110KV輸電線路繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.doc

1、目 錄第一章 緒論11.1概述11.2輸電線路保護(hù)的現(xiàn)狀及發(fā)展11.3論文主要內(nèi)容1第二章 輸電線路故障分析與保護(hù)配置12.1故障分析12.2輸電線路保護(hù)主要形式12.3本線路保護(hù)主配置12.4距離保護(hù)的整定計(jì)算方法1第三章 線路距離保護(hù)原理與整定計(jì)算13.1距離保護(hù)研究現(xiàn)狀13.2 距離保護(hù)的概述13.3 距離保護(hù)的原理13.4距離保護(hù)的整定計(jì)算1第四章 微機(jī)保護(hù)裝置硬件設(shè)計(jì)14.1微機(jī)保護(hù)裝置的硬件構(gòu)成14.2微機(jī)保護(hù)的算法基礎(chǔ)14.3微機(jī)保護(hù)裝置硬件設(shè)計(jì)1第五章 110KV線路保護(hù)主程序流程圖15.1主程序流程圖15.2中斷服務(wù)程序流程圖1第六章 總結(jié)1附 錄1參考文獻(xiàn)1致 謝1第一章

2、緒論1.1概述繼電保護(hù)裝置是指安裝在被保護(hù)元件上，反應(yīng)被保護(hù)元件故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)并作用于斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)的一種裝置。1.1.1繼電保護(hù)的作用電力是當(dāng)今世界使用最為廣泛、地位最為重要的能源。電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求安全可靠、電能質(zhì)量高、經(jīng)濟(jì)性好。但是，電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)各異，運(yùn)行情況復(fù)雜，覆蓋的地域遼闊。因此，受自然條件、設(shè)備及人為因素的影響，可能出現(xiàn)各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài).故障中最常見(jiàn)，危害最大的是各種型式的短路。為此，還應(yīng)設(shè)置以各級(jí)計(jì)算機(jī)為中心，用分層控制方式實(shí)施的安全監(jiān)控系統(tǒng)，它能對(duì)包括正常運(yùn)行在內(nèi)的各種運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施控制這樣才能更進(jìn)一步地確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。 1.1.2

3、繼電保護(hù)的基本任務(wù)繼電保護(hù)在電力系統(tǒng)中的主要作用是通過(guò)預(yù)防事故或縮小事故范圍來(lái)提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，最大限度地保證向用戶安全供電因此，繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)重要的組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的不可缺少的技術(shù)措施.在現(xiàn)代的電力系統(tǒng)中，如果沒(méi)有專門(mén)的繼電保護(hù)裝置，要想維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行是根本不可能的。這就要求繼電保護(hù)裝置必須具備以下基本任務(wù)是:一、自動(dòng)、迅速、有選擇性地僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，并最大限度地保證其他無(wú)故障的部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行二、能對(duì)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)作出反應(yīng)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)規(guī)范和設(shè)備承受能力動(dòng)作，發(fā)出告警信號(hào)，或減負(fù)荷，或延時(shí)跳閘三、條件許可時(shí)，可采取預(yù)定措施，盡快

4、地恢復(fù)供電和設(shè)備運(yùn)行。1.1.3繼電保護(hù)的基本要求對(duì)作用于跳閘的繼電保護(hù)裝置，在技術(shù)上有四個(gè)基本要求，即“四性”：選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可靠性。一、選擇性要求繼電保護(hù)裝置有選擇地動(dòng)作，僅將故障元件切除并希望停電范圍盡可能地小。有相對(duì)選擇性和絕對(duì)選擇性之分，當(dāng)有保護(hù)拒動(dòng)時(shí)為前者，反之則為后者。二、速動(dòng)性速動(dòng)性就是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除故障。以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下的工作時(shí)間，縮小故障元件的損壞程度。因此，在發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)力求保護(hù)裝置能迅速動(dòng)作。基本規(guī)律是電壓等級(jí)越高，切除越要快，一般220KV電壓等級(jí)為0.2s, 1035KV電壓等級(jí)為1.5s。三、靈敏

5、性靈敏性是指電氣設(shè)一備或線路在被保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生短路故障或不正常運(yùn)行情況時(shí)，保護(hù)裝置的反應(yīng)能力。滿足靈敏性要求的保護(hù)裝置應(yīng)該是在事先規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)不論短路點(diǎn)的位置、短路的類型如何，都能敏銳感覺(jué)，正確反應(yīng)。四、可靠性可靠性是指繼電保護(hù)裝置在其保護(hù)區(qū)發(fā)生故障時(shí)，不拒動(dòng);而在其非保護(hù)區(qū)發(fā)生故障時(shí)不誤動(dòng)。繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)或拒動(dòng)都會(huì)給電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重的危害。因此，有很高的可靠性是非常重要的，在使用繼電保護(hù)裝置時(shí)，必須滿足可靠性的要求。1.1.4繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)原則關(guān)于電網(wǎng)繼電保護(hù)的選擇在“技術(shù)規(guī)程”中已有具體的規(guī)定，一般要考慮的主要規(guī)則為:一、電力設(shè)備和線路必須有主保護(hù)和后備保護(hù)，必要時(shí)增加

6、輔助保護(hù)，其中主保護(hù)主要考慮系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全;后備保護(hù)主要是考慮主保護(hù)和斷路器拒動(dòng)時(shí)用一于故障切除:輔助保護(hù)是補(bǔ)充前二者的不足或在主保護(hù)退出時(shí)起保護(hù)作用。二、線路保護(hù)之間或線路保護(hù)與設(shè)備保護(hù)之間應(yīng)在靈敏度、選擇性和動(dòng)作時(shí)間上相互配合，以保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。三、對(duì)線路和設(shè)備所有可能的故障或異常運(yùn)行方式均應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)裝置，以切除這些故障和給出異常運(yùn)行的信號(hào)。四、對(duì)于不同電壓等級(jí)的線路和設(shè)備，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行要求和技術(shù)規(guī)程要求，配置不同的保護(hù)裝置.一般電壓等級(jí)越高，保護(hù)的性能越高越完善，如330KV以上線路或設(shè)備的主保護(hù)采用“雙重化”保護(hù)裝置等。五、所有保護(hù)裝置均應(yīng)符合可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)

7、性要求。1.1.5繼電保護(hù)裝置的構(gòu)成繼電保護(hù)裝置可視為由測(cè)量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分等部分組成功能如下。信號(hào)輸出信號(hào)執(zhí)行部分邏輯部分測(cè)量部分整定值圖1-1 繼電保護(hù)裝置構(gòu)成部分（1）測(cè)量部分對(duì)象輸入的有關(guān)電氣量，并與已給定的整定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較的結(jié)果，來(lái)判斷保護(hù)是否應(yīng)該啟動(dòng)部件（2）邏輯部分邏輯部分是根據(jù)測(cè)量部分輸出量的大小、性質(zhì)、輸出的邏輯狀態(tài)、出現(xiàn)的順序或它們的組合，使保護(hù)裝置按一定的布爾邏輯及時(shí)序邏輯關(guān)系工作，最后確定是否應(yīng)該使斷路器跳閘或發(fā)出信號(hào)，并將有關(guān)命令傳給執(zhí)行部分的部件。（3）執(zhí)行部分執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分傳送的信號(hào)，最后完成保護(hù)裝置所擔(dān)負(fù)的對(duì)外操作的任務(wù)的部件。如檢測(cè)到故

8、障時(shí)，發(fā)出動(dòng)作信號(hào)驅(qū)動(dòng)斷路器跳閘:在不正常運(yùn)行時(shí)發(fā)出告警信號(hào)；在正常運(yùn)行時(shí)，不產(chǎn)生動(dòng)作信號(hào)。1.2輸電線路保護(hù)的現(xiàn)狀及發(fā)展電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，可能會(huì)發(fā)生各種故障和部正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路。在發(fā)生短路時(shí)可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，包括；第一，通過(guò)故障點(diǎn)的很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障元件損壞；第二，短路電流通過(guò)非故障元件，由于發(fā)熱和電動(dòng)力的作用，引起它們的損壞或縮短它們的使用壽命；第三，電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響工廠產(chǎn)品質(zhì)量;第四，破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。在電力系統(tǒng)中，除應(yīng)采取各項(xiàng)積極措施

9、消除或減少發(fā)生故障的可能性以外，故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇行地切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行地最有效方法之一。切除故障地時(shí)間常常要求小到十分之幾甚至百分之幾秒，實(shí)踐證明只有在每個(gè)電氣元件上裝設(shè)保護(hù)裝置才有可能滿足這個(gè)要求。這種保護(hù)裝置直到目前為止，大多是由單個(gè)繼電器或繼電器與其附屬設(shè)備地組合構(gòu)成的。這樣我們稱這些保護(hù)裝置為繼電保護(hù)裝置。它的基本任務(wù)是自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，并且反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)電力系統(tǒng)及元件的危害程度一定的延時(shí)，以免不必要的動(dòng)作和由于干擾而引起的誤動(dòng)作。在大型

10、高壓的電網(wǎng)中，距離保護(hù)作為繼電保護(hù)的一種主要保護(hù)裝置，我們常將距離保護(hù)應(yīng)用與于這些電網(wǎng)中。距離保護(hù)是反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離(或阻抗)，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。相對(duì)于電流和電壓保護(hù)，應(yīng)用于高壓電網(wǎng)中，更能滿足選擇性、靈敏性以及快速切除故障的要求。1.3論文主要內(nèi)容了解和掌握線路繼電保護(hù)情況（1）了解電力系統(tǒng)運(yùn)行中的常見(jiàn)故障類型，并對(duì)其進(jìn)行分析。（2）了解電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式。（2）了解距離保護(hù)基本原理與構(gòu)成，及其工作方式。（3）對(duì)線路的微機(jī)繼電保護(hù)硬件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。第二章 輸電線路故障分析與保護(hù)配置由于架空線路分布很廣，又長(zhǎng)期處于露天之下運(yùn)行，所以經(jīng)常會(huì)受到周?chē)h(huán)

11、境和火自然變化的影響，從而使線路在運(yùn)行中會(huì)發(fā)生各種各樣的故障。據(jù)歷年運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)，在各種故障中多屬于季節(jié)性故障，為了防止線路在不同季節(jié)發(fā)生事故，保證線路連續(xù)不斷地安全供電，就必須對(duì)運(yùn)行中的線路進(jìn)行巡視，觀測(cè)、維護(hù)和檢修。做好預(yù)防工作，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)缺陷，消除隱患，一般影響線路正常運(yùn)行的一切現(xiàn)象統(tǒng)稱為故障。2.1故障分析2.1.1故障引起原因一、雷害線路遭受雷擊引起絕緣子串閃絡(luò)故障，有時(shí)會(huì)引起絕緣子斷串，可能在線夾到防振錘之間的導(dǎo)線上留下痕跡，而且閃絡(luò)面積大或斷線等事故。二、大風(fēng)風(fēng)速超過(guò)或接近設(shè)計(jì)風(fēng)速，加之線路木身的局部缺陷，如超過(guò)桿塔機(jī)械強(qiáng)度，使桿塔傾倒或損壞等，使導(dǎo)線產(chǎn)生振動(dòng)、跳躍和碰線，從而

12、引起故障;同塔雙回線路若不同步風(fēng)擺可能造成混線短路故障.三、洪水暴雨雷雨季節(jié)、季節(jié)洪水沖刷桿塔基礎(chǔ)，從而引起基礎(chǔ)邊坡塌方、塔基裂縫、沉降或是更嚴(yán)重的倒桿倒塔故障.四、外力破壞線路遭到人為的破壞而引起故障。例如線路附近開(kāi)挖土石方引起的桿塔傾斜或傾倒；線路附近操作起吊施工機(jī)械(或來(lái)往車(chē)輛)碰撞導(dǎo)線或桿塔、拉線等，造成的斷線、倒桿故障，又如在線路附近放風(fēng)箏、超高樹(shù)林、漂浮物、火燒山、盜竊等。這些都會(huì)造成線路故障影響線路的正常運(yùn)行，也可能造成嚴(yán)重的事故。五、覆冰當(dāng)線路導(dǎo)線、避雷線上出現(xiàn)嚴(yán)重覆冰時(shí)，首先是加重導(dǎo)線和桿塔的機(jī)械負(fù)荷，使導(dǎo)地線弧垂過(guò)分增大，從而造成混線、斷線或倒桿倒塔、橫擔(dān)變形；當(dāng)導(dǎo)線、避雷

13、線上的覆冰脫落時(shí)，又會(huì)引起導(dǎo)線舞動(dòng)造成導(dǎo)線之間或?qū)Ь€與避雷線之間短路故障。六、污閃在工業(yè)區(qū)，特別是化工區(qū)或其它極污染源的地區(qū)，所產(chǎn)生的塵污或有害氣體，會(huì)使絕緣子的絕緣能力顯著降低，以致在潮濕多霧或下毛毛雨的天氣。絕緣子串往往發(fā)生大面積的污穢閃絡(luò)，造成停電事故，有此氧化作用很強(qiáng)的氣體，則會(huì)腐蝕金屬塔、導(dǎo)線、避雷線和金具等。七、鳥(niǎo)害鳥(niǎo)在桿塔上筑集或線路的桿塔上停落，蘆葦、稻草、鳥(niǎo)大便，有時(shí)大鳥(niǎo)穿過(guò)導(dǎo)線飛翔，均可能造成線路接地或短路。八、本體缺陷由于線路如工藝問(wèn)題、電氣距離問(wèn)題、材料質(zhì)量等本體缺陷原因，在長(zhǎng)時(shí)間受微風(fēng)振動(dòng)、氣溫變化的影響下也會(huì)造成線路故障。2.1.2故障狀態(tài)及其危害電力系統(tǒng)的所有一次

14、設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中由于外力、絕緣老化、過(guò)電壓、誤操作、設(shè)計(jì)制造缺陷等原因會(huì)發(fā)生例如短路、斷線等故障。最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種類型的短路。在發(fā)生短路時(shí)可能產(chǎn)生以下后果:（1）通過(guò)短路點(diǎn)的很大短路電流和所燃起的電弧，使故障元件損壞。（2）短路電流通過(guò)非故障元件.由于發(fā)熱和電動(dòng)力的作用，引起它們的損壞或縮短使用壽命。（3）電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大降低。使大量的電力用戶的正常工作遭到破壞或產(chǎn)生廢品。(4)破壞電力系統(tǒng)中各發(fā)電廠之間并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使系統(tǒng)瓦解。各種類型的短路包括三相短路、兩相短路、兩相短路接地和單相接地短路。不同類型短路發(fā)生的概率是不同的，不同類型短路電

15、流的大小也不同，一般為額定電流的幾倍到幾十倍。大量的現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在高壓電網(wǎng)中，單相接地短路次數(shù)占所有短路次數(shù)的85%以上。2008年我國(guó)220kV電網(wǎng)共有輸電線路6434條，線路總長(zhǎng)度193424km,共發(fā)生故障2407次，故障率為1.24次/(100km年)。圖2.1給出2008年220kV電網(wǎng)輸電線路各種類型故障發(fā)生的次數(shù)和百分比。表2-1 2008年我國(guó)220kV電網(wǎng)輸電線路故障統(tǒng)計(jì)表故障類型三相短路兩相短路兩相短路接地單相接地短路其他故障故障次數(shù)2010838219645故障百分比0.83%4.49%1.58%91.23%1.86%2.1.3 短路簡(jiǎn)介及類別電力系統(tǒng)的短路就是在回

16、路中因?yàn)殡娮杞档投痣娏鳟惓Ｔ龃蟮囊环N現(xiàn)象；電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，相與相之間或相與地或中性線)之間發(fā)生非正常連接(即短路)時(shí)而流過(guò)非常大的電流。短路分為很多種情況，有單相接地短路，兩相短路，兩相短路接地，三相短路等。相線俗稱火線，三相就是三個(gè)火線，他們電壓相等，頻率相當(dāng)，但是相序(時(shí)間)不同。單相接地短路 兩相短路 兩相接地短路 三線對(duì)稱短路圖2-1 常見(jiàn)短路故障一、單相接地短路單相接地短路是指三相交流供電系統(tǒng)中一根相線與大地成等電位狀態(tài)了，也就是該相線的電位與大地的電位相等，都是“零”，非故障兩相電壓接近正常電壓，負(fù)荷電流接接近正常，故非故障相工作狀態(tài)與正常負(fù)荷狀態(tài)相差不大。二、兩相短路兩相短

17、路任意兩相導(dǎo)線，直接金屬性連接或經(jīng)過(guò)小阻抗連接在一起。此時(shí)故障點(diǎn)處兩故障相的對(duì)地電壓相等，故障相電壓不為零。而非故障相三、兩相短路接地兩相短路接地是指三相交流供電系統(tǒng)中兩根相線與大地成等電位狀態(tài)了，此時(shí)故障點(diǎn)處兩接地相的電壓都為零。四、三相對(duì)稱短路三相對(duì)稱短路是指三相全部短路，三相對(duì)稱性短路時(shí)，故障點(diǎn)處的各相電壓相等，且在三相系統(tǒng)對(duì)稱時(shí)均都為零。此種短路情況最為嚴(yán)重，對(duì)電力系統(tǒng)的損害極大。2.2輸電線路保護(hù)主要形式（1）電流保護(hù)對(duì)于輸電線路來(lái)說(shuō)，在正常運(yùn)行時(shí)，每條線路上都流過(guò)由它供電的負(fù)荷電流，越靠近電源端，負(fù)荷電流越大。假定在線路上發(fā)生三相短路，從電源到短路點(diǎn)之間將流過(guò)很大的短路電流。利用流

18、過(guò)被保護(hù)元件中電流幅值的增大，可以構(gòu)成過(guò)電流保護(hù)。（2）低電壓保護(hù)在輸電線路正常運(yùn)行時(shí)，各變電所母線上的電壓一般都在額定電壓5%10%范圍內(nèi)變化，且靠近電源端母線上的電壓略高。短路后，各變電所母線電壓有不同程度的降低，離短路點(diǎn)越近，電壓降得越低，短路點(diǎn)的相間或?qū)Φ仉妷航档偷搅?。利用短路時(shí)電壓幅值的降低，可以構(gòu)成低電壓保護(hù)。（3）距離保護(hù)同樣，在正常運(yùn)行時(shí)，線路始端的電壓與電流之比反映的是該線路與供電負(fù)荷的等值阻抗及負(fù)荷阻抗角(功率因數(shù)角)，其數(shù)值一般較大，阻抗角較小。短路后，線路始端的電壓與電流之比反映的是該測(cè)量點(diǎn)到短路點(diǎn)之間線路段的阻抗，其值較小，如不考慮分布電容時(shí)一般正比于該線路段的距離(

19、長(zhǎng)度)，阻抗角為線路阻抗角，較大。利用測(cè)量阻抗幅值的降低和阻抗角的變大，可以構(gòu)成距離(低阻抗)保護(hù)。（4）差動(dòng)保護(hù)利用每個(gè)電力元件在內(nèi)部與外部短路時(shí)兩側(cè)電流相量的差別可以構(gòu)成電流差動(dòng)保護(hù)，利用兩側(cè)電流相位的差別可以構(gòu)成電流相位差動(dòng)保護(hù)，利用兩側(cè)功率方向的差別可以構(gòu)成方向比較式縱聯(lián)保護(hù)，利用兩側(cè)測(cè)量阻抗的大小和方向等還可以構(gòu)成其他原理的縱聯(lián)保護(hù)。利用某種通信通道同時(shí)比較被保護(hù)元件兩側(cè)正常運(yùn)行與故障時(shí)電氣量差異的保護(hù)，稱為縱聯(lián)保護(hù)。它們只在被保護(hù)元件內(nèi)部故障時(shí)動(dòng)作，可以快速切除被保護(hù)元件內(nèi)部任意點(diǎn)的故障，被認(rèn)為具有絕對(duì)的選擇性，常被用作220KV及以上輸電網(wǎng)絡(luò)和較大容量發(fā)電機(jī)、變壓器、電動(dòng)機(jī)等電力

20、元件的主保護(hù)。2.3本線路保護(hù)主配置本次設(shè)計(jì)采用三段式相間距離保護(hù)。在距離保護(hù)中，設(shè)置距離、II、III段，距離I段按躲開(kāi)下一條線路出口處短路的原則整定；距離II段!，相鄰線路距離保護(hù)I段相配合，或躲開(kāi)線路末端變電所變壓器低壓出口側(cè)出口處短路時(shí)的阻抗值整定:距離III段按躲開(kāi)最小負(fù)荷阻抗來(lái)整定。距離工段是瞬時(shí)動(dòng)作，但只能保護(hù)線路全長(zhǎng)的80%90%因此，設(shè)置距離II段，II段能保護(hù)線路全場(chǎng)，設(shè)置距離III段作為后備。其中I、II段作為線路主保護(hù)，III段作為后備保護(hù)。2.4距離保護(hù)的整定計(jì)算方法結(jié)合輸電線路的特點(diǎn)距離保護(hù)的整定方法如下：一、距離保護(hù)段整定計(jì)算距離保護(hù)段定值按躲過(guò)本線路末端故障整定

21、距離保護(hù)第段是無(wú)延時(shí)的速動(dòng)段，一般按躲開(kāi)下一條線路出口處短路的原則來(lái)整定，也即是按躲過(guò)本線路末端短路時(shí)的測(cè)量阻抗來(lái)整定。以本電網(wǎng)中線路AB、B處保護(hù)為例，測(cè)量元件的整定阻抗為 (2-1)式中各量定義 保護(hù)1距離段的整定阻抗被保護(hù)線路的阻抗可靠系數(shù)，一般取0.8-0.85。如此整定后，距離段只能保護(hù)本線路全長(zhǎng)的8085。二、距離保護(hù)段整定計(jì)算（1）按與相鄰線路距離保護(hù)段配合整定為保證在下級(jí)線路上發(fā)生故障時(shí)，上級(jí)線路保護(hù)處的保護(hù)段不至于越級(jí)跳閘所以其段的動(dòng)作范圍不應(yīng)該超出下級(jí)線路段的動(dòng)作范圍?？紤]分支電路的影響，可按下式進(jìn)行整定 (2-2)式中，為可靠系數(shù)，取0.85；為確保在各種運(yùn)行方式下保護(hù)1

22、的段范圍不超過(guò)保護(hù)2的段范圍，分支系數(shù)Kbra取各種情況下的最小值Kbramin。（2）與相鄰變壓器的快速保護(hù)相配合整定若被保護(hù)線路的末端母線接有變壓器時(shí)，其距離段保護(hù)的動(dòng)作范圍不應(yīng)超出變壓器快速保護(hù)（一般是差動(dòng)保護(hù)）的范圍，即距離段應(yīng)躲開(kāi)線路末端變電所變壓器低壓側(cè)出口處短路時(shí)的阻抗值，設(shè)變壓器的阻抗為ZT，則起動(dòng)阻抗整定為 (2-3)當(dāng)被保護(hù)線路末端母線上既有出線又有變壓器時(shí)，距離段的整定阻抗應(yīng)取上述兩種情況的較小者。（3）保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定 (2-4)（4）靈敏度校驗(yàn)距離保護(hù)段，應(yīng)能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，本線路末端短路時(shí)，應(yīng)有足夠的靈敏度。由于是反映于數(shù)值的下降而動(dòng)作，其靈敏系數(shù)定義為 具體對(duì)保

23、護(hù)1的距離段來(lái)看，在本線路末端短路時(shí)其測(cè)量阻抗為，因此靈敏系數(shù)為 (2-5) 一般要求，若不滿足要求，則距離保護(hù)段應(yīng)與相鄰元件的保護(hù)段相配合，進(jìn)一步延伸保護(hù)范圍，并延長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)限。當(dāng)線路長(zhǎng)度為50Km時(shí)，不小于1.5當(dāng)線路長(zhǎng)度為50200Km時(shí)，不小于1.4當(dāng)線路長(zhǎng)度為200Km以上時(shí)，不小于1.3（5）當(dāng)校驗(yàn)本線路末端故障時(shí)，靈敏度不滿足要求時(shí)，則距離保護(hù)段應(yīng)與相鄰元件的保護(hù)段相配合，進(jìn)一步延伸保護(hù)范圍，并延長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)限。 (2-6)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間： (2-7)三、距離保護(hù)第段整定計(jì)算（1）按與相鄰線路距離保護(hù)段配合整定=+ (2-8)（2）按躲過(guò)最小負(fù)荷整定按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗整定，當(dāng)

24、線路上流過(guò)最大負(fù)荷電流且母線上電壓最低時(shí)（用表示），在線路始端所測(cè)量到的負(fù)荷阻抗最小，其值為 (2-9)式中正常運(yùn)行時(shí)母線電壓的最小值，一般取0.9倍的母線額定電壓；被保護(hù)線路最大負(fù)荷電流。參照過(guò)電流保護(hù)的整定原則，考慮到外部故障切除后，在電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)的情況下，保護(hù)第段必須立即返回的要求，當(dāng)采用全阻抗特性時(shí)，其整定值為： (2-10)式中段可靠系數(shù)，一般取1.21.25電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)系數(shù)，一般取1.52.5阻抗測(cè)量元件（欠量動(dòng)作）的返回系數(shù)，一般取1.01.5 保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定：距離保護(hù)段的動(dòng)作時(shí)間，應(yīng)比與之配合的相鄰元件保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大一個(gè)時(shí)間級(jí)差，但考慮到距離段一般不經(jīng)振蕩閉鎖，所以動(dòng)作時(shí)間

25、不應(yīng)該小于最大的振蕩周期（1.52s）。 (2-11) 靈敏度校驗(yàn)：距離保護(hù)第段既作為本線路、段保護(hù)的近后備，又作為相鄰元件的遠(yuǎn)后備。靈敏度應(yīng)分別進(jìn)行校驗(yàn)。作為近后備時(shí)，按本線路末端短路校驗(yàn)，即 (2-12)作為遠(yuǎn)后備時(shí)，按相鄰元件末端短路校驗(yàn)，即 (2-13)式中相鄰元件（線路，變壓器等）的阻抗；分支系數(shù)最大值，以保證在各種運(yùn)行方式下保護(hù)動(dòng)作的靈敏性。 當(dāng)靈敏度不滿足要求時(shí)，可與相鄰距離保護(hù)段配合及躲過(guò)最小負(fù)荷阻抗整定=+ (2-14) 四、距離保護(hù)段動(dòng)作時(shí)間的說(shuō)明（1）距離保護(hù)段躲過(guò)系統(tǒng)振蕩周期系統(tǒng)常見(jiàn)的振蕩周期為1.11.5s，距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于或等于2s，當(dāng)相鄰線路段經(jīng)振蕩閉鎖控

26、制時(shí)，為在重合閘后距離保護(hù)能與相鄰距離保護(hù)配合，將段經(jīng)重合閘后延時(shí)加速至1.5s。（2）環(huán)狀電網(wǎng)中距離保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的配合環(huán)狀電網(wǎng)中，距離段的動(dòng)作時(shí)間，仍按階梯式特性逐級(jí)配合，但若所有段均與相鄰段配合，則勢(shì)必要出現(xiàn)相互循環(huán)配合的結(jié)果。必須選取某一線路的段與相鄰線路段配合，此即環(huán)網(wǎng)中距離保護(hù)段動(dòng)作時(shí)間的起始配合點(diǎn)。應(yīng)盡可能使整個(gè)環(huán)網(wǎng)距離保護(hù)段的保護(hù)靈敏系數(shù)較高，動(dòng)作時(shí)間較短。（3）振蕩閉鎖裝置起動(dòng)元件一般為負(fù)序及零序電流增量起動(dòng)元件，整組復(fù)歸時(shí)間為68s。第三章 線路距離保護(hù)原理與整定計(jì)算距離保護(hù)可以應(yīng)用在任何結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行方式多變的電力系統(tǒng)中，能有選擇性的、較快的切除相間故障。當(dāng)線路發(fā)生單相接地

27、短路時(shí)，距離保護(hù)在有些情況下也能動(dòng)作:當(dāng)發(fā)生兩相短路接地故障，它可與零序電流保護(hù)同時(shí)動(dòng)作，切除故障。因此，在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行方式多變，采用一般的電流、電壓保護(hù)不能滿足運(yùn)行要求時(shí)，則應(yīng)考慮采用距離保護(hù)裝置。3.1距離保護(hù)研究現(xiàn)狀電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，可能會(huì)發(fā)生各種故障何部正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路.在發(fā)生短路時(shí)可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，包括:第一，通過(guò)故障點(diǎn)的很大的短路電流何所燃?xì)獾碾娀?，使故障元件損壞;第二，短路電流通過(guò)非故障元件，由于發(fā)熱何電動(dòng)力的作用，引起它們的損壞或縮短它們的使用壽命:第三，電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大降低，破壞用戶工作的穩(wěn)定性或影響工廠產(chǎn)品質(zhì)量

28、;第四，破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。 在電力系統(tǒng)中，除應(yīng)采取各項(xiàng)積極措施消除或減少發(fā)生故障的可能性以外，故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇行地切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行地最有效方法之一。切除故障地時(shí)間常常要求小到十分之幾甚至百分之幾秒，實(shí)踐證明只有在每個(gè)電氣元件上裝設(shè)保護(hù)裝置才有可能滿足這個(gè)要求。這種保護(hù)裝置直到目前為止，大多是由單個(gè)繼電器或繼電器與其附屬設(shè)備地組合構(gòu)成的。這樣我們稱這些保護(hù)裝置為繼電保護(hù)裝置。它的基本任務(wù)是自動(dòng)、迅速、由選擇行地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無(wú)故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，并且反應(yīng)電氣元

29、件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)電力系統(tǒng)及元件的危害程度一定的延時(shí)，以免不必要的動(dòng)作和由于干擾而引起的誤動(dòng)作。在大型高壓的電網(wǎng)中，距離保護(hù)作為繼電保護(hù)的一種主要保護(hù)裝置，我們常將距離保護(hù)應(yīng)用與于這些電網(wǎng)中。距離保護(hù)使反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離(或阻抗)，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。相對(duì)于電流和電壓保護(hù)，應(yīng)用于高壓電網(wǎng)中，更能滿足選擇性、靈敏性以及快速切除故障的要求。3.2 距離保護(hù)的概述3.2.1 距離保護(hù)的概念1、距離保護(hù)的概念距離保護(hù)是反應(yīng)故障點(diǎn)至保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離（或阻抗），并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。該裝置主要的元件為距離（阻抗）繼電器，它可根據(jù)

30、其端子上所加的電壓和電流測(cè)知保護(hù)安裝處至短路點(diǎn)間的阻抗值，此阻抗稱為繼電器的測(cè)量阻抗。當(dāng)短路點(diǎn)距保護(hù)安裝處近時(shí)，其測(cè)量阻抗小，動(dòng)作時(shí)間短；當(dāng)短路點(diǎn)距保護(hù)安裝處遠(yuǎn)時(shí)，其測(cè)量阻抗增大，動(dòng)作時(shí)間增大，這樣就保證了保護(hù)有選擇地切除故障線路。2、距離保護(hù)的構(gòu)成特點(diǎn)距離保護(hù)時(shí)屬于反映一側(cè)電氣量的保護(hù)。一套完整的距離保護(hù)裝置通常由三段組成。其中第一段保護(hù)線路全長(zhǎng)的(80%-85%)，第二段保護(hù)全長(zhǎng)，動(dòng)作時(shí)間一般為0.5s第三段作為后備保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)間一般在2s以上。 距離保護(hù)主要反映測(cè)量阻抗值，與電流保護(hù)相比，受電力系統(tǒng)運(yùn)行方式變化影響小，躲負(fù)荷能力強(qiáng)。在本線路發(fā)生短路時(shí)，距離保護(hù)的第一段的保護(hù)范圍不受電力

31、系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響。當(dāng)故障點(diǎn)位于相鄰線路上時(shí)，由于可能有助增電流或外汲電流，對(duì)距離保護(hù)的第二三段，保護(hù)的實(shí)際動(dòng)作區(qū)隨系統(tǒng)運(yùn)行方式變化而有所變化。距離保護(hù)裝置的啟動(dòng)元件也是震蕩閉鎖裝置的啟動(dòng)元件，一般多采用元件作為距離保護(hù)的啟動(dòng)元件。啟動(dòng)元件的作用是在故障時(shí)開(kāi)放距離保護(hù)各段。對(duì)一二段采用短時(shí)開(kāi)放原則，對(duì)第三段長(zhǎng)期開(kāi)放直至整組復(fù)歸。距離保護(hù)的測(cè)量元件一般為一二三段阻抗繼電器。距離保護(hù)裝置需設(shè)震蕩閉鎖元件和斷線閉鎖元件。距離保護(hù)采用的阻抗繼電器的接線方式一般為，對(duì)相間保護(hù)，用0度接線方式；對(duì)接地距離保護(hù)采用帶零序電流補(bǔ)償?shù)慕泳€方式。3.2.2距離保護(hù)的應(yīng)用距離保護(hù)可以應(yīng)用在任何結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)行方式

32、多變的電力系統(tǒng)中，能有選擇性的、較快的切除相間故障。當(dāng)線路發(fā)生單相接地短路時(shí)，距離保護(hù)在有些情況下也能動(dòng)作；當(dāng)發(fā)生兩相短路接地故障，它可與零序電流保護(hù)同時(shí)動(dòng)作，切除故障。因此，在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行方式多變，采用一般的電流、電壓保護(hù)不能滿足運(yùn)行要求時(shí)，則應(yīng)考慮采用距離保護(hù)裝置。3.3 距離保護(hù)的原理3.3.1距離保護(hù)的作用原理電流保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)及工作可靠。但是由于這種保護(hù)整定值的選擇、保護(hù)范圍以及靈敏系數(shù)等方面都直接受電網(wǎng)接線方式及系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，所以，在35kV及以上電壓的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中，它們很難滿足選擇性、靈敏性以及快速切除故障的要求。為此，就必須采用性能更加完善的保護(hù)裝置。距離

33、保護(hù)就是適應(yīng)這種要求的一種保護(hù)原理。如圖3-1所示，假設(shè)各保護(hù)測(cè)量元件的輸入不只是電流或電壓，而是該處的母線電壓和流過(guò)該線路上的電流，定義保護(hù)安裝處的母線電壓（稱為保護(hù)的測(cè)量電壓）和流經(jīng)該線路的電流（稱為保護(hù)的測(cè)量電流）之比為保護(hù)的測(cè)量阻抗，即 (3-1)圖3-1 距離保護(hù)的作用原理圖在正常工作情況下，（母線的工作電壓），（線路的負(fù)荷電流），此時(shí)保護(hù)測(cè)量元件的測(cè)量阻抗為負(fù)荷阻抗，即 (3-2)顯然正常運(yùn)行時(shí)母線上的工作電壓在額定值附近，一般說(shuō)，線路的負(fù)荷電流相對(duì)于短路電流要小很多，故線路在負(fù)荷狀態(tài)下的測(cè)量阻抗值較大，且其角度為負(fù)荷功率因數(shù)角。例如，當(dāng)線路的負(fù)荷功率因數(shù)為0.9時(shí)，負(fù)荷功率因數(shù)角

34、。當(dāng)AB線上K1點(diǎn)發(fā)生金屬性三相短路時(shí)，在保護(hù)1處所測(cè)量的阻抗等于該處母線殘余電壓與流經(jīng)該保護(hù)的短路電流的比值，即為短路阻抗ZK1，有 (3-3)式中，點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)安裝處A母線的殘余電壓；流過(guò)故障線路AB的短路電流。ZK1故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的線路阻抗，其阻抗值小而阻抗角（稱為短路阻抗角）等于線路阻抗角。 通過(guò)適當(dāng)選擇距離保護(hù)的接線方式，使得短路時(shí)測(cè)量阻抗的大小與短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離成正比，即 (3-4)式中，從故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處母線A的距離；線路每千米的正序阻抗。從以上分析可知，電網(wǎng)短路時(shí)測(cè)量阻抗有以下特征：第一，由保護(hù)安裝處的測(cè)量阻抗能區(qū)分線路在正常狀態(tài)還是故障狀態(tài)，兩種狀態(tài)下測(cè)量阻抗

35、在幅值和角度上均有明顯的差別；第二，由保護(hù)安裝處的測(cè)量阻抗Zm能區(qū)分故障點(diǎn)的遠(yuǎn)近，故障點(diǎn)離保護(hù)安裝處的距離越遠(yuǎn)，測(cè)量阻抗Zm越大，反之，3測(cè)量阻抗越?。坏谌?，金屬性短路時(shí)的測(cè)量阻抗只與故障點(diǎn)至保護(hù)安裝處的距離有關(guān)，而與系統(tǒng)運(yùn)行方式無(wú)關(guān)。為了區(qū)分故障點(diǎn)在保護(hù)范圍內(nèi)還是在保護(hù)范圍外，可根據(jù)選擇性和靈敏度要求事先給定距離保護(hù)的保護(hù)范圍，與這個(gè)保護(hù)范圍對(duì)應(yīng)的保護(hù)安裝處至保護(hù)范圍末端的線路阻抗稱為距離保護(hù)的整定阻抗，用Zset表示，如圖3-1所示?？梢?jiàn)，距離保護(hù)是反應(yīng)故障點(diǎn)至保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離（或阻抗），并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)間的一種保護(hù)裝置。該裝置的核心元件為阻抗元件（傳統(tǒng)上稱阻抗繼電器），

36、它可根據(jù)施加的電壓和電流測(cè)得保護(hù)安裝處至短路點(diǎn)間的阻抗值，即為測(cè)量阻抗。當(dāng)短路點(diǎn)距保護(hù)安裝處近時(shí)，其測(cè)量阻抗小，動(dòng)作時(shí)間短；當(dāng)短路點(diǎn)距保護(hù)安裝處遠(yuǎn)時(shí)，其測(cè)量阻抗增大，動(dòng)作時(shí)間增長(zhǎng)，這樣就保證了保護(hù)有選擇性地切除故障線路。3.3.2 距離保護(hù)時(shí)限特性距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與保護(hù)安裝地點(diǎn)至短路點(diǎn)之間距離的關(guān)系，稱為距離保護(hù)的時(shí)限特性。為了滿足速動(dòng)性、選擇性和靈敏性的要求，目前廣泛采用具有三段動(dòng)作范圍的階梯型時(shí)限特性，如圖3-2（b）所示，并分別稱為距離保護(hù)的、段，可以分別與電流速斷、限時(shí)電流速斷以及過(guò)電流保護(hù)相對(duì)應(yīng)。距離保護(hù)的第段是瞬時(shí)動(dòng)作的，是保護(hù)本身的固有動(dòng)作時(shí)間。以保護(hù)1為例，其第段本應(yīng)保護(hù)線路

37、AB的全長(zhǎng)，即保護(hù)范圍為線路全長(zhǎng)的100，然而實(shí)際上卻是不可能的，因?yàn)楫?dāng)線路BC出口處短路時(shí)，保護(hù)1的第段不應(yīng)動(dòng)作，為此，其起動(dòng)阻抗的整定值必須躲開(kāi)這一點(diǎn)短路時(shí)所測(cè)量到的阻抗，即?？紤]到阻抗元件和電流、電壓互感器的誤差，引入可靠系數(shù)（一般取為0.80.85），則 (3-5)同理對(duì)保護(hù)2的第段整定值應(yīng)為 (3-6)如此整定后，距離段就只能保護(hù)本線路全長(zhǎng)的8085，這是一個(gè)嚴(yán)重缺點(diǎn)。為了切除本線路末端1520范圍以內(nèi)的故障，就需設(shè)置距離保護(hù)第段。距離段整定值的選擇與限時(shí)電流速斷的相似，即應(yīng)使其不超過(guò)下一條線路距離段的保護(hù)范圍，同時(shí)帶有高出一個(gè)的時(shí)限，以保證選擇性。例如在圖3-2（a）單側(cè)電源網(wǎng)絡(luò)中

38、，當(dāng)保護(hù)2第段末端短路時(shí)，保護(hù)1的測(cè)量阻抗為，引入可靠系數(shù)（一般取0.8），則保護(hù)1的距離段整定值為 (3-7)圖3-2 距離保護(hù)的時(shí)限特性（a） 網(wǎng)絡(luò)接線圖；（b）、段的時(shí)限特性距離段與段的聯(lián)合工作構(gòu)成本線路的主保護(hù)。為了作為相鄰線路保護(hù)裝置和斷路器拒絕動(dòng)作的遠(yuǎn)后備保護(hù)，同時(shí)也作為本線路距離、段的近后備保護(hù)，還應(yīng)該裝設(shè)距離第段保護(hù)。對(duì)距離段整定值的考慮是與過(guò)電流保護(hù)相似的，其起動(dòng)阻抗要按躲開(kāi)運(yùn)行正常運(yùn)行時(shí)的最小負(fù)荷阻抗來(lái)選擇，而動(dòng)作時(shí)限則應(yīng)根據(jù)階梯原則，使其比距離段保護(hù)范圍內(nèi)其他各保護(hù)的最大動(dòng)作時(shí)限高出一個(gè)。3.3.3 距離保護(hù)的接線方式根據(jù)距離保護(hù)的工作原理，加入保護(hù)的電壓和電流應(yīng)滿足一下

39、要求：（1）測(cè)量阻抗正比于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離；（2）測(cè)量阻抗應(yīng)與故障類型無(wú)關(guān)，也就是保護(hù)范圍不隨故障類型而變化。距離保護(hù)在相間短路和接地短路時(shí)廣泛采用的接線方式如表3.1所示表3.1 距離保護(hù)采用不同接線方式時(shí)，接入的電壓和電流關(guān)系 阻抗元件接線方式相間距離保護(hù)的接線接地距離保護(hù)接線1、相間距離保護(hù)的0接線方式以下對(duì)各種相間短路時(shí)保護(hù)的測(cè)量阻抗進(jìn)行分析：（1）三相短路圖3-3 三相短路時(shí)測(cè)量阻抗的分析如圖3-3所示，三相短路時(shí)，三相是對(duì)稱的，三個(gè)阻抗元件的工作情況完全相同，因此，可以以為例分析。設(shè)短路點(diǎn)至保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的距離為l ，線路每千米的正序阻抗為，則保護(hù)安裝地點(diǎn)的電壓應(yīng)為

40、 (3-8)因此，在三相短路時(shí)，的測(cè)量阻抗為 (3-9)在三相短路時(shí)，三個(gè)阻抗元件的測(cè)量阻抗均等于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的阻抗，三個(gè)阻抗元件均能動(dòng)作。（2）兩相短路圖3-4 AB兩相短路時(shí)測(cè)量阻抗的分析 如圖3-4所示，設(shè)以相間短路為例，則故障環(huán)路的電壓為 (3-10)因此，的測(cè)量阻抗為 (3-11)和三相短路時(shí)的測(cè)量阻抗相同，因此，M1能正確動(dòng)作。在兩相短路的情況下，對(duì)阻抗元件M2和M3而言，由于所加電壓為非故障相間的電壓，數(shù)值較為高，而電流又只有一個(gè)故障相的電流，數(shù)值較為小，因此，其測(cè)量阻抗必然大于（3.11）式的數(shù)值，也就是說(shuō)它們不能正確地測(cè)量保護(hù)安裝地點(diǎn)到短路點(diǎn)的阻抗，因此，不能起動(dòng)

41、。由此可見(jiàn)，在兩相短路時(shí)，只有能準(zhǔn)確地測(cè)量短路阻抗而動(dòng)作。同理，分析和兩相短路可知，相應(yīng)地只有和能準(zhǔn)確地測(cè)量到短路點(diǎn)的阻抗而動(dòng)作。這就是為什么要用三個(gè)阻抗元件并分別接于不同相間的原因。（3）中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中的兩相接地短路如圖3-5所示，仍以兩相故障為例，它與兩相短路不同之處是地中有電流流回，因此。圖3-5 AB兩相接地短路時(shí)測(cè)量阻抗的分析此時(shí)，我們可以把A相和B相看成兩個(gè)“導(dǎo)線地”的送電線路并有互感耦合在一起，設(shè)用表示輸電線每千米的自感阻抗，表示每千米的互感阻抗，則保護(hù)安裝地點(diǎn)的故障相電壓為 (3-12)因此，阻抗元件的測(cè)量阻抗為 (3-13)由此可見(jiàn)，當(dāng)發(fā)生兩相接地短路時(shí)，的測(cè)量阻抗與三

42、相短路時(shí)相同，保護(hù)能夠正確動(dòng)作。2、接地距離保護(hù)的接線方式在中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)中，當(dāng)零序電流保護(hù)不能滿足要求時(shí)，一般考慮采用接地距離保護(hù)，它的主要任務(wù)是正確反應(yīng)這個(gè)電網(wǎng)中的接地短路，因此，對(duì)接地距離保護(hù)的接線方式需要作進(jìn)一步的討論。在單相接地時(shí)，只有故障相的電壓降低，電流增大，而任何相間電壓都是很高的，因此，從原則上看，應(yīng)該將故障相的電壓和電流加入阻抗元件中。例如，對(duì)A相阻抗元件采用； (3-14)至于這種接線能否滿足要求，現(xiàn)分析如下：將故障點(diǎn)的電壓和電流分解為對(duì)稱分量，則按照各序的等效網(wǎng)絡(luò)，在保護(hù)安裝地點(diǎn)母線上各對(duì)稱分量的電壓與短路點(diǎn)的對(duì)稱分量電壓之間，應(yīng)具有如下的關(guān)系 因此，保護(hù)安裝地點(diǎn)

43、母線上的A相電壓即應(yīng)為 (3-15)假如采用和的接線方式時(shí)，則阻抗元件的測(cè)量阻抗為 (3-16)此測(cè)量阻抗之值與之比有關(guān)，而這個(gè)比值因受中性點(diǎn)接地?cái)?shù)目與分布的影響，并不等于常數(shù)，故阻抗元件就不能準(zhǔn)確地測(cè)量從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的阻抗，因此，不能采用。為了使阻抗元件的測(cè)量阻抗在單相接地時(shí)不受的影響，根據(jù)以上分析的結(jié)果，就應(yīng)該給阻抗元件加入如下的電壓和電流式中，。一般可近似認(rèn)為零序阻抗角和正序阻抗角相等，因而K是一個(gè)實(shí)數(shù)，這樣，測(cè)量阻抗為 (3-17)它能正確地測(cè)量從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的阻抗，并與相間短路的阻抗元件所測(cè)量的阻抗為同一數(shù)值，因此，這種接線得到了廣泛的應(yīng)用。為了反應(yīng)任一相的單

44、相接地短路，接地距離保護(hù)也必須采用三個(gè)阻抗元件，其接線方式分別為：、；、；、。這種接線方式同樣能夠反應(yīng)于兩相接地短路和三相接地短路，此時(shí)接于故障相的阻抗元件的測(cè)量阻抗亦為。3.3.4距離保護(hù)定值配合的基本原則距離保護(hù)定值配合的基本原則如下：（1）距離保護(hù)裝置具有階梯式特性時(shí)，其相鄰上、下級(jí)保護(hù)段之間應(yīng)該逐級(jí)配合，即兩配合段之間應(yīng)在動(dòng)作時(shí)間及保護(hù)范圍上互相配合。距離保護(hù)也應(yīng)與上、下相鄰的其他保護(hù)裝置在動(dòng)作時(shí)間及保護(hù)范圍上相互配合。例如：當(dāng)相鄰為發(fā)電廠變壓器組時(shí)，應(yīng)與其他電流保護(hù)相配合；當(dāng)相鄰為變壓器或線路時(shí)，若裝設(shè)電流、電壓保護(hù)，則應(yīng)與電流、電壓保護(hù)之動(dòng)作時(shí)間及保護(hù)范圍相配合。（2）在某些情況特

45、殊情況下，為了提高保護(hù)某段的靈敏度，或?yàn)榱思铀倌扯伪Ｗo(hù)切除故障的時(shí)間，采用所謂“非選擇性動(dòng)作，再由重合閘加以糾正”的措施。例如：當(dāng)某一較長(zhǎng)線路的中間接有分支變壓器時(shí)，線路距離保護(hù)裝置第段可允許按伸入至分支變壓器內(nèi)部整定，即可仍按所保護(hù)線路總阻抗的80%85%計(jì)算，但應(yīng)躲開(kāi)分支變壓器低壓母線故障；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，線路距離保護(hù)第段可能與變壓器差動(dòng)保護(hù)同時(shí)動(dòng)作（因變壓器差動(dòng)保護(hù)設(shè)有出口跳閘自保護(hù)回路），而由線路自動(dòng)重合閘加以糾正，使供電線路恢復(fù)正常供電。（3）采用重合閘后加速方式，達(dá)到保護(hù)配合的目的。采用重合閘后加速方式，除了加速故障切除，以減小對(duì)電力設(shè)備的破壞程度外，還可借以保證保護(hù)動(dòng)作的

46、選擇性。這可在下述情況下實(shí)現(xiàn)：當(dāng)線路發(fā)生永久性故障時(shí)，故障線路由距離保護(hù)斷開(kāi)，線路重合閘動(dòng)作，進(jìn)行重合。此時(shí)，線路上、下相鄰各距離保護(hù)的、段可能均由其振蕩閉鎖裝置所閉鎖，而未經(jīng)振蕩閉鎖裝置閉鎖的第段，在有些情況下往往在時(shí)限上不能互相配合（因有時(shí)距離保護(hù)段與相鄰保護(hù)的第段配合），故重合閘后將會(huì)造成越級(jí)動(dòng)作。其解決辦法是采用重合閘后加速距離保護(hù)段，一般只要重合閘后加速距離保護(hù)段在1.52.5，即可滿足在重合閘后仍能互相配合的要求。3.4距離保護(hù)的整定計(jì)算在圖3-6所示網(wǎng)絡(luò)中，采用三段式即離保護(hù)為相間短路保護(hù)，各參數(shù)如下:線路每公里阻抗Z1 =0.45/Km,線路阻抗角為65度，AB，BC線最大負(fù)荷

47、電流為400A，負(fù)荷功率因素為0.9，電源電勢(shì)E=115KV，。歸至115KV的各變壓器阻抗為84.7歐姆，容量ST為15MVA。其余參數(shù)如圖所示。圖3-6 電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖斷路器1QF處距離保護(hù)的整定計(jì)算a.為配合方便，先求出1, 3, 4QF斷路器處保護(hù)第I段的整定值，即斷路器1, 3. 4QF處距離保護(hù)第I段的動(dòng)作時(shí)間為:b、斷路器1QF處保護(hù)第II段整定計(jì)算:1QF處保護(hù)的相鄰元件為BC線和并聯(lián)運(yùn)行的變壓器T,當(dāng)1QF處距離保護(hù)第段一與BC線第段配合時(shí)為: (3-18)而 (3-19)當(dāng)和變壓器配合時(shí)，因?yàn)榇笥?.3MVA,按技術(shù)規(guī)程，應(yīng)裝縱差保護(hù)故變壓器I段保護(hù)范圍應(yīng)至低壓姆線上，故:

48、 (3-20)=0.8，=0.5，=1.72選=為整定值。距離保護(hù)第段的動(dòng)作時(shí)秒。第II段保護(hù)的靈敏度為:滿足靈敏度要求。C.距離保護(hù)第段整定計(jì)算：因?yàn)椴捎梅较蜃杩乖?，故距離保護(hù)第段的整定值應(yīng)按以下條件整定:第一、 躲最小負(fù)荷阻抗，即 (3-21)，而按與相鄰距離保護(hù)第III段在動(dòng)作時(shí)間配合，第III段距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為:秒第二、相鄰線距離保護(hù)第II段配合，即 (3-22)取為相間距離保護(hù)第段的整定值。按與相鄰距離保護(hù)第II段配合，第III段距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為:應(yīng)取第III段距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為秒。距離保護(hù)第III段的靈敏度校驗(yàn):作為近后備時(shí)： (3-23)作為遠(yuǎn)后備時(shí)： (3-24)可

49、見(jiàn)，作為近后備保護(hù)時(shí)可滿足靈敏度要求，作為BC線遠(yuǎn)后備僅護(hù)時(shí)卻不滿足靈敏度要求，作為變壓器的遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)更不滿足靈敏度要求，故應(yīng)考慮取為整定值，這時(shí)靈敏度得到提高，為1.17，接近滿足要求。(2)系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下振蕩時(shí)，1QF處保護(hù)的動(dòng)作行為:為此，應(yīng)求系統(tǒng)在最小運(yùn)行方式下振蕩時(shí)最小測(cè)量阻抗Zm.min,即=180時(shí)保護(hù)安裝處的測(cè)量阻抗為: (3-26)(3)離斷路器1QF保護(hù)安裝處20Km處發(fā)生帶過(guò)渡電阻=12的相間短路時(shí)，1QF處保護(hù)的測(cè)量阻抗為: (3-27)而27.31度方向第I, II, III段的動(dòng)作阻抗分別為: (3-28)第四章 微機(jī)保護(hù)裝置硬件設(shè)計(jì)微機(jī)保護(hù)是用微型計(jì)算機(jī)構(gòu)

50、成的繼電保護(hù)，是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的發(fā)展方向（現(xiàn)已基本實(shí)現(xiàn)，尚需發(fā)展），它具有高可靠性，高選擇性，高靈敏度。微機(jī)保護(hù)裝置硬件包括微處理器（單片機(jī)）為核心，配以輸入、輸出通道，人機(jī)接口和通訊接口等。微機(jī)的硬件是通用的，而保護(hù)的性能和功能是由軟件決定。4.1微機(jī)保護(hù)裝置的硬件構(gòu)成微機(jī)型繼電保護(hù)裝置是微機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例之一。它是以微處理器（單片機(jī)）為核心，配以輸入、輸出通道，人機(jī)接口和通訊接口等。圖4-1給出了微機(jī)保護(hù)的典型硬件結(jié)構(gòu)圖。CPU采樣A/D前置低通濾波器模擬量輸入變換RAM內(nèi)部總線開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)處理ROM光電隔離實(shí)時(shí)時(shí)鐘繼電器邏輯輸出回路人機(jī)接口通訊接口電源回路圖4-1 微機(jī)繼電保護(hù)典

51、型硬件裝置圖（1） 微機(jī)保護(hù)裝置的輸入輸出通道：微機(jī)保護(hù)的輸入通道分為模擬量輸入通道和開(kāi)關(guān)量輸入通道，輸出通道主要為繼電器邏輯回路。輸入通道主要完成電力系統(tǒng)的電壓、電流信號(hào)的采集和一次設(shè)備的狀態(tài)量采集（比如斷路器的運(yùn)行狀態(tài)）；而輸出通道主要完成保護(hù)跳閘信號(hào)、告警信號(hào)的輸出。（2） 模擬量輸入通道：目前，微機(jī)保護(hù)的模擬量采集均采用交流采樣技術(shù)。模擬量輸入通道主要由模擬量輸入變換回路、低通濾波器、采樣和A/D轉(zhuǎn)換器等幾個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成。模擬量輸入變換回路：由一次回路的CT、PT的二次側(cè)輸入至微機(jī)保護(hù)器的信號(hào)，一般數(shù)值較大，不適合內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換的電平要求（一般A/D轉(zhuǎn)換回路的輸入電壓范圍為2.5V、5V或

52、10V）。模擬量輸入變換回路的主要任務(wù)就是就是將輸入的電量進(jìn)一步變換，將二次電量值變得更小，同時(shí)將電流量變?yōu)殡妷毫浚赃m合內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換的要求。同時(shí)，該變換回路還起著隔離外部干擾的作用。設(shè)計(jì)模擬量輸入變換回路要注意的幾點(diǎn)：要保證各電流變換器之間、各電壓變換器之間及電流、電壓變換器之間的一次、二次側(cè)相位移保持一致；變換器的鐵芯磁導(dǎo)率要選取得當(dāng)，保證工作的線性范圍；變換器本身的損耗要?。灰ＷC在最大短路電流下，變換器的輸出不使A/D發(fā)生溢出。（3） 低通濾波器及采樣：由于計(jì)算機(jī)處理的是離散的時(shí)間信號(hào)，故輸入的連續(xù)模擬量必須要被采樣為離散的模擬量。同時(shí)，要使采樣值能準(zhǔn)確無(wú)誤的反映輸入的模擬量，采樣頻

53、率必須遵循一定的要求，即采樣頻率必須大于原始輸入信號(hào)中最高頻率分量的頻率的2倍，這就是采樣定理。否則，采樣信號(hào)將出現(xiàn)頻率混疊，不能真實(shí)反映原始輸入信號(hào)。系統(tǒng)的故障電流、電壓信號(hào)中一般含有許多高頻分量。而常見(jiàn)的微機(jī)保護(hù)原理大多是基于工頻量的。這樣，為了避免不必要的抬高采樣頻率，一般微機(jī)保護(hù)器中都設(shè)置了前置低通濾波器。2.2.1.3 A/D轉(zhuǎn)換由于計(jì)算機(jī)只對(duì)離散的數(shù)字量進(jìn)行處理，則采樣得到的離散的模擬量還要進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量。完成這一任務(wù)的環(huán)節(jié)即為A/D轉(zhuǎn)換器（模/數(shù)轉(zhuǎn)換器）。模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程的實(shí)質(zhì)就是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行量化和編碼的過(guò)程。根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換的原理和特點(diǎn)的不同，可將A/D轉(zhuǎn)換分為直接轉(zhuǎn)換和間接轉(zhuǎn)換兩大類。常見(jiàn)的直接轉(zhuǎn)換有逐次逼近式A/D、計(jì)數(shù)式A/D等；間接轉(zhuǎn)換有積分式A/D、V/F式A/D等。至于各種A/D的原理，這里就不在細(xì)述。（4） 數(shù)字量輸入輸出通道：數(shù)字信號(hào)的輸入輸出，主要針對(duì)于微機(jī)保護(hù)器的人機(jī)接口和各種告警信號(hào)、跳閘信號(hào)及電度脈沖等。為防止外部干擾的竄入，一般在輸入輸出回路中均采用光電隔離措