(完整版)电网的距离保护
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国家电网继电保护第三章电网的距离保护
4.Ⅲ段：①定值：按躲开正常运行时的负荷阻抗进行选择； ②时限：使其比距离Ⅲ段保护范围内其它各保护的最大动作时 限高出一个△t。 注：定值取小，时限取长。
三.距离保护的主要组成元件： 1.起动元件： 过电流继电器 低阻抗继电器 负（零）序电流继电器 2.距离元件（ZⅠ、ZⅡ、ZⅢ）：测量短路点到保护安装地点间的阻抗 （距离）。 3.时间元件：（tⅡ、tⅢ）
.
J
2 Z zd Z J
. .
U
J
2 I J Z zd U J
2）相位比较： 270°≥θ≥90° θ：向量 Zzd 超前于（ZJ－Zzd）的角度 极化电压－－－－ Up＝IJZzd 补偿电压－－－－ U’＝UJ－IJZzd 若取Zzd＝jXzd，则为电抗型继电器，线下为动作区，与ZJ的电阻部分 无关。 6.动作角度范围变化对继电器特性的影响：
Ⅰ.继电器的测量阻抗：ZJ 由加入继电器中电压UJ与电流IJ的比值确定，ZJ的阻抗角就是UJ、IJ之 间的相位差ΦJ。 Ⅱ.继电器的整定阻抗：Zzd 一般取继电器安装地点到保护范围末端的线路阻抗作为～。 全阻抗继电器：圆的半径； 方向阻抗继电器：最大灵敏角方向上圆的直径； 偏移特性的阻抗继电器：最大灵敏角方向上由原点到圆周的长度。 Ⅲ.继电器的起动阻抗： Zdz.J 表示当继电器刚好动作时，加入继电器中电压UJ与电流IJ的比值。除 全阻抗继电器， Zdz.J随ΦJ的改变而改变。 当ΦJ ＝Φlm时，Zdz.Jmax ＝Zzd
4.功率方向继电器： 1）从阻抗继电器的观点了理解功率方向继电器： 当整定阻抗Zzd ∞时，特性圆 和直径垂直的一条圆的切线。 同：必须是正方向时动作； 异：阻抗继电器，测量阻抗小于一定值时动作。 2）幅值比较：
Z
电网的距离保护（含笔记）
电⽹的距离保护（含笔记）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：)(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。
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）全阻抗继电器特性：以保护安装点为圆⼼（坐标原点），以Z zd 为半径的圆。
第三章电网距离保护
第三章 电网的距离保护
主讲：张国栋
第一节 距离保护概述
• 电流保护的主要优点是简单、可靠、经济 ，但电流保护整定值的选择、保护范围以 及灵敏度等方面都直接受到电网接线方式 及系统运行方式的影响。对于一些大容量 、电压高和结构复杂的网络，难以满足电 网对保护的要求。所以电流保护一般只适 用于35KV以下的电压等级的配电网，对于 110KV以上的电压等级的复杂网络，必须要 采用性能更加完善的保护装置。距离保护 就能满足这样的要求。
3）时间元件 用来建立距离保护II段、III段的动作时限， 以获得其所需要的动作时限特性。通常采 用时间继电器或延时电路作为时间元件。 4）振荡闭锁元件 用来防止当电力系统发生振荡时，距离保护 的误动作。在正常运行或系统发生振荡时， 振荡闭锁元件将保护闭锁，而当系统发生 短路故障时，解除闭锁开放保护，使保护 装置根据故障点的远近有选择性地动作。
-----应调整继电器的灵敏度等于被保护线路的阻 抗角。 特点：有明确的方向
• 2.比幅式方向阻抗继电器
• 3.比相式方向阻抗继电器
• 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 • 正方向：整定阻抗Zzd • 反方向：偏移
圆内动作。圆心 • 半径：
• 2、比幅式阻抗继电器
• 2、两相短路 • 以AB两相短路为例
结论：接于故障环路的阻抗继电器可以正确反映保护安 装处到故障点 之间的线路正序阻抗。其余两只阻抗继电 器的测量阻抗很大，不会动作。
• 3、中性点直接接地电网中两相接地短路 • 以AB两相接地短路为例
结论： 1）0度接线方式在三相短路、两相短路及两相接 地短路时至少有一个阻抗继电器能正确反映故障点 到保护安装处的距离 2）相间距离保护必须采用三个阻抗继电器
主讲：张国栋
第一节 距离保护概述
• 电流保护的主要优点是简单、可靠、经济 ，但电流保护整定值的选择、保护范围以 及灵敏度等方面都直接受到电网接线方式 及系统运行方式的影响。对于一些大容量 、电压高和结构复杂的网络，难以满足电 网对保护的要求。所以电流保护一般只适 用于35KV以下的电压等级的配电网，对于 110KV以上的电压等级的复杂网络，必须要 采用性能更加完善的保护装置。距离保护 就能满足这样的要求。
3）时间元件 用来建立距离保护II段、III段的动作时限， 以获得其所需要的动作时限特性。通常采 用时间继电器或延时电路作为时间元件。 4）振荡闭锁元件 用来防止当电力系统发生振荡时，距离保护 的误动作。在正常运行或系统发生振荡时， 振荡闭锁元件将保护闭锁，而当系统发生 短路故障时，解除闭锁开放保护，使保护 装置根据故障点的远近有选择性地动作。
-----应调整继电器的灵敏度等于被保护线路的阻 抗角。 特点：有明确的方向
• 2.比幅式方向阻抗继电器
• 3.比相式方向阻抗继电器
• 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 • 正方向：整定阻抗Zzd • 反方向：偏移
圆内动作。圆心 • 半径：
• 2、比幅式阻抗继电器
• 2、两相短路 • 以AB两相短路为例
结论：接于故障环路的阻抗继电器可以正确反映保护安 装处到故障点 之间的线路正序阻抗。其余两只阻抗继电 器的测量阻抗很大，不会动作。
• 3、中性点直接接地电网中两相接地短路 • 以AB两相接地短路为例
结论： 1）0度接线方式在三相短路、两相短路及两相接 地短路时至少有一个阻抗继电器能正确反映故障点 到保护安装处的距离 2）相间距离保护必须采用三个阻抗继电器
电网的距离保护
U K
Z1 Im
Z0
3
Z1 3I0m
在电流测量中，直接得
到3
I0
的形式
m
U K Z1Im
Z1 Z1
Z0
3
Z1 3I0m
为了提取Z1
U K
Z1
Im
Z0 Z1 3Z1
3I0m
U K Z1Im K 3I0m
K z0 z1 3z1
16
实际上，零序补偿系数代表了多重含义：
K Z0 Z1 Z0K Z1K
Z1Z2时
U K
Z1I1m Z1I2m Z0I0m
Z1I0m Z1I0m
为了组合出：Z1I1m I2m I0m Z1Im
U K Z1I1m I2m I0m Z1 Z0 I0m
U K Z1Im Z0 Z1 I0m 15
U K Z1Im Z0 Z1 I0m
行方式变化的影响较大，难以满足高压和超高 压电网快速、有选择性地切除故障的要求。
一般适用于35kV及以下电网。
3
3.1.1 距离保护基本原理与构成
利用保护安装处测量电压和测量电流的比 值 U m 所构成的继电保护方式称为阻抗保护。 因UImm此对还Im，于能通输反常电映也线短称路路为，点距由到离于保保UI护mm护安。Z装m处 的z1lm距，离所l以m ，，
其中， z1 — 线路单位长度的正序阻抗；
lm — 短路点的距离。
4
正比关系（三个短路点位置的例子）
保护范围
K3 1
K2
Zm z1lK1
K1
2
Zm z1lK 3
Zm z1lK 2
依据测量阻抗在不同情况下的“差异”，
保
护就能够区分出系统是否发生故障，以及
电网的距离保护
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4.2 电梯项目施工组织设计编 制、报审程序
4.2.2电梯项目施工组织方案的编制
2．在对电梯安装施工方案进行编制时，编 制人员应确定以下方面： ⑴ 明确电梯安装项目的相关信息； ⑵ 确定 施工组织与职责； ⑶ 电梯安装施工流程；⑷ 明确安装过程中的质量控制点； ⑸ 明确安装 过程中的安全管理； ⑹ 提出如脚手架搭设、 吊装等作业项目外包的控制和验收要求；⑺ 编制施工进度计划表。
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4.1 施工组织设计的内容和编 制方法
4.1.3 施工组织设计的编制程序
1.收集和熟悉有关资料和图纸； 2．计算主要工种工程的工程量； 3．确定施工的总体部署； 4．拟订施工方案； 5．编制施工进度计划； 6．编制资源需求计 划； 7．编制施工准备工作计划； 8．施工平面图设计； 9．计算主要技术经济指标。
实际上，由于互感器误差、故障点过渡电
阻等原因，Zm一般并不会严格地落在与Z set
M
同向的直线上，而是落在该直线能可
靠动作，其动作范围应该是一个包括Zset的 对应线段在内的一个区域。
4.2 电梯项目施工组织设计编 制、报审程序
4.2.2电梯项目施工组织方案的编制
1.为确保编制施工方案的充分性和有效性， 施工单位应考虑以下活动： （1）派出承接该项目的施工负责人与建设单 位进行安装过程双方配合事宜的沟通，明确 沟通渠道、联系人和双方的职责； （2）组织技术人员抵达工地现场进行相关建 筑设施的土建等条件勘查，发现不符合图样 要求的，及时报告制造厂方及建设单位；
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5.1.3 距离保护的时限特性
Ⅰ段：保护区为本线路全长的80%～85%，瞬时动作 Ⅱ段：保护区为本线路全长，t 0.5s Ⅲ段：躲过最小负荷阻抗，阶梯时限特性，延时动作
4.2 电梯项目施工组织设计编 制、报审程序
4.2.2电梯项目施工组织方案的编制
2．在对电梯安装施工方案进行编制时，编 制人员应确定以下方面： ⑴ 明确电梯安装项目的相关信息； ⑵ 确定 施工组织与职责； ⑶ 电梯安装施工流程；⑷ 明确安装过程中的质量控制点； ⑸ 明确安装 过程中的安全管理； ⑹ 提出如脚手架搭设、 吊装等作业项目外包的控制和验收要求；⑺ 编制施工进度计划表。
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4.1 施工组织设计的内容和编 制方法
4.1.3 施工组织设计的编制程序
1.收集和熟悉有关资料和图纸； 2．计算主要工种工程的工程量； 3．确定施工的总体部署； 4．拟订施工方案； 5．编制施工进度计划； 6．编制资源需求计 划； 7．编制施工准备工作计划； 8．施工平面图设计； 9．计算主要技术经济指标。
实际上，由于互感器误差、故障点过渡电
阻等原因，Zm一般并不会严格地落在与Z set
M
同向的直线上，而是落在该直线能可
靠动作，其动作范围应该是一个包括Zset的 对应线段在内的一个区域。
4.2 电梯项目施工组织设计编 制、报审程序
4.2.2电梯项目施工组织方案的编制
1.为确保编制施工方案的充分性和有效性， 施工单位应考虑以下活动： （1）派出承接该项目的施工负责人与建设单 位进行安装过程双方配合事宜的沟通，明确 沟通渠道、联系人和双方的职责； （2）组织技术人员抵达工地现场进行相关建 筑设施的土建等条件勘查，发现不符合图样 要求的，及时报告制造厂方及建设单位；
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5.1.3 距离保护的时限特性
Ⅰ段：保护区为本线路全长的80%～85%，瞬时动作 Ⅱ段：保护区为本线路全长，t 0.5s Ⅲ段：躲过最小负荷阻抗，阶梯时限特性，延时动作
第三章-电网的距离保护
❖ 1 微机保护中幅值比较的实现： ❖ 设由傅氏算法算出的电压和电流实、虚部分别
用 U I 、U R 和 I I 、 I R 表示，
U m U R jI U U m U
I m IR jII Im I
Z m U I m m U I R R j jI I U I U R I I R 2 R I U I 2 I I I jU I I I R R 2 U I I 2 R I I R m jm X
R
(a)
(b)
❖ (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。
Um Im
电压 形成
A B
比幅 执行 回路 （输出）
Um Im
C
电压 形成
D
比幅 执行 回路 （输出）
A B
（a）
90 （ abr）gCD 90
图3-15 阻抗继电器的构成原理方框图 （a）幅值比较 （b）相位比较
❖ 二、时限特性
❖ 距离保护的动作时间 t 与保护安装处到故障点之间的距离l 的关系称为距离保护的时限特性。阶梯型时限特性
A Z3
~
B Z2
C Z1
t
t II 3
t
I 3
tI 2
保 护 3的 I段
保 护 3的 II段
保 护 3的 III段
t III 3
t II 2 tI 1
t III 2
l
图 3-1距 离 保 护 的 时 限 特 性
Z set
1 2(1 )I m Z se t U m 1 2(1 )I m Z set
z set
O'
6.电网距离保护
两边同乘测量电流 UA KUUm 2KI Im KUUm UB
相位比较的动作与边界条件为
90 arg Z m Z set 90
Z set
上式中分子分母同乘以测量得
90
arg
KUU m KUU
K
m
I
Im
Байду номын сангаас
U C U D
90
阻抗继电器的总结：
幅值比较的U A、U B量与相位比较的U C 、U D 量之 间在忽略或2倍关系时，满足下列关系
U U
C D
U A U A
U B U B
或者说
U U
A B
UC UC
U D U D
说明：arg
U U
C D
表示向量U
C
与U
之间的夹角，
D
U
D作参考相量，U
C
超前U
时角度为正
D
第三节 方向阻抗继电器的特殊问题 一. 方向阻抗继电器的死区及死区的消除方法
思考：对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时 ，会不 会有死区？为什么？
位
•
•
比 较
270
arg
Um
•
Im
•
Z set
90
U m Im Zset
2．方向阻抗继电器
（1）幅值比较
方向阻抗继电器的动作特性为一个圆，圆的直径为整 定阻抗，圆周通过坐标原点，动作区在圆内。这种继电器 的动作具有方向性，阻抗动作方程为
Zm Z set cos( L m )
动作与边界条件为
j
XL Rh
U ac
二、阻抗继电器的精工电流和精工电压
比幅式方向阻抗继电器实际动作条件：
相位比较的动作与边界条件为
90 arg Z m Z set 90
Z set
上式中分子分母同乘以测量得
90
arg
KUU m KUU
K
m
I
Im
Байду номын сангаас
U C U D
90
阻抗继电器的总结：
幅值比较的U A、U B量与相位比较的U C 、U D 量之 间在忽略或2倍关系时，满足下列关系
U U
C D
U A U A
U B U B
或者说
U U
A B
UC UC
U D U D
说明：arg
U U
C D
表示向量U
C
与U
之间的夹角，
D
U
D作参考相量，U
C
超前U
时角度为正
D
第三节 方向阻抗继电器的特殊问题 一. 方向阻抗继电器的死区及死区的消除方法
思考：对于方向阻抗继电器，当保护出口短路时 ，会不 会有死区？为什么？
位
•
•
比 较
270
arg
Um
•
Im
•
Z set
90
U m Im Zset
2．方向阻抗继电器
（1）幅值比较
方向阻抗继电器的动作特性为一个圆，圆的直径为整 定阻抗，圆周通过坐标原点，动作区在圆内。这种继电器 的动作具有方向性，阻抗动作方程为
Zm Z set cos( L m )
动作与边界条件为
j
XL Rh
U ac
二、阻抗继电器的精工电流和精工电压
比幅式方向阻抗继电器实际动作条件：
第三章电网的距离保护
第三章电网的距离保护第三章电网的距离保护第一节距离保护概述一、距离保护的基本概念思考：电流、电压保护的主要优点是简单、可靠、经济，但是，对于容量大、电压高或结构复杂的网络，它们难于满足电网对保护的要求。
电流、电压保护一般只适用于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网，线路保护采用何种保护方式？解决方法：采用一种新的保护方式——距离保护。
距离保护：是反应保护安装处至故障点的距离，并根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。
测量保护安装处至故障点的距离，实际上是测量保护安装处至故障点之间的阻抗大小，故有时又称之为阻抗保护。
距离保护也有一个保护范围，短路发生在这一范围内，保护动作，否则不动作，这个保护范围通常只用给定阻抗的大小来实现的。
正常运行时保护安装处测量到的线路阻抗为负荷阻抗，即U Z m =m mI在被保护线路任一点发生故障时，测量阻抗为保护安装地点到短路点的短路阻抗，即距离保护反应的信息量比反应单一物理量的电流保护灵敏度高。
二、时限特性距离保护的动作时间t 与保护安装处到故障点之间的距离l 的关系称为距离保护的时限特性，目前获得广泛应用的是三阶梯型时限特性。
三、距离保护的组成1．起动元件: 其主要作用是在发生故障的瞬间起动整套保护。
采用的是过电流继电器或者阻抗继电器。
2．方向元件: 作用是测量短路点到保护安装处的距离（即测量阻抗），一般采用阻抗继电器。
3．距离元件：作用是保证保护动作的方向性。
采用单独的方向继电器，或方向元件和阻抗元件相结合。
d A 12BI d CU d =0d (3)图1—1单侧电源线路 k kresm m m Z I U I U Z ===4．时间元件：作用是根据预定的时限特性确定动作的时限，以保证保护动作的选择性，一般采用时间继电器。
图3—2 距离保护原理的组成元件框图三、距离保护的组成正常运行时:起动元件1不起动，保护装置处于被闭锁状态。
电气系统继电保护第3章电网的距离保护
D
则它们之间的关系符合下式：
•
C
•
B
•
A
•
• •
D B A
3.12
于是，已知
•
•
A和B
时，可以直接求出
•
C
和
•
D
；反之，如已
知
•
C
和
•
D
，也可以利用上式求出
•
•
A和 B
。
•
B
•
C
•
D
•
•
•
A C D
3.13
由此可见，幅值比较原理与相位比较原理之间具有互换性。
必须注意：
①
它只适用于
••
所示，当测量阻抗Zr 位于圆周上时，相量（Zr+Zset）超前 于（Zr-Zset）的角度 90 ，而当Zr位于圆内时， 90； Zr位于圆外时， 90 ，如图3.5(a）和（b）所示。因此， 继电器的启动条件即可表示为：
270 arg Zr Zset 90 3.9
Zr Zset
将两个相量均以电流乘之，即可得到可比较其相位的两 个电压，继电器的启动条件可表示为：
① 用幅值比较方式分析，如图3.8(a)所示，继电器能够启动的条件
为：
Zr Z0 Leabharlann set Z03.17 或等式两端均以电流乘之，即变为如下两个电压的幅值的比较：
•
•
•
U r I r Z0 I r (Zset Z0 )
3.18
② 用相位比较方式的分析，如图3.8(b)所示，当Zr位于圆周上时，
① 用幅值比较方式分析：
Zr
1 2
Z set
1 2
电网距离保护
各种短路故障只有符合：
才能得到正确的故障阻抗
在三相短路时，三个继电器的测量阻抗均等于短路点到保护安装地点的 线路正序阻抗。三个继电器均能正确动作。
在两相短路时，只有接于故障环路的阻抗继电器的测量阻抗等于短路点 到保护安装地点的线路正序阻抗。其余两只阻抗继电器的测量阻抗较大， 不会误动作。这也就是为什么要用三个阻抗继电器并分别接于不同相间 的原因
在两相接地短路时，只有接于故障环路的阻抗继电器的测 量阻抗等于短路点到保护安装地点的线路正序阻抗。其余 两只阻抗继电器的测量阻抗较大，不会误动作。
相间距离保护：0°接线方式可以正确反应三相短路、两相 短路、两相接地短路，不能正确反应单相接地短路。
具有零序电流补偿的0°接线方式的分析
1 ．单相接地短路 以 A 相单相接地短路故障为例
（2）方向圆特性 令Zset2=0，Zset1=Zset2 则动作特性变化成方向圆特性
绝对值比较动作方程为
相位比较动作方程为
方向圆特点： 在整定阻抗的方向上，动作阻抗最大，正好等于整定阻抗；其他方向的动作阻抗 都小于整定阻抗；在整定阻抗的相反方向，动作阻抗降为0.反向故障时不会动作， 阻抗元件本身具有方向性。方向圆特性的阻抗元件一般用于距离保护的主保护段 （1段和 2段）中。
=180°
在实际的系统中，由于互感器误差、过渡电阻等因素的存在，相位差在 180°左右 的一个范围内，测量元件就应该动作
多个负号，两边减180° 方向圆特性
阻抗继电器的死区
在
中
Um称为参考电压或极化电压作为判断口 Uop 相位的参考
当在保护安装处正方向出口发生金属性相间短路时，母线电压降到零或很 小，加到继电器的电压（Um）为零或者小于继电器动作所需的最小电压 时，方向继电器会出现死区。测量阻抗 Zm 的阻抗值都很小，正好处于阻 抗元件临界动作的边沿上，有可能出现正向出口短路时拒动或反向出口短 路时误动的情况。
才能得到正确的故障阻抗
在三相短路时，三个继电器的测量阻抗均等于短路点到保护安装地点的 线路正序阻抗。三个继电器均能正确动作。
在两相短路时，只有接于故障环路的阻抗继电器的测量阻抗等于短路点 到保护安装地点的线路正序阻抗。其余两只阻抗继电器的测量阻抗较大， 不会误动作。这也就是为什么要用三个阻抗继电器并分别接于不同相间 的原因
在两相接地短路时，只有接于故障环路的阻抗继电器的测 量阻抗等于短路点到保护安装地点的线路正序阻抗。其余 两只阻抗继电器的测量阻抗较大，不会误动作。
相间距离保护：0°接线方式可以正确反应三相短路、两相 短路、两相接地短路，不能正确反应单相接地短路。
具有零序电流补偿的0°接线方式的分析
1 ．单相接地短路 以 A 相单相接地短路故障为例
（2）方向圆特性 令Zset2=0，Zset1=Zset2 则动作特性变化成方向圆特性
绝对值比较动作方程为
相位比较动作方程为
方向圆特点： 在整定阻抗的方向上，动作阻抗最大，正好等于整定阻抗；其他方向的动作阻抗 都小于整定阻抗；在整定阻抗的相反方向，动作阻抗降为0.反向故障时不会动作， 阻抗元件本身具有方向性。方向圆特性的阻抗元件一般用于距离保护的主保护段 （1段和 2段）中。
=180°
在实际的系统中，由于互感器误差、过渡电阻等因素的存在，相位差在 180°左右 的一个范围内，测量元件就应该动作
多个负号，两边减180° 方向圆特性
阻抗继电器的死区
在
中
Um称为参考电压或极化电压作为判断口 Uop 相位的参考
当在保护安装处正方向出口发生金属性相间短路时，母线电压降到零或很 小，加到继电器的电压（Um）为零或者小于继电器动作所需的最小电压 时，方向继电器会出现死区。测量阻抗 Zm 的阻抗值都很小，正好处于阻 抗元件临界动作的边沿上，有可能出现正向出口短路时拒动或反向出口短 路时误动的情况。
电网的距离保护 ppt课件
全阻抗继电器的动作条件为： Z Z
set m
zset
k O
zm
Z I Z set I m m m
R
I Z ,B I Z , 或 A m set m m
B A
ppt课件
图3－4 全阻抗继电器的动作特性
9
比较两电压量幅值的全阻抗继电器的电压形成回路：
ppt课件 5
三、距离保护的组成
三段式距离保护装置一般由以下四种元件组成。
ZI 1 起动 元件 2 方向 元件 3
•
4 Z
II
tII
5
8 出口 元件 跳 闸
•
6 ZIII tIII
7 •
图 3-2 距 离 保 护 原 理 的 组 成 元 件 框 图
ppt课件
6
第二节 阻抗继电器
阻抗继电器按其构成方式可分为单相式和多相补偿式。 单相式阻抗继电器是指加入继电器的只有一个电压U m
第三章 电网的距离保护
ppt课件
1
第一节 距离保护概述
一、距离保护的基本概念 反应保护安装地点至故障点之间的距离，并根据距 离的远近而确定动作时限的一种保护装置。 距离保护又称为阻抗保护 主要元件为距离继电器，可根据其端子上所加的电 压和电流测知保护安装处至故障点间的阻抗值。距 Z
set
离保护保护范围通常用整定阻抗
TX
·
· 1 I Z m set
2 1 I m Z set · 2
A B
.Байду номын сангаас
.
Um
.
·
TM
·
图3－9 方向阻抗继电器幅值比较电压形成回路
set m
zset
k O
zm
Z I Z set I m m m
R
I Z ,B I Z , 或 A m set m m
B A
ppt课件
图3－4 全阻抗继电器的动作特性
9
比较两电压量幅值的全阻抗继电器的电压形成回路：
ppt课件 5
三、距离保护的组成
三段式距离保护装置一般由以下四种元件组成。
ZI 1 起动 元件 2 方向 元件 3
•
4 Z
II
tII
5
8 出口 元件 跳 闸
•
6 ZIII tIII
7 •
图 3-2 距 离 保 护 原 理 的 组 成 元 件 框 图
ppt课件
6
第二节 阻抗继电器
阻抗继电器按其构成方式可分为单相式和多相补偿式。 单相式阻抗继电器是指加入继电器的只有一个电压U m
第三章 电网的距离保护
ppt课件
1
第一节 距离保护概述
一、距离保护的基本概念 反应保护安装地点至故障点之间的距离，并根据距 离的远近而确定动作时限的一种保护装置。 距离保护又称为阻抗保护 主要元件为距离继电器，可根据其端子上所加的电 压和电流测知保护安装处至故障点间的阻抗值。距 Z
set
离保护保护范围通常用整定阻抗
TX
·
· 1 I Z m set
2 1 I m Z set · 2
A B
.Байду номын сангаас
.
Um
.
·
TM
·
图3－9 方向阻抗继电器幅值比较电压形成回路
电网的距离保护
1. 全阻抗继电器特性 2. 方向阻抗继电器特性 3. 偏移阻抗继电器特性
（1）复平面分析圆或直线特性的阻抗继电器
1. 全阻抗继电器
动作特性：阻抗动作区是一个以原点为圆心、Z zd 为半径
的圆。即唯一取决于短路点到保护安装处的阻抗大小（幅
值），与测量阻抗的阻抗角无关，也与短路发生在保护安
装处的正向或反向无关。
2、电抗互感器次级W3侧接有电阻性负载时的原理分析
通过在电抗互感器DKB二次侧绕组W3上接入不同的电阻， 实现调整模拟阻抗角Z 的不同。
式中Z 取决于DKB本身的励磁阻抗 Z m和次级绕组外接电阻R。 U2 IJ Zm IJ (Rm jX m )
2. 阻抗继电器的交流回路原理接线
实现电压动作方程中各电压的加和减。
阻抗继电器的测量阻抗可以在 阻抗复平面图上进行表示。
测量阻抗 Z J 是阻抗复平面图
上的一个向量。
阻抗继电器的动作特性
阻抗继电器的动作特性由阻抗复平面图上的阻抗 动作区来表示。
阻抗动作区：是阻抗复平面图 上的一个区域，当测量阻抗落 在区域内，则阻抗继电器认为 是内部故障，继电器动作
三种阻抗动作区：
测量阻抗：Z J
U J IJ
R
jX
U
Байду номын сангаас
：输入阻抗继电器的相电压或线电压
J
IJ ：输入阻抗继电器的相电流或相电流之差
反映的短路类型：接地或相间短路
阻抗是复数，是向量，既有大小（幅值），也有方向（相位）
ZJ
U J IJ
U B / ny IBC / nl
Zd
nl ny
;
nl 是电流互感器TA的变比；
ny 是电压互感器TV的变比；
（1）复平面分析圆或直线特性的阻抗继电器
1. 全阻抗继电器
动作特性：阻抗动作区是一个以原点为圆心、Z zd 为半径
的圆。即唯一取决于短路点到保护安装处的阻抗大小（幅
值），与测量阻抗的阻抗角无关，也与短路发生在保护安
装处的正向或反向无关。
2、电抗互感器次级W3侧接有电阻性负载时的原理分析
通过在电抗互感器DKB二次侧绕组W3上接入不同的电阻， 实现调整模拟阻抗角Z 的不同。
式中Z 取决于DKB本身的励磁阻抗 Z m和次级绕组外接电阻R。 U2 IJ Zm IJ (Rm jX m )
2. 阻抗继电器的交流回路原理接线
实现电压动作方程中各电压的加和减。
阻抗继电器的测量阻抗可以在 阻抗复平面图上进行表示。
测量阻抗 Z J 是阻抗复平面图
上的一个向量。
阻抗继电器的动作特性
阻抗继电器的动作特性由阻抗复平面图上的阻抗 动作区来表示。
阻抗动作区：是阻抗复平面图 上的一个区域，当测量阻抗落 在区域内，则阻抗继电器认为 是内部故障，继电器动作
三种阻抗动作区：
测量阻抗：Z J
U J IJ
R
jX
U
Байду номын сангаас
：输入阻抗继电器的相电压或线电压
J
IJ ：输入阻抗继电器的相电流或相电流之差
反映的短路类型：接地或相间短路
阻抗是复数，是向量，既有大小（幅值），也有方向（相位）
ZJ
U J IJ
U B / ny IBC / nl
Zd
nl ny
;
nl 是电流互感器TA的变比；
ny 是电压互感器TV的变比；
电网的距离保护
原理见教材图3.9
5. 特性圆的偏转
原理见图3.10
还有其它特性的阻抗继电器，比如多边形特性、方向多边形特 性等等，不再赘述。基本特点可以归纳为以下几点： 1、测量阻抗是由加入阻抗继电器的测量电压与测量电流的比值
所确定，测量阻抗角就是测量电压与测量电流之间的相位差。
2、整定阻抗一般取保护安装处到保护区末端的线路阻抗作为整 定阻抗。
出，作用于跳开断路器。常应用信号继电器或中间继电
器。
3.2 阻抗继电器 1.阻抗继电器动作区域的概念
通过上节知识，我们知道：阻抗继电器的作用就是
在系统发生三相短路时通过测量故障环路上的测量阻 抗，并将其和整定阻抗相比较，以确定故障是否在保护
范围内，如在内则给出动作信号。
在上节课的讨论过程中，我们在谈到距离保护是否 动作的时候都是取同一方向上的测量阻抗和整定阻抗相 比较，并将比较结果作为判断保护装置是否动作的依 据。
即
1 1 ( Z Z ) Z ( Z Z ) zd zd cl zd zd 2 2
jX
Zzd
o'
两边同乘以测量电流得
1 1 A ( 1 ) U U ( 1 ) U B k y k 2 2
o
Zcl
αZzd
R
（2）相位比较
4.距离保护的优点 （1）灵敏度较高。阻抗继电器反应了正常情况与短 路故障时电流、电压值的变化，短路故障时电流增大， 电压降低，阻抗的变化量更加显著。所以，比反应单 一物理量的电流、电压保护的灵敏度高。 （2）保护范围与选择性不受系统运行方式的影响 当系统运行方式改变时，短路故障电流和母线剩余电 压都发生变化。例如，在最小运行方式下，短路故障 电流减小，电流速断保护要缩短保护范围，过电流保 护要降低灵敏度。而距离保护如图3.1所示，由于短
5. 特性圆的偏转
原理见图3.10
还有其它特性的阻抗继电器，比如多边形特性、方向多边形特 性等等，不再赘述。基本特点可以归纳为以下几点： 1、测量阻抗是由加入阻抗继电器的测量电压与测量电流的比值
所确定，测量阻抗角就是测量电压与测量电流之间的相位差。
2、整定阻抗一般取保护安装处到保护区末端的线路阻抗作为整 定阻抗。
出，作用于跳开断路器。常应用信号继电器或中间继电
器。
3.2 阻抗继电器 1.阻抗继电器动作区域的概念
通过上节知识，我们知道：阻抗继电器的作用就是
在系统发生三相短路时通过测量故障环路上的测量阻 抗，并将其和整定阻抗相比较，以确定故障是否在保护
范围内，如在内则给出动作信号。
在上节课的讨论过程中，我们在谈到距离保护是否 动作的时候都是取同一方向上的测量阻抗和整定阻抗相 比较，并将比较结果作为判断保护装置是否动作的依 据。
即
1 1 ( Z Z ) Z ( Z Z ) zd zd cl zd zd 2 2
jX
Zzd
o'
两边同乘以测量电流得
1 1 A ( 1 ) U U ( 1 ) U B k y k 2 2
o
Zcl
αZzd
R
（2）相位比较
4.距离保护的优点 （1）灵敏度较高。阻抗继电器反应了正常情况与短 路故障时电流、电压值的变化，短路故障时电流增大， 电压降低，阻抗的变化量更加显著。所以，比反应单 一物理量的电流、电压保护的灵敏度高。 （2）保护范围与选择性不受系统运行方式的影响 当系统运行方式改变时，短路故障电流和母线剩余电 压都发生变化。例如，在最小运行方式下，短路故障 电流减小，电流速断保护要缩短保护范围，过电流保 护要降低灵敏度。而距离保护如图3.1所示，由于短
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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。
Em A 1
Im
k1 B k2
Zset.1 Krel Z AB Krel LAB Z1 Krel 0.8 ~ 0.85
动作时限：
M 1 Ik
d
2N
U
jX
Zset
set Zm
m
R
动作特性取决于短路点到保护安装 处之间的阻抗大小，与阻抗角无关。
全阻抗圆特性的缺陷：
正向、反向故障情况下具有相同的保护区，即阻抗元件 本身不具备方向性。
2）方向阻抗圆特性
以保护安装点为圆心，以整定阻抗Zset为直径所作的一 个圆，圆内为动作区，圆外为非动作区。
1）与相邻线路距离Ι段相配合
Em A 1
I1
B2
I2 k k
Zset.1 Krel (Z AB Kb.min Zset.2 )
这样整定之后，再遇到 Kb 增大的其它运行方式时， 距离Ⅱ段的保护范围只会缩小而不至失去选择性。
2）与相邻变压器快速保护相配合
保护范围不超过相邻变压器快速保护范围，整定值 按躲过变压器低压侧出口处短路时的阻抗值来确定。
K Z0 Z1 3Z1
三、距离保护的构成
启动部分：判别系统是否发生故障，故障时能瞬间启动保护 测量部分：测量故障距离（阻抗），由阻抗元件构成，三段 振荡闭锁：系统振荡时，防止距离保护误动 PT 断线： 防止由于测量电压消失而使测量部分误动
第二节 阻抗继电器及其动作特性
阻抗继电器：
测量保护安装点至短路点之间的距离，与整定阻抗 比较，确定故障范围，决定保护是否应该动作。
M 1 Ik
d
2N
U
jX
Zset1
Z0
Zm
R
Zset2
第四节 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段作为本级线路的近后备和相邻线路的远后备。
Em A
B
C
En
一、距离保护的整定计算
K3 M 1
K1 Lset K2
2N
jX Z k2
Z Set Z k1
Z k3
Zm
Um Im
ZL
R
依据测量阻抗在不同情况下幅值和相位的“差 异”，保护就能够区分出系统是否发生故障以及 故障发生的范围。
二、距离保护的接线方式
Zm
Um Im
测量电压、测量电流的选取形式， 称为接线方式。
若使距离保护正确工作，测量阻抗在不同故障类型情 况下均能正确反应故障距离，必须选取适当的接线方 式。对接线方式的基本要求：
jX Z k2
Z Set Z k1
Z k3
由于互感器误差、故障点过
渡电阻等因素的影响，Zm并 不能严格落在与Zset同向直 线上，而是附近的一个区域 Z L 中，为保证区内故障时正确
R 动作，通常将动作区域设定 为圆或四边形。
1）全阻抗圆特性
以保护安装点为圆心，以整定阻抗Zset为半径所作的一 个圆，圆内为动作区，圆外为非动作区。
Zset.1 Krel (Z AB Kb.min Zset.2 )
2）与相邻变压器保护相配合
Zset.1 Krel (Z AB Kb.min Zt )
3）按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定
动作时限：（与相邻元件保护的动作时限相配合）
t2 t1x t
另外，考虑到距离Ⅲ段一般不经过振荡闭锁，其动作 时限应≥1.5～2 s。
t1 0 s 灵敏性校验：
K s en
Z s et.1 Z AB
K rel
100%
80
~
85%
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，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。
类似于电流保护，还需要计及分支电路的影响。
Zset.1 Krel (Z AB Kb.min Zt )
当被保护线路末端母线上既有引出线又有变压器时，距 离Ⅱ段的整定阻抗应按上述两种情况下的较小值来确定。
动作时限：（与相邻元件保护的动作时限相配合）
t2 t1 t 灵敏性校验：
距离Ⅱ段应能保护线路的全长，本线路末端故障时，应 具有足够的灵敏性，可以用保护范围的大小来衡量。
K sen
Zset.1 1.25 Z AB
若灵敏性不满足要求，则考虑与相邻线路的距离Ⅱ段相
配合，重新进行整定计算。
3. 距离保护Ⅲ段的整定 1）与相邻下级线路距离Ⅱ段或Ⅲ段相配合
Zset.1 Krel (Z AB Kb.min Zset.2 )
若与相邻下级线路距离Ⅱ段配合时，灵敏性不满足要求， 则应与相邻下级线路的距离Ⅲ段配合。
1）测量阻抗正比于短路点到保护安装点之间的距离；
2）测量阻抗应该与故障类型无关，即在故障位置确定 情况下，测量阻抗不随故障类型的变化而变化。
相间短路的00 接线方式：
Um
Im
UAB
IAB
UBC
IBC
UCA
ICA
接地短路的00 接线方式：
Um
Im
UA IA K 3I0
UB IB K 3I0
UC IC K 变化的影响比较小。
M 1 Ik
d
2N
jX
Zset
U
Zm
动作特性与短路点到保护安装处之 间的阻抗大小以及阻抗角都有关。
set
R
3）偏移圆特性
有两个整定阻抗，即正方向整定阻抗Zset1和反方向 整定阻抗Zset2，以保护安装点为圆心，以两整定阻抗对 应矢量末端的连线为直径所作的一个圆，圆内为动作区， 圆外为非动作区。
第三章 电网的距离保护
第一节 距离保护基本原理及构成
一、距离保护的基本概念
电流保护：反映故障电流大小。 简单、经济、工作可靠，适用于35KV及以下电网； 受系统运行方式变化的影响较大，难以满足高压和超高 压电网快速、有选择性地切除故障的要求。
距离保护：利用短路时电压、电流同时变化的特征，反应故障点至 保护安装点之间的距离而工作的保护。
灵敏性校验：
距离Ⅲ段作为本级线路的近后备：
K sen(1)
Zset.1 1.5 Z AB
距离Ⅲ段作为相邻元件的远后备：
K sen( 2)
Z set.1
Z AB Kb.max Znext
1.2
二、对距离保护的评价
1）同时利用了短路时电压、电流的变化特征，通过测 量阻抗的变化情况确定故障范围。
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。
Em A 1
Im
k1 B k2
Zset.1 Krel Z AB Krel LAB Z1 Krel 0.8 ~ 0.85
动作时限：
M 1 Ik
d
2N
U
jX
Zset
set Zm
m
R
动作特性取决于短路点到保护安装 处之间的阻抗大小，与阻抗角无关。
全阻抗圆特性的缺陷：
正向、反向故障情况下具有相同的保护区，即阻抗元件 本身不具备方向性。
2）方向阻抗圆特性
以保护安装点为圆心，以整定阻抗Zset为直径所作的一 个圆，圆内为动作区，圆外为非动作区。
1）与相邻线路距离Ι段相配合
Em A 1
I1
B2
I2 k k
Zset.1 Krel (Z AB Kb.min Zset.2 )
这样整定之后，再遇到 Kb 增大的其它运行方式时， 距离Ⅱ段的保护范围只会缩小而不至失去选择性。
2）与相邻变压器快速保护相配合
保护范围不超过相邻变压器快速保护范围，整定值 按躲过变压器低压侧出口处短路时的阻抗值来确定。
K Z0 Z1 3Z1
三、距离保护的构成
启动部分：判别系统是否发生故障，故障时能瞬间启动保护 测量部分：测量故障距离（阻抗），由阻抗元件构成，三段 振荡闭锁：系统振荡时，防止距离保护误动 PT 断线： 防止由于测量电压消失而使测量部分误动
第二节 阻抗继电器及其动作特性
阻抗继电器：
测量保护安装点至短路点之间的距离，与整定阻抗 比较，确定故障范围，决定保护是否应该动作。
M 1 Ik
d
2N
U
jX
Zset1
Z0
Zm
R
Zset2
第四节 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段作为本级线路的近后备和相邻线路的远后备。
Em A
B
C
En
一、距离保护的整定计算
K3 M 1
K1 Lset K2
2N
jX Z k2
Z Set Z k1
Z k3
Zm
Um Im
ZL
R
依据测量阻抗在不同情况下幅值和相位的“差 异”，保护就能够区分出系统是否发生故障以及 故障发生的范围。
二、距离保护的接线方式
Zm
Um Im
测量电压、测量电流的选取形式， 称为接线方式。
若使距离保护正确工作，测量阻抗在不同故障类型情 况下均能正确反应故障距离，必须选取适当的接线方 式。对接线方式的基本要求：
jX Z k2
Z Set Z k1
Z k3
由于互感器误差、故障点过
渡电阻等因素的影响，Zm并 不能严格落在与Zset同向直 线上，而是附近的一个区域 Z L 中，为保证区内故障时正确
R 动作，通常将动作区域设定 为圆或四边形。
1）全阻抗圆特性
以保护安装点为圆心，以整定阻抗Zset为半径所作的一 个圆，圆内为动作区，圆外为非动作区。
Zset.1 Krel (Z AB Kb.min Zset.2 )
2）与相邻变压器保护相配合
Zset.1 Krel (Z AB Kb.min Zt )
3）按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定
动作时限：（与相邻元件保护的动作时限相配合）
t2 t1x t
另外，考虑到距离Ⅲ段一般不经过振荡闭锁，其动作 时限应≥1.5～2 s。
t1 0 s 灵敏性校验：
K s en
Z s et.1 Z AB
K rel
100%
80
~
85%
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，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。
类似于电流保护，还需要计及分支电路的影响。
Zset.1 Krel (Z AB Kb.min Zt )
当被保护线路末端母线上既有引出线又有变压器时，距 离Ⅱ段的整定阻抗应按上述两种情况下的较小值来确定。
动作时限：（与相邻元件保护的动作时限相配合）
t2 t1 t 灵敏性校验：
距离Ⅱ段应能保护线路的全长，本线路末端故障时，应 具有足够的灵敏性，可以用保护范围的大小来衡量。
K sen
Zset.1 1.25 Z AB
若灵敏性不满足要求，则考虑与相邻线路的距离Ⅱ段相
配合，重新进行整定计算。
3. 距离保护Ⅲ段的整定 1）与相邻下级线路距离Ⅱ段或Ⅲ段相配合
Zset.1 Krel (Z AB Kb.min Zset.2 )
若与相邻下级线路距离Ⅱ段配合时，灵敏性不满足要求， 则应与相邻下级线路的距离Ⅲ段配合。
1）测量阻抗正比于短路点到保护安装点之间的距离；
2）测量阻抗应该与故障类型无关，即在故障位置确定 情况下，测量阻抗不随故障类型的变化而变化。
相间短路的00 接线方式：
Um
Im
UAB
IAB
UBC
IBC
UCA
ICA
接地短路的00 接线方式：
Um
Im
UA IA K 3I0
UB IB K 3I0
UC IC K 变化的影响比较小。
M 1 Ik
d
2N
jX
Zset
U
Zm
动作特性与短路点到保护安装处之 间的阻抗大小以及阻抗角都有关。
set
R
3）偏移圆特性
有两个整定阻抗，即正方向整定阻抗Zset1和反方向 整定阻抗Zset2，以保护安装点为圆心，以两整定阻抗对 应矢量末端的连线为直径所作的一个圆，圆内为动作区， 圆外为非动作区。
第三章 电网的距离保护
第一节 距离保护基本原理及构成
一、距离保护的基本概念
电流保护：反映故障电流大小。 简单、经济、工作可靠，适用于35KV及以下电网； 受系统运行方式变化的影响较大，难以满足高压和超高 压电网快速、有选择性地切除故障的要求。
距离保护：利用短路时电压、电流同时变化的特征，反应故障点至 保护安装点之间的距离而工作的保护。
灵敏性校验：
距离Ⅲ段作为本级线路的近后备：
K sen(1)
Zset.1 1.5 Z AB
距离Ⅲ段作为相邻元件的远后备：
K sen( 2)
Z set.1
Z AB Kb.max Znext
1.2
二、对距离保护的评价
1）同时利用了短路时电压、电流的变化特征，通过测 量阻抗的变化情况确定故障范围。