电力系统继电保护第三章
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电力系统继电保护
Power System Protective Relaying
第三章 电网的距离保护
Transmission Line Distance protection
主讲：仉志华
中国石油大学（华东）信息与控制工程学院 2017年5月
第三章 电网的距离保护
本章主要内容
一、距离保护基本原理及构成 二、阻抗继电器及其动作特性 三、阻抗继电器的实现方法 四、距离保护的整定计算及对距离保护的评价 五、距离保护的振荡闭锁 六、故障类型判别及故障选相 七、距离保护特殊问题的分析 八、工频故障分量距离保护
相间短路弧光电阻不是很大，研究表明弧光电压近似于恒定，约为5%UN
3.7.1 短路点过渡电阻对距离保护的影响
2、单相接地
• 杆塔的接地电阻 + 接触物体（树木、竹子）等。 • 标准：
– 500KV —— 按300Ω考核； – 220KV —— 按100Ω考核。
• 目前，高阻接地时主要靠零序电流保护，但距离保护应当予以分析， 并研究对策。
防止相邻线路出口经过渡电阻短路时 因稳态超越而造成误动 提高躲过渡电阻的能力 输电线路金属性短路时，动作特性有 一定的裕度
躲过渡电阻性能优于圆特性
四、克服过渡电阻影响的措施
• 为克服过渡电阻的影响，应尽量加大动作边界（动作区 域）；但为了躲振荡影响，又希望动作区域小一些。
– 上述两方面的要求是矛盾的！
A
C
Zm .1
四、克服过渡电阻影响的措施
• 因过渡电阻的存在而导致保护测量阻抗变小，进而引起保护误动、 或拒动的现象，称为距离保护的稳态超越。
• 过渡电阻对距离保护的影响与下列因素有关： （1）短路点的位置 • 对于圆特性，保护区的始、末端短路时，过渡电阻影响大。 （2）阻抗继电器特性 • 对于同一特性，整定值相同情况下，＋R 轴方向所占面积越小，受
性动作； (3)线路越短，整定值越小，所受影响越大。
三、双侧电源线路过渡电阻的影响
A
1 Ik'
B 23
Ik''
C 4
Ik
假定在保护3出口处接地短路
Z m.3
UB
I
' k
Ik Rg
I
' k
I
' k
I
'' k
I
' k
Rg
Rg Rg e j
（其中，Rg＝
I I
'' k ' k
Rg
，
arg
I
'' k
• 实际中，主要考虑短路点的电流达到1kA时，要求动作。
二、单侧电源线路过渡电阻的影响
A
jX
B
C
1
23
Rg
保护3出口处故障
Zm .3 Rg Zm .1 Z AB Rg
Rg
B Zm
A
R
影响：(1)使测量阻抗增大，保护范围相对缩短； (2)保护装置距离短路点越近，受到的影响越大，可能导致保护无选择
）
I
' k
B
保护3易拒动
三、双侧电源线路过渡电阻的影响
A 1
Ik'
B 23
Ik'' 4 C
Ik
Zm .3
UB I'k
Ik Rg I'k
I'k
I'k
I'k'
Rg
Rg Rge j
（其中，Rg＝
I'k' I'k
Rg
，
arg
I'k' ） I'k
Z m.1
UA
I
' k
（Z AB
Rg） Rg e j
C
D
1 保护1会误动
N 2
CD
MC之间短路时，有： Zm .1 z1lK
D点右侧短路时，有： Zm .1 z1lK jXC
z1lK
3.7.2 线路串联补偿电容对距离保护的影响
一、串补的影响
M1
C
2N
CD
D D
1
2
保护1会误动
C
保护2的影响
3.7.2 线路串联补偿电容对距离保护的影响
一、串补的影响
• 目前，距离保护的一般解决办法： 1）刚故障时（150ms以内），以提高躲过渡电阻的能力为 主（振荡轨迹还不会落入阻抗特性以内），避免拒动； 2）150ms以后，以防止振荡为主，避免误动。
• 配置零序电流保护(受振荡影响较小，灵敏度高)。
3.7.2 线路串联补偿电容对距离保护的影响
一、串补的作用与影响
保护1可能会误动 ，尤其是II段。
C
B
Zm .1
A
过渡电阻的性质分析
A 1
I'k
B 23
I'k' 4 C
Ik
在
Zm .1
UA I'k
（Z AB
Rg）
Rge
j
中
arg
I'k' I'k
—
—主要与两侧电势角有 关
1） 0时，A侧为受电侧，过渡电阻的
B
影响呈感性。
2） 0时，A侧为送电侧，过渡电阻的
影响呈容性。
第七节 距离保护特殊问题的分析
Special problems analysis of distance protection
第七节 距离保护特殊问题的分析
对距离保护产生影响的主要问题归纳如下： 1、TV断线的影响。 ——本节讨论 2、振荡的影响（已经分析过）。 3、过渡电阻的影响。——本节主要讨论 4、串补电容的影响。——本节主要讨论 5、暂态分量的影响。
启动元件 阻抗+延时
TV断线
跳闸 &
3.7.1 短路点过渡电阻对距离保护的影响
一、短路点过渡电阻的性质
– 理论分析与实际应用之间的差异； – 过渡电阻包括电弧电阻、中间物质（树、竹）电阻、导线与地的接触
电阻、金属杆塔的接地电阻等。
1、相间短路：电弧电阻为主
Rg
1050
lg Ig
——电弧的长度（m） ——电弧电流（A）
M1
C
2N
CD
D D
1
2
保护1会误动
C
保护2会拒动
3.7.2 线路串联补偿电容对距离保护的影响
过渡电阻的影响越大。 • 不同特性受影响的程度不同,如偏转圆、四边形。
四、克服过渡电阻影响的措施
（3）接地距离保护受过渡电阻影响大
接地故障的过渡电阻远大于相间故障过渡电阻；采用能容许较大过 渡电阻的动作特性是克服过渡电阻影响的主要措施，如多边形特性。
X set
0
Rset
保证线路出口经过渡电阻 短路时，保护可靠动作
对其他原理的保护也有影响 ——主要对策是：滤波，并考虑误差(整定时)。 6、测量电流、电压误差的影响。
第七节 距离保护特殊问题的分析
TV断线的影响： 1）影响：出现U=0——>测量阻抗为0,就会动作。 2）对策：断线闭锁。
—电流突变启动之前发生电压低，就判定为TV断线，则闭锁 距离保护；
—启动之后，不再闭锁。
•串补点位置保护2出口处；保护1的动作边界在C点之前；
M1
2N
CD
C
D
1
MC之间短路时，有： Zm .1 z1lK
D点右侧短路时，有： Zm .1 z1lK jXC
z1lK
3.7.2 线路串联补偿电容对距离保护的影响
一、串补的影响
•串补点位置保护2出口处； •保护1的动作边界在C点之前
Hale Waihona Puke BaiduM1
Power System Protective Relaying
第三章 电网的距离保护
Transmission Line Distance protection
主讲：仉志华
中国石油大学（华东）信息与控制工程学院 2017年5月
第三章 电网的距离保护
本章主要内容
一、距离保护基本原理及构成 二、阻抗继电器及其动作特性 三、阻抗继电器的实现方法 四、距离保护的整定计算及对距离保护的评价 五、距离保护的振荡闭锁 六、故障类型判别及故障选相 七、距离保护特殊问题的分析 八、工频故障分量距离保护
相间短路弧光电阻不是很大，研究表明弧光电压近似于恒定，约为5%UN
3.7.1 短路点过渡电阻对距离保护的影响
2、单相接地
• 杆塔的接地电阻 + 接触物体（树木、竹子）等。 • 标准：
– 500KV —— 按300Ω考核； – 220KV —— 按100Ω考核。
• 目前，高阻接地时主要靠零序电流保护，但距离保护应当予以分析， 并研究对策。
防止相邻线路出口经过渡电阻短路时 因稳态超越而造成误动 提高躲过渡电阻的能力 输电线路金属性短路时，动作特性有 一定的裕度
躲过渡电阻性能优于圆特性
四、克服过渡电阻影响的措施
• 为克服过渡电阻的影响，应尽量加大动作边界（动作区 域）；但为了躲振荡影响，又希望动作区域小一些。
– 上述两方面的要求是矛盾的！
A
C
Zm .1
四、克服过渡电阻影响的措施
• 因过渡电阻的存在而导致保护测量阻抗变小，进而引起保护误动、 或拒动的现象，称为距离保护的稳态超越。
• 过渡电阻对距离保护的影响与下列因素有关： （1）短路点的位置 • 对于圆特性，保护区的始、末端短路时，过渡电阻影响大。 （2）阻抗继电器特性 • 对于同一特性，整定值相同情况下，＋R 轴方向所占面积越小，受
性动作； (3)线路越短，整定值越小，所受影响越大。
三、双侧电源线路过渡电阻的影响
A
1 Ik'
B 23
Ik''
C 4
Ik
假定在保护3出口处接地短路
Z m.3
UB
I
' k
Ik Rg
I
' k
I
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I
'' k
I
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Rg
Rg Rg e j
（其中，Rg＝
I I
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Rg
，
arg
I
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• 实际中，主要考虑短路点的电流达到1kA时，要求动作。
二、单侧电源线路过渡电阻的影响
A
jX
B
C
1
23
Rg
保护3出口处故障
Zm .3 Rg Zm .1 Z AB Rg
Rg
B Zm
A
R
影响：(1)使测量阻抗增大，保护范围相对缩短； (2)保护装置距离短路点越近，受到的影响越大，可能导致保护无选择
）
I
' k
B
保护3易拒动
三、双侧电源线路过渡电阻的影响
A 1
Ik'
B 23
Ik'' 4 C
Ik
Zm .3
UB I'k
Ik Rg I'k
I'k
I'k
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Rg
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（其中，Rg＝
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Rg
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I'k' ） I'k
Z m.1
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（Z AB
Rg） Rg e j
C
D
1 保护1会误动
N 2
CD
MC之间短路时，有： Zm .1 z1lK
D点右侧短路时，有： Zm .1 z1lK jXC
z1lK
3.7.2 线路串联补偿电容对距离保护的影响
一、串补的影响
M1
C
2N
CD
D D
1
2
保护1会误动
C
保护2的影响
3.7.2 线路串联补偿电容对距离保护的影响
一、串补的影响
• 目前，距离保护的一般解决办法： 1）刚故障时（150ms以内），以提高躲过渡电阻的能力为 主（振荡轨迹还不会落入阻抗特性以内），避免拒动； 2）150ms以后，以防止振荡为主，避免误动。
• 配置零序电流保护(受振荡影响较小，灵敏度高)。
3.7.2 线路串联补偿电容对距离保护的影响
一、串补的作用与影响
保护1可能会误动 ，尤其是II段。
C
B
Zm .1
A
过渡电阻的性质分析
A 1
I'k
B 23
I'k' 4 C
Ik
在
Zm .1
UA I'k
（Z AB
Rg）
Rge
j
中
arg
I'k' I'k
—
—主要与两侧电势角有 关
1） 0时，A侧为受电侧，过渡电阻的
B
影响呈感性。
2） 0时，A侧为送电侧，过渡电阻的
影响呈容性。
第七节 距离保护特殊问题的分析
Special problems analysis of distance protection
第七节 距离保护特殊问题的分析
对距离保护产生影响的主要问题归纳如下： 1、TV断线的影响。 ——本节讨论 2、振荡的影响（已经分析过）。 3、过渡电阻的影响。——本节主要讨论 4、串补电容的影响。——本节主要讨论 5、暂态分量的影响。
启动元件 阻抗+延时
TV断线
跳闸 &
3.7.1 短路点过渡电阻对距离保护的影响
一、短路点过渡电阻的性质
– 理论分析与实际应用之间的差异； – 过渡电阻包括电弧电阻、中间物质（树、竹）电阻、导线与地的接触
电阻、金属杆塔的接地电阻等。
1、相间短路：电弧电阻为主
Rg
1050
lg Ig
——电弧的长度（m） ——电弧电流（A）
M1
C
2N
CD
D D
1
2
保护1会误动
C
保护2会拒动
3.7.2 线路串联补偿电容对距离保护的影响
过渡电阻的影响越大。 • 不同特性受影响的程度不同,如偏转圆、四边形。
四、克服过渡电阻影响的措施
（3）接地距离保护受过渡电阻影响大
接地故障的过渡电阻远大于相间故障过渡电阻；采用能容许较大过 渡电阻的动作特性是克服过渡电阻影响的主要措施，如多边形特性。
X set
0
Rset
保证线路出口经过渡电阻 短路时，保护可靠动作
对其他原理的保护也有影响 ——主要对策是：滤波，并考虑误差(整定时)。 6、测量电流、电压误差的影响。
第七节 距离保护特殊问题的分析
TV断线的影响： 1）影响：出现U=0——>测量阻抗为0,就会动作。 2）对策：断线闭锁。
—电流突变启动之前发生电压低，就判定为TV断线，则闭锁 距离保护；
—启动之后，不再闭锁。
•串补点位置保护2出口处；保护1的动作边界在C点之前；
M1
2N
CD
C
D
1
MC之间短路时，有： Zm .1 z1lK
D点右侧短路时，有： Zm .1 z1lK jXC
z1lK
3.7.2 线路串联补偿电容对距离保护的影响
一、串补的影响
•串补点位置保护2出口处； •保护1的动作边界在C点之前
Hale Waihona Puke BaiduM1