距离保护原理及阻抗继电器

KU U m = U B
•
•
•
电力系统继电保护
2. 相位比较原理 抓直径 相位比较原理—抓直径 动作条件： 动作条件：
电网距离保护
jX Zset-Zm Zset
Z set − Z m −90° ≤ ≤ 90° Z set + Z m
U D = K I I m − K U U m 工作电压
i i i i i
电力系统继电保护
4. 三段式距离保护的原理框图
起动
电网距离保护
Z Z
Z
I
II
t
II
≥1
&
出口
III
t III
组成
测量回路：阻抗继电器 （核心） 测量回路：阻抗继电器KI（核心） 起动回路：负序电流继电器KAN 起动回路：负序电流继电器 逻辑回路： 逻辑回路：门电路和时间电路
电力系统继电保护
电网距离保护
全阻抗继电器缺点： 全阻抗继电器缺点：无方向性 措施： 措施：采用方向阻抗继电器
低
电力系统继电保护
（二）方向阻抗继电器 动作特性： 动作特性： 以整定阻抗为直径且圆 周通过坐标原点的圆。 周通过坐标原点的圆。 1. 幅值比较原理—抓半径 幅值比较原理 抓半径 动作条件： 动作条件：
0
电网距离保护
jX
ɺ UX
ɺ Im
TV
ɺ UY
T
ɺ Um
电力系统继电保护
i
电网距离保护
Z set = KI
i
3. 整定阻抗的调整 大小的调整： 大小的调整：
KU
高
？ ？
TL：原边匝数越多，副边电压越 ：原边匝数越多， TV：副边匝数越少，副边电压越 ：副边匝数越少， 相位的调整： 相位的调整：
ϕ TV： U = 0° ： TL：调副边绕组串接电阻的大小 ：
K U U m − K I1 I m ≤ K I 2 I m
全KI： ：
i
i
i
i
i
i
讲稿图
KI1 = 0、w3=0
i i i i i
i
w2=w3 方向KI： 方向 ： KI1 = KI 2 = KI 、
偏移KI： 偏移 ： KI 2 > KI1 、w 2>w 3
电网距离保护
jX
Zset Z0
0
Zm-Z0 Zm
R
-αZset α
i i i i i
Z m − Z 0 ≤ Z set − Z 0
K U U m − K I1 I m ≤ K I 2 I m
i
Z m − 0.5(1 − α ) Z set ≤ 0.5(1 + α ) Z set
电力系统继电保护
幅值比较测量回路： 幅值比较测量回路：
jX
ϕ set = ϕ k = ϕ sen
Zset
继电器的整定阻抗为圆的 直径，保护范围最大。 直径，保护范围最大。 4. 死区
i i i
为0
i i i
KU Um − K I Im ≤ K I Im
ϕ set = ϕ k = ϕ sen
R
0
方向阻抗继电器缺点： 死区（ 方向阻抗继电器缺点：有死区（dead band） ） 措施： 措施：采用偏移特性阻抗继电器
电力系统继电保护
电网距离保护
第四章
电网的距离保护
电流保护、零序电流保护受运行方式影响大， 电流保护、零序电流保护受运行方式影响大， 有时灵敏度不够。 有时灵敏度不够。 1. 原理
i
第一节 距离保护的工作原理 i
正常时，负荷阻抗 Z L = 正常时， 短路时， 短路时，短路阻抗 Z k =
UN
i
大。 小。
电网距离保护
jX
Zset Zset-Zm Zm
0 R
Z set − Z m −90° ≤ ≤ 90° Zm
−90° ≤
K I Im − KU Um
i i
i
i
i
i
≤ 90°
KU Um
电力系统继电保护
相位比较测量回路： 相位比较测量回路：
电网距离保护
讲稿
电力系统继电保护
3. 阻抗继电器的最大灵敏角
电网距离保护
I m Z m ≤ I m Z set
i
i i
电网距离保护
jX
Zset Zm
0 R
令 Z set =
KI
i
i
Um ≤ Im
i
i
KI
i
KU
KU Um ≤ K I Im
i
i
i
i
KU
电力系统继电保护
幅值比较测量回路： 幅值比较测量回路：
TA
电网距离保护
ɺ Im
KI Im =U A
TL
•
•
•
TV
ɺ Um
TV
电网距离保护
讲稿
电力系统继电保护
2. 相位比较原理 抓直径 相位比较原理—抓直径 动作条件： 动作条件：
电网距离保护
jX
Zset Zset-Zm
0
Z set − Z m −90° ≤ ≤ 90° Z m + α Z set
Zm
R
ห้องสมุดไป่ตู้
−90° ≤
K I Im − KU Um KU Um +α K I Im
电网距离保护
jX
Zset Zm
0 R
落在圆内时， 动作 动作； 当Zm 落在圆内时，KI动作； 落在圆外时， 不动作 不动作； 当Zm 落在圆外时，KI不动作； 落在圆周时， 临界动作状态； 临界动作状态 当Zm 落在圆周时，KI临界动作状态；
电力系统继电保护
（一）全阻抗继电器 以坐标原点为圆心， 以坐标原点为圆心，以 整定阻抗为半径的圆。 整定阻抗为半径的圆。 1. 幅值比较原理 抓半径 幅值比较原理—抓半径 动作条件： 动作条件： Z m ≤ Z set
i i
电力系统继电保护
3. 三段式距离保护
电网距离保护
）； I段： 保护本线路一部分（线路全长的 段 保护本线路一部分（线路全长的80~85%）； 动作时限为0s。 动作时限为 。 保护本线路全长，与下一线路的I段配合 段配合； II段： 段 保护本线路全长，与下一线路的 段配合； 动作时限为0.5s。 。 动作时限为 保护本线路与相邻线路的全长； III段： 段 保护本线路与相邻线路的全长； 动作时限为阶梯特性。 动作时限为阶梯特性。
Zm
0 R
-Zset
i
Zm+Zset
−90° ≤
K I Im − KU Um K I Im + KU Um
i i i i
i
i
i
≤ 90°
U C = K I I m + K U U m 极化电压
i i i i i
电力系统继电保护
相位比较测量回路： 相位比较测量回路：
TA
UR
电网距离保护
ɺ I m Z set
电力系统继电保护
（三）偏移特性阻抗继电器 动作特性： 动作特性： 包含坐标原点，正方向Zset，反 包含坐标原点，正方向 ， 方向方向 α Zset（α =0.1~0.2）。 （ ）。 1. 幅值比较原理 抓半径 幅值比较原理—抓半径 动作 Z 0 = 0.5 ( Z set + α Z set ) − α Z set 条件： 条件： = 0.5 ( 1 − α ) Z set
Zset 1/2Zset Zm-1/2Zset Zm
R
1 1 Z m − Z set ≤ Z set 2 2
KU Um − K I Im ≤ K I Im
i
i
i
i
i
i
电力系统继电保护
幅值比较测量回路： 幅值比较测量回路：
电网距离保护
讲稿
电力系统继电保护
2. 相位比较原理 抓直径 相位比较原理—抓直径 动作条件： 动作条件：
第二节 阻抗继电器
作用：测量短路点到保护安装处的阻抗， 作用：测量短路点到保护安装处的阻抗，并与整 定值进行比较，以确定保护是否动作。 定值进行比较，以确定保护是否动作。 一、构成 按比较原理分类：幅值比较原理、 按比较原理分类：幅值比较原理、相位比较原理 重点
电力系统继电保护
二、动作特性 保护动作； 当Zm < Zset时，保护动作； 保护不动作。 当Zm > Zset时，保护不动作。 理论上：动作特性为一直线 理论上： 实际上：动作特性为一区域， 实际上：动作特性为一区域， 圆特性最易实现 最易实现。 圆特性最易实现。
i i i i
i
i
i
i
≤ 90°
-αZset α Zm+αZset α
缺点：反方向出口发生短路时， 缺点：反方向出口发生短路时， 阻抗继电器会误动作。 阻抗继电器会误动作。
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相位比较测量回路： 相位比较测量回路：
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讲稿
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电网距离保护
归纳： 归纳：圆特性幅值比较原理测量回路的实现 动作条件
Z=
U
i
IL
i
Uk
i
I
Ik
近处短路Z小 远处短路 大 近处短路 小，远处短路Z大。
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2. 基本概念
电网距离保护
整定阻抗：距离保护范围用给定阻抗的大小来实现， 整定阻抗：距离保护范围用给定阻抗的大小来实现， 该阻抗称为整定阻抗， 表示。 该阻抗称为整定阻抗，用Zset表示。 测量阻抗： 测量阻抗：被保护线路首端测量到的电压 U m 与电流 的比值称为测量阻抗， 表示。 I m 的比值称为测量阻抗，用Zm表示。 动作阻抗： 当测量阻抗是继电器动作边界， 动作阻抗： 当测量阻抗是继电器动作边界，此时测量 表示。 阻抗称为动作阻抗，用Zop表示。 阻抗称为动作阻抗， 保护动作； 当Zm < Zset时，保护动作； 保护不动作。 当Zm > Zset时，保护不动作。