第3章 电网的距离保护

1、I-1第三章第三章 电网的距离保护电网的距离保护3-1 3-1 距离保护的基本原理距离保护的基本原理与构成与构成3-3-2 2 阻抗继电器阻抗继电器及其动作特性及其动作特性3-3-3 3 阻抗继电器的实现方法阻抗继电器的实现方法3-3-4 4 距离保护的整定计算与对距离保护的评价距离保护的整定计算与对距离保护的评价3-3-5 5 距离保护的振荡闭锁距离保护的振荡闭锁3-63-6故障类型判别和故障选相故障类型判别和故障选相3-73-7距离保护特殊问题的分析距离保护特殊问题的分析3-3-8 8工频故障分量距离保护工频故障分量距离保护I-23-1 3-1 距离保护的基本原理与构成距离保护的基本原理与

2、构成一、距离保护的基本概念一、距离保护的基本概念( (basic concept of distance protection)basic concept of distance protection)反应故障点至保护安装处之间的距离，并根据距离远近确定动作时间。I-33-1 3-1 距离保护的基本原理与构成距离保护的基本原理与构成二、测量阻抗及其与故障距离的关系二、测量阻抗及其与故障距离的关系mmmmmmmjXRZIUZ测量阻抗定义为保护安装处测量电压和测量电流之比:为一复数；可以用极坐标和直角坐标来表达。测量阻抗能够反映保护安装点到故障点之间的距离。I-4 M N21setL3KLZSet

3、ZRj Xk3ZmmmmmZIUZ依据测量阻抗在不同情况下依据测量阻抗在不同情况下幅值幅值和和相位相位的的“差异差异”，区分系统是否发生故障、故障发生的范围。区分系统是否发生故障、故障发生的范围。2K1Kk1Zk2ZI-5对接线方式的基本要求：对接线方式的基本要求：测量电压测量电压mmmIUZ2 2） Zm与故障类型无关与故障类型无关, ,ZK选取形式选取形式测量电流测量电流1 1）kkmllzZ1 M N211KZK=z1lk三、三相系统中测量电压和测量电流的选取（三、三相系统中测量电压和测量电流的选取（距离保护的接线方式距离保护的接线方式）1mmmmkmkUI ZI ZI z L单相系统中

4、发生金属性短路时满足：它是距离保护能够用测量阻抗正确表示故障距离的前提和基础。I-6）（）（kKkKkKlzIUlzIUlzIU000222111(kIU M N211KkKlzzzzIIU1110033120UUUUkkkkkKlzIlzIlzIlzIlzIU0010101211kKlzIUU1kKlzIKIUU10)3(接地短路接地短路相间短路相间短路?零序电流补偿系数零序电流补偿系数计算保护计算保护1安装处安装处M母线残压母线残压I-71) 1) 单相接地短路单相接地短路( (K(1) )kklzIKIUU10)3(kAkAAlzIKIUU10)3(kAAmmmlzIKIUIUZ103k

5、mlZ=0一个接地阻抗元件动作一个接地阻抗元件动作 M N21)1(KkIU接地距离保护接线方式：接地距离保护接线方式：000333IKIUIKIUIKIUIUCCBBAAmmkklzIKIUU10)3(I-82) 2) 两相接地短路（两相接地短路（K(1,1)）kmlZkklzIKIUU10)3(kAkAAlzIKIUU10)3(kAAmmmlzIKIUIUZ103=0两个接地阻抗元件动作两个接地阻抗元件动作 M N21)1 , 1(KkIUI-93) 3) 三相短路三相短路K K(3)(3)kAkAAlzIKIUU10)3(kkmllzZ1kAAmmmlzIKIUIUZ103=0三个接地阻

6、抗元件均动作三个接地阻抗元件均动作 M N21)3(KkIUI-104) 4) 两相相间短路（两相相间短路（K K(2)(2)）01033IKIUlzIKIUIUZAKAkAAmmmkklzIKIUU10)3(kmlZkAkAAlzIKIUU10)3(=0无接地阻抗元件动作无接地阻抗元件动作 M N21)2(KkIUI-11相间距离保护接线方式：相间距离保护接线方式：CACABCBCABABmmIUIUIUIU1) 1) 三相短路三相短路(K(K(3)(3) )kABABmmmlzIUIUZ1kmlZ M N21)3(KkIUkKlzIUU1kABkABABlzIUU1=0三个相间阻抗元件均动

7、作三个相间阻抗元件均动作I-122) 2) 两相相间短路两相相间短路（K(2), K(1,1)）kABkABABlzIUU1kABABmmmlzIUIUZ1=0kmlZkKlzIUU1一个相间阻抗元件动作一个相间阻抗元件动作 M N21)1 , 1()2(, KKkIUI-133) 3) 单相接地短路单相接地短路( (K(1) )kABkABABlzIUU1ABKABkABABmmmIUlzIUIUZ1kKlzIUU1kmlZ=0无相间阻抗元件动作无相间阻抗元件动作 M N21)1(KkIUkmlzZ1I-14(3)K1)(1,K(1)K(2)K接地短路距离保护接地短路距离保护相间短路距离保护

8、相间短路距离保护相间短路的故障环路为相间短路的故障环路为 相相故障环路相相故障环路。 测量电压、测量电流取用了测量电压、测量电流取用了故障环路（故障电流流通的故障环路（故障电流流通的回路）回路）电压、电流量。电压、电流量。kKlzIUU1kKlzIKIUU10)3(接地短路的故障环路为接地短路的故障环路为 相地故障环路；相地故障环路；I-15阻抗继电器的接线方式阻抗继电器的接线方式I-16四、距离保护的时限特性四、距离保护的时限特性t tf f（L L） (Characteristics of operating time)：与电流保护相似，采用三段式的阶梯时限特性3-1 3-1 距离保护的基

9、本原理与构成距离保护的基本原理与构成I-17 启动 ZIZIIZIII tII tIII 1&出口跳闸三段式距离保护的组成元件和逻辑框图3-1 3-1 距离保护的基本原理与构成距离保护的基本原理与构成五、距离保护的构成五、距离保护的构成1、启动部分判别系统是否发生故障。（零序，负序分量或电流突变量）2、测量部分测量短路点距保护安装处的距离，阻抗元件或软件算法6、出口部分:跳闸出口和信号出口5、配合逻辑部分:实现逻辑配合，时限配合等。3、震荡闭锁部分出口部分:4、电压回路断线I-183-2 3-2 阻抗继电器及其动作特性阻抗继电器及其动作特性一、动作区域的概念一、动作区域的概念I-19二

10、、阻抗继电器的动作特性和动作方程二、阻抗继电器的动作特性和动作方程1、圆特性阻抗继电器（1）偏移圆特性圆心：半径：动作方程A、绝对值比较原理)(21)(212121setsetsetsetZZZZZm121()2OsetsetZZZ121()2setsetZZ3-2 3-2 阻抗继电器及其动作特性阻抗继电器及其动作特性圆 内 动 作 区 ， 圆 外 不 动 作 区 。圆周为临界动作边界。1OsetOmZZRZZI-20B、相位比较原理1290arg90setmmsetZZZZ 动作阻抗动作阻抗Zop：使阻抗元件处于临界动作状态对应的阻抗。不同阻抗角对应的动作：使阻抗元件处于临界动作状态对应的阻

11、抗。不同阻抗角对应的动作阻抗是不同的。阻抗是不同的。3-2 3-2 阻抗继电器及其动作特性阻抗继电器及其动作特性当Zm与Zset1阻抗角相等时，继电器动作阻抗最大，为Zset1，继电器最灵敏，Zset1阻抗角为最大灵敏角。当Zset1与Zset2反向时，Zset2=-Zset1，为偏移特性的偏移率。方向性方向性：能够消除方向阻抗元件在正方向出口处的保护死区，但同时反方向故障时存在误动的可能，所以没有完全的方向性。应用应用：该圆通常用于距离保护的后备段（距离 段）。I-21（2）方向圆特性令Zset2=0，Zset1Zset；圆心 半径setZ21setZ21A、绝对值比较动作方程setsetZ

12、ZZm2121B、相位比较动作方程90arg90mmsetZZZ该继电器也称为导纳继电器或姆欧（mho）继电器。一般用于距离保护的主保护段。3-2 3-2 阻抗继电器及其动作特性阻抗继电器及其动作特性最灵敏角：最灵敏角：Zset阻抗角阻抗角为线路阻抗角，线路阻抗最大，保护范围最长。方向性方向性：当保护方向发生故障时下动作，具有明确的方向性。应用应用：距离保护的主保护段（距离I，II 段）。I-22（3）全阻抗圆特性Zset2=-Zset，Zset1=ZsetA、绝对值比较动作方程setZZmB、相位比较动作方程90arg90setmsetmZZZZ 3-2 3-2 阻抗继电器及其动作特性阻抗继

13、电器及其动作特性动作阻抗：动作阻抗：Zop不同阻抗角对应动作阻抗相同。不同阻抗角对应动作阻抗相同。方向性方向性：无方向性。应用应用：单侧电源网络。I-23（4）上抛圆特性Zset1,Zset2都在第一象限，应用：其阻抗元件通常用在发电机的失磁保护。3-2 3-2 阻抗继电器及其动作特性阻抗继电器及其动作特性I-24（5）特性圆的偏转动作边界不是90到90,但动作范围仍是180。动作方程Zset1，Zset2末端连线不是圆的直径，而是它的一个弦。 1290arg90setmmsetZZZZ, 03-2 3-2 阻抗继电器及其动作特性阻抗继电器及其动作特性I-252、苹果形特性和橄榄形特性阻抗元件

14、90，动作区域为苹果形，有较高的耐受过渡电阻的能力，但耐受过负荷能力较差。IIac.minac.min时，就可以保证起动阻抗的误差在时，就可以保证起动阻抗的误差在1010以内，这个误差在选择可以内，这个误差在选择可靠系数时已经考虑。当加入继电器的电流足够大时，可忽略靠系数时已经考虑。当加入继电器的电流足够大时，可忽略U U0 0的影响，但需考虑的影响，但需考虑电抗互感器的饱和。电抗互感器的饱和。 在出口短路时的测量阻抗很小，动作阻抗的变化一般不会影响保护的正确动在出口短路时的测量阻抗很小，动作阻抗的变化一般不会影响保护的正确动作，所以最大精确工作电流一般不必校验。作，所以最大精确工作电流一般不

15、必校验。 在阻抗继电器应用于较短线路时，由于线路末端短路时测量电压可能较低，在阻抗继电器应用于较短线路时，由于线路末端短路时测量电压可能较低，需对最小精确工作电压进行校验。线路较长时，一般不用校验精确工作电压。需对最小精确工作电压进行校验。线路较长时，一般不用校验精确工作电压。UacacUsetKUUIKUZ0min.min.010,1 . 0.min.min1.5 2kmaracIKI3-3-3 3 阻抗继电器的实现方法阻抗继电器的实现方法I-543-4 3-4 距离保护的整定计算与对距离保护的评价距离保护的整定计算与对距离保护的评价一、距离保护的整定计算（基于圆特性地实现）一、距离保护的整

16、定计算（基于圆特性地实现）设各测量元件整定阻抗方向与线路阻抗方向一致，圆周1,2,3分别为线路AB的A处保护I,II,III段的动作特性圆，4为线路BC的B处保护I段的动作特性圆。I-551、距离保护距离保护I段的整定段的整定一般按躲开下一条线路出口处短路的原则来确定，可靠系数取0.80.85。);85. 08 . 0(;1IrelABIrelsetIKLzKZ3-4 3-4 距离保护的整定计算与对距离保护的评价距离保护的整定计算与对距离保护的评价I-562、距离保护距离保护段的整定段的整定按下述按下述2 2个原则进行计算，取较小者作为个原则进行计算，取较小者作为段整定阻抗段整定阻抗1)1)与

17、相邻线路距离与相邻线路距离I I段相配合段相配合3-4 3-4 距离保护的整定计算与对距离保护的评价距离保护的整定计算与对距离保护的评价1AUI121A BKI ZI ZI21ABkABbkIZZZK ZI有助增电流时有助增电流时K Kb b11，测量阻抗将增大。有外汲电流时正好相反。测量阻抗将增大。有外汲电流时正好相反。以以Kb为最小的运行方式来整定，使之不超出保护距离为最小的运行方式来整定，使之不超出保护距离I I段的范围段的范围，用Kb为最大的运行方式来校验，这样就不会失去选择性为最大的运行方式来校验，这样就不会失去选择性。8 . 0);(2 .min.1 .relIIsetIbABre

18、lIIsetIIKZKZKZ1mZI-572)与相邻变压器的快速保护（差动保护等）相配合，与相邻变压器的快速保护（差动保护等）相配合，Zt为变压器的阻抗为变压器的阻抗75. 07 . 0);(min.1 .relIItbABrelIIsetIIKZKZKZ3)校验距离校验距离II段在本线路末端短路时的灵敏系数段在本线路末端短路时的灵敏系数K sen保护装置的动作阻抗保护装置的动作阻抗/保护范围内发生金属性短路时故障阻抗的计算值保护范围内发生金属性短路时故障阻抗的计算值当灵敏系数不满足要求时，应进一步延伸保护范围，使之与下一条线路的距当灵敏系数不满足要求时，应进一步延伸保护范围，使之与下一条线路

19、的距离离II段相配合，时限整定为段相配合，时限整定为11.2s。4)动作时间的整定：动作时间的整定：比与之配合的相邻元件保护动作时间大比与之配合的相邻元件保护动作时间大一个时间级差；1.25IIsetsenABZKZ段）最大的动作时间或元件保护段（为与本保护配合的相邻III,)(2)(21xxIItttt3-4 3-4 距离保护的整定计算与对距离保护的评价距离保护的整定计算与对距离保护的评价 当被保护线路末段母线上既有出线又有变压器时，分两种情况计算，当被保护线路末段母线上既有出线又有变压器时，分两种情况计算，取其中较小者作为整定阻抗。取其中较小者作为整定阻抗。 当被保护线路末段母线上的出线或

20、变压器采用电流速断保护时，应当被保护线路末段母线上的出线或变压器采用电流速断保护时，应将电流保护的动作范围换算成阻抗，然后用上述公式进行计算。将电流保护的动作范围换算成阻抗，然后用上述公式进行计算。I-583、距离保护第、距离保护第III段的整定段的整定（1）III段的整定阻抗段的整定阻抗1)与相邻线路距离保护与相邻线路距离保护II段或段或III段配合整定段配合整定。2)与相邻变压器的电流电压保护配合整定与相邻变压器的电流电压保护配合整定。8 . 0);(2 .min.1 .relIIIsetIIbABrelIIIsetIIIKZKZKZ.1.minminmin();IIIIIIsetrelA

21、BbZKZKZZ为电流电压保护的最小保护范围对应的阻抗值。3)按躲开最小负荷阻抗按躲开最小负荷阻抗Z L. min来整定，它表示当线路上流过最大负荷电流且母线电压线路上流过最大负荷电流且母线电压最低时最低时，在线路始端所测量到的阻抗。当距离保护第III段采用全阻抗继电器，其起动阻抗为以上式计算结果为半径的圆；max.max.min.min.)95.09.0(LNLLLIUIUZressrelLIIIsetKKKZZmin.1.3-4 3-4 距离保护的整定计算与对距离保护的评价距离保护的整定计算与对距离保护的评价;25.115.1;5.25.1;25.12.1ressrelKKKI-59(2)

22、灵敏度校验：作为远后备保护时，按相邻元件末端短路的条件来校验，并考虑分支系数为最大的运行方式，作为近后备保护时，按本线路末端短路的条件来校验，2 .1max.)2(nextbABsetIIIsenZKZZK5.1)1(ABsetIIIsenZZK若不满足灵敏度要求，采用方向阻抗继电器，在整定其动作特性圆时，须考虑其起动阻抗随负荷阻抗角的变化关系以及正常运行时负荷潮流和功率因数的变化， ，圆的直径为：采用方向阻抗继电器有较好的躲负荷性能。按上述按上述3 3个原则进行计算，取较小者作为个原则进行计算，取较小者作为IIIIII段整定阻抗。段整定阻抗。Lset)cos(min.1.Lsetressre

23、lLIIIsetKKKZZ（3）动作时间的整定：与相邻设备保护动作时间相配合；距离III段不经振荡闭锁，动作时间不小于最大的振荡周期（1.5s2s）3-4 3-4 距离保护的整定计算与对距离保护的评价距离保护的整定计算与对距离保护的评价I-60三、对距离保护的评价三、对距离保护的评价1)阻抗继电器同时反应于电流增大电压降低而动作，比电流、电压保护有较高的灵敏度。距离I段不受系统运行方式变化的影响运行方式变化的影响，其它两段受到的影响也比较小，因此，保护范围比较稳定保护范围比较稳定；可以在多电源的复杂网络中多电源的复杂网络中保证动作的选择性保证动作的选择性；2)距离I段是瞬时动作的，但只能保护线

24、路全长的80-85%，另有一部分须经0.5s的延时，在220kV及以上电压的网络中，有时不能作为主保护有时不能作为主保护；3)可以应用于线路、发电机、变压器的后备保护后备保护。4) 距离保护构成、接线、算法复杂，可靠性可靠性比电流保护低。3-4 3-4 距离保护的整定计算与对距离保护的评价距离保护的整定计算与对距离保护的评价的变比。分别为TVTA,;,)1()2()1()2(TvTAsetTVTAsetmTVTAmnnZnnZZnnZ4、将整定阻抗换算到二次侧二、二、110kV线路保护配置（线路保护配置（P97）I-61有一方向阻抗继电器，若正常运行时的测量阻抗为3.530o,要使该方向阻抗继

25、电器在正常运行时不动作，则整定阻抗最大不能超过多少？（设 )3-4 3-4 距离保护的整定计算与对距离保护的评价距离保护的整定计算与对距离保护的评价 75setI-623.53-4 3-4 距离保护的整定计算与对距离保护的评价距离保护的整定计算与对距离保护的评价30L 75set95. 4)3075cos(/5 . 3setZ3075jxRsetZmZI-633-4 3-4 距离保护的整定计算与对距离保护的评价距离保护的整定计算与对距离保护的评价I-64I-65I-66I-67I-68I-69I-70I-71 作业：3.7;3.9;3.17;3.18;3.19; I-72上节课内容回忆axbb

26、KK.min.m在整定阻抗计算中使用在灵敏度校验中使用，欠量保护，过量保护1AUI121A BKI ZI ZI21ABkIZZI1mZbK 的取值？后续讨论中的核心：测量阻抗所受影响，动作特性后续讨论中的核心：测量阻抗所受影响，动作特性ABbkZK ZK Kb b完成保护完成保护范围的折算范围的折算I-73一、振荡闭锁的概念一、振荡闭锁的概念振荡原因振荡原因 电力系统中由于输电线路输送功率过大，超过静稳定极限，由于无功功率电力系统中由于输电线路输送功率过大，超过静稳定极限，由于无功功率不足而引起系统电压降低或由于短路故障切除缓慢或由于非同期自动重合闸不不足而引起系统电压降低或由于短路故障切除缓

27、慢或由于非同期自动重合闸不成功都可能引起系统振荡。成功都可能引起系统振荡。电力系统振荡电力系统振荡 并列运行的电力系统或发电厂之间出现功率角大范围周期性变化的现象。并列运行的电力系统或发电厂之间出现功率角大范围周期性变化的现象。 电力系统的失步振荡属于严重的不正常运行状态，而不是故障状态，保护电力系统的失步振荡属于严重的不正常运行状态，而不是故障状态，保护不应动作。不应动作。振荡闭锁振荡闭锁 用来防止系统振荡时保护误动作的措施。一般用在距离保护中。用来防止系统振荡时保护误动作的措施。一般用在距离保护中。3-3-5 5 距离保护的振荡闭锁距离保护的振荡闭锁I-74二、电力系统振荡对距离保护测量元

28、件的影响二、电力系统振荡对距离保护测量元件的影响1、电力系统振荡时电流、电压的变化规律、电力系统振荡时电流、电压的变化规律jMNeEEMNMLNEEEIZZZZNNNMMMZIEUZIEU，3-3-5 5 距离保护的振荡闭锁距离保护的振荡闭锁假设假设MNEE，幅值相等，相角差（即功角）为MLN等效电源之间的阻抗为ZZ+Z +Z线路中的电流线路中的电流向量表示向量表示(1)jMEeZ母线电压母线电压I-752sin2MEE 电动势差电动势差E E有效值有效值 线路电流的有效值线路电流的有效值2sin2ZEZEIMNlMNlMdRRRXXXarcctg3-3-5 5 距离保护的振荡闭锁距离保护的振

29、荡闭锁线线路路压压降的方向：降的方向：U=I*ZL电气电气中心或振中心或振荡荡中中心心2cosMOSEU 参考相量参考相量ME 随功角变化随功角变化NE落后落后电势电势差的角度差的角度为为系系统联统联系阻抗角系阻抗角MNEEEI-76若系统阻抗角与线路阻抗角不相等若系统阻抗角与线路阻抗角不相等时，电压向量不会落在直线 上。若线路阻抗是均匀的，线路上任一点的电压向量的端点将落在代表线路电压降落的直线 上。此时，振荡中心的位置随 的变化而变化。MENEMUNUssI-772、电力系统振荡时、电力系统振荡时测量阻抗的变化规律测量阻抗的变化规律设距离保护安装在变电所M的线路上，安装于M点的阻抗继电器的

30、测量阻抗为：MMUI11(1)22mMZZjctgZ11 cossinjej (1)jMNMMMLNEEEeEIIZZZZZ 11mMjZZZeMMMMEI ZIMMMEZI222sincos222sinj2221222(1)22221122ctgsinjctgsinjctgjctg111()222mMZZj Z ctgMMZZ令：mmmUZIMMZZI-783-3-5 5 距离保护的振荡闭锁距离保护的振荡闭锁111()222mMZZj Z ctg在阻抗复平面上作出该阻抗在阻抗复平面上作出该阻抗要求该阻抗向量起点位于坐标原点要求该阻抗向量起点位于坐标原点12M 与 关系？阻抗继电器是否误动，误

31、动时间长短与保护安装位置、阻抗继电器是否误动，误动时间长短与保护安装位置、保护动作范围、动作特性的形状和振荡周期长短有关。保护动作范围、动作特性的形状和振荡周期长短有关。I-794、三相短路和振荡的区别、三相短路和振荡的区别1)1)振荡时，电流和电压的幅值均做周期性的变化，但变化速度较慢，振荡时，电流和电压的幅值均做周期性的变化，但变化速度较慢， 180180度时最严重；短路后，短路电流和各点电压值是不变的，但变化速度很度时最严重；短路后，短路电流和各点电压值是不变的，但变化速度很快。快。2)2)振荡时，任一点电流与电压之间的相位关系都随振荡时，任一点电流与电压之间的相位关系都随 而变化；短路

32、时，电而变化；短路时，电流和电压之间的相位是不变的。流和电压之间的相位是不变的。3)3)振荡时，三相完全对称，电力系统中没有负序分量出现；短路时，总会出振荡时，三相完全对称，电力系统中没有负序分量出现；短路时，总会出现负序分量。现负序分量。三、距离保护的振荡闭锁措施三、距离保护的振荡闭锁措施对振荡闭锁回路的要求为：对振荡闭锁回路的要求为：1)1)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，闭锁不应解除不应解除2)2)系统发生各种类型的故障时，保护不应闭锁而能可靠的动作；系统发生各种类型的故障时，保护不应闭锁而能可靠

33、的动作；3)3)在振荡过程中发生故障时，保护应能正确动作；在振荡过程中发生故障时，保护应能正确动作；4)4)先故障而后发生振荡时，保护不致无选择的动作；先故障而后发生振荡时，保护不致无选择的动作；I-80振荡闭锁回路有两种振荡闭锁回路有两种1 1、利用负（零）序分量的出现与否或电流突然变化（故障前后）来实现。、利用负（零）序分量的出现与否或电流突然变化（故障前后）来实现。在系统无故障时，保护一直处于闭锁状态。当系统发生故障时，短时开放距离在系统无故障时，保护一直处于闭锁状态。当系统发生故障时，短时开放距离保护允许保护出口跳闸称为短时开放。在开放时间内，若阻抗继电器动作，可保护允许保护出口跳闸称

34、为短时开放。在开放时间内，若阻抗继电器动作，可实现跳闸；若不动作，则重新将保护闭锁。实现跳闸；若不动作，则重新将保护闭锁。 T TDWDW为振荡闭锁的开放时间，或称为允许动作时间。为振荡闭锁的开放时间，或称为允许动作时间。 T TDWDW 0.1-0.3s0.1-0.3s。整组复归元件与故障判断元件，整组复归元件与故障判断元件，SWSW配合，保证在整个一次故障过程中，保护只配合，保证在整个一次故障过程中，保护只开放一次。开放一次。 故障判断元件可称为启动元件，判断系统是否发生故障，要求其灵敏度高故障判断元件可称为启动元件，判断系统是否发生故障，要求其灵敏度高，动作速度快，系统振荡时不误动。，动

35、作速度快，系统振荡时不误动。3-3-5 5 距离保护的振荡闭锁距离保护的振荡闭锁I-812 2、利用测量阻抗的变化速度的不同来实现（、利用测量阻抗的变化速度的不同来实现（“大圆套小圆大圆套小圆”）短路时，测量阻抗由短路时，测量阻抗由Z ZL L突变到突变到Z Zk k；振荡时测量阻抗变化缓慢。；振荡时测量阻抗变化缓慢。KZ1KZ1为高定值阻抗为高定值阻抗元件，元件，KZ2KZ2为低定值阻抗元件。为低定值阻抗元件。KZ1KZ1动作后先开放时间动作后先开放时间 ，这段时间，这段时间KZ2KZ2动作，动作，去开放保护；若不动作，就不开放保护。短路时阻抗变化率较大，去开放保护；若不动作，就不开放保护。

36、短路时阻抗变化率较大，KZ1,KZ2KZ1,KZ2动作动作时间差小于时间差小于 。tt3 3、利用动作的延时实现振荡闭锁、利用动作的延时实现振荡闭锁 距离保护距离保护段阻抗元件只要延时时间大于段阻抗元件只要延时时间大于1-1.5s1-1.5s（一个振荡周期），系统（一个振荡周期），系统振荡时就不会动作。振荡时就不会动作。3-3-5 5 距离保护的振荡闭锁距离保护的振荡闭锁I-823-3-5 5 距离保护的振荡闭锁距离保护的振荡闭锁四、振荡过程中再故障的判断四、振荡过程中再故障的判断 在振荡中又发生短路，仍需切除故障。在振荡闭锁元件中增设振荡过程中在振荡中又发生短路，仍需切除故障。在振荡闭锁元件

37、中增设振荡过程中再故障的判别逻辑，判出振荡中又发生内部短路，开放保护。再故障的判别逻辑，判出振荡中又发生内部短路，开放保护。发生不对称短路发生不对称短路:发生对称短路发生对称短路:0.03 . .cos0.08 . .,p.u.cos;puUpuU为电流落后电压的相角；为标幺值，为电压在电流方向上投影 三相短路时，近似等于故障点处电弧电压；振荡时近似为振荡中心电压。201201;,m0.5-0.7IIm IIII分别为负序，零序和正序电流的幅值； 为比例系数，。I-83一、必要性一、必要性 距离保护中，为准确反映故障距离以及分相跳闸，要求保护装置能够判断距离保护中，为准确反映故障距离以及分相跳

38、闸，要求保护装置能够判断出故障类型和相别。出故障类型和相别。 数字式保护常用的有相电流差突变量和相电流突变量选相。数字式保护常用的有相电流差突变量和相电流突变量选相。 相电流差突变量选相定义为相电流差突变量选相定义为先判有先判有无零序分量无零序分量，判断是，判断是接地短路接地短路还是还是不接地短路不接地短路。 若为若为接地短路接地短路，则，则 为故障前相电流。，为故障后相电流；，为相电流突变量；，为相电流差突变量；C0000000,;)()()()(IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIBACBACBACABCABACCACBBCBABBAABABAAB. 84C)()(B

39、)()(A)()(mmIImIImIImIImIImIImBCABCAABABCABCCACABCABBC为整定系数，相接地；，判断为相接地；，判断为相接地；，判断为3-3-6 6 故障类型判别和故障选相故障类型判别和故障选相I-84 若不满足上式，则为两相接地故障。求出三个相电流差突变量的最大值，若不满足上式，则为两相接地故障。求出三个相电流差突变量的最大值，与之对应的两相为故障相。与之对应的两相为故障相。 无零序电流，则判断为相间短路无零序电流，则判断为相间短路。 上述条件均不满足，则为三相短路。上述条件均不满足，则为三相短路。 或当负序电流大于定值时，判断为两相故障（求出三个相电流差突变

40、量或当负序电流大于定值时，判断为两相故障（求出三个相电流差突变量 的最大值，与之对应的两相为故障相的最大值，与之对应的两相为故障相 ），否则为三相短路。），否则为三相短路。选相算法还选相算法还有序分量的选相原理等。分量的选相原理等。. 84CA)()(BC)()(AB)()(mmIImIImIImIImIImIImCBABCABABCAC为整定系数，相短路；，判断为相短路；，判断为相短路；，判断为I-853-3-7 7 距离保护特殊问题的分析距离保护特殊问题的分析一、短路点过渡电阻一、短路点过渡电阻Fault resistance对距离保护的影响对距离保护的影响 电力系统的短路一般都不是金属性

41、的，而是在短路点存在过渡电阻。它将使电力系统的短路一般都不是金属性的，而是在短路点存在过渡电阻。它将使距离保护的测量阻抗发生变化。距离保护的测量阻抗发生变化。1、短路点过渡电阻的性质、短路点过渡电阻的性质定义定义 当相间短路或接地短路时，短路电流从一相流到另一相或从相导线流入地流当相间短路或接地短路时，短路电流从一相流到另一相或从相导线流入地流回中性点的途径中所通过的物质的电阻，这包括电弧，中间物质的电阻，相导线回中性点的途径中所通过的物质的电阻，这包括电弧，中间物质的电阻，相导线与地之间的接触电阻，金属杆塔的接地电阻等。与地之间的接触电阻，金属杆塔的接地电阻等。相间短路相间短路-电弧电阻，电

42、弧电阻， Rg=1050Lg/Ig (Ig为电弧电流的有效值为电弧电流的有效值A，Lg为电弧长度为电弧长度)公式估计公式估计。接地短路接地短路接地电阻接地电阻 标准: Rg.max=100(220kV system), Rg.max=300(500kV system)I-862、单侧电源线路上过渡电阻的影响、单侧电源线路上过渡电阻的影响 这样当这样当Rg较大时，可能出现较大时，可能出现Zm.2已超出保护已超出保护2第第I段整定的特性圆范围，而段整定的特性圆范围，而Zm.1 仍位于保护仍位于保护1第第段整定的特性圆范围内的情况。此时，两保护都以第段整定的特性圆范围内的情况。此时，两保护都以第段的

43、时限动作，从而失去了选择性。段的时限动作，从而失去了选择性。 保护距短路点越近受过渡电阻影响越大，被保护线路越短，保护整定值越保护距短路点越近受过渡电阻影响越大，被保护线路越短，保护整定值越小，受过渡电阻的影响越大。小，受过渡电阻的影响越大。gmgABmgkmRZRZZRZZ2.1 .;3-3-7 7 距离保护特殊问题的分析距离保护特殊问题的分析I-87在线路在线路BCBC始端经过渡电阻始端经过渡电阻R Rg g三相短路。三相短路。()kkBkgkgUI RIIR3 3、双侧电源线路上过渡电阻的影响、双侧电源线路上过渡电阻的影响 R Rg g对测量阻抗的影响对测量阻抗的影响？2.()kkgkB

44、mggkkkIIRIUZRRIII=kkkkIII保护保护1 1、保护、保护2 2测量阻抗为多少？测量阻抗为多少？()+kkAkgkABgABkgUI RI ZIRZIR1.()+()kgABkgkAmgABgkkkIRZIRIUZRZRIII两侧短路电流相两侧短路电流相位关系密切相关位关系密切相关I-883 3、双侧电源线路上过渡电阻的影响、双侧电源线路上过渡电阻的影响()kkBkgkgUI RIIR2.()kkgkBmggkkkIIRIUZRRIII=kkkkIII()+kAkgkABgABkgUI RI ZIRZIR1.()+()kgABkgAmkkkgABgkIRZIRUZIIIRZR

45、I A A处总测量阻抗可能会因过渡电阻的影响而减小，在严重处总测量阻抗可能会因过渡电阻的影响而减小，在严重的情况下，可能是测量阻抗落入其距离保护的情况下，可能是测量阻抗落入其距离保护段误动作。这段误动作。这种因为过渡电阻存在而导致保护测量阻抗变小，进一步引起种因为过渡电阻存在而导致保护测量阻抗变小，进一步引起保护误动作的现象，称为保护误动作的现象，称为距离保护的稳态超越。距离保护的稳态超越。I-894、克服过渡电阻影响的措施、克服过渡电阻影响的措施如图所示，假定保护如图所示，假定保护2 2的距离的距离I I段采用不同特性的段采用不同特性的阻抗元件，它们的整定值选择的都一样，为阻抗元件，它们的整

46、定值选择的都一样，为0.850.85Z ZABAB。 一般的，阻抗继电器的动作特性在一般的，阻抗继电器的动作特性在R R轴方向所轴方向所占的面积越大时则受过渡电阻的影响越小。占的面积越大时则受过渡电阻的影响越小。防止过渡电阻的方法防止过渡电阻的方法1)采用能容许较大的过渡电阻而不致拒动的阻抗继电器；如图3-58所示。2)利用所谓的瞬时测量装置，如图3-59所示。3-3-7 7 距离保护特殊问题的分析距离保护特殊问题的分析讨论的前提条件：讨论的前提条件： 过渡电阻的大小一定过渡电阻的大小一定 两侧电流相位关系一定两侧电流相位关系一定I-90相间短路时，过渡电阻主要是电弧电阻过渡电阻主要是电弧电阻

47、，其数值在短路瞬间最小，经0.1s左右，就迅速增大。通常在距离保护 的第II段采用瞬时测量装置瞬时测量装置，使短路瞬间的测量阻 抗值固定下来，使得Rg影响减至最小。它只能用于反应相间短路的阻抗继电器，因为接地短路情况下，电弧电阻只占过渡电阻的很小部分。3-3-7 7 距离保护特殊问题的分析距离保护特殊问题的分析图3-59瞬时测量装置的原理接线图1保护装置的启动元件（或第III段）；2-第II段阻抗元件；3-瞬时测量用中间继电器；4-第II段时间元件I-913-3-7 7 距离保护特殊问题的分析距离保护特殊问题的分析二、线路串联补偿电容对距离保护的影响二、线路串联补偿电容对距离保护的影响 在远距

48、离的高压或超高压输电系统中，为增大线路传输能力和提高系统在远距离的高压或超高压输电系统中，为增大线路传输能力和提高系统稳定性，可采用线路串联补偿电容的方法来减小系统间的联络阻抗。线路串稳定性，可采用线路串联补偿电容的方法来减小系统间的联络阻抗。线路串联补偿电容前后，短路阻抗将发生突变。串联补偿容抗大小用补偿度来描述联补偿电容前后，短路阻抗将发生突变。串联补偿容抗大小用补偿度来描述：K Kcomcom=X=Xc c/X/XL L串联补偿电容安装在线路串联补偿电容安装在线路B-CB-C始端。保护始端。保护3 3将拒动将拒动，保护保护1,21,2可能误动，保护可能误动，保护4 4不受影响。不受影响。

49、I-92减少串联补偿电容影响的措施有减少串联补偿电容影响的措施有1)采用直线型动作特性克服反方向动作。采用直线型动作特性克服反方向动作。2)用负序功率方向元件闭锁误动的距离保护。用负序功率方向元件闭锁误动的距离保护。3)选取故障前的记忆电压为参考电压来克服串补电容的影响。选取故障前的记忆电压为参考电压来克服串补电容的影响。4)通过整定计算来减少串补电容的影响。通过整定计算来减少串补电容的影响。3-3-7 7 距离保护特殊问题的分析距离保护特殊问题的分析I-93三、短路电压、电流中的非工频分量对距离保护的影响三、短路电压、电流中的非工频分量对距离保护的影响 短路的电磁暂态过程是个过渡过程，其中系

50、统中的电压和电流不仅有工频量幅值短路的电磁暂态过程是个过渡过程，其中系统中的电压和电流不仅有工频量幅值和相位的变化，还含有大量的非工频暂态分量：衰减直流分量，谐波分量，非周期高和相位的变化，还含有大量的非工频暂态分量：衰减直流分量，谐波分量，非周期高频分量等。频分量等。1 1、衰减直流分量对距离保护的影响及克服措施、衰减直流分量对距离保护的影响及克服措施 电抗变换器对模拟式保护中相位比较原理的测量元件影响较大，对数字式保护的电抗变换器对模拟式保护中相位比较原理的测量元件影响较大，对数字式保护的影响与保护选用的测量原理，滤波措施，计算方法有密切关系。消除其影响的措施：影响与保护选用的测量原理，滤波措施，计算方法有密切关系。消除其影响的措施：采用不受其影响的算法，如解微分方程算法；采用各种滤除衰减直流分量的算法。采用不受其影响的算法，如解微分方程算法；采用各种滤除衰减直流分量的算法。2 2、谐波及高频分量对距离保护的影响及克服措施、谐波及高频分量对距离保护的影响及克服措施 对模拟式保护中幅值比较和相位比较的测量元件都有影响。