继电保护课件距离保护

第五章

电网的距离保护第五章

电网的距离保护1第三章电网的距离保护一、距离保护的作用原理二、阻抗继电器三、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五、距离保护的整定原则及对距离保护的评价六、影响距离保护正确工作的因素及防止方法第三章电网的距离保护一、距离保护的作用原理2第一节距离保护作用原理一、距离保护的基本概念

电流保护：反映故障电流大小。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。

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时间。是反应测量阻抗降低而动作的阻抗保护。

阻抗继电器：输入为电压（UJ）、电流（IJ），测量阻抗ZJ（保护安装点至短路点之间的阻抗）。第一节距离保护作用原理一、距离保护的基本概念3距离保护的基本概念

距离保护是反应测量阻抗变化的阻抗保护。测量阻抗是复数。是保护安装处至短路故障处之间线路的阻抗。设线路单位长度阻抗为距离保护的基本概念距离保护是反4

二、距离保护的时限特性t=f(l)短路点距离保护安装点近时，小，动作时间短；短路点距离保护安装点远时，大，动作时间长；阶梯型时限特性，距离I、II、III段。二、距离保护的时限特性t=f(l)短路5距离Ⅰ段：（1）保护本线路全长的80～85％；（2）瞬时动作，即动作时限为0s。距离Ⅱ段：（1）保护本线路全长，但不超过下一条线路距离Ⅰ段的保护范围；（2）延时

t动作，一般动作时限为0.5s。距离Ⅲ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：距离Ⅰ段：（1）保护本线路全长的80～85％；距离Ⅱ段：（16三、距离保护的主要组成元件起动元件构成：过电流继电器、低阻抗继电器、反映负序、零序电流的继电器。三段式距离保护的组成元件和逻辑框图三、距离保护的主要组成元件起动元件构成：过电流继电器、低阻抗7

第二节阻抗继电器

阻抗继电器：计算保护安装点至短路点之间的测量阻抗，与整定阻抗比较，确定保护是否应该动作。是距离保护中的核心元件。阻抗是复数，是向量，既有大小（幅值），也有方向（相位）第二节阻抗继电器阻8是电流互感器TA的变比；是电压互感器TV的变比；阻抗继电器的测量阻抗可以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。是电流互感器TA的变比；是电压互感器TV的变比；阻抗继电器的9三种阻抗动作区：1.全阻抗继电器特性2.方向阻抗继电器特性3.偏移阻抗继电器特性阻抗继电器的动作特性阻抗继电器的动作特性由阻抗复平面图上的阻抗动作区来表示。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，继电器动作三种阻抗动作区：阻抗继电器的动作特性阻抗继电器的动作特性由阻10二、复平面分析圆或直线特性的阻抗继电器

1.全阻抗继电器动作特性：阻抗动作区是一个以原点为圆心、为半径的圆。即唯一取决于短路点到保护安装处的阻抗大小（幅值），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。缺点：无方向性，即反方向短路故障时也可能动作。是整定阻抗。二、复平面分析圆或直线特性的阻抗继电器动作特性：阻抗动作区是11动作方程：（1）比幅式

（2）比相式阻抗形式：电压形式：阻抗形式：电压形式：动作方程：阻抗形式：电压形式：阻抗形式：电压形式：12幅值比较和相位比较之间的关系（互换性）：（1）幅值比较原理：（2）相位比较原理：，或幅值比较和相位比较之间的关系（互换性）：，或13平行四边型法则：成立条件：（1）A、B、C、D为同一频率正弦交流量；（2）短路暂态过程中的非周期分量和谐波分量不成立。平行四边型法则：成立条件：142.方向阻抗继电器

动作特性：阻抗动作区是以为直径，以为圆心的圆。动作区的圆弧经过原点。方向阻抗继电器的阻抗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。2.方向阻抗继电器动作特性：阻抗动作区是以15阻抗形式：电压形式：（1）比幅式动作方程（2）比相式动作方程阻抗形式：电压形式：阻抗形式：电压形式：（1）比幅式动作方程（2）比相式动作方程16继电保护ppt课件距离保护173.偏移特性阻抗继电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象限。是介于0～1之间的实数。阻抗动作圆的直径为：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3.偏移特性阻抗继电器阻抗动作区是一个以为18（2）比相式动作方程阻抗形式：（1）比幅式动作方程电压形式：阻抗形式：电压形式：其中，极化电压为，补偿电压为（2）比相式动作方程阻抗形式：（1）比幅式动作方程电压形式：19继电保护ppt课件距离保护20测量阻抗、整定阻抗、起动阻抗的意义和区别1、测量阻抗：由加入继电器的测量电压和测量电流计算得出。2、整定阻抗：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。测量阻抗、整定阻抗、起动阻抗的意义和区别1、测量阻抗21一、对接线方式的基本要求一

1.

ZJ∝l

(保护至短路点的距离)

2.

ZJ与故障类型无关第三节阻抗继电器的接线方式一、对接线方式的基本要求一第三节阻抗继电器的接线方式22阻抗继电器的接线方式阻抗继电器的接线方式是继电器电流、电压的选取方式。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、相电压和具有K3I0补偿的相电流接线，反应接地短路故障。阻抗继电器的接线方式阻抗继电器的接线方式是继电器电流、电压的23二、相间短路阻抗继电器的0°接线方式1.三相短路※相间短路电流保护不能满足要求时，采用相间短路距离保护。结论：J1、J2、J3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。0°接线方式的3个阻抗继电器为：二、相间短路阻抗继电器的0°接线方式1.三相短路※相242.两相短路（AB）

2.两相短路（AB）253.两相接地短路3.两相接地短路26三、接地短路阻抗继电器的接线方式※零序电流保护不能满足要求时，考虑采用接地距离保护。相电压和具有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。三、接地短路阻抗继电器的接线方式※零序电流保护不能满足27单相接地短路故障分析其中，阻抗继电器：单相接地短路故障分析其中，阻抗继电器：281.单相接地短路（A）3.三相短路

2.两相接地短路（AB）

；结论：各故障相的阻抗继电器的测量阻抗均能正确动作；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。1.单相接地短路（A）3.三相短路2.两相接29第四节集成电路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为零，因而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，当输入电压时，，则方向阻抗继电器无法判断的相位，从而导致拒动。第四节集成电路型方向阻抗继电器的接线和特性分析一、方301.记忆回路模拟的记忆回路：一个串联谐振回路。回路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：方向阻抗继电器的死区消除的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.记忆回路模拟的记忆回路：一个串联谐振回路。方向阻抗继电器31方向阻抗继电器的死区消除的方法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，也能够起到记忆故障前电压相位的作用。3.引入非故障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。其中，这种方法不能消除三相短路时的死区。方向阻抗继电器的死区消除的方法2.高Q值50Hz带通有源滤32二极化回路记忆作用对继电器动作特性的影响1.正方向发生故障分析（用故障前电压相位代替故障后）正方向上经过渡电阻接地故障，则有，系统电源电压为：所以，则二极化回路记忆作用对继电器动作特性的影响1.正方向发33正方向发生故障分析方向阻抗继电器动作方程：用故障前电压代替故障后的电压后动作方程为：，其中是故障前电压。所以可得：因为正常时，所以正方向发生故障分析方向阻抗继电器动作方程：用故障前电压代替故342.反方向发生故障（用故障前电压相位代替故障后）用故障前电压相位代替故障后电压相位后的动作方程为：2.反方向发生故障（用故障前电压相位代替故障后）用故障前电35第五节距离保护的整定原则及对距离保护的评价

一、对距离保护的整定原则

1.距离一段第五节距离保护的整定原则及对距离362.距离二段2.距离二段373.距离三段

采用方向阻抗继电器时

3.距离三段38二、对距离保护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复杂，可靠性低二、对距离保护的评价比电流保护具有更高的选择性39第六节影响距离保护正确工作的因素一、短路点过渡电阻的影响

1.短路点过渡电阻的性质

电弧电阻、中间物质电阻、导线与地的接触电阻、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。

Rg≈1050lg/Ig

接地短路：500KV300Ω220KV100Ω

第六节影响距离保护正确工作的因素一、短路点过渡电阻的影40影响：（1）使测量阻抗增大，保护范围缩短；（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.单侧电源线路过渡电阻的影响

影响：2.单侧电源线路过渡电阻的影响413.双侧电源线路过渡电阻的影响※α为负时，测量阻抗电抗部分减小，保护可能无选择性动作。3.双侧电源线路过渡电阻的影响※α为负时，测量阻抗电抗部424.对不同特性阻抗继电器的影响※

阻抗继电器动作特性在＋R轴方向上所占的面积越大，受过渡电阻的影响越小。大－>小：方向阻抗、偏移阻抗、全阻抗4.对不同特性阻抗继电器的影响※阻抗继电器动作特性在435.防止过渡电阻的方法

1）改善阻抗继电器的动作特性

2）利用瞬时测量装置5.防止过渡电阻的方法44二、振荡对距离保护的影响及振荡闭锁回路振荡原因：（1）输电线输送功率过大，超过静稳极限；

振荡原因：

（1）输电线输送功率过大，超过静稳极限；（2）无功功率不足引起系统电压降低；（3）短路故障切除缓慢；（4）非同期自动重合闸。

振荡对距离保护的影响：

ZJ=UJ/IJ=>误动二、振荡对距离保护的影响及振荡闭锁回路振荡原因：（1）输电线451.电力系统振荡时电压电流的分布三相系统→单相系统1.电力系统振荡时电压电流的分布三相系统→单相系统46沿线电压分布：线路上各点的电压向量均在UM、UN的连线上振荡中心Z：线路上电压最低的那一点。垂线

（1）系统阻抗角=线路阻抗角，EM=EN时，Z位置固定，(ZM+ZN+Zl)/2，

δ=180º时，UZ=0，相当于三相短路。（2）其它情况：垂线，Z位置随δ

变化。沿线电压分布：线路上各点的电压向量均在UM、UN的连线上472.振荡状态下电流与振荡角度的关系2.振荡状态下电流与振荡角度的关系48δ变化时，电流幅值随之变化：

δ＝（2k+1）,IM最大

δ

＝2k,IM

最小

δ不变时，电流为正弦波。δ变化时，电流幅值随之变化：δ不变时，电流为正弦波。493.电力系统振荡对距离保护的影响3.电力系统振荡对距离保护的影响50在近似计算中，假定h=1在近似计算中，假定h=151保护安装地点不同时：m=1/2时，Z保护安装点；m>1/2时，Z保护背后；m<1/2时，Z保护正方向。保护安装地点不同时：m=1/2时，Z保护安装点；52不同特性阻抗继电器受振荡影响的程度：

1.透镜型阻抗继电器2.方向阻抗继电器3.全阻抗继电器※动作特性在OO’方向上所占面积越大，越容易受到振荡的影响。※距离三段可通过延时躲开振荡的影响（>1.5s）

。不同特性阻抗继电器受振荡影响的程度：1.透镜型阻抗继电器53保护不同安装地点受振荡的影响：※振荡中心越靠近保护保护安装地点，受振荡影响越大；振荡中心位于保护范围以外或反方向时，振荡时不会误动。

保护不同安装地点受振荡的影响：※振荡中心越靠近保护保护安装54振荡闭锁回路

目的：振荡时将保护闭锁U、I均周期性变化，变化速度慢任一点电压和电流的相位均在变化对称，没有负序或零序分量（1）系统振荡与短路的区别振荡闭锁回路

目的：振荡时将保护闭锁U、I均周期性变化，变55（2）对振荡闭锁回路的要求：系统发生振荡而没有故障时应可靠地将保护闭锁，且振荡不停息，闭锁不应解除。系统发生各种类型的故障(包括转换性故障)保护应不被闭锁而能可靠地动作。振荡的过程中发生故障时，保护应能正确地动作。先故障后又发生振荡时．保护不致无选择性的动作。（2）对振荡闭锁回路的要求：系统发生振荡而没有故障时应可靠地565.振荡闭锁回路1）反应测量阻抗变化速度的振荡闭锁回路I段、II段采用方向阻抗继电器；III段采用偏移特性阻抗继电器。振荡时：ZIII、ZII

、ZI先后起动；短路时：

ZIII、ZII

、ZI同时起动；5.振荡闭锁回路1）反应测量阻抗变化速度的振荡闭锁回