3 阻抗元件的接线方式 4 影响阻抗元件测量阻抗精度的因素
阻抗继电器是距离保护装置的核心元件， 其主要作用是测量短路点到保护安装处的阻抗， 并与整定阻抗值进行比较，以确定保护是否动 作。
阻抗继电器按其构成方式的不同可分为 单相式和多相式两种。 何谓单相式阻抗继电器和多相补偿式阻 抗继电器？
返回
阻抗继电器是距离保护装置的核心元件， 其主要作用是测量短路点到保护安装处的阻抗， 并与整定阻抗值进行比较，以确定保护是否动 作。 阻抗继电器按其构成方式的不同可分为 单相式和多相式两种。
由于：
A (a)
TV
B Z’set.1=0.85ZBCC
TA
Z
Ik
jX
Uk
C d (b) B
φ Фk
Zk
R
A 图3－4 用复数平面分析阻抗继电器的特性 （a）系统图 （b）阻抗特性图
距离保护的概念基础知识讲解
z1lk
Zk
Zk
ZL
kห้องสมุดไป่ตู้
L
R
B
当测量阻抗小于预先规定的整定阻抗(Zset)时， 保护动作
4
因为该保护是根据测量阻抗的大小来反应 故障点的远近，故称为距离保护
5
3.1.2 距离保护的时限特性
(Time coordination Characteristics of Distance Protection)
10
6
距离保护的动作时间 t 与保护安装点 至短路点之间的距离 l 的关系称为距离保 护的时限特性
7
A
1
t
t1I
B
2
C
3
t III 1
t1II
t
II 2
t
I 2
t III 2 l
8
3.1.3 距离保护的主要组成元件
(Elements of Distance Protection)
9
1.起动部分（ΔI2 + Δ3I0） 2.测量部分 3.振荡闭锁部分 4.断线闭锁部分 5.配合逻辑部分 6.出口部分
距离保护的概念基础知识讲 解
1
距离保护是反应被保护线路始端电压 和线路电流比值而工作的一种保护，这个 比值被称为测量阻抗，表示为 Zm
2
正常运行时
A
B Z IL
QF1
QF2
U N
jX
Zm
U N IL
ZL
B
C
QF3
ZL
L
R
3
线路上短路时
A
BZ
Ik k1 C
QF1
U k
QF2
Zk
QF3
jX
Zm
U k Ik
距离保护的工作原理(一)
距离保护的工作原理(一)距离保护的工作原理•引言–说明距离保护的重要性和应用范围–概述距离保护的工作原理•距离保护的基本原则–定义距离保护及其作用–表明距离保护的基本原则：确保安全距离、预防接触、减少风险•距离保护的工作方式–分析距离保护系统的组成部分：传感器、控制器、执行器–详细介绍传感器的工作原理•接收物体的位置和运动信息•通过射频、激光等技术测量距离•将数据传送给控制器进行处理–详细介绍控制器的工作原理•分析传感器数据并进行分析•根据设定的距离阈值判断是否触发保护措施•控制执行器执行相应的动作–详细介绍执行器的工作原理•根据控制信号执行动作，如停止机器、开启防护罩等•监测执行器状态反馈给控制器•距离保护的应用–工业领域：机床、自动化生产线等–建筑工地：塔吊、吊篮等–运输行业：无人驾驶车辆、物流仓储等•距离保护的发展趋势–引入人工智能技术优化距离保护系统–结合大数据分析提高保护效果–更小、更智能的传感器和执行器的研发•结论–总结距离保护的工作原理–强调距离保护的重要性及其应用前景引言距离保护是一种重要的安全措施，用于防止人员或物体接触危险区域或设备。
无论在工业领域、建筑工地还是运输行业，距离保护都扮演着关键的角色。
本文将深入解释距离保护的工作原理，以及它在不同领域的应用。
距离保护的基本原则距离保护的目标是确保安全距离、预防接触并减少风险。
通过设置合适的距离阈值，一旦物体或人员接近危险区域，距离保护系统将通过控制器和执行器采取适当的措施来保护安全。
距离保护的工作方式距离保护系统通常由三个主要组件组成：传感器、控制器和执行器。
下面将对每个组件的工作原理进行详细介绍。
传感器的工作原理传感器是距离保护系统中最关键的组件之一。
它负责检测物体的位置和运动信息，并测量其与危险区域的距离。
传感器可以使用射频、激光等技术来进行距离测量，将得到的数据传送给控制器进行处理。
控制器是距离保护系统的大脑，负责分析传感器数据并根据设定的距离阈值来判断是否需要触发保护措施。
第三章距离保护-1解析
B
C
1
2
ZT
D
1. 距离保护I段： 按躲过线路末端短路整定
ZsIet1 KIrel ZAB
其中 KIrel 0.8 ~ 0.85
一、距离保护的整定计算
2. 距离保护II段：
A
B
C
1
2
ZT
D
(1)定值计算： ① 与相邻线路的距离I段配合
ZsIeIt1 KIreI l(ZAB Kb.minZsIet2)
EA A Z K3 1
Ik K1
K2
B EB
2
Zk1
Zset
jX
Zk2
Zset
Zk1
k
ZL
A
L
R
Zk3
3.1 距离保护的基本原理与构成
由三段构成
Ⅰ段 主保护
Ⅱ段
Ⅲ段 后备保护
二、距离保护的时限特性
指距离保护的动作时间 t与保护安装点至短
路点之间的距离 的l关k 系。
3.1 距离保护的基本原理与构成
jX
B A
C
Zset
Zm Zset
Zm
R
3.2 阻抗继电器及其动作特性
二、利用复数平面分析圆特性阻抗继电器
2、方向阻抗继电器
jX
Zset C
B R
Zm A
方向阻抗继电器的特点：
（1）有死区 （2） Zo随p 变m化而不同 （3）有明确的方向性
3.3 阻抗继电器的接线方式
一、基本要求和接线方式
基本要求： (1) 测量阻抗正比于保护安装处到短路点之间
的距离； (2) 继电器的测量阻抗与故障类型无关;
3.3 阻抗继电器的接线方式
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。
第三章 电网距离保护
K se n( 2)
Z III set.1
Z AB K Z b.max next(BC)
1.2
二、对距离保护的评价
1. 选择性
在多电源的复杂网络中能保证动作的选择性。
2. 速动性
距离保护的第一段能保护线路全长的85%，对双侧电 源的线路，至少有30%的范围保护要以II段时间切除 故障。
3. 灵敏性
-αZzd
Zzd Zzd-ZJ
ZJ R
ZJ+α Zzd
总结三种阻抗的意义：
—测量阻抗Zm：由加入继电器的电压Um与电流Im的比值确 定。
Zm
Um Im
—路整阻定抗阻。抗Zset：一般取继电器安装点到保护范围末端的线 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。
当 ︱ EM︱= ︱EN ︱ 且系统中各元件阻抗角相等 时，振荡中心的位置在全系统纵向阻抗的中点 （ 即 Z ∑ /2处）。
.
U
m
1 2
.
I
m
Z set
1 2
.
I
m
Z set
3、比相式方向阻抗继电器
jX Zzd
Zzd-ZJ
ZJ R
90o arg Zset zm 90o Zm
.
90o
arg
I m Z set
.
U m
90o
Um
（三）偏移特性阻抗继电器
1、 偏移特性阻抗继电器的动作特
性：
jX
正方向： ：整定阻抗Zset
一、构成阻抗继电器的动作特性
单相式阻抗继电器：指加入继电器的只有一个电压 Um和一个电流Im的阻抗继电器。其中电压Um与电流 Im的比值称为测量阻抗。
距离保护
第1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。
，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：，瞬时动作主保护II段：，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。
——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：幅值比较原理相位比较原理（1）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，，它没有方向性。
1. 幅值比较原理：两变同乘，且，所以，这也就是动作方程。
2. 相位比较原理分子分母同乘以I J，（2）方向阻抗继电器以Z zd为直径，通过坐标原点的圆。
3距离保护整定计算
3距离保护的整定计算一、距离保护第一段 1.动作阻抗(１)对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定，即取2．动作时限秒。
二、距离保护第二段1．动作阻抗（1）与下一线路的第一段保护范围配合，并用分支系数考虑助增及外汲电流对测量阻抗的影响，即式中为分支系数（2）与相邻变压器的快速保护相配合取（1）、（2）计算结果中的小者作为。
2. 动作时限AB K dzZ k Z '='⋅10≈'t ()BC k fz AB k dzZ K K Z K Z '+''=''⋅1fzK min ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ABBCfz II K ()B fz AB k dzZ K Z K Z +''=''⋅11⋅''dzZ 12CABA '图3-50 电力系统接线图AZ 'BABZ BCZ Z 'Z ''Z '''00.5tZ 'Z ''Z '''00.5t3AZ 12CABA '图3-50 电力系统接线图AZ 'BABZ BCZ Z 'Z ''Z '''00.5tZ 'Z ''Z '''00.5t3AZ保护第Ⅱ段的动作时限，应比下一线路保护第Ⅰ段的动作时限大一个时限阶段，即3.灵敏度校验如灵敏度不能满足要求，可按照与下一线路保护第Ⅱ段相配合的原则选择动作阻抗，即这时，第Ⅱ段的动作时限应比下一线路第Ⅱ段的动作时限大一个时限阶段，即三、 距离保护的第三段 1．动作阻抗按躲开最小负荷阻抗来选择，若第Ⅲ段采用全阻抗继电器，其动作阻抗为式中2．动作时限保护第Ⅲ段的动作时限较相邻与之配合的元件保护的动作时限大一个时限阶段，即3．灵敏度校验作近后备保护时作远后备保护时式中，K fz 为分支系数，取最大可能值。
距离保护的工作原理
距离保护的工作原理
距离保护是一种用于保护电气设备及线路的技术，其工作原理是基于电磁感应的原理。
距离保护主要由距离保护装置和电流互感器组成。
当电力系统中发生故障时，电流互感器将故障电流信号转换为相应的电压信号，传送给距离保护装置。
距离保护装置会通过测量故障发生点与保护位置之间的阻抗值，来判断故障的位置。
在正常运行状态下，距离保护装置会根据设定的保护范围来判断电流的流动是否正常。
当电流流过设定的距离保护范围时，保护装置会正常工作，不会触发保护动作。
但当发生故障时，故障电流会导致故障点周围的电路阻抗发生变化。
根据距离保护装置预设的阻抗-时间特性曲线，装置会根据测
量得到的阻抗值来判断故障的位置，并计算出故障点与保护位置之间的距离。
如果故障点距离保护位置的距离超过了设定值，距离保护装置会触发保护动作，切断电流源，以保护设备免受故障影响。
总之，距离保护的工作原理是利用电流互感器测量故障电流信号，并根据测量得到的阻抗值来判断故障的位置，从而实现对电气设备及线路的保护。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电力系统继电保护
3.3.1 绝对值比较原理的实现
U jU U U m R I m U I I jI I
m R I m I
（3.47）
（3.48）
（3.49）
U jU U I U I U U I IR U R II m R I R R I I Zm j Rm jX m 2 2 2 2 Im I R jI I IR II IR II U U Z m m m (U I ) Z m m Im I m
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
苹果形和橄榄形特性
Z set Z m arg Zm
β ≥90˚，苹果形 β < 90˚，橄榄形
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
直线特性－电抗特性
1.电抗特性－动作方程 Z m Z m j 2 X set Z m jX set 90 arg 90 jX set 2.准电抗特性－动作方程 Z m jX set 90 arg 90 jX set
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
直线特性－电抗特性
1.电抗特性－动作方程 Z m Z m j 2 X set Z m jX set 90 arg 90 jX set 2.准电抗特性－动作方程 Z m jX set 90 arg 90 jX set
– 3.7 距离保护特殊问题的分析
– 3.8 工频故障分量距离保护
电力系统继电保护
电 力 系 统 继 电 保 护
3.1 距离保护的基本原理与构成
南京信息工程大学
电气工程与自动化系
3.1.1 距离保护的概念
距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的 比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。
测量电流为带零序电流补偿的故障相电流 可正确反应：单相接地短路、两相接地短路、三相短路
– 为保护相间距离保护，采用相间距离保护接线方式：
取测量电压为两故障相的电压差 测量电流为两故障相的电流差 可正确反应：两相短路、两相接地短路、三相短路
电力系统继电保护
3.1.3 三相系统中测量电压和测量电流的选取
3.2 阻抗继电器及其动作特性
– 讨论题目：
请查阅资料了解课本上提到的几种特殊的动作特
性用于什么场合，为什么？（可以选其中一种了
解）
电力系统继电保护
电 力 系 统 继 电 保 护
3.3 阻抗继电器的实现方法
南京信息工程大学
电气工程与自动化系
3.3 阻抗继电器的实现方法
– 3.3.1 绝对值比较原理的实现
– 动作区域的形状，称为动作特性。
动作区域为圆形，称为圆特性
动作区域为四边形，称为四边形特性
– 动作特性用复数的数学方程描述，称为动作方程。 – 圆特性阻抗继电器
偏移圆特性 方向圆特性 全阻抗圆特性 上抛圆特性
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
偏移圆特性 两个整定阻抗Zset1、Zset2 1 圆心 ( Z set1 Z set 2 ) 2 半径
（3.50）
电力系统继电保护
3.3.2 相位比较原理的实现
相位比较动作表达式：
90 arg
分子分母同乘测量电流
ZC 90 ZD
（3.38）
位比较动作条件可表示为：
Z U ,I Z U ，相 ，并令 I I m C C m D D m
电力系统继电保护
3.3.1 绝对值比较原理的实现
绝对值比较动作表达式：
ZB Z A
两侧同乘测量电流
（3.37）
I m
，并令 I m Z A U A , I m Z B U B ，绝对值
比较动作条件可表示为：
U U B A
称为电压形式的绝对值比较方程。
（3.43）
Zm Zk z1Lk (r1 jx1 )Lk
整定阻抗
Zset z1Lset
（3.4）
电力系统继电保护
3.1.3 三相系统中测量电压和测量电流的选取
电力系统继电保护
3.1.3 三相系统中测量电压和测量电流的选取
– 为保护接地短路，采用接地距离保护接线方式：
取测量电压为保护安装处故障相对地电压
一般用于主保护段
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
全阻抗圆特性
令Z set 2 Z set , Z set1 Z set， 动作方程 Z m Z set Z set Z m 90 arg 90 Z set＋Z m
– 可用于单侧电源系统中
– 用于多侧电源系统时，应与 方向元件相配合
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
直线特性－电阻特性
1.电阻特性－动作方程 Z m Z m 2R set 90 arg Z m Rset 90 Rset
2.准电阻特性－动作方程 Z Rset 90 arg m 90 Rset
1 ( Z set1 Z set 2 ) 2
动作区：圆内 非动作区：圆外 临界动作：圆周上 绝对值比较动作方程
1 1 Z m ( Z set1 Z set 2 ) ( Z set1 Z set 2 ) 2 2
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
相位比较动作方程
电力系统继电保护
3.1.2 测量阻抗及其与故障距离的关系
测量阻抗
Um Zm Im
（3-1）
Z m Z m m Rm jX m（3-2）
电力系统正常运行时，Zm为负 荷阻抗ZL 电力系统发生金属性短路时， Zm变为短路点与保护安装处之间 的线路阻抗Zk 依据测量阻抗在不同情况下幅值和相 位的差异，保护能够区分出系统出现 故障、故障发生在区内还是区外。
Zop＝Zset2 – 若Zset2＝-ρZset1，ρ：偏移率 – 常用于距离保护的后备段
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
方向圆特性
令Z set 2 0, Z set1 Z set， 动作方程 1 1 Z m Z set Z set 2 2 Z set Z m 90 arg 90 Zm
电 力 系 统 继 电 保 护
3 电网的距离保护
南京信息工程大学
电气工程与自动化系
主要内容
– 3.1 距离保护的基本原理与构成
– 3.2 阻抗继电器及其动作特性
– 3.3 阻抗继电器的实现方法 – 3.4 距离保护的整定计算与对距离保护的评价 – 3.5 距离保护的振荡闭锁 – 3.6 故障类型判别和故障选相
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
直线特性－方向特性
Z m－Zset Z m +Zset 90 arg Zm 90 Z set
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
四边形特性
1.准电抗特性 2.准电阻特性 折线azb：
Z m Z set 2 1 arg 90 2 Rset
电力系统继电保护
3.1.4 距离保护的时限特性
三段式距离保护
阶梯时限特性 I段：无延时速动段
II段：带固定时限速 动段，0.3～0.6s
III段：与相邻下级线 路的II段或III段保护 配合
电力系统继电保护
3.1.5 距离保护的构成
– 启动部分：判别系统是否发生故障
– 测量部分：在系统故障的情况下，快速、准确的测定出故障
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
准四边形特性
IV象限
Rm Rset
X m Rm tg 1
II象限
I象限
Rm X mtg 2 Rm Rset X mctg 3 X m X set Rmtg 4
X m X set
– 3.3.2 相位比较原理的实现
– 3.3.3 比较工作电压相位法
以正序电压作为参考电压 以记忆电压作为参考电压
– 3.3.4 精确工作电流与精确工作电压
电力系统继电保护
3.3 阻抗继电器的实现方法
– 继电保护装置的作用：判断故障处于区内还是区外
– 阻抗继电器的实现：
精确测量Zm，与事先确定的动作特性进行比较 无需精确测量Zm，只需间接地判断是处在动作边界之内还是动作边界 之外
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
上抛圆特性
Zset2和Zset1都在第一象限 – 通常用于发电机的失磁保护
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
特性圆的偏移
Z set Z m 90 arg 90 Z set＋Z m
电力系统继电保护
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
电力系统继电保护
3.2.3 绝对值比较与相位比较之间的相互转换
绝对值比较 ZB Z A 相位比较 ZC 90 arLeabharlann 90 ZD电力系统继电保护
Z A ZC Z D Z B ZC Z D 1 ZC (Z A Z B ) 2 1 Z D (Z A Z B ) 2
电力系统继电保护
3.3.1 绝对值比较原理的实现
模拟式距离保护绝对值比较电压的形成
– T：电压变换器