距离保护整定计算原则课件

第三章电网距离保护主要内容距离保护的基本原理阻抗继电器距离保护的整定计算影响距离保护动作的因素分析第三章电网距离保护主要内容13.1距离保护的基本原理一、距离保护基本概念1、距离保护是测量电压和电流的比值，反映故障点到保护安装处的距离的动作的保护。2、测量阻抗整定阻抗3.1距离保护的基本原理一、距离保护基本概念23.1距离保护的基本原理3、分析上图区内、区外及反方向三种情形，说明距离保护的实现原理。4、距离保护的核心问题是阻抗继电器，构成阻抗继电器的关键问题是：（1）如何获得测量阻抗Zm；

（2）如何完成测量阻抗Zm与整定阻抗Zset的比较。二、测量电压和测量电流的选取1、测量电压和测量电流的选取希望获得如下关系式：

3.1距离保护的基本原理3、分析上图区内、区外及反方向三种32、接地距离保护阻抗继电器接线方式3.1距离保护的基本原理2、接地距离保护阻抗继电器接线方式3.1距离保护的基本原理43.1距离保护的基本原理（1）A相单相接地时，故障点电压电流保护安装处A相电压3.1距离保护的基本原理（1）A相单相接地时，保护安装处A5A相继电器电压、电流所以，A相单相接地时，A相继电器测量阻抗：可见，单相接地时，故障相接地阻抗继电器测量阻抗等于短路阻抗。3.1距离保护的基本原理A相继电器电压、电流所以，A相单相接地时，A相继电器测量阻6（2）BC两相接地时，故障点3.1距离保护的基本原理（2）BC两相接地时，故障点3.1距离保护的基本原理7保护安装处B相电压3.1距离保护的基本原理保护安装处B相电压3.1距离保护的基本原理8同理，C相电压保护安装处C相电压所以，BC两相接地时，B、C相继电器测量阻抗：3.1距离保护的基本原理同理，C相电压保护安装处C相电压所以，BC两相接地时，92、相间阻抗继电器接线方式：00接线方式：3.1距离保护的基本原理（1）三相短路为例：2、相间阻抗继电器接线方式：00接线方式：3.1距离保护103.1距离保护的基本原理（2）以AB两相短路为例：3.1距离保护的基本原理（2）以AB两相短路为例：11（3）中性点直接接地系统两相接地短路时：

3.1距离保护的基本原理（3）中性点直接接地系统两相接地短路时：3.1距离保护的基12三、距离保护的主要组成元件

1、启动部分

2、测量部分

3、振荡闭锁部分

4、电压回路断线闭锁部分

5、逻辑部分

6、出口部分

3.1距离保护的基本原理三、距离保护的主要组成元件

1、启动部分

2133.2阻抗继电器一、几个概念1、阻抗继电器的动作区域由于互感器误差、故障点过渡电阻等因素，短路时实际测量得到的测量阻抗落在整定阻抗直线附近的一个区域中。在阻抗复平面上，阻抗继电器的动作区域指包括在内，但是在的方向上不超过的区域。2、阻抗继电器的动作特性阻抗继电器动作区域的形状，称为动作特性。

3、阻抗继电器的动作方程

用复数数学方程描述动作特性的方程3.2阻抗继电器一、几个概念143.2阻抗继电器二、园特性阻抗继电器1、偏移园特性阻抗继电器

圆心半径幅值比较原理动作方程相位比较原理动作方程：3.2阻抗继电器二、园特性阻抗继电器圆心半径幅值比较原理动作153.2阻抗继电器二、园特性阻抗继电器2、方向园特性阻抗继电器

圆心半径幅值比较原理动作方程相位比较原理动作方程：3.2阻抗继电器二、园特性阻抗继电器圆心半径幅值比较原理动作163.2阻抗继电器二、园特性阻抗继电器3、全阻抗园特性阻抗继电器

圆心：坐标原点半径幅值比较原理动作方程相位比较原理动作方程：3.2阻抗继电器二、园特性阻抗继电器圆心：坐标原点半径幅值比173.2阻抗继电器三、直线特性阻抗继电器1、电抗特性阻抗继电器

幅值比较原理动作方程相位比较原理动作方程：3.2阻抗继电器三、直线特性阻抗继电器幅值比较原理动作方程相183.2阻抗继电器三、直线特性阻抗继电器2、电阻特性阻抗继电器

幅值比较原理动作方程相位比较原理动作方程：3.2阻抗继电器三、直线特性阻抗继电器幅值比较原理动作方程相193.2阻抗继电器三、直线特性阻抗继电器3、方向特性阻抗继电器

幅值比较原理动作方程相位比较原理动作方程：3.2阻抗继电器三、直线特性阻抗继电器幅值比较原理动作方程相203.2阻抗继电器四、绝对值比较和相位比较之间的转换1、比幅和比相条件2、转换公式

3.2阻抗继电器四、绝对值比较和相位比较之间的转换213.2阻抗继电器五、阻抗继电器的实现（以绝对值比较为例）1、模拟式距离保护中绝对值比较的实现2、数字式保护中绝对值比较的实现

3.2阻抗继电器五、阻抗继电器的实现（以绝对值比较为例）223.3距离保护的整定一、距离保护整定计算原则1、三段式距离保护各段的动作区域阶梯时限配合的三段式

3.3距离保护的整定一、距离保护整定计算原则23

2、距离I段整定动作阻抗按躲过本线路末端短路时的测量阻抗来整定。

3、距离II段整定

灵敏度校验3.3距离保护的整定2、距离I段整定3.3距离保护的整定24距离II段整定过程中的分支系数（1）助增分支（2）外吸分支

3.3距离保护的整定距离II段整定过程中的分支系数3.3距离保护的整253.3距离保护的整定4、距离III段整定（1）与相邻线路距离保护的II段或III段整定（2）与相邻下级变压器的电流、电压保护配合整定（3）按躲过正常运行的最小负荷阻抗整定阻抗继电器若采用全阻抗继电器：若采用方向园特性阻抗继电器：3.3距离保护的整定4、距离III段整定26jXZsetZL.minZopRsenL由于负荷阻抗角较小，一般在0º～25º之间，根据负荷阻抗计算的III段动作阻抗也在这个方向，阻抗继电器灵敏角在60º～85º之间，所以，必须计算出在灵敏角方向的整定阻抗，见图。3.3距离保护的整定jXZsetZL.minZopRsenL由于负荷阻抗角较27距离III段灵敏度作为本线路近后备保护的灵敏度：作为相临线路远后备保护的灵敏度：距离III段的动作时间按阶梯原则整定。二、距离保护计算举例3.3距离保护的整定距离III段灵敏度3.3距离保护的整定28三、距离保护评价1、受系统运行方式影响小；2、有时候不能满足系统稳定性要求；3、距离保护的原理可以作为发电机、主变的后备保护原理；4、接线和算法比较复杂。3.3距离保护的整定3.3距离保护的整定293.4影响距离保护动作的因素分析

线路发生理想条件下金属性短路时，测量阻抗Zm就等于短路阻抗Zk。但很多因素会影响距离保护，使Zm偏离Zk，如过渡电阻、系统振荡、电压断线等。

系统振荡的影响短路点过渡电阻的影响串补电容的影响3.4影响距离保护动作的因素分析线路发生理303.4影响距离保护动作的因素分析

一、系统振荡对距离保护的影响

1、系统振荡的基本概念并列运行的电力系统或电厂之间出现功率角大范围周期性变化的现象，称为电力系统振荡（PowerSwing）。

系统振荡不是故障，属于不正常运行状态。系统振荡时，需要防止保护误动，称为振荡闭锁。3.4影响距离保护动作的因素分析一、系统振荡对距离保护的影313.4影响距离保护动作的因素分析

2、系统振荡时电压、电流和测量阻抗的变化规律

3.4影响距离保护动作的因素分析2、系统振荡时电压、电流323.4影响距离保护动作的因素分析振荡中心电压有效值系统振荡时各点电压及电流作周期性变化，s为振荡中心。测量阻抗3.4影响距离保护动作的因素分析振荡中心电压有效值系统振荡333.4影响距离保护动作的因素分析3.4影响距离保护动作的因素分析34

3、系统振荡对距离保护的影响阻抗继电器是否误动、误动的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。4、电力系统振荡与短路时电气量的差异（1）是否出现零序或负序分量；（2）电气量的变化速度；（3）短路时阻抗测量元件可能动作或不动作，振荡时在一个振荡周期内阻抗测量元件可能动作和返回各一次。3.4影响距离保护动作的因素分析3、系统振荡对距离保护的影响3.4影响距离保护动作的因35

5、振荡闭锁的措施（1）利用系统短路时的负序、零序分量或电流突然变化、短时开放保护，实现振荡闭锁

3.4影响距离保护动作的因素分析5、振荡闭锁的措施3.4影响距离保护动作的因素分析36

3.4影响距离保护动作的因素分析（2）利用阻抗变化率的不同实现振荡闭锁

（3）利用动作的延时实现振荡闭锁3.4影响距离保护动作的因素分析（2）利用阻抗变化率37

3.4影响距离保护动作的因素分析二、短路点过渡电阻对距离保护的影响

1、单侧电源线路上过渡电阻对距离保护的影响

3.4影响距离保护动作的因素分析二、短路点过渡电阻对38

3.4影响距离保护动作的因素分析二、短路点过渡电阻对距离保护的影响

2、双侧电源线路上过渡电阻对距离保护的影响

3.4影响距离保护动作的因素分析二、短路点过渡电阻对39

3.4影响距离保护动作的因素分析

3、克服过渡电阻影响的措施三、线路串补电容对距离保护的影响

3.4影响距离保护动作的因素分析3、克服过渡电阻影40

3.4影响距离保护动作的因素分析1、串补电容对短路阻抗的影响2、串补电容对距离保护的影响举例

3.4影响距离保护动作的因素分析1、串补电容对短路41

习题

3.73.113.183.213.233.27

习题3.742第三章电网距离保护主要内容距离保护的基本原理阻抗继电器距离保护的整定计算影响距离保护动作的因素分析第三章电网距离保护主要内容433.1距离保护的基本原理一、距离保护基本概念1、距离保护是测量电压和电流的比值，反映故障点到保护安装处的距离的动作的保护。2、测量阻抗整定阻抗3.1距离保护的基本原理一、距离保护基本概念443.1距离保护的基本原理3、分析上图区内、区外及反方向三种情形，说明距离保护的实现原理。4、距离保护的核心问题是阻抗继电器，构成阻抗继电器的关键问题是：（1）如何获得测量阻抗Zm；

（2）如何完成测量阻抗Zm与整定阻抗Zset的比较。二、测量电压和测量电流的选取1、测量电压和测量电流的选取希望获得如下关系式：

3.1距离保护的基本原理3、分析上图区内、区外及反方向三种452、接地距离保护阻抗继电器接线方式3.1距离保护的基本原理2、接地距离保护阻抗继电器接线方式3.1距离保护的基本原理463.1距离保护的基本原理（1）A相单相接地时，故障点电压电流保护安装处A相电压3.1距离保护的基本原理（1）A相单相接地时，保护安装处A47A相继电器电压、电流所以，A相单相接地时，A相继电器测量阻抗：可见，单相接地时，故障相接地阻抗继电器测量阻抗等于短路阻抗。3.1距离保护的基本原理A相继电器电压、电流所以，A相单相接地时，A相继电器测量阻48（2）BC两相接地时，故障点3.1距离保护的基本原理（2）BC两相接地时，故障点3.1距离保护的基本原理49保护安装处B相电压3.1距离保护的基本原理保护安装处B相电压3.1距离保护的基本原理50同理，C相电压保护安装处C相电压所以，BC两相接地时，B、C相继电器测量阻抗：3.1距离保护的基本原理同理，C相电压保护安装处C相电压所以，BC两相接地时，512、相间阻抗继电器接线方式：00接线方式：3.1距离保护的基本原理（1）三相短路为例：2、相间阻抗继电器接线方式：00接线方式：3.1距离保护523.1距离保护的基本原理（2）以AB两相短路为例：3.1距离保护的基本原理（2）以AB两相短路为例：53（3）中性点直接接地系统两相接地短路时：

3.1距离保护的基本原理（3）中性点直接接地系统两相接地短路时：3.1距离保护的基54三、距离保护的主要组成元件

1、启动部分

2、测量部分

3、振荡闭锁部分

4、电压回路断线闭锁部分

5、逻辑部分

6、出口部分

3.1距离保护的基本原理三、距离保护的主要组成元件

1、启动部分

2553.2阻抗继电器一、几个概念1、阻抗继电器的动作区域由于互感器误差、故障点过渡电阻等因素，短路时实际测量得到的测量阻抗落在整定阻抗直线附近的一个区域中。在阻抗复平面上，阻抗继电器的动作区域指包括在内，但是在的方向上不超过的区域。2、阻抗继电器的动作特性阻抗继电器动作区域的形状，称为动作特性。

3、阻抗继电器的动作方程

用复数数学方程描述动作特性的方程3.2阻抗继电器一、几个概念563.2阻抗继电器二、园特性阻抗继电器1、偏移园特性阻抗继电器

圆心半径幅值比较原理动作方程相位比较原理动作方程：3.2阻抗继电器二、园特性阻抗继电器圆心半径幅值比较原理动作573.2阻抗继电器二、园特性阻抗继电器2、方向园特性阻抗继电器

圆心半径幅值比较原理动作方程相位比较原理动作方程：3.2阻抗继电器二、园特性阻抗继电器圆心半径幅值比较原理动作583.2阻抗继电器二、园特性阻抗继电器3、全阻抗园特性阻抗继电器

圆心：坐标原点半径幅值比较原理动作方程相位比较原理动作方程：3.2阻抗继电器二、园特性阻抗继电器圆心：坐标原点半径幅值比593.2阻抗继电器三、直线特性阻抗继电器1、电抗特性阻抗继电器

幅值比较原理动作方程相位比较原理动作方程：3.2阻抗继电器三、直线特性阻抗继电器幅值比较原理动作方程相603.2阻抗继电器三、直线特性阻抗继电器2、电阻特性阻抗继电器

幅值比较原理动作方程相位比较原理动作方程：3.2阻抗继电器三、直线特性阻抗继电器幅值比较原理动作方程相613.2阻抗继电器三、直线特性阻抗继电器3、方向特性阻抗继电器

幅值比较原理动作方程相位比较原理动作方程：3.2阻抗继电器三、直线特性阻抗继电器幅值比较原理动作方程相623.2阻抗继电器四、绝对值比较和相位比较之间的转换1、比幅和比相条件2、转换公式

3.2阻抗继电器四、绝对值比较和相位比较之间的转换633.2阻抗继电器五、阻抗继电器的实现（以绝对值比较为例）1、模拟式距离保护中绝对值比较的实现2、数字式保护中绝对值比较的实现

3.2阻抗继电器五、阻抗继电器的实现（以绝对值比较为例）643.3距离保护的整定一、距离保护整定计算原则1、三段式距离保护各段的动作区域阶梯时限配合的三段式

3.3距离保护的整定一、距离保护整定计算原则65

2、距离I段整定动作阻抗按躲过本线路末端短路时的测量阻抗来整定。

3、距离II段整定

灵敏度校验3.3距离保护的整定2、距离I段整定3.3距离保护的整定66距离II段整定过程中的分支系数（1）助增分支（2）外吸分支

3.3距离保护的整定距离II段整定过程中的分支系数3.3距离保护的整673.3距离保护的整定4、距离III段整定（1）与相邻线路距离保护的II段或III段整定（2）与相邻下级变压器的电流、电压保护配合整定（3）按躲过正常运行的最小负荷阻抗整定阻抗继电器若采用全阻抗继电器：若采用方向园特性阻抗继电器：3.3距离保护的整定4、距离III段整定68jXZsetZL.minZopRsenL由于负荷阻抗角较小，一般在0º～25º之间，根据负荷阻抗计算的III段动作阻抗也在这个方向，阻抗继电器灵敏角在60º～85º之间，所以，必须计算出在灵敏角方向的整定阻抗，见图。3.3距离保护的整定jXZsetZL.minZopRsenL由于负荷阻抗角较69距离III段灵敏度作为本线路近后备保护的灵敏度：作为相临线路远后备保护的灵敏度：距离III段的动作时间按阶梯原则整定。二、距离保护计算举例3.3距离保护的整定距离III段灵敏度3.3距离保护的整定70三、距离保护评价1、受系统运行方式影响小；2、有时候不能满足系统稳定性要求；3、距离保护的原理可以作为发电机、主变的后备保护原理；4、接线和算法比较复杂。3.3距离保护的整定3.3距离保护的整定713.4影响距离保护动作的因素分析

线路发生理想条件下金属性短路时，测量阻抗Zm就等于短路阻抗Zk。但很多因素会影响距离保护，使Zm偏离Zk，如过渡电阻、系统振荡、电压断线等。

系统振荡的影响短路点过渡电阻的影响串补电容的影响3.4影响距离保护动作的因素分析线路发生理723.4影响距离保护动作的因素分析

一、系统振荡对距离保护的影响

1、系统振荡的基本概念并列运行的电力系统或电厂之间出现功率角大范围周期性变化的现象，称为电力系统振荡（PowerSwing）。

系统振荡不是故障，属于不正常运行状态。系统振荡时，需要防止保护误动，称为振荡闭锁。3.4影响距离保护动作的因素分析一、系统振荡对距离保护的影733.4影响距离保护动作的因素分析

2、系统振荡时电压、电流和测量阻抗的变化规律

3.4影响距离保护动作的因素分析2、系统振荡时电压、电流743.4影响距离保护动作的因素分析振荡中心电压有效值系统振荡时各点电压及电流作周期性变化，s为振荡中心。测量阻抗3.4影响距离保护动作的因素分析振荡中心电压有效值系统振荡753.4影响距离保护动作的因素分析3.4影响距