第3章 距离保护ppt课件

第三章电网的距离保护,一、距离保护基本原理二、阻抗继电器动作特性三、阻抗继电器实现方法四、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,第一节距离保护基本原理及构成,一、距离保护的基本概念,电流保护：简单、经济、工作可靠；,距离保护：,受运行方式、线路长短影响；,短路时电压、电流同时变化的特征，,35KV,速动性不满足高压电网要求，,反映故障点至保护安装点之间的距离，,根据距离的远近确定动作时间。,依据测量阻抗在不同情况下幅值和相位的“差异”，区分系统是否发生故障、故障发生的范围。,区内：,区外：,反方向：,二、距离保护的接线方式,对接线方式的基本要求：,测量电压,2）Zm与故障类型无关,ZK,选取形式,测量电流,1）,接地短路,相间短路,相间距离保护接线方式：,1)三相短路,三个相间阻抗元件均动作,2)两相相间短路（AB,ABG）,一个相间阻抗元件动作,3)单相接地短路(A),无相间阻抗元件动作,接地距离保护接线方式：,1)三相短路,三个接地阻抗元件均动作,2)单相接地短路(A),一个接地阻抗元件动作,3)两相接地短路（AB）,两个接地阻抗元件动作,MN,4)两相相间短路（AB）,无接地阻抗元件动作,MN,相间短路的故障环路为相相故障环路。,测量电压、测量电流取用了故障环路（故障电流流通的回路）电压、电流量。,接地短路的故障环路为相地故障环路；,三、距离保护的构成,启动部分：判别系统是否发生故障,负序/零序,电流突变量,测量部分：测量故障距离（阻抗）,由阻抗元件构成，三段,振荡闭锁：系统振荡时，防止距离保护误动,PT断线：防止由于测量电压消失而使测量部分误动,第二节阻抗继电器及其动作特性,阻抗继电器：,由于互感器误差、故障点过渡电阻，Zm落在Zset附近的一个区域中。在电磁型元件时代，工艺所限，一般把其动作特性做成圆形。,测量故障环路的测量阻抗Zm，与整定阻抗Zset比较，确定故障所处的区段，决定保护是否应该动作。,(1)阻抗继电器的动作特性-动作区域的形状。理想化为实际上由于互感器误差及过渡电阻影响，,动作区域,圆形四边形苹果形橄榄形等,一、阻抗继电器的动作特性和动作方程,动作特性：动作区域的形状（圆、四边形等）；,几何图形、动作方程,1.圆特性阻抗继电器,偏移圆、,上抛圆、,偏转圆,方向圆、,全阻抗圆,圆内为动作区,1）偏移阻抗圆特性,两矢量末端的连线作圆,圆心：,正方向整定阻抗Zset1,半径：,Z0,反方向整定阻抗Zset2,（1）幅值比较方式,（2）相位比较方式,动作方程：,动作阻抗Zop：使阻抗元件处于临界动作状态的阻抗。,不同测量阻抗角所对应的动作阻抗是不同的。,最灵敏角：,方向性：能够消除方向阻抗元件在正向出口处的保护死区，但同时反方向故障也存在误动的可能，所以没有完全的方向性。,应用：距离保护的后备段（第III段）,set1（线路阻抗角）,ZOP1,ZOP2,保护范围最长,动作阻抗最大,2）方向阻抗圆特性,圆心：,半径：,动作方程：,动作阻抗Zop：,不同测量阻抗角所对应的动作阻抗是不同的。,最灵敏角：,方向性：当保护反方向发生故障时不动作，阻抗元件本身具有方向性。,应用：距离保护的主保护段（第I、II段）,set线路阻抗角,动作阻抗最大,保护范围最长,3）全阻抗圆特性,圆心：,半径：,动作方程：,动作阻抗Zop：,不同测量阻抗角所对应的动作阻抗相同。,方向性：无方向性。,应用：单侧电源系统中。,4）上抛圆特性,圆心：,半径：,动作方程：,应用：发电机失磁保护。,5）特性圆的偏转,动作方程：,动作范围：180,2.苹果圆特性和橄榄形特性,苹果形,橄榄形,抗过渡电阻能力强，耐过负荷能力差,抗过渡电阻能力差，耐过负荷能力强,3.直线特性阻抗元件,1)电抗特性,无方向性，耐过渡电阻能力强，重负荷情况下可能误动，一般不单独采用（复合特性元件）。,2)电阻特性,3)方向特性,4.多边形特性,克服圆特性的缺点，兼顾耐受过电阻和过负荷的能力,5.复合特性,直线+直线，直线+圆，圆+圆，多边形,二、幅值比较和相位比较之间的关系,第三节阻抗继电器的实现,动作特性的实现有两种方法：,（1）精确测量Zm,（2）无需精确测量Zm，间接判断故障位置,微机保护;,模拟保护,一、绝对值比较原理的实现,电压形式的比幅方程（模拟式保护）,1.模拟式保护中绝对值比较的实现,方向特性阻抗继电器,KI：阻抗量纲,KU：无量纲,2.数字式保护中绝对值比较的实现,既可用电压形式实现，也可用阻抗形式实现。,电压/电流采样值,测量电压/电流基波相量,二、相位比较原理的实现,1.模拟式保护中相位比较的实现,2.数字式保护中相位比较的实现,（1）阻抗形式,（2）电压形式,-相量比较形式,-瞬时值比较形式,三.方向阻抗继电器的特性分析,对于方向阻抗继电器，在保护正方向出口发生相间短路时，继电器可能不动作。而反方向出口相间短路时，继电器则有可能动作。,正方向故障时测量阻抗,反方向故障时测量阻抗,极化电压的选取,考虑因素：-与Um同相位。-出口短路时，UP应具有足够的数值或能保持一段时间逐渐衰减到零。当采用记忆回路，记忆回路可以将故障前的母线电压“记忆”下来，供与故障后的测量电压进行比较。选取正序分量为极化电压(参考电压UL)。,在数字保护中，记忆电压则是储存在存贮器中的故障前的采样值，显然它能保持故障前的幅值和相位不变。,三、比较工作电压相位法实现故障区段判断,1.基本原理,选取不同的参考电压和角度就可构成不同的动作特性,正常运行：,K2：,K3：,K1：,不同地点短路时，工作电压和参考电压的相位关系：,Z点电压，接近额定电压，基本同相,Z点残余电压，基本同相,Z点残余电压，基本同相,无物理意义，基本反相,2.以正序电压为参考电压的测量元件,保护正方向出口短路，能否正确动作？,不能，Um=0,除了三相短路外，出口短路时正序电压不为零。,相当于引入了非故障相电压。,（1）不同故障情况下正序参考电压的变化分析,结论：在出口发生各种不对称短路时，故障环路上的正序电压都有较大的量值，相位与故障前的环路电压相同。,单相接地A：,两相接地AB：,两相相间AB：,三相短路：,（2）以正序电压为参考电压的测量元件的动作特性,正方向单相接地,接地距离元件：,结论：动作区域包含坐标原点（保护出口）；耐过渡电阻能力增强；不失方向性。,反方向单相接地,结论：动作区域为上抛圆，保护反方向出口短路不误动。,2.以记忆电压为参考电压的测量元件,针对：出口三相短路的电压死区。,MN,措施：利用记忆电压作为参考电压。,分析：以AB相间阻抗元件为例,正向短路,反向短路,初态特性：上述偏移圆特性、上抛圆特性仅在故障发生后最初的一段时间成立。,第四节距离保护的整定计算及评价,一、距离保护的整定计算,保护为三段式：,I、II段：方向特性,III段：偏移特性,1.距离一段,2.距离二段,助增：使测量阻抗增大外汲：使测量阻抗减小,1)与相邻线路一段配合,2)与相邻变压器的快速保护配合,灵敏度校验：,3.距离三段,1)与相邻线路II段或III段配合,2)与相邻变压器