距离保护的基本原理及应用举例演示教学
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❖ 该式可以方便地在微机保护中实现。
3.3 距离保护整定计算与对距离保护 的评价
A
G~
2 1B
jX 3
4C
jX
D
G~
R R
❖1、距离I段 ❖整定原则：躲过下一线路出口短路
ZI set
KrelZAB
KrelZ1lAB
Krel 0.8~0.85
2、距离II段
❖整定原则 ❖（1）与下一相邻线路距离I段配合。
❖ 其中
Xˆm
0, Xm,
Xm 0 Xm 0
Rˆm
0, Rm,
Rm 0 Rm 0
，c若tg取3 11，2c1tg 44，0 .3111442 4RX5mm 4，05 X.R14mm2 7 .RX15s8 1 s，eett，则X81ˆ式mRˆtm（g 1 3 -1t1g ）2又0.2可(34 表-10 9.2示2) 为51 4
距离保护的正确工作是以故障距离的正确测量为基础的， 所以应以故障环上的电压电流做出的测量作为判断故障范围 的依据，对非故障环上电压电流做出的测量应不予反映。
以保护安装处故障相对地电压为测量电压、以带有 零序电流补偿的故障相电流为测量电流的方式，就能够 正确地反应各种接地故障的故障距离，所以它称为接地 距离保护接线方式。
限部分的特性可以表示为
❖
RXmmRsRetmtg1
第Ⅱ象限部分的特性可以表示为
❖
Xm Rm
Rset
Xmtg2
第Ⅰ象限部分的特性可以表示为
❖
Rm RsetXmctg3
Xm
XsetRmtg4
❖ 综合以上三式，动作特性可以表示为
❖
R Xm m ttgg12X Rm m X Rssee tt X R ˆˆm mtcgt4g3
全阻抗继电器特性圆
jX
Z set
1
Zm
o
R
Zm Zset
❖ 3.2.2．多边形动作特性的阻抗继电器
❖ 如图3-8所示，阻抗继电器准四边形动作特性，准四边形以 内为动作区，以外为不动区，即测量阻抗末端位于准四条边 上为动作边界。 jX
Xset α2
o
α4
Zm
α3
α1 Rset
R
(b)
❖ 设测量阻抗Z m的实部为 Rm ，虚部为 X m ，则图3-8在第Ⅳ象
来自百度文库
3.2 阻抗继电器及其动作特性
❖ 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之间的距离，并与整 定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作。
❖ U和m 的Im比值称为继电器的测量阻抗 。Z m
由于 Z可m 以写成 R的 复jX数形式，所以可以利用复 数平面来分析这种继电器的动作特性，并用一定的 几何图形把它表示出来。
第三章 线路阶段式 距离保护
3.1 距离保护的基本原理
3.3.1 距离保护工作原理
❖ 电流保护一般只适用于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。
❖ 距离保护：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。
ZmU I m mU I kkZkZ1LK
3.1.2 测量电压测量电流的选取
在单相系统中，测量电压就是保护安装处的电压，测量电流 就是线路中的电流，系统金属性短路时两者之间的关系为：
U m I m Z m I m Z k I m Z 1 L k
在实际三相系统的情况下?
❖ 故障电流可能流通的通路称为故障环 。
M 1 N 2 TA
P3
TV
Im
jX P
Zm
Z
I set
Um
2
R
3
M
1
❖ 3.2.1 园特性阻抗继电器——两种不同的表达形式，
❖ 绝对值(或幅值)比较动作方程：比较两个量大小的绝对值比 较原理表达式；
❖ 相位比较动作方程：比较两个量相位的相位比较原理表达式。
1、偏移圆特性 有两个整定阻抗：正方 向整定阻抗和反方向整 定阻抗，两整定阻抗对 应矢量末端的连线就是 特性圆的直径。特性圆 包括座标原点。
以保护安装处两故障相相间电压为测量电压、 以两故障相电流电流之差为测量电流的方式称为相 间距离保护接线方式。
❖
3.1.3、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阶梯 型时限特性，称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段
3.1.4 距离保护的组成
圆心： 12(Zset1 Zset2)
半径：
1 2
(Zs
et1
Zset2
)
1
1
Zm2(Zse 1 t Zse 2)t2(Zse 1 t Zse 2)t
2、方向圆特性
❖特性：方向阻抗继电器的动作特性是以整定 阻抗为直径并且圆周经过坐标原点的一个圆， 圆内为动作区，圆外为非动作区，圆周是动 作边界。
ZII set
KrelZ12KrelKbr.minZsIet2
Krel=0.8~0.85,Krel 0.8
❖（2）与相邻变压器的快速保护相配合。
ZII set
KrelZ12KrelKbr.minZt
Krel=0.8~0.85,Krel 0.7~0.75
1、单相接地故障的情况下，存在一个故障相与大地之间的故 障环(相-地故障环) 。
2、两相接地故障的情况下，存在两个故障相与大地之间的 相-地故障环和一个两故障相之间的故障环(相-相故障环) 。
3、两相不接地故障的情况下，存在一个两故障相之间的相-相 故障环 。
4、三相故障的情况下，存在三个相-地故障环和三个相-相故 障环 。
❖ 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。距离保护保护范围通
常用整定阻抗
Z
的大小来实现。
set
❖ 测量阻抗：测量电压与测量电流之比。
Zm
Um Im
ZmZmmRmjX m
❖ 正常运行时保护安装处测量到的阻抗为负荷
阻抗 ，即
Zm
Um Im
ZL
❖ 在被保护线路任一点发生故障时，测量阻抗 为保护安装处到短路点的短路阻抗。
❖特点：动作具有方向性；
方向阻抗继电器特性圆
jX
1 2
Z
set
Z set
Zm12 Zset
o
R
Zm
12Zset
1 2Zset
全阻抗继电器
❖特性：全阻抗继电器的动作特性是以保护安 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，圆 周是动作边界。
❖特点： ❖动作无方向性； ❖动作阻抗与整定阻抗相等。
3.3 距离保护整定计算与对距离保护 的评价
A
G~
2 1B
jX 3
4C
jX
D
G~
R R
❖1、距离I段 ❖整定原则：躲过下一线路出口短路
ZI set
KrelZAB
KrelZ1lAB
Krel 0.8~0.85
2、距离II段
❖整定原则 ❖（1）与下一相邻线路距离I段配合。
❖ 其中
Xˆm
0, Xm,
Xm 0 Xm 0
Rˆm
0, Rm,
Rm 0 Rm 0
，c若tg取3 11，2c1tg 44，0 .3111442 4RX5mm 4，05 X.R14mm2 7 .RX15s8 1 s，eett，则X81ˆ式mRˆtm（g 1 3 -1t1g ）2又0.2可(34 表-10 9.2示2) 为51 4
距离保护的正确工作是以故障距离的正确测量为基础的， 所以应以故障环上的电压电流做出的测量作为判断故障范围 的依据，对非故障环上电压电流做出的测量应不予反映。
以保护安装处故障相对地电压为测量电压、以带有 零序电流补偿的故障相电流为测量电流的方式，就能够 正确地反应各种接地故障的故障距离，所以它称为接地 距离保护接线方式。
限部分的特性可以表示为
❖
RXmmRsRetmtg1
第Ⅱ象限部分的特性可以表示为
❖
Xm Rm
Rset
Xmtg2
第Ⅰ象限部分的特性可以表示为
❖
Rm RsetXmctg3
Xm
XsetRmtg4
❖ 综合以上三式，动作特性可以表示为
❖
R Xm m ttgg12X Rm m X Rssee tt X R ˆˆm mtcgt4g3
全阻抗继电器特性圆
jX
Z set
1
Zm
o
R
Zm Zset
❖ 3.2.2．多边形动作特性的阻抗继电器
❖ 如图3-8所示，阻抗继电器准四边形动作特性，准四边形以 内为动作区，以外为不动区，即测量阻抗末端位于准四条边 上为动作边界。 jX
Xset α2
o
α4
Zm
α3
α1 Rset
R
(b)
❖ 设测量阻抗Z m的实部为 Rm ，虚部为 X m ，则图3-8在第Ⅳ象
来自百度文库
3.2 阻抗继电器及其动作特性
❖ 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之间的距离，并与整 定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作。
❖ U和m 的Im比值称为继电器的测量阻抗 。Z m
由于 Z可m 以写成 R的 复jX数形式，所以可以利用复 数平面来分析这种继电器的动作特性，并用一定的 几何图形把它表示出来。
第三章 线路阶段式 距离保护
3.1 距离保护的基本原理
3.3.1 距离保护工作原理
❖ 电流保护一般只适用于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。
❖ 距离保护：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。
ZmU I m mU I kkZkZ1LK
3.1.2 测量电压测量电流的选取
在单相系统中，测量电压就是保护安装处的电压，测量电流 就是线路中的电流，系统金属性短路时两者之间的关系为：
U m I m Z m I m Z k I m Z 1 L k
在实际三相系统的情况下?
❖ 故障电流可能流通的通路称为故障环 。
M 1 N 2 TA
P3
TV
Im
jX P
Zm
Z
I set
Um
2
R
3
M
1
❖ 3.2.1 园特性阻抗继电器——两种不同的表达形式，
❖ 绝对值(或幅值)比较动作方程：比较两个量大小的绝对值比 较原理表达式；
❖ 相位比较动作方程：比较两个量相位的相位比较原理表达式。
1、偏移圆特性 有两个整定阻抗：正方 向整定阻抗和反方向整 定阻抗，两整定阻抗对 应矢量末端的连线就是 特性圆的直径。特性圆 包括座标原点。
以保护安装处两故障相相间电压为测量电压、 以两故障相电流电流之差为测量电流的方式称为相 间距离保护接线方式。
❖
3.1.3、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阶梯 型时限特性，称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段
3.1.4 距离保护的组成
圆心： 12(Zset1 Zset2)
半径：
1 2
(Zs
et1
Zset2
)
1
1
Zm2(Zse 1 t Zse 2)t2(Zse 1 t Zse 2)t
2、方向圆特性
❖特性：方向阻抗继电器的动作特性是以整定 阻抗为直径并且圆周经过坐标原点的一个圆， 圆内为动作区，圆外为非动作区，圆周是动 作边界。
ZII set
KrelZ12KrelKbr.minZsIet2
Krel=0.8~0.85,Krel 0.8
❖（2）与相邻变压器的快速保护相配合。
ZII set
KrelZ12KrelKbr.minZt
Krel=0.8~0.85,Krel 0.7~0.75
1、单相接地故障的情况下，存在一个故障相与大地之间的故 障环(相-地故障环) 。
2、两相接地故障的情况下，存在两个故障相与大地之间的 相-地故障环和一个两故障相之间的故障环(相-相故障环) 。
3、两相不接地故障的情况下，存在一个两故障相之间的相-相 故障环 。
4、三相故障的情况下，存在三个相-地故障环和三个相-相故 障环 。
❖ 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。距离保护保护范围通
常用整定阻抗
Z
的大小来实现。
set
❖ 测量阻抗：测量电压与测量电流之比。
Zm
Um Im
ZmZmmRmjX m
❖ 正常运行时保护安装处测量到的阻抗为负荷
阻抗 ，即
Zm
Um Im
ZL
❖ 在被保护线路任一点发生故障时，测量阻抗 为保护安装处到短路点的短路阻抗。
❖特点：动作具有方向性；
方向阻抗继电器特性圆
jX
1 2
Z
set
Z set
Zm12 Zset
o
R
Zm
12Zset
1 2Zset
全阻抗继电器
❖特性：全阻抗继电器的动作特性是以保护安 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，圆 周是动作边界。
❖特点： ❖动作无方向性； ❖动作阻抗与整定阻抗相等。