第3章 距离保护课件

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，MN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。MNLZSetZRj

Xk3Z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。k1Zk2Z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）MNZK=z1lkMN接地短路相间短路相间距离保护接线方式：1)三相短路MN=0三个相间阻抗元件均动作2)两相相间短路（AB,ABG）=0一个相间阻抗元件动作MN3)单相接地短路(A)=0无相间阻抗元件动作MN接地距离保护接线方式：1)三相短路=0三个接地阻抗元件均动作MN2)单相接地短路(A)=0一个接地阻抗元件动作MN3)两相接地短路（AB）=0两个接地阻抗元件动作MN4)两相相间短路（AB）=0无接地阻抗元件动作MN接地短路距离保护相间短路距离保护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。

MN(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MNLZSetZRj

Xk3Zk1Zk2Z圆内为动作区1）偏移阻抗圆特性两矢量末端的连线作圆MNRj

X圆心：正方向整定阻抗Zset1,圆内为动作区;圆外为非动作区。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：Rj

XZ0Zm

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：Rj

XZ0

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）Φset1（线路阻抗角）ZOP1ZOP2保护范围最长动作阻抗最大Z02）方向阻抗圆特性MNRj

X圆心：半径：动作方程：Zm

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）Φset－线路阻抗角Z0Rj

XZm动作阻抗最大保护范围最长3）全阻抗圆特性MN圆心：半径：动作方程：Rj

XZm

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。Rj

X4）上抛圆特性MN圆心：半径：动作方程：Rj

X

应用：发电机失磁保护。5）特性圆的偏转MN动作方程：Rj

X偏转动作范围：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j

XRR＝j

X3.直线特性阻抗元件j

XR1)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j

XR3)方向特性j

XR4.多边形特性Rj

XRsetXset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MN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TA×绝对值比较回路RTV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×相位比较回路RTATV1.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MNz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MNz保护正方向出口短路，能否正确动作？不能，Um=0相位不随故障位置变化出口短路时不为零参考电压除了三相短路外，出口短路时正序电压不为零。相当于引入了非故障相电压。MN（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：Zset-ZM1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。MN－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。ZsetMNZm2.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Zset-ZM1正向短路反向短路MNZsetZm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CABDRjX2ABCD保护为三段式：I、II段：方向特性III段：偏移特性1.距离一段2ABCD2.距离二段2AB2ABC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2ABCD2)与相邻变压器的快速保护配合2AB取小值作为定值灵敏度校验：3.距离三段1)与相邻线路II段或III段配合2ABC