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1、第三章 电网的距离疼惜一、距离疼惜基本原理一、距离疼惜基本原理 二、阻抗继电器动作特性二、阻抗继电器动作特性三、阻抗继电器实现方法三、阻抗继电器实现方法四、距离疼惜的整定计算及对距离疼惜的评价四、距离疼惜的整定计算及对距离疼惜的评价 五、距离疼惜的振荡闭锁五、距离疼惜的振荡闭锁六、故障类型判别及故障选相六、故障类型判别及故障选相七、距离疼惜特殊问题的分析七、距离疼惜特殊问题的分析八、工频故障重量距离疼惜八、工频故障重量距离疼惜第一节 距离疼惜基本原理及构成一、距离疼惜的基本概念一、距离疼惜的基本概念 电流疼惜：简洁、经济、工作牢靠；电流疼惜：简洁、经济、工作牢靠；距离疼惜：距离疼惜：受运行方式
2、、线路长短影响受运行方式、线路长短影响；短路时电压、电流同时变更的特征，短路时电压、电流同时变更的特征，35KV速动性不满足高压电网要求，速动性不满足高压电网要求，M N反映故障点至疼惜安装饰之间的距离，反映故障点至疼惜安装饰之间的距离，依据距离的远近确定动作时间。依据距离的远近确定动作时间。M NLZSetZRj Xk3Z依依据据测测量量阻阻抗抗在在不不同同状状况况下下幅幅值值和和相相位位的的“差差异异”，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。k1Zk2Z区内：区内：区外：区外：反方向：反方向：二、距离疼惜的接线方式对接线方式的基本要求：对接线方式的基
3、本要求：测量电压测量电压2 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）M NZK=z1lk M N接地短路接地短路相间短路相间短路相间距离疼惜接线方式：相间距离疼惜接线方式：1)1)三相短路三相短路 M N=0三个相间阻抗元件均动作三个相间阻抗元件均动作2)2)两相相间短路两相相间短路（AB,ABG）=0一个相间阻抗元件动作一个相间阻抗元件动作 M N3)3)单相接地短路单相接地短路(A)=0无相间阻抗元件动作无相间阻抗元件动作 M N接地距离疼惜接线方式：接地距离疼惜接线方式：1)1)三相短路三相短路=0三个接地阻抗元件均动作三个接地阻抗元件均动作 M
4、 N2)2)单相接地短路单相接地短路(A)=0一个接地阻抗元件动作一个接地阻抗元件动作 M N3)3)两相接地短路（两相接地短路（AB）=0两个接地阻抗元件动作两个接地阻抗元件动作 M N4)4)两相相间短路两相相间短路（ABAB）=0无接地阻抗元件动作无接地阻抗元件动作 M N接地短路距离保护接地短路距离保护相间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（故障电流故障环路（故障电流流通的回路）流通的回路）电压、电流量。电压、电流量。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
5、路；相地故障环路；三、距离疼惜的构成启动部分：判别系统是否发生故障启动部分：判别系统是否发生故障,负序负序/零序零序,电流突变量电流突变量测量部分：测量故障距离（阻抗）测量部分：测量故障距离（阻抗）,由阻抗元件构成，三段由阻抗元件构成，三段振荡闭锁：系统振荡时，防止距离疼惜误动振荡闭锁：系统振荡时，防止距离疼惜误动PT 断线：断线：防止由于测量电压消逝而使测量部分误动防止由于测量电压消逝而使测量部分误动其次节 阻抗继电器及其动作特性 阻抗继电器：阻抗继电器：由于互感器误差、故障点由于互感器误差、故障点过渡电阻，过渡电阻，Zm落在落在 Zset 附附近的一个区域中。近的一个区域中。测量故障环路的
6、测量阻抗测量故障环路的测量阻抗ZmZm，与整定阻抗，与整定阻抗ZsetZset比较，比较，确定故障所处的区段，确定疼惜是否应当动作。确定故障所处的区段，确定疼惜是否应当动作。动作区域动作区域圆形圆形四边形四边形苹果形苹果形橄榄形等橄榄形等LZSetZRj Xk3Zk1Zk2Z M N一、一、阻抗继电器的动作特性和动作方程阻抗继电器的动作特性和动作方程动作特性：动作区域的形态（圆、四边形等）；动作特性：动作区域的形态（圆、四边形等）；几何图形、动作方程几何图形、动作方程1.1.圆特性阻抗继电器圆特性阻抗继电器偏移圆、偏移圆、上抛圆、上抛圆、偏转圆偏转圆方向圆、方向圆、全阻抗圆全阻抗圆 M NLZ
7、SetZRj Xk3Zk1Zk2Z圆内为动作区圆内为动作区1 1）偏移阻抗圆特性）偏移阻抗圆特性两矢量末端的连线作圆两矢量末端的连线作圆 M NRj X圆心：圆心：正方向整定阻抗正方向整定阻抗Zset1,圆内为动作区圆内为动作区;圆外为非动作区。圆外为非动作区。半径：半径：Z0反方向整定阻抗反方向整定阻抗Zset2（1 1）幅值比较方式）幅值比较方式 （2 2）相位比较方式）相位比较方式动作方程：动作方程：Rj XZ0Zm 动作阻抗动作阻抗Z Zopop：使阻抗元件处于临界动作状态的阻抗。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测量阻抗角所对应的动作阻抗是 不同的
8、。不同的。最灵敏角：最灵敏角：Rj XZ0 方向性：能够消退方向阻抗元件在正方向性：能够消退方向阻抗元件在正 向出口处的疼惜死区，但同时反方向向出口处的疼惜死区，但同时反方向 故障也存在误动的可能，所以没有完故障也存在误动的可能，所以没有完 全的方向性。全的方向性。应用：距离疼惜的后备段（第应用：距离疼惜的后备段（第III段）段）set1（线路阻抗角）（线路阻抗角）ZOP1ZOP2疼惜范围最长疼惜范围最长动作阻抗最大动作阻抗最大Z02 2）方向阻抗圆特性）方向阻抗圆特性 M NRj X圆心：圆心：半径：半径：动作方程：动作方程：Zm 动作阻抗动作阻抗Z Zopop：不同测量阻抗角所对应的动作阻
9、抗是不同测量阻抗角所对应的动作阻抗是 不同的。不同的。最灵敏角：最灵敏角：方向性：当疼惜反方向发生故障时不动作，阻抗元件方向性：当疼惜反方向发生故障时不动作，阻抗元件 本身具有方向性。本身具有方向性。应用：距离疼惜的主疼惜段（第应用：距离疼惜的主疼惜段（第I、II段）段）set线路阻抗角线路阻抗角Z0Rj XZm动作阻抗最大动作阻抗最大疼惜范围最长疼惜范围最长3 3）全阻抗圆特性）全阻抗圆特性 M N圆心：圆心：半径：半径：动作方程：动作方程：Rj XZm 动作阻抗动作阻抗Z Zopop：不同测量阻抗角所对应的动作阻抗相同。不同测量阻抗角所对应的动作阻抗相同。方向性：方向性：无方向性。无方向性
10、。应用：应用：单侧电源系统中。单侧电源系统中。Rj X4 4）上抛圆特性）上抛圆特性 M N圆心：圆心：半径：半径：动作方程：动作方程：Rj X 应用：发电机失磁疼惜。应用：发电机失磁疼惜。5 5）特性圆的偏转）特性圆的偏转 M N动作方程：动作方程：Rj X偏转偏转动作范围：动作范围：1801802.2.苹果圆特性和橄榄形特性苹果圆特性和橄榄形特性苹果形苹果形橄榄形橄榄形抗过渡电阻实力强，耐过负荷实力差抗过渡电阻实力强，耐过负荷实力差抗过渡电阻实力差，耐过负荷实力强抗过渡电阻实力差，耐过负荷实力强j XRRj X3.3.直线特性阻抗元件直线特性阻抗元件j XR1)1)电抗特性电抗特性无方向性
11、，耐过渡电阻实力强，重负荷状况下可能无方向性，耐过渡电阻实力强，重负荷状况下可能误动，一般不单独接受（复合特性元件）。误动，一般不单独接受（复合特性元件）。2)2)电阻特性电阻特性j XR3)3)方向特性方向特性j XR4.4.多边形特性多边形特性Rj XRsetXset克服圆特性的缺点，兼顾耐受过电阻和过负荷的实力克服圆特性的缺点，兼顾耐受过电阻和过负荷的实力5.5.复合特性复合特性二、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 M N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，间接推断故障位置微机疼惜;模拟疼惜一、确定值比较原理的实现电压形式的比幅方程（模
12、拟式疼惜）电压形式的比幅方程（模拟式疼惜）1.1.模拟式疼惜中确定值比较的实现模拟式疼惜中确定值比较的实现TA绝绝对对值值比比较较回回路路RTV方向特性阻抗继电器方向特性阻抗继电器KI：阻抗量纲KU：无量纲2.2.数字式疼惜中确定值比较的实现数字式疼惜中确定值比较的实现既可用电压形式实现，也可用阻抗形式实现。既可用电压形式实现，也可用阻抗形式实现。电压电压/电流采样值电流采样值 测量电压测量电压/电流基波相量电流基波相量二、相位比较原理的实现相相位位比比较较回回路路RTATV1.1.模拟式疼惜中相位比较的实现模拟式疼惜中相位比较的实现2.2.数字式疼惜中相位比较的实现数字式疼惜中相位比较的实现
13、（1 1）阻抗形式阻抗形式（2 2）电压形式电压形式-相量比较形式相量比较形式-瞬时值比较形式瞬时值比较形式三、比较工作电压相位法实现故障区段推断1.基本原理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选取不同的参考电压和角度就可构成不同的动作特性 M Nz z正常运行：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：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，基本同相点电压，接近额定电压，基本同相Z点残余电压，基本同相点残余电压，基本同相Z点残余电压，基本同相点残余电压，基本同相无物理意义，无物理意义，基本反相基本反相2.以正序电
14、压为参考电压的测量元件以正序电压为参考电压的测量元件 M Nz z疼惜正方向出口短路，疼惜正方向出口短路，能否正确动作？能否正确动作？不能，不能，Um=0相位不随故障位置变化相位不随故障位置变化出口短路时不为零出口短路时不为零参考电压参考电压除了三相短路外，出口短路时正序电压不为零。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。相当于引入了非故障相电压。M N（1）不同故障状况下正序参考电压的变更分析）不同故障状况下正序参考电压的变更分析结论：结论：在出口发生各种不对称短路时，故障环路上的正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
15、电压相同。序电压都有较大的量值，相位与故障前的环路电压相同。单相接地单相接地A A：两相接地两相接地ABAB：两相相间两相相间ABAB：三相短路：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）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正方向单相接地接地距离元件：接地距离元件：Zset-ZM1结论：动作区域包含坐标原点（疼惜出口）；结论：动作区域包含坐标原点（疼惜出口）；耐过渡电阻实力增加；耐过渡电阻实力增加；不失方向性。不失方向性。M N反方向单相接地反方向单相接地结论：动作区域为上抛圆，疼惜反方向出口短路结论：动作区域为上抛圆，疼惜反方向出口短路 不误动。不误动。Zs
16、et M NZm2.以记忆电压为参考电压的测量元件以记忆电压为参考电压的测量元件针对：针对：出口三相短路的电压死区。出口三相短路的电压死区。M N措施：措施：利用记忆电压作为参考电压。利用记忆电压作为参考电压。分析：分析：以以AB相间阻抗元件为例相间阻抗元件为例Zset-ZM1正正向向短短路路反反向向短短路路 M NZsetZm初态特性：初态特性：上述偏移圆特性、上抛圆特性仅在故障发上述偏移圆特性、上抛圆特性仅在故障发 生后最初的一段时间成立。生后最初的一段时间成立。第四节 距离疼惜的整定计算及评价 一、距离疼惜的整定计算CABDRjX2ABCD疼惜为三段式：疼惜为三段式：I、II段：方向特性
17、段：方向特性III段：偏移特性段：偏移特性1.1.距离一段距离一段2ABCD2.2.距离二段距离二段2AB2ABC助增：使测量阻抗增大外汲：使测量阻抗减小1)1)与相邻线路一段协作与相邻线路一段协作2ABCD2)2)与相邻变压器的快速疼惜协作与相邻变压器的快速疼惜协作2AB取小值作为定值取小值作为定值灵敏度校验：灵敏度校验：3.3.距离三段距离三段1)1)与相邻线路与相邻线路IIII段或段或IIIIII段协作段协作2ABCD2)2)与相邻变压器的电流、电压疼惜协作与相邻变压器的电流、电压疼惜协作2AB3)3)躲过正常运行时的最小负荷阻抗躲过正常运行时的最小负荷阻抗2ABM全阻抗：全阻抗：方向阻
18、抗：方向阻抗：偏移阻抗：偏移阻抗：Rj XZL.min1)1)与相邻线路与相邻线路II段或段或III段配合段配合2)2)与相邻变压器的电流、电压保护配合与相邻变压器的电流、电压保护配合3)3)躲过正常运行时的最小负荷阻抗躲过正常运行时的最小负荷阻抗取最小值取最小值灵敏度校验：灵敏度校验：2ABC动作时间：动作时间：最大振荡周期（最大振荡周期（1.52s）二、对距离疼惜的评价二、对距离疼惜的评价疼惜区稳定，灵敏度高，受运行方式影响小疼惜区稳定，灵敏度高，受运行方式影响小一段不能疼惜全长，首末端共一段不能疼惜全长，首末端共3040的范的范围故障疼惜动作有时延围故障疼惜动作有时延接线困难，牢靠性低接线困难，牢靠性低可用于发电机、变压器疼惜中作后备可用于发电机、变压器疼惜中作后备