继电保护课件距离保护资料

1、第第 五五 章章 电网电网(dinwng)(dinwng)的距的距离保护离保护第一页，共63页。第三章第三章 电网的距离电网的距离(jl)(jl)保护保护一、距离保护的作用原理一、距离保护的作用原理 二、阻抗继电器二、阻抗继电器三、阻抗继电器的接线方式三、阻抗继电器的接线方式 四、集成电路型方向阻抗继电器的接线和特性分析四、集成电路型方向阻抗继电器的接线和特性分析五、距离保护的整定原则及对距离保护的评价五、距离保护的整定原则及对距离保护的评价(pngji) (pngji) 六、影响距离保护正确工作的因素及防止方法六、影响距离保护正确工作的因素及防止方法第二页，共63页。第一节第一节 距离保护作

2、用距离保护作用(zuyng)(zuyng)原理原理一、距离一、距离(jl)保护的基本概念保护的基本概念 电流保护：反映故障电流大小。电流保护：反映故障电流大小。 简单、经济、接线可靠；简单、经济、接线可靠； 受运行方式的影响，很难保证选择性、灵敏性、快速性。受运行方式的影响，很难保证选择性、灵敏性、快速性。 距离保护：反应故障点至保护安装点之间的距离（或阻抗），并根距离保护：反应故障点至保护安装点之间的距离（或阻抗），并根 据距离的远近而确定动作据距离的远近而确定动作(dngzu)时间。是反应测量阻抗降低而时间。是反应测量阻抗降低而动动 作的阻抗保护。作的阻抗保护。 阻抗继电器：输入为电压（阻

3、抗继电器：输入为电压（UJ）、电流（）、电流（IJ），）， 测量阻抗测量阻抗ZJ（保护安装点至短路点之间的阻抗）。（保护安装点至短路点之间的阻抗）。第三页，共63页。距离距离(jl)保护的基本概保护的基本概念念 距离保护是反应测量阻抗(zkng)变化的阻抗(zkng)保护。JjJJJJJJeZjXRIUZ测量阻抗(zkng) 是复数。JZKsZdZ是保护安装处至短路故障处之间线路的阻抗。dZ设线路单位长度阻抗为lZZZdJ1JIJZJUKl1Z第四页，共63页。 二、距离保护的时限二、距离保护的时限(shxin)特性特性 t = f ( l )短路点距离短路点距离(jl)保护安装点近时，保护安

4、装点近时， 小，动作时间短；小，动作时间短；短路点距离短路点距离(jl)保护安装点远时，保护安装点远时， 大，动作时间长；大，动作时间长；阶梯型时限特性，距离阶梯型时限特性，距离(jl)I、II、III段。段。JZJZ第五页，共63页。距离(jl)段：（1）保护本线路(xinl)全长的8085；（2）瞬时动作，即动作时限为0s。距离(jl)段：（1）保护本线路全长，但不超过下一条线路距离段的保护范围；（2）延时t动作，一般动作时限为0.5s。距离段：（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：ttt 21第六页，共63页。三、距离三、距离(jl)保护的主要组

5、成元件保护的主要组成元件起动元件构成起动元件构成(guchng)：过电流继电器、低阻抗继电器、：过电流继电器、低阻抗继电器、 反映负序、零序电流的继电器。反映负序、零序电流的继电器。三段式距离保护(boh)的组成元件和逻辑框图第七页，共63页。 第二节第二节 阻抗阻抗(zkng)继电器继电器 阻抗继电器：计算保护安装点至短路点之间的测量阻抗继电器：计算保护安装点至短路点之间的测量(cling)阻抗，与阻抗，与 整定阻抗比较，确定保护是否应该动作。整定阻抗比较，确定保护是否应该动作。 是距离保护中的核心元件。是距离保护中的核心元件。或相间短路反映的短路类型：接地电流或相电流之差：输入阻抗继电器的

6、相电压或线电压：输入阻抗继电器的相测量阻抗：JJJJJIUjXRIUZ阻抗是复数，是向量，既有大小(dxio)（幅值），也有方向（相位）第八页，共63页。;/yldlBCyBJJJnnZnInUIUZln是电流(dinli)互感器TA的变比；yn是电压(diny)互感器TV的变比；阻抗继电器的测量阻抗可以(ky)在阻抗复平面图上进行表示。测量阻抗 是阻抗复平面图上的一个向量。JZ第九页，共63页。三种三种(sn zhn)阻抗动作区：阻抗动作区：1. 全阻抗继电器特性全阻抗继电器特性2. 方向阻抗继电器特性方向阻抗继电器特性3. 偏移阻抗继电器特性偏移阻抗继电器特性阻抗(zkng)继电器的动作特

7、性阻抗继电器的动作阻抗继电器的动作(dngzu)特性由阻抗复平面图上的特性由阻抗复平面图上的阻抗动作阻抗动作(dngzu)区来表示。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，继电器动作第十页，共63页。二、复平面分析圆或直线特性二、复平面分析圆或直线特性(txng)的阻抗继电器的阻抗继电器 1. 全阻抗继电器全阻抗继电器动作特性：阻抗动作区是一个以原点为圆心、动作特性：阻抗动作区是一个以原点为圆心、 为半径的圆为半径的圆。即唯一。即唯一(wi y)取决于短路点到保护安装处的阻抗大小（幅值取决于短路点到保护安装处的阻抗大小（幅值），与测量

8、阻抗的阻抗角无关，也与短路发生在保护安装处的），与测量阻抗的阻抗角无关，也与短路发生在保护安装处的正向或反向无关。正向或反向无关。J zd zdZ缺点：无方向性，即反方向短路缺点：无方向性，即反方向短路(dunl)故障时也可能动作。故障时也可能动作。是整定阻抗。zdZ第十一页，共63页。动作动作(dngzu)方程：方程：（1）比幅式）比幅式 （2）比相式）比相式zdJJzdJZIUZZ补偿电压极化电压:90arg27090arg27090arg270UUUUZIUZIUZZZZPPzdJJzdJJzdJzdJ阻抗(zkng)形式：电压(diny)形式：阻抗形式：电压形式：第十二页，共63页。幅

9、值比较和相位比较之间的关系幅值比较和相位比较之间的关系(gun x)（互换性）：（互换性）：（1）幅值比较原理：）幅值比较原理：（2）相位比较原理：）相位比较原理：BA90arg270DC（补偿电压）（极化电压）22BADBACDCBDCA（补偿电压）（极化电压）BADBAC，或第十三页，共63页。平行四边型法则平行四边型法则(fz)：ABCDABCDABCD90arg90DCBA90argDCBA90arg270DCBA成立条件：成立条件：（1）A、B、C、D为同一为同一(tngy)频率正弦交流量；频率正弦交流量；（2）短路暂态过程中的非周期分量和谐波分量不成立。）短路暂态过程中的非周期分量

10、和谐波分量不成立。第十四页，共63页。2. 方向方向(fngxing)阻抗继电器阻抗继电器 动作特性：阻抗动作区是以动作特性：阻抗动作区是以 为直径为直径(zhjng)，以，以 为圆心的圆。动作区的圆弧经过原点。为圆心的圆。动作区的圆弧经过原点。zdZzdZ21方向阻抗(zkng)继电器的阻抗(zkng)动作区主要位于第一象限。方向阻抗继电器具有方向性。当线路正向故障时，测量阻抗位于阻抗复平面图上的第一象限。如果线路反向故障时，测量阻抗位于阻抗复平面图上的第三象限。第十五页，共63页。zdJzdJJzdzdJZIZIUZZZ2121212190arg27090arg27090arg270UUZ

11、IUUZZZPzdJJJzdJJ阻抗(zkng)形式：电压(diny)形式：（1）比幅式动作）比幅式动作(dngzu)方程方程（2）比相式动作方程）比相式动作方程阻抗形式：电压形式：第十六页，共63页。第十七页，共63页。3. 偏移偏移(pin y)特性阻抗继电特性阻抗继电器器阻抗动作区是一个以 为圆心，以 为半径的圆。该动作区圆偏向第三(d sn)象限。0Z0ZZzd是介于(ji y)01之间的实数。阻抗动作圆的直径为：zdzdZZ2)(0zdzdZZZ可以把方向阻抗继电器和全阻抗继电器看成是偏移特性阻抗继电器的两个特例。（1）全阻抗继电器： 即当（2）方向阻抗继电器： 即当10第十八页，共

12、63页。（2）比相式动作）比相式动作(dngzu)方方程程zdzdJZZZZZZ12100090arg270zdJzdJZZZZ阻抗(zkng)形式：（1）比幅式动作）比幅式动作(dngzu)方方程程电压形式：00ZIZIZIUJzdJJJ阻抗形式：电压形式：90arg270zdJJzdJJZIUZIU其中，极化电压为，补偿电压为zdJJPZIUUzdJJZIUU第十九页，共63页。第二十页，共63页。测量测量(cling)阻抗、整定阻抗、起动阻抗的意义和区阻抗、整定阻抗、起动阻抗的意义和区别别1、测量(cling)阻抗 ：JZJJJIUZ由加入继电器的测量(cling)电压和测量(cling

13、)电流计算得出。2、整定阻抗 ：zdZ取继电器安装点到保护范围末端的线路阻抗作为整定阻抗。由线路阻抗整定计算得出。3、起动阻抗 ：表示当继电器JdzZ.刚好动作时，加入继电器电压 和电流 的比值，整定阻抗 模值随 的不同而改变。JUJIJdzZ.J第二十一页，共63页。一、对接线方式的基本要求一一、对接线方式的基本要求一 1. ZJl (保护至短路点的距离保护至短路点的距离) 2. ZJ 与故障类型与故障类型(lixng)无关无关第三节第三节 阻抗继电器的接线阻抗继电器的接线(ji xin)方式方式lZZm1第二十二页，共63页。阻抗继电器的接线(ji xin)方式阻抗继电器的接线方式是继电器

14、电流、电压(diny)的选取方式。阻抗继电器的接线方式主要有两种：1、0 接线方式，反应相间短路故障；2、相电压(diny)和具有K3I0补偿的相电流接线，反应接地短路故障。第二十三页，共63页。二、相间短路二、相间短路(dunl)阻抗继电器的阻抗继电器的0接接线方式线方式1. 三相三相(sn xin)短短路路 相间相间(xingjin)短路电流保护不能满足要求时，采用相间短路电流保护不能满足要求时，采用相间(xingjin)短路距离保护。短路距离保护。lZIIUIUZlZIlZIIUUUUJBAABJJJJBABAABJ1)3(1111)(:结论：结论：J1、 J2、J3的测量阻抗均能正确反

15、映短路点到保护的测量阻抗均能正确反映短路点到保护 安装地点之间的线路阻抗，均能正确动作。安装地点之间的线路阻抗，均能正确动作。 ACCACBBCBAABIIUJIIUJIIUJ,:,:,:3210 接线方式的3个阻抗继电器为：第二十四页，共63页。2. 两相短路两相短路(dunl)（AB）（正确动作）lZIIUZBAABJ1)2(1（不动）lZIIIIUUZBACBABBCJ1)2(2)()(（不动）lZIIIIUUZBAACABCAJ1)2(3)()( BAABUUUlZIUlZIIUUlZIUlZIUUUUAAdAAAdAdAAdAAdAAA11212112211121)(lZIUUBBd

16、B1lZIIlZIIUUUUUBABABdAdBAAB11)()()(第二十五页，共63页。3. 两相接两相接(xin ji)地短路地短路（正确动作）lZIIUZBAABJ1)1 , 1(1BAABUUUlZIlZIlZIUlZIlZIIUlZIUlZIUlZIUUUUUAAAAdAAAAdAAdAAdAAdAAAA1000100121000122111021)(lZIlZIlZIUUBBBBdB10001lZIIUUUBABAAB1)(（不动作）lZIIUZCBBCJ1)1 , 1(2（不动作）lZIIUZACCAJ1)1 , 1(3第二十六页，共63页。三、接地短路三、接地短路(dunl)

17、阻抗继电器的接线方阻抗继电器的接线方式式 零序电流保护不能满足要求时，考虑采用接地零序电流保护不能满足要求时，考虑采用接地(jid)距离保护。距离保护。0302013,:3,:3,:IKIUJIKIUJIKIUJCCBBAA相电压和具有(jyu)K3I0补偿的相电流接线方式的3个阻抗继电器为：可以反映单相接地短路、两相接地短路、三相短路故障。特别是用来正确反映单相接地短路故障。第二十七页，共63页。lZKIIlZZZZIIUlZZIlZIUlZIlZIlZIlZIlZIUlZIUlZIUlZIUUUUUAAAdAAdAdAdAdAdAAAA101110010011000101211000222

18、1110213)(）（）（）（单相接地短路单相接地短路(dunl)故障分析故障分析其中(qzhng)，1103ZZZK阻抗(zkng)继电器：AJUU03IKIIAJ第二十八页，共63页。1. 单相接地短路单相接地短路(dunl)（A）3. 三相三相(sn xin)短路短路lZIKIUAA10)3(lZZJ11 2. 两相接地短路（两相接地短路（AB）lZZlZIKIUlZZlZIKIUJBBJAA12101110)3()3(， ； lZZZZJJJ1321结论：各故障相的阻抗继电器的测量结论：各故障相的阻抗继电器的测量(cling)阻抗均能正确动作；阻抗均能正确动作； 在每个保护安装地点需要

19、装设三个接于不同相的阻在每个保护安装地点需要装设三个接于不同相的阻 抗继电器，以反应不同相的接地短路。抗继电器，以反应不同相的接地短路。第二十九页，共63页。第四节 集成电路(jchng-dinl)型方向阻抗继电器的接线和特性分析 一、方向阻抗继电器的死区及消除死区的方法一、方向阻抗继电器的死区及消除死区的方法 方向阻抗继电器的死区：当保护安装处正向附近短路方向阻抗继电器的死区：当保护安装处正向附近短路故障时，由于阻抗继电器的输入电压故障时，由于阻抗继电器的输入电压 为零，因而为零，因而会造成方向阻抗继电器拒动。会造成方向阻抗继电器拒动。 对于相位比较形式的方向阻抗继电器，当输入电压对于相位比

20、较形式的方向阻抗继电器，当输入电压 时，时， ，则方向阻抗继电器无法，则方向阻抗继电器无法 判断判断(pndun) 的相位，从而导致拒动。的相位，从而导致拒动。 0JZJU0JUJZ90arg270zdJJZZZ第三十页，共63页。1.记忆(jy)回路 模拟的记忆回路(hul)：一个串联谐振回路(hul)。 回路(hul)的自由振荡角频率为： 对于快速动作的继电器，可以选择以下振荡角频率：方向阻抗方向阻抗(zkng)继电器的死区消除的继电器的死区消除的方法方法利用故障前的电压相位来代替故障后的电压相位。电磁型阻抗继电器是采用模拟记忆回路来实现用故障前的电压相位来代替故障后的电压相位。)1(1L

21、CLC即第三十一页，共63页。方向方向(fngxing)阻抗继电器的死区消除阻抗继电器的死区消除的方法的方法2. 高Q值50Hz带通有源滤波器利用带通有源滤波器响应特性的时间延迟作用，也能够(nnggu)起到记忆故障前电压相位的作用。3. 引入非故障(gzhng)相电压直接利用或部分利用非故障相的电压来消除两相短路时的死区。如AB相间短路的0 接线阻抗继电器，在电压回路中引入第三相电压UC后，就可以克服近处相间短路的死区问题。90)(arg27090zdBAABjCABZIIUeUU其中，1 . 0这种方法不能消除三相短路时的死区。第三十二页，共63页。二二 极化回路记忆作用对继电器动作特性极

22、化回路记忆作用对继电器动作特性(txng)的影的影响响1. 正方向发生(fshng)故障分析（用故障前电压相位代替故障后）gdJRZZJJJZIU)(JsJZZIE正方向(fngxing)上经过渡电阻 接地故障，则有gR，系统电源电压为：所以JsJZZEI，则EZZZZEZZZEZZZZIUJszdJJszdJsJzdJJ第三十三页，共63页。正方向发生(fshng)故障分析方向阻抗继电器动作(dngzu)方程：90arg270zdJJJZIUU用故障前电压代替(dit)故障后的电压后动作方程为：90arg270zdJJfZIUU，其中 是故障前电压。fU所以可得：90arg270EUZZZZ

23、fzdJsJfzdJsJfUEZZZZUEarg90argarg270因为正常时 ，所以fUE90arg270zdJsJZZZZ第三十四页，共63页。2. 反方向(fngxing)发生故障（用故障前电压相位代替故障后）用故障前电压(diny)相位代替故障后电压(diny)相位后的动作方程为：第三十五页，共63页。第五节 距离保护(boh)的整定原则及对距离 保护(boh)的评价 一、对距离一、对距离(jl)保护的整定原则保护的整定原则 1.距离距离(jl)一段一段第三十六页，共63页。2.距离(jl)二段第三十七页，共63页。 3.距离(jl)三段 采用方向(fngxing)阻抗继电器时 第三

24、十八页，共63页。二、对距离保护二、对距离保护(boh)的评价的评价比电流保护具有更高的选择性一段不能保护全长较电流、电压保护具有更高的灵敏性接线(ji xin)复杂，可靠性低第三十九页，共63页。第六节第六节 影响影响(yngxing)距离保护正确距离保护正确工作的因素工作的因素一、短路点过渡电阻的影响一、短路点过渡电阻的影响 1. 短路点过渡电阻的性质短路点过渡电阻的性质(xngzh) 电弧电阻、中间物质电阻、导线与地的接触电电弧电阻、中间物质电阻、导线与地的接触电阻、阻、 金属杆塔的接地电阻等。金属杆塔的接地电阻等。 相间短路：电弧电阻为主，短路初，电阻最小。相间短路：电弧电阻为主，短路

25、初，电阻最小。 Rg1050 lg / Ig 接地短路：接地短路：500KV 300 220KV 100 第四十页，共63页。影响：（1）使测量阻抗增大，保护范围(fnwi)缩短；（2）对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性动作；（3）线路越短，整定值越小，所受影响越大。 2. 单侧电源线路单侧电源线路(xinl)过渡电阻的影响过渡电阻的影响 第四十一页，共63页。3. 双侧电源双侧电源(dinyun)线路过渡电阻的影响线路过渡电阻的影响为负时，测量阻抗电抗部分减小，保护为负时，测量阻抗电抗部分减小，保护(boh)(boh)可能无选择性动作。可能无选择性动作。第四十二

26、页，共63页。4. 对不同对不同(b tn)特性阻抗继电器的影响特性阻抗继电器的影响 阻抗继电器动作特性在阻抗继电器动作特性在R R轴方向上所占的面积轴方向上所占的面积(min j)(min j)越大，越大， 受过渡电阻的影响越小。受过渡电阻的影响越小。 大大 小：方向阻抗、偏移阻抗、全阻抗小：方向阻抗、偏移阻抗、全阻抗第四十三页，共63页。 5. 防止过渡电阻防止过渡电阻(dinz)的方法的方法 1）改善阻抗继电器的动作特性 2）利用瞬时(shn sh)测量装置第四十四页，共63页。二、振荡对距离二、振荡对距离(jl)保护的影响及振荡闭锁回路保护的影响及振荡闭锁回路振荡(zhndng)原因：

27、（1）输电线输送功率过大，超过静稳极限； 振荡原因：振荡原因： （1）输电线输送功率过大，超过静稳）输电线输送功率过大，超过静稳极限；极限； （2）无功功率不足引起系统）无功功率不足引起系统(xtng)电电压降低；压降低； （3）短路故障切除缓慢；）短路故障切除缓慢； （4）非同期自动重合闸。）非同期自动重合闸。 振荡对距离保护的影响：振荡对距离保护的影响： ZJ = UJ / IJ = 误动误动第四十五页，共63页。 1. 电力系统振荡时电压电力系统振荡时电压(diny)电流的分布电流的分布三相系统三相系统(xtng)单相单相系统系统(xtng)第四十六页，共63页。沿线电压分布：线路沿线电

28、压分布：线路(xinl)上各点的电压向量均在上各点的电压向量均在UM、UN的连线上的连线上振荡中心振荡中心Z：线路：线路(xinl)上电压最低的那一点。垂线上电压最低的那一点。垂线 （1）系统阻抗角）系统阻抗角=线路线路(xinl)阻抗角，阻抗角，EM=EN时，时，Z位置固定，位置固定，(ZM+ZN+Zl)/2， =180时，时，UZ=0，相当于三相短路。，相当于三相短路。 （2）其它情况：垂线，）其它情况：垂线，Z位置随位置随 变化。变化。第四十七页，共63页。2. 振荡状态振荡状态(zhungti)下电流与振荡角度的关系下电流与振荡角度的关系第四十八页，共63页。 变化时，电流幅值随之变化

29、：变化时，电流幅值随之变化： （2k+1） , IM 最大最大 2k , IM 最小最小 不变时，电流为正弦波。不变时，电流为正弦波。第四十九页，共63页。3. 电力系统振荡对距离电力系统振荡对距离(jl)保护的影响保护的影响第五十页，共63页。在近似计算中，假定在近似计算中，假定(jidng)h=1上移动。的垂直平分线在.OOZZMJ第五十一页，共63页。保护安装保护安装(nzhung)地点不同时：地点不同时：m=1/2时，时，Z 保护安装点；保护安装点；m1/2时，时，Z 保护背后保护背后(bihu)；m1.5s） 。第五十三页，共63页。保护不同安装地点保护不同安装地点(ddin)受振荡

30、的影响：受振荡的影响： 振荡中心越靠近保护振荡中心越靠近保护(boh)保护保护(boh)安装地点，受振荡影响越大；安装地点，受振荡影响越大； 振荡中心位于保护振荡中心位于保护(boh)范围以外或反方向时，振荡时不会误动。范围以外或反方向时，振荡时不会误动。 第五十四页，共63页。振荡振荡(zhndng)闭锁回路闭锁回路目的：振荡目的：振荡(zhndng)时将保护闭锁时将保护闭锁U U、I I均周期性变化均周期性变化(binhu)(binhu)，变化，变化(binhu)(binhu)速度慢速度慢任一点电压和电流的相位均在变化任一点电压和电流的相位均在变化(binhu)(binhu)对称，没有负序或零序分量对称，没有负序或零序分量（1）系统振荡与短路）系统振荡与短路(dunl)的区别的区别第五十五页，共63页。（2）对振荡闭锁）对振荡闭锁(b su)回路的要求：回路的要求：系统发生振荡而没有故障时应可靠地将保护闭锁，系统发生振荡而没有故障时应可靠地将保护闭锁， 且振荡不停息，闭锁不应解除。且振荡不停息，闭锁不应解除。系统发生各种类型的故障系统