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1、第三章第三章 电网距离保护电网距离保护1电流保流保护n优点：点：简单、经济、可靠，广泛、可靠，广泛应用用于于35KV35KV及以下等及以下等级的的电网。网。n缺点：缺点：定定值、保、保护范范围以及灵敏度受以及灵敏度受系系统运行方式运行方式变化的影响化的影响较大。大。思思考考：电电流流、电电压压保保护护的的主主要要优优点点是是简简单单、可可靠靠、经经济济，但但是是，对对于于容容量量大大、电电压压高高或或结结构构复复杂杂的的网网络络，它它们们难难于于满满足足电电网网对对保保护护的的要要求求。电电流流、电电压压保保护护一一般般只只适适用用于于35kV及及以以下下电电压压等等级级的的配配电电网网。对对
2、于于110kV及及以以上上电电压压等等级级的的复杂网复杂网，线路保护采用何种保护方式？，线路保护采用何种保护方式？解决方法：解决方法：采用一种新的保护方式采用一种新的保护方式距离保护距离保护。第三章第三章 电网的距离保护电网的距离保护3.1 3.1 距离保距离保护的基本原理与构成的基本原理与构成3.2 3.2 阻抗阻抗继电器及器及动作特性作特性3.3 3.3 阻抗阻抗继电器的器的实现方法方法3.4 3.4 距离保距离保护的整定的整定计算与算与对距离保距离保护的的评价价3.5 3.5 距离保距离保护的振的振荡闭锁3.6 3.6 故障故障类型判型判别和故障和故障选相相3.73.7距离保距离保护特殊
3、特殊问题的分析的分析一、距离保护的基本概念一、距离保护的基本概念 距离保护是反应故障点至距离保护是反应故障点至保护安装点之间的保护安装点之间的距离距离（或阻（或阻抗），并根据距离的抗），并根据距离的远近远近而确而确定定动作时间动作时间。3.1 3.1 距离保距离保护的基本原理与构成的基本原理与构成n利用短路利用短路时电压、电流流同同时变化的化的特征特征，测量量电压与与电流的流的比比值，反，反应故障点到故障点到保保护安装安装处的的距离距离。n测量保量保护安装安装处至故障点的至故障点的距离距离，实际上是上是测量保量保护安装安装处至故障点之至故障点之间的的阻阻抗大小抗大小，故有，故有时又称之又称之为
4、阻抗保阻抗保护。n电压与与电流的流的这个比个比值被称被称为测量阻抗量阻抗，表示表示为3.1.1 3.1.1 距离保护的基本概念距离保护的基本概念距离保护是反应保护安装处至短路点之间的距离保护是反应保护安装处至短路点之间的距离，并根据短路点至保护安装处的距离确距离，并根据短路点至保护安装处的距离确定动作时限的一种保护。定动作时限的一种保护。整定距离整定距离L Lsetset：与距离保：与距离保护的范的范围相相对应的距离。的距离。1)1)故障故障发生在保生在保护区正方向，区正方向，设法法测出故障点至保出故障点至保护安装安装处的距离的距离L Lk k，并与，并与L Lsetset比比较：L Lk k
5、 L Lsetset：保：保护范范围外故障，保外故障，保护不不动作（作（k2k2）2)2)故障故障发生在保生在保护区反方向，直接判区外故障不区反方向，直接判区外故障不动作（作（k3k3）1)1)正常运行时：正常运行时：U Um m：近似为额定电压：近似为额定电压I Im m ：为负荷电流：为负荷电流Z Zm m：为负荷阻抗，量值较大，：为负荷阻抗，量值较大，其阻抗角为数值较小的功率其阻抗角为数值较小的功率因数角，阻抗性质以电阻性因数角，阻抗性质以电阻性为主。（为主。（Z ZL L）3.1.2 3.1.2 测量阻抗及其与故障距离的关系测量阻抗及其与故障距离的关系测量阻抗：保护安装处测量电压测量阻
6、抗：保护安装处测量电压UmUm和测量电流和测量电流ImIm的的比值比值2)2)系统发生金属性短路时系统发生金属性短路时U Um m：降低：降低 I Im m：增大：增大Z Zm m：为短路点与保护安装处：为短路点与保护安装处的线路阻抗的线路阻抗对具有均匀参数的输电线路，忽略分布电容和电导，有：对具有均匀参数的输电线路，忽略分布电容和电导，有：Z Zm m=Z=Zk k =z=z1 1L Lk k，其中，其中z z1 1为单位长度线路的复阻抗为单位长度线路的复阻抗在线路阻抗的方向上，比较在线路阻抗的方向上，比较Z Zm m（或（或Z Zk k）与）与 Z Zsetset的大的大小，即可实现小，即
7、可实现L Lk k与与L Lsetset的比较。的比较。Z Zk k Z Zsetset 说明明L Lk k Z Zsetset 说明明L Lk k L Lsetset：在保：在保护区外，保区外，保护不不动作（作（k2k2）Z Zk k在在Z Zsetset 的反方向：区外故障，保的反方向：区外故障，保护不不动作（作（k3k3）整定阻抗：和整定长度整定阻抗：和整定长度Lset相对应的阻抗相对应的阻抗Zset Zset=Z1 Lset接接线方式：方式：给距离距离继电器接入器接入电压和和电流的方式流的方式继电器电流、电压的选取方式就是阻抗继电器的接线继电器电流、电压的选取方式就是阻抗继电器的接线方
8、式。方式。阻抗继电器的接线方式主要有两种：阻抗继电器的接线方式主要有两种：1、0 接线方式，反应接线方式，反应相间短路故障相间短路故障；2、相电压和具有、相电压和具有K3I0补偿的相电流接线，反应补偿的相电流接线，反应接地接地短路故障短路故障。3.1.3 测量电压和测量电流的选取测量电压和测量电流的选取(1)(1)测量阻抗正比于量阻抗正比于保保护安装安装处到到短路短路点之点之间的距离；的距离；(2)(2)继电器的测量阻抗与故障类型无关继电器的测量阻抗与故障类型无关;加入继电器的电压加入继电器的电压Um和电流和电流Im应满足应满足基本要求：基本要求：13保护安装处的残压：保护安装处的残压：假假设
9、：Z Z1 1=Z=Z2 2 不不计负荷荷电流流（一）母线电压的计算公式（一）母线电压的计算公式K Z保保护安装安装处的残的残压：1.1.单相接地（单相接地（A A相）相）2.2.中性点直接接地中性点直接接地电网两相接地短路网两相接地短路(BC(BC相相为例）例）3.3.两相不接地短路故障（两相不接地短路故障（BCBC两相短路为例）两相短路为例）不能反不能反应故障距离！故障距离！4.4.三相短路接地三相短路接地各种测量阻抗都能正确反映故障点到保护安装处各种测量阻抗都能正确反映故障点到保护安装处的距离！的距离！5.5.故障故障环路的概念及路的概念及测量量电压、电流的流的选取取故障环路：故障电流可
10、以故障环路：故障电流可以流通流通的通路称为故障环路。的通路称为故障环路。故障环路上的电压和环路中流通的电流之间满足：故障环路上的电压和环路中流通的电流之间满足：即用它们作为测量电压和测量电流得出的测量阻抗可以即用它们作为测量电压和测量电流得出的测量阻抗可以即用它们作为测量电压和测量电流得出的测量阻抗可以即用它们作为测量电压和测量电流得出的测量阻抗可以正确反映保护安装处到故障点之间的距离。正确反映保护安装处到故障点之间的距离。正确反映保护安装处到故障点之间的距离。正确反映保护安装处到故障点之间的距离。接地接地距离接距离接线方式：方式：l l 保保护接地短路故障接地短路故障l l 采用采用相相-地
11、地故障故障环路路l l 测量量电压取保取保护安装安装处故障相故障相对地地电压l l 测量量电流取流取带有有零序零序电流流补偿的的故障相故障相电流流l l 可反映可反映单相接地故障、两相接地故障和三相相接地故障、两相接地故障和三相接地故障接地故障l l 不能反映相不能反映相间短路短路 零序电流保护不能满足要求时，考虑采用接地距离保护。零序电流保护不能满足要求时，考虑采用接地距离保护。相相间距离接距离接线方式：方式：l l 保保护相相间短路故障短路故障l l 采用相采用相-相故障相故障环路路l l 测量量电压取保取保护安装安装处两故障相两故障相的的电压差差l l 测量量电流取保流取保护安装安装处两
12、故障相两故障相的的电流差流差l l 可反映两相短路、两相接地故障和三相短路可反映两相短路、两相接地故障和三相短路故障故障l l 不能反映不能反映单相接地短路相接地短路 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。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。（1 1）相间距离保护）相间距离保护0 0接线方式可以正接线方式可以正确反应三相短路、两相短路、两相接地短路，不能确反应三相短路、两相短路、两相接地短路，不能正确反应正确反应单相接地短路单相接地短路。（2 2）接地距离保护带零序电流补偿的接）接地距离保护带零序电流补偿的接线方式，可以正确反应单相接地短路、两相接地短线方式，
13、可以正确反应单相接地短路、两相接地短路和三相短路时。不能正确反应路和三相短路时。不能正确反应两相短路两相短路。结论 测量电压测量电压测量电流测量电流ABAB相相BCBC相相CACA相相相间距离保护的接线方式（相间距离保护的接线方式（0 0接线）接线）当功率因数当功率因数为1 1时，加在，加在继电器端子上的器端子上的电压与与电流的相位差流的相位差为0 0，故称，故称为0 0接接线。测量电压测量电流A相B相C相接地距离保护的接线方式（具有零序电流补偿的接地距离保护的接线方式（具有零序电流补偿的0 0接线）接线）3.1.4 3.1.4 距离保护的时限特性距离保护的时限特性距离保距离保护的的动作作时间
14、t t与保与保护安装安装处到故障点之到故障点之间的距离的关系称的距离的关系称为距离保距离保护的的时限特性，目前限特性，目前获得得广泛广泛应用的是用的是阶梯型梯型时限特性，称限特性，称为距离保距离保护的的、段。段。由三段构成由三段构成段段段段段段主保护主保护后备保护后备保护距离距离段：段：（1）保护本线路全长的）保护本线路全长的8085；（2）瞬时动作，即动作时限为）瞬时动作，即动作时限为0s。距离距离段：段：（1）保护本线路全长，但不超过下一条线路距离）保护本线路全长，但不超过下一条线路距离段的保段的保护范围；护范围；（2）延时）延时 t动作，一般动作时限为动作，一般动作时限为0.5s。距离距
15、离段：段：（1）保护本线路全长，下一级线路全长，甚至更远；）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：）延时动作，一般动作时限为：I I段：段：保护区不能伸出本线路，即测量阻保护区不能伸出本线路，即测量阻抗小于本线路阻抗时动作。抗小于本线路阻抗时动作。可靠系数，可靠系数，0.8 0.9IIII段段 保护区不能伸出相邻线路保护区不能伸出相邻线路I I段保护区，段保护区，即测量阻抗小于本线路阻抗与相邻线路即测量阻抗小于本线路阻抗与相邻线路I I段动作阻抗之和。段动作阻抗之和。靠延时保证选择性靠延时保证选择性可靠系数，可靠系数，0.8IIIIII段段:在系统正常时不起
16、动，故障时起在系统正常时不起动，故障时起动，即测量阻抗小于最小的负荷阻抗时动，即测量阻抗小于最小的负荷阻抗时保护动作。依靠时间的阶梯性来保证选保护动作。依靠时间的阶梯性来保证选择性择性I I段段：保保护区区为本本线路路全全长的的80%-85%80%-85%瞬瞬时动作于本作于本线路出口断路器；路出口断路器；IIII段段：保保护区区为本本线路路全全长，t=0.5st=0.5s动作作于于本本线路出口断路器；路出口断路器；IIIIII段段：躲最最小小负荷荷阻阻抗抗，阶梯梯时限限特特性性，延延时动作于本作于本线路出口断路器路出口断路器I I、IIII段段为主保主保护，IIIIII段段为后后备保保护。3.
17、1.5 3.1.5 距离保护的组成距离保护的组成由起由起动元件、元件、测量元件、量元件、时间元件和元件和执行行元件元件组成。成。三、距离保护的主要组成元件三、距离保护的主要组成元件1 1、起动元件（、起动元件（）判断系统是否发生故障；判断系统是否发生故障；过过电流继电器、低阻抗继电器、电流继电器、低阻抗继电器、反映负序、零序电流的继电器。反映负序、零序电流的继电器。2 2、测量元件、测量元件(距离元件）距离元件）阻抗继电器；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
18、。是距离保护中的核心元件。是否应该动作。是距离保护中的核心元件。3 3、时间元件、时间元件时间继电器；时间继电器；4 4、振荡闭锁回路、振荡闭锁回路故障时短时开放距离保护故障时短时开放距离保护I I、IIII段，段，振荡时振荡时 立即闭锁立即闭锁I I、IIII段；段；5 5、断线闭锁元件、断线闭锁元件电压互感器二次断线时闭锁距离保电压互感器二次断线时闭锁距离保护；护；6 6、出口执行元件；、出口执行元件；阻抗继电器测量阻抗阻抗继电器测量阻抗距离保护利用距离保护利用阻抗阻抗继电器继电器来判断故障来判断故障所在区域。所在区域。距离保护原理距离保护原理阻抗继电器动作方程正常运行时正常运行时为负荷阻
19、抗为负荷阻抗故障时为保故障时为保护安装处到护安装处到故障点的线故障点的线路阻抗路阻抗整定阻抗整定阻抗n距离保距离保护的基本任的基本任务：n 短路短路时准确准确测量出短路点到保量出短路点到保护安安装装处的距离（阻抗），按照的距离（阻抗），按照预定的定的保保护动作范作范围和和动作特性判断短路作特性判断短路点是否在其点是否在其动作范作范围内，决定是否内，决定是否应该跳跳闸和确定跳和确定跳闸时间。3.2 3.2 阻抗阻抗继电器及其器及其动作特性作特性n阻抗阻抗继电器的主要作用：器的主要作用：n 直接或直接或间接接测量短路点到量短路点到保保护安装地点之安装地点之间的阻抗，并与的阻抗，并与整定阻抗整定阻抗
20、值进行比行比较，以确定保，以确定保护是否是否应该动作，又称距离作，又称距离继电器。器。阻抗继电器的分类阻抗继电器的分类 按加入继电器的构成方式分类按加入继电器的构成方式分类 单相补偿式（第单相补偿式（第类类）、多相补偿式（第、多相补偿式（第类）类）按继电器的动作特性分类按继电器的动作特性分类 圆特性、非圆特性圆特性、非圆特性 按比较回路实现方法分类按比较回路实现方法分类 比幅式、比相式比幅式、比相式41距离保护的实质是用距离保护的实质是用测量阻抗测量阻抗 与被保护线路的与被保护线路的整定阻抗整定阻抗 比较。比较。当短路点在保护范围以外时，即当短路点在保护范围以外时，即 时，时，继电器继电器不动
21、作不动作；当短路点在保护范围以内时，即当短路点在保护范围以内时，即 时，时，继电器继电器动作动作。距离保护又称为低阻抗保护距离保护又称为低阻抗保护.Zk1234kZk3.2.1 3.2.1 阻抗继电器动作区域的概念阻抗继电器动作区域的概念前面分析，保护范围内故障时，前面分析，保护范围内故障时，Z Zm m Z Zsetset，阻抗继电器动作；阻抗继电器动作；实际上，由于互感器误差、故障点过渡电实际上，由于互感器误差、故障点过渡电阻等原因，阻等原因，Z Zm m一般并不会严格地落在与一般并不会严格地落在与Z Zsetset同向的直线上，而是落在该直线附近的一同向的直线上，而是落在该直线附近的一个
22、区域中。为保证区内故障时继电器能可个区域中。为保证区内故障时继电器能可靠动作，其动作范围应该是一个包括靠动作，其动作范围应该是一个包括Z Zsetset的的对应线段在内的一个区域。对应线段在内的一个区域。一、构成阻抗继电器的基本原则一、构成阻抗继电器的基本原则 一次阻抗与继电器测量阻抗之间的关系一次阻抗与继电器测量阻抗之间的关系 一、构成距离继电器的基本原理一、构成距离继电器的基本原理（1 1）TATA、TVTV有相位误差有相位误差（2 2）短路点有过渡电阻）短路点有过渡电阻解决办法：解决办法：扩展动作区。扩展动作区。仅把线段仅把线段 作为作为动作区保护会拒动。动作区保护会拒动。由于以下因素，
23、测量阻抗将偏离线段由于以下因素，测量阻抗将偏离线段 ：圆特性：圆特性：方向阻抗圆特性方向阻抗圆特性 全阻抗圆特性全阻抗圆特性偏移阻抗圆特性偏移阻抗圆特性常见动作特性：常见动作特性：苹果形动作特性苹果形动作特性橄榄形动作特性橄榄形动作特性多边形特性多边形特性多边形特性多边形特性3.2.2、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RjXABC1 1、全阻抗继电器、全阻抗继电器全阻抗特性圆：全阻抗特性圆：以保护安装点以保护安装点(坐标原点坐标原点)为圆心，为圆心，为半径的圆为半径的圆,圆内为动作区；圆内为动作区；反方向故障时会误动，反方向故障时会误动，没有方向性；没有方向性；1
24、 1、全阻抗继电器、全阻抗继电器RjXABC全阻抗继电器的特点：全阻抗继电器的特点：（2 2）为常数与为常数与 无关无关（1 1）没有死区）没有死区（3 3）没有方向性）没有方向性1 1、全阻抗继电器、全阻抗继电器RjXABC比幅式动作方程：比幅式动作方程：RjXABC比相式动作方程：比相式动作方程：平行四边型法则：平行四边型法则：幅值比较和相位比较之间的关系（互换性）：幅值比较和相位比较之间的关系（互换性）：起动条件起动条件动作动作不动作不动作（1 1）幅）幅值比比较原理：原理：（2 2）相位比）相位比较原理：原理：，或，或极化电压极化电压补偿电压补偿电压继电器动作继电器动作继电器动作继电器
25、动作成立条件：成立条件：（1）A、B、C、D为同一频率正弦交流量；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。）短路暂态过程中的非周期分量和谐波分量不成立。2 2、方向阻抗继电器、方向阻抗继电器RjXABC方向阻抗特性圆：方向阻抗特性圆：过坐标原点，以过坐标原点，以为直径的圆为直径的圆,圆内为圆内为动作区；动作区；反方向故障时不会误动，反方向故障时不会误动，本身具有方向性；本身具有方向性；RjXABC比幅式动作方程：比幅式动作方程：RjXABC比相式动作方程：比相式动作方程：方向阻抗继电器的特点：方向阻抗继电器的特点：（1 1）有死区）有死区（3 3）有明确的方向性
26、）有明确的方向性（2 2）随随 变化而不同变化而不同RjXABC3 3、偏移特性阻抗继电器、偏移特性阻抗继电器 圆心：圆心：半径：半径：反方向偏移反方向偏移ARjXBC正方向整定阻抗正方向整定阻抗ARjXBC比幅式动作方程：比幅式动作方程：ARjXBC比相式动作方程：比相式动作方程：偏移特性阻抗继电器的特点：偏移特性阻抗继电器的特点：（1 1）没有死区）没有死区（3 3）有不明确方向性）有不明确方向性（2 2）随随 变化而不同变化而不同ARjXBC总总 结结时，为全阻抗全阻抗继电器；器；时，为方向阻抗方向阻抗继电器；器；时，为偏移阻抗偏移阻抗继电器；器；时，为上抛特性。上抛特性。两种原理的互换
27、关系两种原理的互换关系 幅值比较原理：幅值比较原理：相位比较原理：相位比较原理：比相式比相式比幅式比幅式比幅式比幅式比相式比相式使距离保护装置刚能动作的使距离保护装置刚能动作的最最大测量阻抗大测量阻抗。三个重要的基本概念三个重要的基本概念整定阻抗整定阻抗Z Zsetset：测量阻抗测量阻抗Z Zk k：加入继电器的电压、电流的比值。加入继电器的电压、电流的比值。起动阻抗起动阻抗Z ZK.actK.act指编制整定方案时，根据保指编制整定方案时，根据保护范围给出的阻抗。发生短护范围给出的阻抗。发生短路时，当测量阻抗等于或小路时，当测量阻抗等于或小于整定阻抗时继电器动作。于整定阻抗时继电器动作。3
28、.3 3.3 阻抗阻抗继电器的器的实现 绝对值比比较原理的原理的实现 相位比相位比较原理的原理的实现 比比较工作工作电压相位的相位的实现3.3.1 3.3.1 绝对值比比较原理的原理的实现以模以模拟式式圆特性方向阻特性方向阻抗抗继电器器为例：例：URUR：电抗互感器，把抗互感器，把电流流变成成电压T T：电压变换器器3.3.2 3.3.2 相位比相位比较原理的原理的实现以模以模拟式式圆特性方向阻抗特性方向阻抗继电器器为例：例：3.3.3 3.3.3 比较工作电压相位实现的故障区段比较工作电压相位实现的故障区段判断判断1)比比较工作工作电压相位法基本原理相位法基本原理u工作电压：工作电压：工作电
29、压又称为补偿电压，定义为保护安装处测量电工作电压又称为补偿电压，定义为保护安装处测量电压与测量电流的线性组合。压与测量电流的线性组合。正常运行时：补偿电压就是线路正常运行时：补偿电压就是线路Z Z点的运行电压，它在点的运行电压，它在量值上接近额定电压，相位上基本与量值上接近额定电压，相位上基本与 同相位。同相位。正方向区外正方向区外K K1 1点短路时点短路时为为M M处的残压处的残压相位相同相位相同整定点整定点z z残余电压残余电压正方向区内正方向区内K K2 2点短路时点短路时为母线为母线M M处的残压处的残压为整定点为整定点z z点的残压点的残压相位相反相位相反反方向反方向K K3 3点
30、短路时点短路时为为N N侧电源在侧电源在M M处的残压处的残压为为N N侧电源在整定侧电源在整定点点Z Z点的残压点的残压相位相同相位相同u正方向区外故障时，工作电压相位与测量电压相同正方向区外故障时，工作电压相位与测量电压相同u反方向故障时，工作电压相位与测量电压相同反方向故障时，工作电压相位与测量电压相同u正方向区内故障时，工作电压与测量电压相位相反正方向区内故障时，工作电压与测量电压相位相反结论结论：以：以 为参考相量，检测工作电压的相为参考相量，检测工作电压的相位变化，可以检测出短路故障的方向和位置。位变化，可以检测出短路故障的方向和位置。实际系统中：考虑互感器误差、过渡电阻等因素，为
31、保实际系统中：考虑互感器误差、过渡电阻等因素，为保证区内故障时可靠动作，设置测量元件动作的条件为：证区内故障时可靠动作，设置测量元件动作的条件为：式中式中1 1和和 2 2为比相动作范围偏离为比相动作范围偏离180180的角度，都取正值。的角度，都取正值。若取若取1 1=2 2=90=90，则有：，则有：即：即：1 1=2 2=90=90时为方向圆，缺点：正方向或反方向出口短路时为方向圆，缺点：正方向或反方向出口短路时，时，U Um m的数值接近的数值接近0 0，Z Zm m的阻抗值都很小，落在坐标原点附近，可的阻抗值都很小，落在坐标原点附近，可能出现正向短路拒动或反向出口短路误动的情况。能出
32、现正向短路拒动或反向出口短路误动的情况。解决方法：解决方法：不用测量电压不用测量电压U Um m作为参考电压，而改选其他的电压量作为参考电压，而改选其他的电压量作为参考电压！作为参考电压！可以认为不同特性的阻抗继电器的区别只是在于所可以认为不同特性的阻抗继电器的区别只是在于所选的极化电压（又称选的极化电压（又称“参考电压参考电压”）不同。）不同。如：设极化电压如：设极化电压 为测量电压为测量电压 ，则测量元件的，则测量元件的动作条件可表示为：动作条件可表示为：引入引入 “极化电压极化电压 ”作为判断工作电压相位的参考作为判断工作电压相位的参考对极化极化电压的要求：的要求：(1)极化极化电压只作
33、相位参考量，不参与阻抗只作相位参考量，不参与阻抗测量，量，任何任何时候其候其值不能不能为零；零；(2)极化极化电压的相位不的相位不应随故障位置而随故障位置而变化。化。动作方程或动作条件可表示作条件可表示为：取不同的极化电压和不同取不同的极化电压和不同的动作边界，可得到不同的动作边界，可得到不同的动作特性，一般取为：的动作特性，一般取为：2)2)以正序以正序电压为参考参考电压的的测量元件量元件l 以以测量量电压U Um m作作为参考参考电压的缺点：的缺点：在出口在出口发生各种生各种类型的短路型的短路时，故障相或相，故障相或相间电压下降下降为 0 0，此，此时无法保无法保证选择性要求。性要求。l
34、思路：引入非故障相思路：引入非故障相电压除三相除三相对称性故障以外，在各种不称性故障以外，在各种不对称故障称故障时，非故障，非故障相相电压不会不会为0 0，相位也不会随故障位置，相位也不会随故障位置变化。化。l 解决方法：采用正序解决方法：采用正序电压作作为参考参考电压。正序。正序电压是由三相是由三相电压组合而成，相当于引入了非故障相合而成，相当于引入了非故障相电压。以正序以正序电压为参考参考电压的的测量元件量元件正序正序电压取故障取故障环路上的路上的电压，如在接地距离中，如在接地距离中A A相相测量元件中量元件中 ，则选取取 为参考参考电压。在接地距离中在接地距离中BCBC相相测量元件中量元
35、件中 ，则选取取 参考参考电压为 。以正序以正序电压为参考参考电压的的测量元件量元件（1 1）不同故障情况下正序参考）不同故障情况下正序参考电压的的变化分析化分析以最以最严重的出口短路重的出口短路为例，假例，假设故障前后非故障相故障前后非故障相电压不不变i.Ai.A相相单相接地短路相接地短路 A A相出口相出口单相接地短路相接地短路时，保，保护安装安装处的的电压为：出口出口单相接地故障相接地故障时，故障相正序，故障相正序电压的相位的相位与与该相故障前相故障前电压的相位相同，幅的相位相同，幅值等于等于该相相故障前的故障前的2/32/3。ii.Aii.A、B B两相接地短路两相接地短路 出口出口A
36、 A、B B两相接地短路两相接地短路时，保，保护安装安装处的的电压为：出口两相接地故障出口两相接地故障时，两故障相正序，两故障相正序电压的相位与的相位与对应相故相故障前障前电压的相位相同，幅的相位相同，幅值等于等于该相故障前的相故障前的1/31/3。两故障相两故障相间正序正序电压的相位与的相位与该两相故障前相两相故障前相间电压的相位的相位相同，幅相同，幅值等于故障前相等于故障前相间电压的的1/31/3。ii.Aii.A、B B两相接地短路两相接地短路iii.ABiii.AB两相不接地短路两相不接地短路 ABAB两相不接地短路两相不接地短路时，保，保护安装安装处的的电压为：出口两相不接地故障出口
37、两相不接地故障时，两故障相正序，两故障相正序电压的相位与的相位与对应相相故障前故障前电压的相位相同，幅的相位相同，幅值等于等于该相故障前的相故障前的1/21/2。两故障相两故障相间正序正序电压的相位与的相位与该两相故障前相两相故障前相间电压的相位的相位相同，幅相同，幅值等于故障前相等于故障前相间电压的的1/21/2。iv.ABCiv.ABC三相三相对称短路称短路 出口出口ABCABC三相短路三相短路时，保，保护安装安装处的的电压为：出口三相短路出口三相短路时，各正序，各正序电压都都为0 0，正序参考，正序参考电压将无法将无法应用。但当用。但当发生非出口三相短路生非出口三相短路时，正序，正序电压
38、将不再将不再为0 0，变成相成相应相或相相或相间的残余的残余电压，如果此，如果此电压不低于不低于额定定电压的的10%15%10%15%，正序参考，正序参考电压就可以就可以应用。用。（而在出口（而在出口发生各种不生各种不对称短路称短路时，故障，故障环路上的正序路上的正序电压都有都有较大的量大的量值，相位与故障前的，相位与故障前的环路路电压相同。）相同。）以正序以正序电压为参考参考电压的的测量元件量元件（2 2）以正序）以正序电压参考参考电压的的测量元件的量元件的动作特性作特性动作方程：作方程：对接地距离接接地距离接线方式来方式来说：则有：有：（2 2）以正序）以正序电压参考参考电压的的测量元件的
39、量元件的动作特性作特性正方向正方向发生金属性短路生金属性短路时：不：不计短路前的短路前的负荷荷电流，并流，并设系系统的正序、的正序、负序阻抗相等，序阻抗相等，则保保护安装安装处的故障相的故障相电压和正和正序序电压可分可分别表示表示为：对应的特性在阻抗复平面上的特性在阻抗复平面上为一个以一个以Z Zsetset与与-Z-ZM1M1末端末端联线为直直径的径的圆。即。即正向故障情况下，正向故障情况下，以正序以正序电压为参考参考电压的的测量量元件的特性元件的特性变为一个包含坐一个包含坐标原点的偏移原点的偏移圆。正向出口短路正向出口短路时，测量阻抗明确地落在量阻抗明确地落在动作作区内，且耐受区内，且耐受
40、过渡渡电阻的能力阻的能力要比方向阻抗要比方向阻抗圆强。（同。（同样的的ZsetZset情况下）情况下）注意：注意：该偏移特性在正向故障的该偏移特性在正向故障的前提下导出，所以动作区域包括前提下导出，所以动作区域包括原点并不意味着会失去方向性！原点并不意味着会失去方向性！以正序以正序电压为参考参考电压的的测量元件量元件（2 2）以正序）以正序电压参考参考电压的的测量元件的量元件的动作特性作特性反方向反方向发生金属性短路生金属性短路时：以正序以正序电压为参考参考电压的的测量元件量元件（2 2）以正序）以正序电压参考参考电压的的测量元件的量元件的动作特性作特性对应的特性在阻抗复平面上的特性在阻抗复平
41、面上为一个一个以以Z Zsetset与与Z ZN1N1末端末端联线为直径的上直径的上抛抛圆。反向出口故障情况下，。反向出口故障情况下，测量量阻抗在原点附近，阻抗在原点附近，远离离动作区，可作区，可靠不靠不动；反向；反向远处故障，故障，-Z-Zm m在第三在第三象限，也不会象限，也不会动作。作。以正序以正序电压为参考参考电压的的测量元件量元件对相相间距离接距离接线方式来方式来说：则有：有：3)3)以以记忆电压为参考参考电压的的测量元件量元件以以测量量电压和正序和正序电压作作为参考参考电压都会因出口三相都会因出口三相对称性短路称性短路时因三相因三相电压为0 0，而失去比，而失去比较依据。依据。l
42、解决方法：采用解决方法：采用记忆电压（记忆故障前的故障前的电压）作）作为参考参考电压。仍具有明确的方向性（分析仍具有明确的方向性（分析过程略）程略）传统的模拟式距离保护，采用传统的模拟式距离保护，采用LCLC谐振记忆回路获得记忆电压。谐振记忆回路获得记忆电压。3)3)以以记忆电压为参考参考电压的的测量元件量元件原理：由原理：由R R、L L、C C组成的成的电路，自由振路，自由振荡频率率为50Hz50Hz。故障一定时间后，记忆电压将衰减故障一定时间后，记忆电压将衰减至故障后的测量电压，动作特性也至故障后的测量电压，动作特性也将变成经过原点的方向圆特性。将变成经过原点的方向圆特性。因此记忆回路的
43、作用是：保证方向因此记忆回路的作用是：保证方向阻抗继电器在短路刚发生的暂态过阻抗继电器在短路刚发生的暂态过程中正确动作。程中正确动作。阻抗阻抗继电器的精确工作器的精确工作电流流n当当继电器的起器的起动阻抗等于阻抗等于0.90.9倍的整定阻抗倍的整定阻抗时所所对应的最小的最小测量量电流，称流，称为精确工作精确工作电流。流。当当加加入入继继电电器器的的电电流流较较小小时时，继继电电器器的的动动作作阻阻抗抗将将下下降降，使使阻阻抗抗继继电电器器的的实实际际保保护护范范围围缩缩短短。这这将将影影响响到到与与相相邻邻线线路路阻阻抗抗元元件件的的配配合合，甚甚至至引引起起非非选选择择性性动动作作。为为了了
44、把把动动作作阻阻抗抗的的误误差差限限制制在在一一定定的的范范围围内内，规定了精工电流。规定了精工电流。阻抗阻抗继电器的精确工作器的精确工作电流流引入精确工作引入精确工作电流的意流的意义：1 1、它是用来衡量、它是用来衡量继电器器动作阻抗与整定阻抗之作阻抗与整定阻抗之间的的误差是否差是否满足足10%10%的要求的要求2 2、当加入阻抗、当加入阻抗继电器的器的电流大于精工流大于精工电流，流，说明阻抗明阻抗继电器的器的误差在差在10%10%之内之内3 3、为了减小阻抗了减小阻抗继电器的器的误差，精工差，精工电流越小流越小越好。越好。F 在多电源的复杂网络中能保证动作的选择性在多电源的复杂网络中能保证
45、动作的选择性 F 快速性快速性一侧瞬时动，另一侧一侧瞬时动，另一侧0.5s0.5s后动后动151520%20%151520%20%606070%70%两侧瞬时动两侧瞬时动F 保护区稳定，灵敏度高保护区稳定，灵敏度高F 可靠性稍差可靠性稍差3.4 3.4 距离保距离保护的整定的整定计算及算及评价价 应用：用：在在35KV-110KV35KV-110KV作作为相相间短路的主保短路的主保护和后和后备保保护；采用采用带零序零序电流流补偿的接的接线方式，在方式，在110KV110KV线路中路中也可作也可作为接地故障的保接地故障的保护。在在220KV220KV及以上及以上电压等等级线路中作路中作为后后备保
46、保护。对距离保护的评价对距离保护的评价一、距离保护的整定计算一、距离保护的整定计算 1.1.距离保护距离保护I I段：段：按躲过线路末端短路整定按躲过线路末端短路整定 其中 一、距离保护的整定计算一、距离保护的整定计算 2.2.距离保护距离保护IIII段：段：其中(1)(1)定值计算：定值计算：与相邻线路的距离与相邻线路的距离I I段配合段配合 一、距离保护的整定计算一、距离保护的整定计算 2.2.距离保护距离保护IIII段：段：其中 k 与相邻线路的距离与相邻线路的距离I I段配合段配合 一、距离保护的整定计算一、距离保护的整定计算 2.2.距离保护距离保护IIII段：段：其中(1)(1)定
47、值计算：定值计算：按躲过线路末端变电所变压器低压母线短路整定按躲过线路末端变电所变压器低压母线短路整定取上述两项中数值取上述两项中数值小者小者作为保护的定值。作为保护的定值。一、距离保护的整定计算一、距离保护的整定计算 2.2.距离保护距离保护IIII段：段：(2)(2)动作时间：动作时间：一、距离保护的整定计算一、距离保护的整定计算 2.2.距离保护距离保护IIII段：段：(2)(2)灵敏度校验：灵敏度校验：若灵敏度不满足要求，则与相邻线路距离保护若灵敏度不满足要求，则与相邻线路距离保护IIII段配合。段配合。故障点选取本线路末端故障点选取本线路末端与相邻下级线路距离保护与相邻下级线路距离保
48、护IIII段或段或IIIIII段配合段配合与相邻下级变压器的电流、电压保护配合与相邻下级变压器的电流、电压保护配合 （1 1）定值计算）定值计算变压器的电流、电压保护的最小保护范围。3.3.距离保护距离保护IIIIII段：段：一、距离保护的整定计算一、距离保护的整定计算 3.3.距离保护距离保护IIIIII段：段：按按躲过最小负荷阻抗整定。躲过最小负荷阻抗整定。考虑外部故障切除后，电动机自启动时，应可靠返回。考虑外部故障切除后，电动机自启动时，应可靠返回。最小负荷阻抗：最小负荷阻抗：返回阻抗：返回阻抗：动作阻抗：动作阻抗：一、距离保护的整定计算一、距离保护的整定计算 3.3.距离保护距离保护I
49、IIIII段：段：(1)(1)定值计算：定值计算：其中 按按躲过最小负荷阻抗整定。躲过最小负荷阻抗整定。考虑外部故障切除后，电考虑外部故障切除后，电动机自启动时，应可靠返回。动机自启动时，应可靠返回。对全阻抗继电器对全阻抗继电器对方向阻抗继电器对方向阻抗继电器一、距离保护的整定计算一、距离保护的整定计算 3.3.距离保护距离保护IIIIII段：段：(1)(1)定值计算：定值计算：按躲过最小负荷阻抗整定 对全阻抗继电器对全阻抗继电器对方向阻抗继电器对方向阻抗继电器一、距离保护的整定计算一、距离保护的整定计算 3.3.距离保护距离保护IIIIII段：段：(1)(1)定值计算：定值计算：按躲过最小负
50、荷阻抗整定 结论：结论：躲同样负荷阻抗，方向阻躲同样负荷阻抗，方向阻抗继电器的灵敏度比采用抗继电器的灵敏度比采用全阻抗继电器提高全阻抗继电器提高 倍。倍。一、距离保护的整定计算一、距离保护的整定计算 3.3.距离保护距离保护IIIIII段：段：(2)(2)灵敏度校验：灵敏度校验：近后备近后备 远后备远后备 故障点取本线路末端故障点取相邻线路末端（3 3）动作作时间：应比与之配合的相比与之配合的相邻设备保保护动作作时间大一个大一个时间级t t。考考虑躲振振荡，一般，一般应大于大于1.5-2s1.5-2s。与多条相与多条相邻线路保路保护配合配合时，取最大，取最大时间做做为动作作时间。3.3.距离保