学习-继电保护-chapter3distance

常虹电气传动及其自动化教研组《电力系统继电保护》

电网距离保护2022/12/13

23.1距离保护的基本原理与构成3.4距离保护的整定计算与对距离保护的评价3.2阻抗继电器极其动作特性3.3

阻抗继电器的实现方法3电网距离保护

3.5距离保护的振荡闭锁3.8工频故障分量距离保护3.6故障类型判别和故障选相3.7

距离保护特殊问题的分析2022/12/13

33.1距离保护的基本原理与构成3.1.1距离保护的概念电流保护缺点：(1)整定、保护范围、灵敏度受电网

接线方式、运行方式影响大

(2)35kV及其以上的复杂电网很难满

足选择性、灵敏性和速动性的要求优点：简单可靠→距离保护2022/12/13

43.1.1距离保护的概念电力系统继电保护距离保护的原理：利用短路发生时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，该比值反应故障点到保护安装处的距离。2022/12/13

5距离保护：反映故障点至保护安装点之间的距离（或阻抗），并根据距离远近而确定动作时间的一种保护装置。3.1.1距离保护的概念电力系统继电保护由施加于继电器的电压和电流测得当短路点距保护安装处近测量阻抗小动作时间短当短路点距保护安装处远测量阻抗增加动作时间增长保证选择性测量电阻＜整定电阻，短路点在保护范围以内，保护动作；反之保护不动作。距离保护、阻抗保护、低阻抗保护2022/12/13

63.1.2测量阻抗及其与故障距离的关系测量阻抗

：保护安装处测量电压与测量电流之比整定阻抗

：整定长度对应的阻抗73.1.3三相系统中测量电压和测量电流的选取正常运行2022/12/13

83.1.3三相系统中测量电压和测量电流的选取电力系统继电保护故障类型单相接地故障两相接地故障两相短路故障三相对称短路故障为了与单相分析的公式统一，设2022/12/13

93.1.3三相系统中测量电压和测量电流的选取电力系统继电保护单相接地故障（以A相故障为例）A相故障同理只有故障相的电压电流反映出故障的距离2022/12/13

103.1.3三相系统中测量电压和测量电流的选取电力系统继电保护两相接地故障（以B,C相故障为例）故障相非故障相只有故障相的电压电流反映出故障的距离2022/12/13

113.1.3三相系统中测量电压和测量电流的选取电力系统继电保护两相短路故障（以A,B相故障为例）A，B相短路故障为了与单相分析的公式统一，设2022/12/13

123.1.3三相系统中测量电压和测量电流的选取电力系统继电保护三相对称短路故障可以等价为接地或相间短路故障

133.1.3三相系统中测量电压和测量电流的选取电力系统继电保护故障环路的概念及测量电压、测量电流的选取故障环路：故障电流流过

的通路只有故障环路中流过的电压、电流能够正确反应保护距离接地距离保护：取相-地环路电压、电流相间距离保护：取相-相环路电压、电流带有零序电流补偿的故障相电流保护安装处故障相对地电压保护安装处两故障相的电压差两故障相的电流差2022/12/13

143.1.3三相系统中测量电压和测量电流的选取电力系统继电保护2022/12/13

153.1.3三相系统中测量电压和测量电流的选取电力系统继电保护2022/12/1316=tI2＋Δt=tIII2＋ΔtAB321ZZZCtI3tII3tIII3tI2tII2tI1tIII2保护3的Ⅰ段保护3的Ⅱ段保护3的Ⅲ段lt3.1.4距离保护的延时特性定义：距离保护的动作时间与保护安装处至故障点之间距离的关系，称为距离保护的时限特性，即2022/12/13

173.1.4距离保护的延时特性电力系统继电保护距离保护Ⅰ段：（1）保护本线路全长的80～85％；（2）瞬时动作，即动作时限为0s。距离保护Ⅱ段：（1）保护本线路全长，但不超过下一条线路距离Ⅰ段的保护范围；（2）延时t动作，一般动作时限为0.5s。距离保护Ⅲ段：（1）保护本线路全长，下一级线路全长，甚至更远；（2）延时动作，一般动作时限为：主保护后备保护三段式距离保护2022/12/13

183.1.5距离保护的构成距离保护的主要组成元件：由启动元件、测量元件（核心部分）、延时元件组成。测量短路点到保护安装处之间的阻抗

建立必要的延时在发生故障时起动整套保护2022/12/13

193.2阻抗继电器极其动作特性3.2.1阻抗继电器动作区域的概念

阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，主要作用：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。阻抗是复数，是向量，既有大小（幅值），也有方向（相位）2022/12/13

20分类：（1）根据构成原理不同可分为幅值比较、相位比较和多输入量时序比较；（2）按其动作特性不同可分为圆特性、四边形特性、直线特性、苹果形特性等；（3）按阻抗继电器的接线方式不同可分为单相式（只有一个电压，一个电流）、多相式、多相补偿式（加入继电器的是几个相的补偿后电压）等。3.2.1阻抗继电器动作区域的概念电力系统继电保护2022/12/13

213.2.2阻抗继电器的动作特性和动作方程动作特性：阻抗继电器在阻抗复平面动作区域的形状，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。动作方程：用复数的数学方程描述的动作特性。2022/12/13

223.2.2阻抗继电器的动作特性和动作方程电力系统继电保护2022/12/13

233.2.2阻抗继电器的动作特性和动作方程电力系统继电保护2022/12/13

243.2.2阻抗继电器的动作特性和动作方程电力系统继电保护全阻抗继电器特性：以保护安装点（继电器安装点）为圆心，以整定阻抗为半径所作的一个圆。当测量阻抗位于圆内时继电器动作，圆内为动作区，圆外为不动作区。当测量阻抗正好位于圆周上时，继电器刚好动作，此时阻抗为起动阻抗

幅值比较原理：相位比较原理:

缺点：无方向性，即反方向短路故障时也可能动作。2022/12/13

253.2.2阻抗继电器的动作特性和动作方程电力系统继电保护

特性：以保护安装点（继电器安装点）为圆心，以整定阻抗为直径所作的一个圆。圆内为动作区，圆外为不动作区。

方向阻抗继电器幅值比较原理：相位比较原理:

2022/12/13

263.2.2阻抗继电器的动作特性和动作方程电力系统继电保护偏移特性阻抗继电器幅值比较原理：相位比较原理:

2022/12/13

273.2.3绝对值比较与相位比较之间的相互转换幅值比较动作方程：相位比较动作方程：两种比较动作方程的转换：2022/12/13

283.3阻抗继电器的实现方法绝对值比较动作方程：相位比较动作方程：阻抗继电保护装置的作用：判断故障处于区内还是区外阻抗继电器的实现：根据幅值（相位）比较动作方程实现；根据距离保护原理的要求由其他方法实现。2022/12/13

293.3.1绝对值比较原理的实现绝对值比较动作方程：电压形式的绝对值比较动作方程：模拟式数字式电压形式电压形式阻抗形式软件计算电路串并联实现2022/12/13

303.3.1绝对值比较原理的实现电力系统继电保护模拟式绝对值比较阻抗继电器的实现获得测量电压阻抗比较等式左右同时除以设方向圆特性阻抗继电器2022/12/13

313.3.2相位比较原理的实现相位比较动作方程：电压形式的相位比较动作方程：模拟式数字式电压形式电压形式阻抗形式软件计算电路串并联实现2022/12/13

32模拟式距离保护相位比较电压的形成3.3.2相位比较原理的实现电力系统继电保护等式左右同时除以设方向圆特性阻抗继电器2022/12/13

33距离保护Ⅰ段：（1）保护本线路全长的80～85％；（2）瞬时动作，即动作时限为0s。距离保护Ⅱ段：（1）保护本线路全长，但不超过下一条线路距离Ⅰ段的保护范围；（2）延时t动作，一般动作时限为0.5s。距离保护Ⅲ段：（1）保护本线路全长，下一级线路全长，甚至更远；（2）延时动作，一般动作时限为：主保护后备保护3.4距离保护的整定计算与对距离保护的评价2022/12/13

343.4.1距离保护的整定计算距离保护整定计算：计算各段测量元件的整定阻抗及II、III

段的动作延时

注意：对于双侧电源供电系统，测量元件要具有方向性2022/12/13

35距离保护Ⅰ段：整定原则：按躲开本线路末端短路时的

测量阻抗来整定。3.4.1距离保护的整定计算电力系统继电保护动作时间：瞬时动作，即动作时限为0s。保护本线路全长的80～85％，即2022/12/13

36距离保护Ⅱ段：灵敏度校验：3.4.1距离保护的整定计算电力系统继电保护整定原则：（1）与相邻下级线路距离保护I或II段配合（2）与相邻下级变压器的快速保护配合动作时间：延时t动作，一般动作时限为0.5s。取两种整定原则计算值的最小者2022/12/13

37距离保护Ⅲ段：3.4.1距离保护的整定计算电力系统继电保护整定原则：（1）与相邻下级线路距离保护II或III段配合

（2）与相邻变压器的电流、电压保护配合（3）按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定取三种整定原则计算值的最小者母线额定相电压2022/12/13

38灵敏度校验：3.4.1距离保护的整定计算电力系统继电保护距离保护Ⅲ段：动作时间：比与之配合的线路动作时间延时t2022/12/13

39例1：3.4.1距离保护的整定计算电力系统继电保护解：2022/12/13

40例1（续）：3.4.1距离保护的整定计算电力系统继电保护2022/12/13

41例1（续）：3.4.1距离保护的整定计算电力系统继电保护满足灵敏度要求2022/12/13

42例2：保护1的I、II、III段距离保护整定

线路AB最大负荷电流ILmax=350A,cosφ=0.9，电动机自起动系数KSS=1.5，母线最低工作电压0.9*110KV,线路阻抗0.4/Km,阻抗角700。3.4.1距离保护的整定计算电力系统继电保护2022/12/13

43I段距离保护整定

（1）整定阻抗(2)动作时间3.4.1距离保护的整定计算电力系统继电保护例2（续）：2022/12/13

44II段距离保护整定

（1）整定阻抗（两个条件）与相邻最短线路I段配合3.4.1距离保护的整定计算电力系统继电保护例2（续）：2022/12/13

45II段距离保护整定

分支系数Kbmin的确定保护3的I段末端发生短路

XS1选最小值XS1min

，XS2

选最大值XS2max

，目的是使Zset有较低值，因为距离保护是欠量保护。3.4.1距离保护的整定计算电力系统继电保护例2（续）：2022/12/13

46II段距离保护整定

分支系数Kbmin的确定变压器低压侧发生短路（变压器主保护为差动保护）取两者较小的为整定值3.4.1距离保护的整定计算电力系统继电保护例2（续）：2022/12/13

47II段距离保护整定（2）灵敏性校验（3）动作时间3.4.1距离保护的整定计算电力系统继电保护例2（续）：2022/12/13

48III段距离保护整定

（1）按躲过最小负荷阻抗整定采用方向保护元件3.4.1距离保护的整定计算电力系统继电保护例2（续）：（2）按与相邻下级线路距离保护II段配合整定（略）没有给出保护7所在线路的长度,因此无法求得保护7I段的整定值2022/12/13

49（3）灵敏性校验（近后备）3.4.1距离保护的整定计算电力系统继电保护例2（续）：（4）灵敏性校验（远后备）1）做相邻线路远后备XS1取XS1max,XS2取XS2min，使测量值最大2022/12/13