电力系统继电保护课件第四章 距离保护教学文案
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继电保护课件——距离保护
Z1l AB K b Z1l K
结论2
汲出电流的存在，使阻抗继电器的 测量阻抗减小，保护范围延长，可
能造成保护无选择动作。
解决：在整定计算中解决，计算动
作电流时引入最小分支系数。
二、短路点过渡电阻对距离保护影响 1、短路点过渡电阻的特性
在短路的初瞬间，电弧电流最 大，弧长最短，电弧电阻最小；经 过几个周期后，电弧逐渐伸长，电 弧电阻有急剧增大之势。
A BC
Z
I A
K ( 2)
I B
I C
l
U ( I I ( 2) AB A B ) Z1l Z KI .1 Z1l I I I I A B A B
3、中性点直接接地电网的两相接地短路
A BC
Z
I A
K
(1,1) AB
I B
0 I C
M
z
U M z E E M N I M
E j N E E M E N E M (1 e ) EM
E 2 E M I sin M ZM ZL Z N Z 2
U M EM I M Z M
E I Z U N N M N
o
jX
Z ZM
N
1 Z ZM 2
R
M
1
o
当δ由0°变化到360°时，测量 阻抗终点的轨迹是垂直Z∑的直线。
U I Zl U 1 K1 1 1 U I Z l U 2 K2 2 1 U 0 U K 0 I 0 Z 0l
U U U U A A1 A2 A0
Z0 Z1l ( I A I 0 I 0 ) Z1 Z Z 0 1 3I Z1l ( I ) A 0 3Z1 K 3I ) U Z l ( I 0 Z KI m 1 A Z1l K 3I I I m A 0
继电保护 电网的距离保护PPT学习教案
相位比较动作条件：
90 arg Zm Zset 90 Zset
90
arg
Um ImZset ImZset
90
jX
A
2Zset
Zset C
2Zset Zm
jX
A
2Zset
Zset
C
Zm Zset
Zm
A
O
R
Zm
A
O
R
(a)
(b)
第20页/共51页
(二)阻抗继电器的比较回路 具有圆或直线特性阻抗继电器可以用比较两个电气量幅值的方法 来构成，也可以用比较两个电气量相位的方法来实现。
Rm Xm
Rset X mct g3 X set Rmt g4
综合以上三式，动作特性可以表示为
X mt g2 Rm Rmt g1 X m
Rset X set
Xˆ mct g3 Rˆmt g4
Xˆ m
0,
X
m
,
Xm 0 Xm 0
Rˆm
0,
Rm
,
Rm 0 Rm 0
第26页/共51页
继电保护 电网的距离保护
会计学
1
3.1 距离保护的基本原理与构成
一、距离保护的基本概念
电流保护对于容量大、电压高和结构复杂的网络，难于满足电网 对保护的要求。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电网，必须采用性能更加完善的 保护装置，距离保护就是适应这种要求的一种保护原理。
~A Z3
B Z2
C Z1
t
t II 3
t3I
tI 2
保 护 3的 I段
保 护 3的 II段
电力系统继电保护--距离保护的基本原理、阻抗继电器及其动作特性 ppt课件
PPT课件
8
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
K：零序电流补偿系数 PPT课件
9
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
单相接地短路（以A相接地为例）
PPT课件
10
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
两相接地短路1（以B，C两相接地为例）
PPT课件
11
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
两相短路、三相短路和两相短路接地：两故障相的电压差
和电流差。
PPT课件
15
四、距离保护的延时特性
距离保护的动作延时t与故障点到保护安装处的距离Lk 之间的关系称为距离保护的延时特性
PPT课件
16
五、距离保护的构成
1.启动部分：模拟式距离保护中，由硬件电路元
件实现，大多反应负序电流、零序电流或负序与 零序复合电流的判断原理；数字式保护中，由实 时逐点检测电流突变量或零序电流的变化的软件 来实现。
PPT课件
7
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
U A UkA I A1z1Lk I A2 z2Lk I A0 z0Lk
UkA
(I A1
I A2
I A0 ) 3I A0
z0 z1 3z1
z1Lk
UkA (I A K 3I0 )z1Lk
电气工程及其自动化专业课程
电力系统继电保护
PPT课件
1
距离保护的基本原理与构成
一、距离保护的概念 二、测量阻抗及其与故障距离的关系 三、三相系统中测量电压和测量电流的选取 四、距离保护的延时特性 五、距离保护的构成PPTຫໍສະໝຸດ 件2一、距离保护的概念
《距离保护全》课件
拒动。
适应性差
传统距离保护主要针对 稳态工况，对于暂态和 动态变化的工况适应性
较差。
维护困难
由于设备老化和环境变 化等原因，距离保护装 置可能会出现故障，维
护困难。
配置复杂
距离保护装置的配置和 调试过程较为复杂，需 要专业人员进行操作。
距离保护的发展趋势与展望
01
02
03
04
创新算法
研究新的算法和策略，提高距 离保护的准确性和可靠性，减
距离保护装置的测量阻抗与线路阻抗 成正比，当测量阻抗大于整定阻抗时 ，保护装置动作切除故障线路。
距离保护装置通过测量故障点至保护 装置的距离，并与预先设定的整定值 进行比较，判断是否发生故障，从而 决定是否动作。
距离保护的组成
距离保护装置由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。
测量部分负责测量线路阻抗，逻辑部分负责比较测量值与整定值，执行部分负责切 除故障线路。
《距离保护全》ppt课 件
contents
目录
• 距离保护概述 • 距离保护的基本原理 • 距离保护的算法与实现 • 距离保护的应用与案例分析 • 距离保护的未来发展与挑战
距离保护概述
01
定义与特点
定义
距离保护是一种基于阻抗测量原 理的保护方式，通过测量输电线 路的阻抗值变化来检测故障。
特点
具有较高的灵敏度和可靠性，能 够快速切除故障，减小故障影响 范围。
距离保护的重要性
提高电力系统稳定性
距离保护能够快速切除故障，降低故 障对电力系统的冲击和影响，提高电 力系统的稳定性。
保障设备安全
距离保护能够及时检测到线路故障， 避免设备在异常情况下运行，从而保 障设备的安全。
距离保护的历史与发展
适应性差
传统距离保护主要针对 稳态工况，对于暂态和 动态变化的工况适应性
较差。
维护困难
由于设备老化和环境变 化等原因，距离保护装 置可能会出现故障，维
护困难。
配置复杂
距离保护装置的配置和 调试过程较为复杂，需 要专业人员进行操作。
距离保护的发展趋势与展望
01
02
03
04
创新算法
研究新的算法和策略，提高距 离保护的准确性和可靠性，减
距离保护装置的测量阻抗与线路阻抗 成正比，当测量阻抗大于整定阻抗时 ，保护装置动作切除故障线路。
距离保护装置通过测量故障点至保护 装置的距离，并与预先设定的整定值 进行比较，判断是否发生故障，从而 决定是否动作。
距离保护的组成
距离保护装置由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。
测量部分负责测量线路阻抗，逻辑部分负责比较测量值与整定值，执行部分负责切 除故障线路。
《距离保护全》ppt课 件
contents
目录
• 距离保护概述 • 距离保护的基本原理 • 距离保护的算法与实现 • 距离保护的应用与案例分析 • 距离保护的未来发展与挑战
距离保护概述
01
定义与特点
定义
距离保护是一种基于阻抗测量原 理的保护方式，通过测量输电线 路的阻抗值变化来检测故障。
特点
具有较高的灵敏度和可靠性，能 够快速切除故障，减小故障影响 范围。
距离保护的重要性
提高电力系统稳定性
距离保护能够快速切除故障，降低故 障对电力系统的冲击和影响，提高电 力系统的稳定性。
保障设备安全
距离保护能够及时检测到线路故障， 避免设备在异常情况下运行，从而保 障设备的安全。
距离保护的历史与发展
2019年保护装置输电线路的距离保护培训课件
第四章 输电线路的距离保护4—1 距离保护概述 复习：电流电压保护优点：简单，经济，工作可靠。
缺点：受电网接线方式及系统运行方式影响大。
35KV 及以上电压复杂网络难于满足要求。
过电流保护例：L ↑ αI I I f f ≈↑⇒max max ⇒ 灵敏性↓ 一、 距离保护的基本概念。
1、作用：性能更为完善。
2、概念：反应故障点至保护安装处之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。
↑↑→↑→↓↓→↓→t Z L t Z L →动作保证动作的选择性。
⇒〉12t t 保护2不误动。
二、 距离保护的基本原理。
1、测量元件：测量故障点至保护安装处的距离（线路阻抗）。
k rrr Z I U I U Z ===（测量元件感受阻抗） （故障点至保护安装处的线路阻抗） （假设1=TA n 1=TV n ）2、动作原理：set r Z Z 〈 （整定阻抗）→动作 ⇒（ 又称低阻抗set r Z Z 〉 →不动作 保护）特点：不受运行方式的影响，只与故障点与保护安装处距离有关。
三、 时限特性： f t =（L ） P117图4-4三段式阶梯形时限特性：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段。
（与电流保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段区别：各段保护范围不随运行方式改变）Ⅰ段： AB Iset Z Z )85.0~8.0(1=⋅I t 1：继电器固有动作时间。
I L 1（保护范围）：本线路全长的%85~80Ⅱ段：[]tt t Z Z Z I BC AB set ∆+=+=⋅111)85.0~8.0(8.0 主保护1L （保护范围）：不超出下一条线路I L 2 Ⅲ段： ：躲开正常运行时最小负荷阻抗。
：阶梯原则。
：本线路及相邻线路全长。
四、 距离保护的构成1、主要元件：（1） 起动元件：电流继电器KA 或阻抗继电器KI 。
（2） 方向元件：功率方向继电器KP 或方向阻抗继电器KI 。
（3） 测量元件：阻抗继电器KI 。
（4） 时间元件：时间继电器KT 。
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。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
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
继电保护ppt4.1距离保护概述修改
谢谢！
敬请各位指导！ 主讲人：许建安
特点：1）正向保护区外短路时，工作电压大于0。
4.1 距离保护概述
2）正向保护区内短路时，工作电压小于0。 3）反向短路，工作电压大于0。 结论：检测工作电压的相位变化，不仅能测量出 阻抗的大小，而且还能检测出短路故障的方向。
1、极化电压
设极化电压 U 与测量电压 电压作为参考相量。
pol
U m
同相位，以极化
4.1 距离保护概述
U pol
U pol
U op
90
U op
270
90
270
注意：极化电压只作相位参考量，不参与阻抗 测量，任何时候其值不能为零。
4.1 距离保护概述
动作方程
U op 90 arg 270 U
pol
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
或
U op 90 arg 90 U
U Zm m I m
U I Z 工作电压：U op m m set
4.1 距离保护概述
设阻抗继电器安装在线路M侧：
K3
I m
K2
Z
K1
Zm
Z set
Zm
I m
U I Z U op m m set
U op U op
0 U op
U op
U in
令
U U U 1 in op
U U U 2 in op
4.1 距离保护概述
U 1
U in
U 2
U op
U 2
U op
U in U 1
U 1 大于 U 2 。 区内短路，
距离保护原理ppt课件
.
11
2、动作情况分析 A、三相短路时
三相对称，仅以A相为例。设短路点至保护安装处的距离为LK，线路每公里正
序阻抗为Z1，则保护安装处的电压为：
• •• •
•
••
U A U B A U B I M Z 1 L K A I M Z 1 L K B ( I M I M A ) Z 1 L B K
电流比值称为继电器的测量阻抗Zm。
测量阻抗可表示为：
Zm
U r I r
一、圆特性阻抗继电器
1、全阻抗继电器 如图所示，全阻抗继电器的特性圆是一个以坐标原点为圆心，以整定阻抗的
绝对值为半径所作的一个圆。圆内为动作区，圆外为非动作区。不论故障发生在正 方向短路故障，还是反方向短路故障，只要测量阻抗落在圆内，继电器就动作，所 以叫全阻抗继电器。不论加入继电器电压与电流的相位差如何，动作阻抗不变，即 全阻抗继电器动作不具有方向性。
C、中性点直接接地系统中两相接地短路时 以BC相接地短路为例
.
13
BC两相接地短路保护安装处母线电压为：
U U C B IIM M ((11..11))B CZ ZL LL Lkk
IM (1.1)CZMLk IM (1.1)BZMLk
测量阻抗为：
Z m U I B B U I C C (I M (1 .1 ) B I I M ( M ( 1 1 ..1 1 ) )) B C Z I ( M L (1 .1 )Z C M )L k Z 1 L k
此时阻抗继电器的测量阻抗为：
Zm •
•
UAB
•
Z1LK
IMAIMB
B、两相相间短路时 以BC相间短路为例
.
12
保护安装处电压为：
继电保护课件PPT距离保护解析
方向阻抗继电器的死区消除的方法
1.记忆回路 利用故障前的电压相位来代替故障后的电压相位。 电磁型阻抗继电器是采用模拟记忆回路来实现用故障前 的电压相位来代替故障后的电压相位。
• 模拟的记忆回路：一个串联谐振回路。 回路的自由振荡角频率为：
对于快速动作的继电器，可以选择以下振荡角频率：
1 L(即 1 )
U : 补偿电压
幅值比较和相位比较之间的关系（互换性）：
（1）幅值比较原理： A B
（2）相位比较原理：
270
arg
C D
90
A C D
B
C
D
C
A B （极化电压） 2
D
A B（补偿电压） 2
，或
C A B（极化电压） D A B（补偿电压）
平行四边型法则：
•
•
•
U B (I B K 3 I 0 ) Z1l ， Z J 2 Z1l
3. 三相短路
Z J1 Z J 2 Z J 3 Z1l
结论：各故障相的阻抗继电器的测量阻抗均能正确动作； 在每个保护安装地点需要装设三个接于不同相的阻 抗继电器，以反应不同相的接地短路。
第四节 集成电路型方向阻抗继电器 的接线和特性分析
阶梯型时限特性，距离I、II、III段。
距离Ⅰ段： （1）保护本线路全长的80～85％； （2）瞬时动作，即动作时限为0s。
距离Ⅱ段： （1）保护本线路全长，但不超过下一条线路距离Ⅰ段的保 护范围； （2）延时t动作，一般动作时限为0.5s。
距离Ⅲ段：
（1）保护本线路全长，下一级线路全长，甚至更远；
距离保护：反应故障点至保护安装点之间的距离（或阻抗），并根 据距离的远近而确定动作时间。是反应测量阻抗降低而动 作的阻抗保护。
电力系统继电保护基础知识讲座-第四章(输电线路的距离保护)
直线 1 直线 2
Zm Zset Zm ，
arg(Zm
1 2
Zset )
2
arg(Zm
1 2
Zset )
2
为 (4 ~ 8)
第二节 阻抗元件的动作特性和动作方程 三、直线特性及其动作方程
2、电阻特性
当 Z set2 ， 0 Z set1 R = Zset 时，
直线 1 Zm R Zm
方向阻抗继电器的整定阻抗角称最大灵敏角
第二节 阻抗元件的动作特性和动作方程 二、圆特性阻抗继电器的动作方程
1.全阻抗继电器的动作方程 (1) 绝对值比较动作方程
Zm Zset
第二节 阻抗元件的动作特性和动作方程
二、圆特性阻抗继电器的动作方程
1. 全阻抗继电器的动作方程
(2) 、相位比较动作方程
90arZ gse t Zm90 Zse t Zm
第一节 距离保护的作用原理和构成
抗 Z m
Um
•
Im
负荷阻抗
短路阻抗
第一节 距离保护的作用原理和构成
一、距离保护的作用原理
分析结论： 一． 保护安装处的测量阻抗能区分正常状态与故障
状态，两者在大小和角度上均有明显的差别； 二． 保护安装处的测量阻抗能区分故障点的远近，
4.其它圆特性及其动作 方程
(3)令 K1 0 则：
K2 K3
Zm
K4 K3
当 K 4 K2 时，
上抛圆或下抛圆特性
当 K 4 K 2 时， 偏移特性圆特性
第二节 阻抗元件的动作特性和动作方程 三、直线特性及其动作方程
Zm Zset1 Zm Zset2
1、电抗特性
当 Z set2 0 ， Z set1 jx = Z set 时
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
电力系统继电保护ppt
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
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。
数字式距离保护相位比较的实现 阻抗比较方式 求出测量阻抗Zm 与已知阻抗组合出ZC、ZD 代入动作条件表达式，判断是否动作 电压比较方式 相量比较 瞬时采样值比较
3.3.2 相位比较原理的实现
相量比较方式
动作范围-90°～90 °，则
（3.56） （3.57）
展开并乘 ，得
电力系统继电保护
电力系统继电保护
习题：
请分析如图所示的阻抗继电器的动作特性。
第一章节
距离保护的整定计算与对距离保护的评价
3.4.1 距离保护的整定计算
电力系统继电保护
三段式配置方式： I、II段：方向性测量元件 III段：带有偏移特性的测量元件 如图： AB线路A处保护的I段 AB线路A处保护的II段 AB线路A处保护的III段 BC线路B处保护的I段
瞬时采样比较方式
两点积算法：用相隔1/4周期的两个采样值完成比相
（3.58）
（3.68）
电力系统继电保护
3.3.3 比较工作电压相位法
电力系统继电保护
区外K1点短路：Uop与Um同相位
反向K3点短路： Uop与Um同相位 区内K2点短路：Uop与Um反相位 结论：
Uop与Um同相位：区外
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。
3.4.1 距离保护的整定计算
继电保护装置的作用：判断故障处于区内还是区外
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数字式距离保护相位比较的实现 阻抗比较方式 求出测量阻抗Zm 与已知阻抗组合出ZC、ZD 代入动作条件表达式，判断是否动作 电压比较方式 相量比较 瞬时采样值比较
3.3.2 相位比较原理的实现
相量比较方式
动作范围-90°～90 °，则
（3.56） （3.57）
展开并乘 ，得
电力系统继电保护
电力系统继电保护
习题：
请分析如图所示的阻抗继电器的动作特性。
第一章节
距离保护的整定计算与对距离保护的评价
3.4.1 距离保护的整定计算
电力系统继电保护
三段式配置方式： I、II段：方向性测量元件 III段：带有偏移特性的测量元件 如图： AB线路A处保护的I段 AB线路A处保护的II段 AB线路A处保护的III段 BC线路B处保护的I段
瞬时采样比较方式
两点积算法：用相隔1/4周期的两个采样值完成比相
（3.58）
（3.68）
电力系统继电保护
3.3.3 比较工作电压相位法
电力系统继电保护
区外K1点短路：Uop与Um同相位
反向K3点短路： Uop与Um同相位 区内K2点短路：Uop与Um反相位 结论：
Uop与Um同相位：区外
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3.4.1 距离保护的整定计算
距离保护课件
电力系统中应用比较广泛的电压电流保护虽然简单经济，在35kV 及以下电压等级的电网中应用比较广泛，但是由于它们的定值选择、保护范围以及灵敏度等受系统运行方式变化影响较大，因此难以应用于更高电压等级的复杂网络中。
距离保护(distance protection)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，能够满足在较高电压等级电网中继电保护快速性和选择性的要求。
以下是大家在讨论会中讨论过的距离保护中的几个值得大家注意的地方：1、 零序补偿系数：以下图所示短路情况为例，.U A =.UkA +.I A1 z 1L k +.I A2 z 2L k +.I A0 z 0L k =.U kA +[(.I A1+.I A2+.I A0)+3.I A00113z z z -] z 1L k =.UkA +(.I A +K*3.I 0)z 1L k 同理 .U B =.UkB +(.I B +K*3.I 0)z 1L k .U C =.U kC +(.I C +K*3.I 0)z 1L k式中.U kA .U kB .UkC 故障点k 处的A 、B 、C 三相电压 .IA .IB .IC 流过保护安装处的三相电流 .I A1 .I A2 .I A0 流过保护安装处的A 相正序、负序、零序电流z 1 z 2 z 0 被保护线路单位长度的正序、负序、零序阻抗，在一般情况下可以假设z 1 =z 2在这里K 就是零序电流补偿系数，K=0113z z z -，在线路的零序和正序阻抗角不同时可以是复数，故当系统发生单相接地故障的时候，有.UkA =0，故此时有.U A = (.I A +K*3.I 0)z 1L k ，根据保护安装处测量的电流.I A 和零序电流3.I 0 ，就可以很容易算出故障的距离，在SEL311C 里面，现场提供的线路参数里面会有正序、零序的阻抗和阻抗角，根据上面我们推导出来的公式K=0113z z z -，就可以算出零序补偿系数，它的幅值就是SEL311C 里面的k0M1，角度为k0A12、系统振荡问题定义：并联运行的电力系统或发电厂之间出现功率角大范围周期性变化的现象，称为电力系统振荡（Power Swing ）, 特点：电力系统振荡的时候，系统两侧等效电动势的夹角可能在0-360度的范围内做周期性变化，从而使系统中各点的电压、线路电流、功率大小和方向以及距离保护的测量阻抗也都呈现周期性变化。
电网距离保护西安交通大学电力系统继电保护PPT课件
（三）不同故障类型电流、电压和测量阻抗的关系 3. 两相相间短路接地故障
同理得到 CAG故障
UCA (IC IA) z1Lk UC (IC K 3I0) z1Lk U A (IA K 3I0) z1Lk
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故障回路与阻抗继电器的接线
（三）不同故障类型电流、电压和测量阻抗的关系 4. 三相短路 ABC故障边界条件
3.1 距离保护的基本原理与构成
电流保护的主要不足 ➢ 灵敏度不足（最根本的缺点） ➢ 运行方式对保护影响大 ➢ 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
第1页/共21页
3.1 距离保护的基本原理与构成
故障特点：
电流保护仅仅利用了故障时电流增大的特征 故障时电压降低
综合利用可以提高灵敏度，所以就有了阻抗保护， 反映电流电压比值的保护
第9页/共21页
故障回路与阻抗继电器的接线
（三）不同故障类型电流、电压和测量阻抗的关系
1. 单相金属性接地故障
同理得到 A相接地故障的测距公式
U A (IA K 3I0) z1Lk
可见对于单相接地故 障，只有故障回路的 电流电压才能正确地
B相接地故障的测距公式
反映故障距离。
UB (IB K 3I0) z1Lk
第14页/共21页
故障回路与阻抗继电器的接线
（三）不同故障类型电流、电压和测量阻抗的关系 3. 两相相间短路接地故障
同理得到 BCG故障
UBC (IB IC ) z1Lk UB (IB K 3I0) z1Lk UC (IC K 3I0) z1Lk
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故障回路与阻抗继电器的接线
和电故 器障（相称间为电U流 差I可 以接反线映）故障距离，称为相间距离继
电力系统继电保护教学课件ppt第四章 距离保护
U C
U kC
(IC
k
3I0
)Z1
反应相间短路的阻抗元件
Zm.AB U AB /(IA IB ) Zm.BC U BC /(IB IC ) Zm.CA UCA /(IC IA )
反应接地短路的阻抗元件
Zm.A U A /(IA k3I0 ) Zm.B U B /(IB k3I0 ) Zm.C UC /(IC k3I0 )
k
U kA U kB
U kC
U A U B
U kA U kB
(IA (IB
k3I0 )Z1 k3I0 )Z1
U C
U kC
(IC
k
3I0
)
Z1
零序补偿系数
其中 k Z0 Z1 z0 z1
3Z1
3z1
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4.2.1 单相式阻抗元件
一、测量（计算）阻抗
1.欧姆计测量阻抗法
电力系统继电保护原理
2020/7/18
第四章 电网的距离保护
2020/7/18
• 4.1 距离保护的基本原理 • 4.2 阻抗元件的构成原理 • 4.3 阻抗元件的定值计算 • 4.4 影响阻抗元件正确动作的因素
4.1 距离保护的基本原理
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电压等级 110kV 220kV 500kV
AB
k1
l B
U mB
BC
ImB
k2
C U mC ImC
k3
QF1
l1
QF2
l2
QF3
l3
lAB l2
lAB lBC l3
lBC l3
假设线路单位长度阻抗为 z1 / km
我们期望的测量阻抗
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uab(iaib)RLd(iaditb)
ua(iakR 3 i0)R Ld(ia d kXt3 i0) um(t1)
um(t2)
um
Rmi
Ldm i dt
Rim
(t1)
L
dim(t1) dt
Rim(t2
)
L
dim(t2 dt
)
两个 不同 时刻
um(t1)Rmi(t1)Lim (t1) um(t2)Rmi(t2)Lim (t2)
U BC (IBIC)Zset
900arU U g B BC C ((IIB B IIC C))Z Zs se e tt 27 0 0
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二、单相式阻抗元件的动作特性和动作方程 （2） 方向阻抗元件
jX
Z set
Zm
o
sen
R
o
Zm 12Zset 12Zset
Um12ImZset12ImZset
V2
（架空线路超过300km）
（架空线路在100~300km间） （架空线路在100km以内）
故障点到保护安装处的距离可以用阻抗参数表示
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测量故障点到保护安装处的线路阻抗 ——反应故障点到保护安装处的距离
A
B I
C
QF1
QF2 TA
QF3
Im
KZ
U
TV U m
在没有特别说明时，我们都用一次阻抗阐述 ——虽然使用符号 Z m
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一个重要的问题：当发生某种类型的故障时，测量阻抗不 正确的结果是否会导致保护不正确的动作行为？
特别是，在保护范围外部短路时，由于不正确的测量阻抗， 是否会导致保护误动作？
例如，当发生AB两相接地短路时
Zm.AB U AB /(IA IB) Zm.BC UBC /(IB IC ) Zm.CA UCA /(IC IA)
k U kA U kB
U kC
Um ?
阻抗 继电器
的
Im ? 接线方式？
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U A UB
UkA UkB
(IA (IB
k3I0)Z1 k3I0)Z1
UC UkC (IC k3I0)Z1
反应相间短路的阻抗元件
Zm.AB U AB /(IA IB) Zm.BC UBC /(IB IC ) Zm.CA UCA /(IC IA)
jX Z set
Zm
R o
jX
Z set
2 1
Zm
R o
jX
Z set
2 1 Z m
R
o
（a）右偏移特性
（b）苹果特性
（c）透镜特性
jX
Z set
Z set Zm
R
jX
Z set 1
Zset1
o
R
o
Z set1
（d）上抛特性（01
（e）套圆特性（阴影为动作区）
）
0,1
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二、单相式阻抗元件的动作特性和动作方程
距离保护是反应故障点至保护安装点之间的距离（阻抗）， 并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。
A
QF1
t
B
QF2
C
QF3
t III
1
t1II
t1I
t
I 2
t
II 2
距离保护的时限特性
t III 2
l
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1 动元件
5
2
ZI
Z II
t II
≥1
Z III
t III
3 振荡闭锁
4 TV断线闭锁
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二、单相式阻抗元件的动作特性和动作方程
（3） 偏移特性阻抗元件
jX
o o
-Zset
Z set Zm
R
Zm1 2(1)Zse t 1 2(1)Zset
jX Z set ZmZset
Zm Zm - Zset
R o
-Zset
90 0arZ gmZse t 2700
ZmZset
U m1 2Im (1)Zse t 1 2Im (1)Zset
反应接地短路的阻抗元件
Zm.A U A /(IA k3I0) Zm.B UB /(IB k3I0) Zm.C UC /(IC k3I0)
思考： （1）当发生某种故障时，那个阻抗元件的测量阻抗正确反应故障点到保 护安装处的距离？这个距离是用那个阻抗参数来表征的？ （2）某个阻抗元件能正确反应何种故障类型？
jX
Z set
Z m Zm Zset
R o
900arg Zm 2700 ZmZset
900arU gm U Im mZset2700
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二、单相式阻抗元件的动作特性和动作方程 （2） 方向阻抗元件
jX
Z set
Zm
o
sen
R
o
jX
Z set
Z m Zm Zset
R o
思考：方向阻抗元件的特点？
6
& 出口 跳闸
距离保护的构成简图
1—启动元件，2—测量元件，3—振荡闭锁元件，4—电压回路断线闭锁元件 5—逻辑元件，6—执行元件
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4.2 阻抗元件的构成原理
阻抗元件（阻抗继电器）——距离保护中的测量元件
➢ 按加入继电器的补偿电压分类 单相式（第一类）、多相补偿式（第二类）
➢ 按继电器的动作特性分类 圆特性、非圆特性
Zm.A U A /(IA k3I0) Zm.B UB /(IB k3I0) Zm.C UC /(IC k3I0)
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2.解微分方程求阻抗法
忽略分布电容的影响，将故障点到保护安装处之间的线路
看作是具有电阻 R和电感 L集中参数串联的等效电路。
根据式
U A UB
UkA UkB
(IA (IB
R
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l A UmA
ImA
AB
k1
l B
U mB
BC
ImB
k2
C UmC ImC
k3
QF1
l1
QF2
l2
QF3
l3
lAB l2
lABlBCl3
以QF2处的保护为例
正常运行时
Zm2
UmB ImB
Z
L
lBC l3
jX
0
Z m 2(k1 )
Z m2(k3 )
Z Z m2(k2 )
L
R
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Zm Zset
动作方程 动作特性
B
k
QF2
jX
Z
Z
set
m
0 Zm
R
Zm
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二、单相式阻抗元件的动作特性和动作方程
动作方程
动作特性
幅值比较式动作方程
Zm Zset
？
jX
Zm
0
Z set
Zm R
900 argZmZset 2700 ZmZset
Zset
相位比较式动作方程
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Z1 0
0 Z2
00II12
UM
k0
0
0
Z0
I0
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4.2.1 单相式阻抗元件
一、测量（计算）阻抗
1.欧姆计测量阻抗法
U A M
U U
B C
IIAB IC
Z1 Z2 Z 0
I1 I2 I0
k
UMkA UMkB UMkC
UM1kI1Z1
U M2k I2Z2I2Z 1 U M0kI0Z0
➢ 按实现方法分类 幅值比较、相位比较
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4.2.1 单相式阻抗元件
一、测量（计算）阻抗
1.欧姆计测量阻抗法
U A M
U U
B C
IIAB
Z ZM
k
IC
UMkA UMkB UMkC
U UM MkkBA
Z ZM
ZM Z
ZZM MIIBA
UMkC ZM ZM Z IC
UUM M
k1 k2
其中
Z1Z2ZZM Z0 Z2ZM
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4.2.1 单相式阻抗元件
一、测量（计算）阻抗
1.欧姆计测量阻抗法
U A M
U U
B C
IIAB IC
Z1 Z2 Z 0 I1 I2 I0
UMkA UMkB UMkC
k
U kA U kB
U kC
U A UB
UkA UkB
(IA (IB
k3I0)Z1 k3I0)Z1
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二、单相式阻抗元件的动作特性和动作方程
问题的提出
AZ
Z AB
B
QF1
QF2
Z set
保护的动作判据
Zm Zset
核心问题2：如何根据正确的测量阻抗确定保护 的动作行为？
2020/7/4
二、单相式阻抗元件的动作特性和动作方程
问题的提出
kA Z
QF1
Z AB
k
Z set
保护的动作判据
（1） 全阻抗元件
思考：这两种形式的动作方程有什么本质不同？
Zm Zset
900argZmZset2700 ZmZset
Um ImZset
90 0arU U gm m IIm mZ Zsseett2700
2020/7/4
二、单相式阻抗元件的动作特性和动作方程
以反应BC相间短路的阻抗元件为例，其幅值比较式和 相位比较式的动作方程分别为