测量阻抗的定义
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在单相接地短路时，存在一个故障相与大地之 间的故障环路（相-地故障环）；
两相接地短路时，存在两个故障相与大地间的 （相-地）故障环路和一个两故障相间的（相-相） 故障环路；
三相短路接地时，存在三个相-地故障环和三个相 -相故障环路。
（距离保护应取故障环路上的电压、电流作为判断故障距离的依据）
3.1.3距离保护的时限特性
零序电流；
Z1 、Z2、Z0 —被保护线路单位长度的正序、负序、 零序阻抗，一般情况下可按正、负序阻抗相等考虑；
—零序电流补偿系数，
可以是复数
K
K Z0 Z1
3Z1
针对不同故障类型的分析
➢ 单相接地故障
以A相接地为例，当A相发生金属性短路时，U&KA＝
0 ,则U&A I&A K 3I&0 Z1LK 因而由算出的测量
阻抗能够正确反应故障的距离，从而可以实现对 故障区段的比较和判断。而B、C相的电压和电流 值非常接近正常值，由它们构成的保护一般都不 会动作。
➢ 两相接地短路故障
故障点处两接地相的电压都为0，以B、C两相接 地故障为例
故障时
U&KB U&KC 0, 令 U&mB U&B , I&mB I&B K 3I&0
应故障距离。
令
.
U mBC
.
U
B
U，. C
.
I mBC
.
I
用B 它I. C们作为距离保护
的测量电压和测量电流，同样能够正确反应故障
距离。
B、C相故障时
U&mAB U&A U&B , I&mAB I&A I&B 以及 U&mCA U&C U&A , I&mCA I&C I&A
不能满足故障距离判定的相关理论，故不能正确测 量故障距离
以下图K点的短路故障为例。
M1
K 2N
Ik
Uk
(Z1,Z2,Z3)
按照对称分量法，可以算出M母线上各相的电压为
U&A U&KA I&A1Z1LK I&A2Z2LK I&A0Z2LK
U&KA
I&A1 I&A2 I&A0
3I&A0
Z
0 Z1 3Z1
Z1LK
U&KA I&A K 3I&0 Z1LK
或
U&mC U&C , I&mC I&C K 3I&0
.
.
.
.
可以得到 U mB I mB Z1Lk U mC I mC Z1Lk
所以由 U&mB、 I&m或B U&、mC 作I&mC出的测量和判断都能 够正确的反应故障距离。
非故障相 UKA 由0 U&mA , I算&mA出的距离不能准确反
3.1 距离保护的原理与组成
电力系统的进一步发展，出现了容量大、电压 高、距离长、负荷重和结构复杂的网络，这时简 单的电流、电压保护就难于满足电网对保护的要 求。 需要更为先进的保护在结构复杂的高压电网中 正确、可靠、迅速的动作，从而保护电网的正常 运行。
3.1.1距离保护的基本原理
➢ 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。
非故障相C相故障点处的电压与故障相电压不等，作 相减运算时不能被消掉，所以它不能用来进行故障 距离的判断。
➢三相对称短路
三相对称短路时，故障点处的各相电压相等，且 三相系统对称时均为0。选用任意一相的电压、电 流或任意两相间的电压、电流差作为距离保护的测 量电压和电流都能正确判断故障距离。
故障环路的概念及测量电压、电流的选取
由于保护同样存在无法区分故障点选择性的问
题，为了保证选择性，目前获得广泛应用的是阶 梯形时限特性。
如图： KZ
1
KZ 2
KZ3
t
t1
t2
t3
t1 t
t2
t
t3 t
L
t
t
1
t
t 2
t
t 3
L
各段分析：
➢ 距离 I 段为无延时的速动段，其动作时限仅为固 有动作时间，保护范围为本线路全长的80～85％， 动作阻抗整定为80～85％线路全长的阻抗。
U&B U&KB I&B K 3I&0 Z1LK
U&C U&KC I&C K 3I&0 Z1LK
式中
.
U
kA、U.
kB
、U.
kC
--故障点k处A、B、C的三相电压；
Baidu Nhomakorabea
.
..
I 、A I、B I-C-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A相的正序、负序、
Zk
距离保护的实质是用整定阻抗 Z set与被保护线路的
测量阻抗 Zm比较。当短路点在保护范围以内时，
即 Zm
Z
时，保护动作；当
set
Zm Z时set，保护不动
作。因此，距离保护又称低阻抗保护。
3.1.2 三相系统中测量电压和测量电流的选取
在实际三相系统中，可能发生多种不同的短路 故障，而在各种不对称短路时，各相的电压、电 流都不再简单地满足单相系统中的表达式。
Zm --测量阻抗的阻抗值；m——测量阻抗的阻抗角；
Rm----测量阻抗的实部，称测量电阻；Xm ——测量阻抗的虚部，称测
量电抗。
当线路故障时
母线测量电压为 U&m U&k , 输电线路上测量电流为
I&m I&k , 这时测量阻抗为保护安装处到短路点的
短路阻抗 Zk ,即
Zm
U&m I&m
U&k I&k
➢ 两相不接地短路故障 两相不接地短路故障，各相电压都不为0，以A、B 两相故障为例
可得
因为U&KA U&KB , 可得 U&A U&B I&A I&B ZLK
令 U&mAB U&A U&B，I&mAB I&A I&B 可得与式
.
.
.
.
U m I m Zm I m Zk I m Z1Lk相同的形式
➢ 距段 II 为带延时的速动段,整定时限大于下一线
路保护Ⅰ段时间 t 。
➢ 距离Ⅲ段为本线路和相邻线路（元件）的后备保 护,其动作时限的整定原则与过电流保护相同,其 动作阻抗应按躲过正常运行时的最小负荷阻抗来 整定。
3.1.4 距离保护的组成
距离保护装置一般由以下五个主要元件组成。 1.起动元件（电流继电器或阻抗继电器） 2.测量元件时间元件（带方向性的阻抗继电器） 3.振荡闭锁元件（时间继电器或延时电路） 4.电压回路断线失压（防止振荡时，距离保护的误动 作） 5.闭锁元件（防止互感器二次回路断线时，继电器误动）
➢ 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 称阻抗保护。
测量阻抗的定义： 测量阻抗通常用 Zm 表示，它定义为保护安装处
测量电压 Um与测量电流 之Im比，即
Zm
Um Im
上式中 Zm为复数，再复平面上可以用极坐标表
示，也可以用直角坐标表示，即
Zm Zmm Rm j
两相接地短路时，存在两个故障相与大地间的 （相-地）故障环路和一个两故障相间的（相-相） 故障环路；
三相短路接地时，存在三个相-地故障环和三个相 -相故障环路。
（距离保护应取故障环路上的电压、电流作为判断故障距离的依据）
3.1.3距离保护的时限特性
零序电流；
Z1 、Z2、Z0 —被保护线路单位长度的正序、负序、 零序阻抗，一般情况下可按正、负序阻抗相等考虑；
—零序电流补偿系数，
可以是复数
K
K Z0 Z1
3Z1
针对不同故障类型的分析
➢ 单相接地故障
以A相接地为例，当A相发生金属性短路时，U&KA＝
0 ,则U&A I&A K 3I&0 Z1LK 因而由算出的测量
阻抗能够正确反应故障的距离，从而可以实现对 故障区段的比较和判断。而B、C相的电压和电流 值非常接近正常值，由它们构成的保护一般都不 会动作。
➢ 两相接地短路故障
故障点处两接地相的电压都为0，以B、C两相接 地故障为例
故障时
U&KB U&KC 0, 令 U&mB U&B , I&mB I&B K 3I&0
应故障距离。
令
.
U mBC
.
U
B
U，. C
.
I mBC
.
I
用B 它I. C们作为距离保护
的测量电压和测量电流，同样能够正确反应故障
距离。
B、C相故障时
U&mAB U&A U&B , I&mAB I&A I&B 以及 U&mCA U&C U&A , I&mCA I&C I&A
不能满足故障距离判定的相关理论，故不能正确测 量故障距离
以下图K点的短路故障为例。
M1
K 2N
Ik
Uk
(Z1,Z2,Z3)
按照对称分量法，可以算出M母线上各相的电压为
U&A U&KA I&A1Z1LK I&A2Z2LK I&A0Z2LK
U&KA
I&A1 I&A2 I&A0
3I&A0
Z
0 Z1 3Z1
Z1LK
U&KA I&A K 3I&0 Z1LK
或
U&mC U&C , I&mC I&C K 3I&0
.
.
.
.
可以得到 U mB I mB Z1Lk U mC I mC Z1Lk
所以由 U&mB、 I&m或B U&、mC 作I&mC出的测量和判断都能 够正确的反应故障距离。
非故障相 UKA 由0 U&mA , I算&mA出的距离不能准确反
3.1 距离保护的原理与组成
电力系统的进一步发展，出现了容量大、电压 高、距离长、负荷重和结构复杂的网络，这时简 单的电流、电压保护就难于满足电网对保护的要 求。 需要更为先进的保护在结构复杂的高压电网中 正确、可靠、迅速的动作，从而保护电网的正常 运行。
3.1.1距离保护的基本原理
➢ 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。
非故障相C相故障点处的电压与故障相电压不等，作 相减运算时不能被消掉，所以它不能用来进行故障 距离的判断。
➢三相对称短路
三相对称短路时，故障点处的各相电压相等，且 三相系统对称时均为0。选用任意一相的电压、电 流或任意两相间的电压、电流差作为距离保护的测 量电压和电流都能正确判断故障距离。
故障环路的概念及测量电压、电流的选取
由于保护同样存在无法区分故障点选择性的问
题，为了保证选择性，目前获得广泛应用的是阶 梯形时限特性。
如图： KZ
1
KZ 2
KZ3
t
t1
t2
t3
t1 t
t2
t
t3 t
L
t
t
1
t
t 2
t
t 3
L
各段分析：
➢ 距离 I 段为无延时的速动段，其动作时限仅为固 有动作时间，保护范围为本线路全长的80～85％， 动作阻抗整定为80～85％线路全长的阻抗。
U&B U&KB I&B K 3I&0 Z1LK
U&C U&KC I&C K 3I&0 Z1LK
式中
.
U
kA、U.
kB
、U.
kC
--故障点k处A、B、C的三相电压；
Baidu Nhomakorabea
.
..
I 、A I、B I-C-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A相的正序、负序、
Zk
距离保护的实质是用整定阻抗 Z set与被保护线路的
测量阻抗 Zm比较。当短路点在保护范围以内时，
即 Zm
Z
时，保护动作；当
set
Zm Z时set，保护不动
作。因此，距离保护又称低阻抗保护。
3.1.2 三相系统中测量电压和测量电流的选取
在实际三相系统中，可能发生多种不同的短路 故障，而在各种不对称短路时，各相的电压、电 流都不再简单地满足单相系统中的表达式。
Zm --测量阻抗的阻抗值；m——测量阻抗的阻抗角；
Rm----测量阻抗的实部，称测量电阻；Xm ——测量阻抗的虚部，称测
量电抗。
当线路故障时
母线测量电压为 U&m U&k , 输电线路上测量电流为
I&m I&k , 这时测量阻抗为保护安装处到短路点的
短路阻抗 Zk ,即
Zm
U&m I&m
U&k I&k
➢ 两相不接地短路故障 两相不接地短路故障，各相电压都不为0，以A、B 两相故障为例
可得
因为U&KA U&KB , 可得 U&A U&B I&A I&B ZLK
令 U&mAB U&A U&B，I&mAB I&A I&B 可得与式
.
.
.
.
U m I m Zm I m Zk I m Z1Lk相同的形式
➢ 距段 II 为带延时的速动段,整定时限大于下一线
路保护Ⅰ段时间 t 。
➢ 距离Ⅲ段为本线路和相邻线路（元件）的后备保 护,其动作时限的整定原则与过电流保护相同,其 动作阻抗应按躲过正常运行时的最小负荷阻抗来 整定。
3.1.4 距离保护的组成
距离保护装置一般由以下五个主要元件组成。 1.起动元件（电流继电器或阻抗继电器） 2.测量元件时间元件（带方向性的阻抗继电器） 3.振荡闭锁元件（时间继电器或延时电路） 4.电压回路断线失压（防止振荡时，距离保护的误动 作） 5.闭锁元件（防止互感器二次回路断线时，继电器误动）
➢ 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 称阻抗保护。
测量阻抗的定义： 测量阻抗通常用 Zm 表示，它定义为保护安装处
测量电压 Um与测量电流 之Im比，即
Zm
Um Im
上式中 Zm为复数，再复平面上可以用极坐标表
示，也可以用直角坐标表示，即
Zm Zmm Rm j