第三章電網(wǎng)的距離

1、第三章 電網(wǎng)的距離保護一、距離保護基本原理一、距離保護基本原理 二、阻抗繼電器動作特性二、阻抗繼電器動作特性三、阻抗繼電器實現(xiàn)方法三、阻抗繼電器實現(xiàn)方法四、距離保護的整定計算及對距離保護的評價四、距離保護的整定計算及對距離保護的評價 五、距離保護的振蕩閉鎖五、距離保護的振蕩閉鎖六、故障類型判別及故障選相六、故障類型判別及故障選相七、距離保護特殊問題的分析七、距離保護特殊問題的分析八、工頻故障分量距離保護八、工頻故障分量距離保護第一節(jié) 距離保護基本原理及構(gòu)成一、距離保護的基本概念一、距離保護的基本概念 電流保護：電流保護：簡單、經(jīng)濟、工作可靠；簡單、經(jīng)濟、工作可靠；kmmmlZIUZ1距離保護：

2、距離保護：受運行方式、線路長短影響受運行方式、線路長短影響；短路時電壓、電流同時變化的特征，短路時電壓、電流同時變化的特征，35KV速動性不滿足高壓電網(wǎng)要求，速動性不滿足高壓電網(wǎng)要求， M N21kkI反映故障點至保護安裝點之間的距離，反映故障點至保護安裝點之間的距離，根據(jù)距離的遠近確定動作時間。根據(jù)距離的遠近確定動作時間。 M N21setL3KLZSetZRj Xk3ZmmmmmZIUZ依據(jù)測量阻抗在不同情況下依據(jù)測量阻抗在不同情況下幅值幅值和和相位相位的的“差異差異”，區(qū)分系統(tǒng)是否發(fā)生故障、故障發(fā)生的范圍。區(qū)分系統(tǒng)是否發(fā)生故障、故障發(fā)生的范圍。2K1Kk1Zk2Z區(qū)內(nèi)：區(qū)內(nèi)：區(qū)外：區(qū)外：

3、setmZZsetmZZ反方向：反方向：），（900m二、距離保護的接線方式對接線方式的基本要求：對接線方式的基本要求：測量電壓測量電壓mmmIUZ2 2） Zm與故障類型無關與故障類型無關, ,ZK選取形式選取形式測量電流測量電流1 1）kkmllzZ1 M N211KZK=z1lk）（）（kKkKkKlzIUlzIUlzIU000222111(kIU M N211KkKlzzzzIIU1110033021UUUUkkkkkKlzIlzIlzIlzIlzIU0010101211kKlzIUU1kKlzIKIUU10)3(接地短路接地短路相間短路相間短路相間距離保護接線方式：相間距離保護接線方

4、式：CACABCBCABABmmIUIUIUIU1) 1) 三相短路三相短路kABABmmmlzIUIUZ1kmlZ M N21)3(KkIUkKlzIUU1kABkABABlzIUU1=0三個相間阻抗元件均動作三個相間阻抗元件均動作2) 2) 兩相相間短路兩相相間短路（AB, ABG）kABkABABlzIUU1kABABmmmlzIUIUZ1=0kmlZkKlzIUU1一個相間阻抗元件動作一個相間阻抗元件動作 M N21)1 , 1()2(, KKkIU3) 3) 單相接地短路單相接地短路( (A) )kABkABABlzIUU1ABKABkABABmmmIUlzIUIUZ1kKlzIUU

5、1kmlZ=0無相間阻抗元件動作無相間阻抗元件動作 M N21)1(KkIUkmlzZ1接地距離保護接線方式：接地距離保護接線方式：000333IKIUIKIUIKIUIUCCBBAAmm1) 1) 三相短路三相短路kAkAAlzIKIUU10)3(kkmllzZ1kklzIKIUU10)3(kAAmmmlzIKIUIUZ103=0三個接地阻抗元件均動作三個接地阻抗元件均動作 M N21)3(KkIU2) 2) 單相接地短路單相接地短路( (A) )kklzIKIUU10)3(kAkAAlzIKIUU10)3(kAAmmmlzIKIUIUZ103kmlZ=0一個接地阻抗元件動作一個接地阻抗元件

6、動作 M N21)1(KkIU3) 3) 兩相接地短路（兩相接地短路（AB）kmlZkklzIKIUU10)3(kAkAAlzIKIUU10)3(kAAmmmlzIKIUIUZ103=0兩個接地阻抗元件動作兩個接地阻抗元件動作 M N21)1 , 1(KkIU4) 4) 兩相相間短路（兩相相間短路（ABAB）01033IKIUlzIKIUIUZAKAkAAmmmkklzIKIUU10)3(kmlZkAkAAlzIKIUU10)3(=0無接地阻抗元件動作無接地阻抗元件動作 M N21)2(KkIU(3)K1)(1,K(1)K(2)K接地短路距離保護接地短路距離保護相間短路距離保護相間短路距離保護

7、相間短路的故障環(huán)路為相間短路的故障環(huán)路為 相相故障環(huán)路相相故障環(huán)路。 測量電壓、測量電流取用了測量電壓、測量電流取用了故障環(huán)路（故障電流故障環(huán)路（故障電流流通的回路）流通的回路）電壓、電流量。電壓、電流量。kKlzIUU1kKlzIKIUU10)3(接地短路的故障環(huán)路為接地短路的故障環(huán)路為 相地故障環(huán)路；相地故障環(huán)路；三、距離保護的構(gòu)成啟動部分：判別系統(tǒng)是否發(fā)生故障啟動部分：判別系統(tǒng)是否發(fā)生故障, 負序負序/零序零序, 電流突變量電流突變量測量部分：測量故障距離（阻抗）測量部分：測量故障距離（阻抗）, 由阻抗元件構(gòu)成，三段由阻抗元件構(gòu)成，三段振蕩閉鎖：系統(tǒng)振蕩時，防止距離保護誤動振蕩閉鎖：系統(tǒng)

8、振蕩時，防止距離保護誤動TV 斷線：斷線： 防止由于測量電壓消失而使測量部分誤動防止由于測量電壓消失而使測量部分誤動第二節(jié) 阻抗繼電器及其動作特性 阻抗繼電器：阻抗繼電器：由于互感器誤差、故障點由于互感器誤差、故障點過渡電阻，過渡電阻，Zm落在落在 Zset 附附近的一個區(qū)域中。近的一個區(qū)域中。測量故障環(huán)路的測量阻抗測量故障環(huán)路的測量阻抗Zm，與整定阻抗，與整定阻抗Zset比較，比較，確定故障所處的區(qū)段，決定保護是否應該動作。確定故障所處的區(qū)段，決定保護是否應該動作。 動作區(qū)域動作區(qū)域圓形圓形四邊形四邊形蘋果形蘋果形橄欖形等橄欖形等LZSetZRj Xk3Zk1Zk2Z M N211kkIse

9、tL2k3k一、一、阻抗繼電器的動作特性和動作方程阻抗繼電器的動作特性和動作方程動作特性：動作區(qū)域的形狀（圓、四邊形等動作特性：動作區(qū)域的形狀（圓、四邊形等）；）；幾何圖形、動作方程幾何圖形、動作方程1. 1. 圓特性阻抗繼電器圓特性阻抗繼電器偏移圓、偏移圓、上拋圓、上拋圓、偏轉(zhuǎn)圓偏轉(zhuǎn)圓方向圓、方向圓、全阻抗圓全阻抗圓 M N211kkIsetL2k3kLZSetZRj Xk3Zk1Zk2Z圓內(nèi)為動作區(qū)圓內(nèi)為動作區(qū)1 1）偏移阻抗圓特性）偏移阻抗圓特性兩矢量末端的連線作圓兩矢量末端的連線作圓 M N211kkIsetL2k3kRj X1setZ2setZ圓心：圓心：)(21210setsetZ

10、ZZ2121setsetZZR正方向整定阻抗正方向整定阻抗Zset1, 圓內(nèi)為動作區(qū)圓內(nèi)為動作區(qū); ;圓外為非動作區(qū)。圓外為非動作區(qū)。半徑：半徑：Z0反方向整定阻抗反方向整定阻抗Zset2（1 1）幅值比較方式）幅值比較方式RZZm0動作方程：動作方程：Rj X1setZ2setZZ0Zm0ZZm21212121setsetsetsetmZZZZZ圓周上任何一點到圓心的距離均等于半圓周上任何一點到圓心的距離均等于半徑徑其中其中0Z圓心向量圓心向量 （2 2）相位比較方式）相位比較方式12arg90setmmsetZZZZ動作方程：動作方程：Rj X1setZ2setZZ0ZmmsetZZ12s

11、etmZZ 0ZZm1290arg90setmmsetZZZZ 當測量阻抗落在右下部分圓周的任一點上時當測量阻抗落在右下部分圓周的任一點上時 當測量阻抗落在圓內(nèi)的任一點上時當測量阻抗落在圓內(nèi)的任一點上時Zm12arg90setmmsetZZZZ 1setmZZ2msetZZ 當測量阻抗落在左上部分圓周的任一點上時當測量阻抗落在左上部分圓周的任一點上時90arg9021setmmsetZZZZ 因而測量元件的動作條件可以表示為因而測量元件的動作條件可以表示為 圓周上任何一點到直徑兩圓周上任何一點到直徑兩端點之間的夾角均等于端點之間的夾角均等于9090 動作阻抗動作阻抗Z Zopop：使阻抗元件處

12、于臨界動作狀態(tài)的阻抗。使阻抗元件處于臨界動作狀態(tài)的阻抗。 不同測量阻抗角所對應的動作阻抗是不同測量阻抗角所對應的動作阻抗是 不同的。不同的。 最靈敏角：最靈敏角：Rj X1setZ2setZZ0 方向性：方向性：能夠消除方向阻抗元件在正能夠消除方向阻抗元件在正 向出口處的保護死區(qū)，但同時反方向向出口處的保護死區(qū)，但同時反方向 故障也存在誤動的可能，所以沒有完故障也存在誤動的可能，所以沒有完 全的方向性。全的方向性。 應用：應用：距離保護的后備段（第距離保護的后備段（第III段）段）set1（線路阻抗角）（線路阻抗角）ZOP1ZOP2保護范圍最長保護范圍最長動作阻抗最大動作阻抗最大2setZ1s

13、etZZ0setZ2 2）方向阻抗圓特性）方向阻抗圓特性 M N211kkIsetL2k3kRj X圓心：圓心：setZZ210setZR21半徑：半徑：90arg90mmsetZZZ動作方程：動作方程：setsetmZZZ2121ZmmsetZZ0,21setsetsetZZZ 動作阻抗動作阻抗Z Zopop： 不同測量阻抗角所對應的動作阻抗是不同測量阻抗角所對應的動作阻抗是 不同的。不同的。 最靈敏角：最靈敏角： 方向性：方向性：當保護反方向發(fā)生故障時不動作，阻抗元件當保護反方向發(fā)生故障時不動作，阻抗元件 本身具有方向性。本身具有方向性。 應用：應用：距離保護的主保護段（第距離保護的主保護

14、段（第I、II段）段）set線路阻抗角線路阻抗角Z0setZRj XZmmsetZZ動作阻抗最大動作阻抗最大保護范圍最保護范圍最長長3 3）全阻抗圓特性）全阻抗圓特性 M N211kkIsetL2k3k圓心：圓心：00ZsetZR 半徑：半徑：動作方程：動作方程：setmZZsetsetsetsetZZZZ21,Rj XsetZZmmsetZZsetmZZ 90arg90setmmsetZZZZ 動作阻抗動作阻抗Z Zopop： 不同測量阻抗角所對應的動作阻抗相同。不同測量阻抗角所對應的動作阻抗相同。 方向性：方向性：無方向性。無方向性。 應用：應用：單側(cè)電源系統(tǒng)中。單側(cè)電源系統(tǒng)中。Rj Xs

15、etZ4 4）上拋圓特性）上拋圓特性 M N211kkIsetL2k3k圓心：圓心：)(21210setsetZZZ半徑：半徑：動作方程：動作方程：21021setsetZZZRj X2setZ1setZmZ90arg9021setmmsetZZZZ 應用：應用：發(fā)電機失磁保護。發(fā)電機失磁保護。5 5）特性圓的偏轉(zhuǎn)）特性圓的偏轉(zhuǎn) M N211kkIsetL2k3k動作方程：動作方程：90arg9021setmmsetZZZZ1setZRj X2setZ0偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)30153015動作范圍：動作范圍：1801802. 2. 蘋果圓特性和橄欖形特性蘋果圓特性和橄欖形特性mmsetZZZarg9090

16、蘋果形蘋果形橄欖形橄欖形抗過渡電阻能力強，耐過負荷能力差抗過渡電阻能力強，耐過負荷能力差抗過渡電阻能力差，耐過負荷能力強抗過渡電阻能力差，耐過負荷能力強j XRsetZRsetZj X3. 3. 直線特性阻抗元件直線特性阻抗元件90arg90setsetmjXjXZj XRsetjXsetXj2mZsetmjXZ setmmXjZZ290arg90setsetmjXjXZsetmXjZ21) 1) 電抗特性電抗特性無方向性，耐過渡電阻能力強，重負荷情況下可能無方向性，耐過渡電阻能力強，重負荷情況下可能誤動，一般不單獨采用（復合特性元件）。誤動，一般不單獨采用（復合特性元件）。90arg90se

17、tsetmRRZsetmmRZZ290arg90setsetmRRZ2) 2) 電阻特性電阻特性j XRsetR2setR90arg90setmZZsetmsetmZZZZ3) 3) 方向特性方向特性j XRsetZmZsetZsetmZZ setmZZ 4. 4. 多邊形特性多邊形特性Rj X2134RsetXset745154321克服圓特性的缺點，兼顧耐受過電阻和過負荷的能力克服圓特性的缺點，兼顧耐受過電阻和過負荷的能力5. 5. 復合特性復合特性ABCD90arg90DCBAZZZZ二、幅值比較和相位比較之間的關系22;BADBACDCBDCAZZZZZZZZZZZZBAZZ90arg

18、90DCZZABCD90arg270DCBAZZZZABCD90argDCBAZZZZ90arg9021setmmsetZZZZ21212121setsetsetsetmZZZZZ90arg90mmsetZZZsetsetmZZZ2121setmZZ90arg90setmmsetZZZZj XsetZZ0setZRj XZmmsetZZRj X1setZ2setZZ0第三節(jié) 阻抗繼電器的實現(xiàn) M N211kkIsetL2k3k動作特性的實現(xiàn)有兩種方法：（1）精確測量Zm（2）無需精確測量Zm，間接判斷故障位置微機保護;模擬保護一、絕對值比較原理的實現(xiàn)ABZZAmBmZIZIABUU電壓形式的比

19、幅方程（模擬式保護）電壓形式的比幅方程（模擬式保護）1. 1. 模擬式保護中絕對值比較的實現(xiàn)模擬式保護中絕對值比較的實現(xiàn)setsetmZZZ2121TA絕絕對對值值比比較較回回路路RmIIK21mIIK21mUUKAUBUTVmIAIKU21mUmIBUKIKU21setmsetmmZIZIU2121方向特性阻抗繼電器方向特性阻抗繼電器setUIZKKKI：阻抗量綱KU：無量綱2. 2. 數(shù)字式保護中絕對值比較的實現(xiàn)數(shù)字式保護中絕對值比較的實現(xiàn)既可用電壓形式實現(xiàn)，也可用阻抗形式實現(xiàn)。既可用電壓形式實現(xiàn)，也可用阻抗形式實現(xiàn)。ABZZABUU電壓電壓/ /電流采樣值電流采樣值 測量電壓測量電壓/

20、/電流基波相量電流基波相量mmIUmmmmmImIRmUmIRmZIUIUZIjIIIUjUUUsetsetmZZZ2121setmsetmmZIZIU2121二、相位比較原理的實現(xiàn)90arg90DCUU9090mmsetmUUZIarg相相位位比比較較回回路路RmIIKmUUKCUDUTATVmUUK90arg90mUmUmIUKUKIK1. 1. 模擬式保護中相位比較的實現(xiàn)模擬式保護中相位比較的實現(xiàn).mUK I90arg90setmmZZZ2. 2. 數(shù)字式保護中相位比較的實現(xiàn)數(shù)字式保護中相位比較的實現(xiàn)（1 1） 阻抗形式阻抗形式90arg90DCUU9090mmsetmUUZIarg90

21、arg90DCZZ90arg90mmsetZZZ（2 2） 電壓形式電壓形式- - 相量比較形式相量比較形式00)cos(DICIDRCRDCDCUUUUUU- - 瞬時值比較形式瞬時值比較形式0)()()4()4(nunuNnuNnuDCDC 若用電壓比較算法，又可以分為相量比較和瞬若用電壓比較算法，又可以分為相量比較和瞬時采樣值比較兩種。時采樣值比較兩種。 （1 1）相量比較方式。電力系統(tǒng)故障時，微機）相量比較方式。電力系統(tǒng)故障時，微機保護裝置首先應用傅式算法等計算方法，求出保護裝置首先應用傅式算法等計算方法，求出保護安裝處的測量電壓保護安裝處的測量電壓 和測量電流和測量電流 ，然后根據(jù)動

22、作特性的要求求出相量然后根據(jù)動作特性的要求求出相量 和和 ，既可以用幅值和相角表示為極坐標，既可以用幅值和相角表示為極坐標形式，也可以用實部和虛部表示成直角坐標的形式，也可以用實部和虛部表示成直角坐標的形式形式.CCCCRCIDDDDRDIUUUjUUUUjU.CU.DU.mU.mI 即即 和和 兩個比較相量之間的相位差為兩個比較相量之間的相位差為C C D D。各種不同的相位比較方程，就是判斷該。各種不同的相位比較方程，就是判斷該相位差是否在給定的動作邊界和范圍之內(nèi)。相位差是否在給定的動作邊界和范圍之內(nèi)。 1）動作范圍為）動作范圍為-90 90。此時，相位比。此時，相位比較動作的條件為較動作

23、的條件為 即即 比相動作的條件可以表示為比相動作的條件可以表示為.CU.DU9090CDcos()0CDcoscossinsin0CCDDCCDDCRDRCIDIUUUUU UU U0CRDRCIDIU UU U 由于該式是通過相角差余弦的形式導出的，所由于該式是通過相角差余弦的形式導出的，所以它又可以稱為余弦型相位比較判據(jù)以它又可以稱為余弦型相位比較判據(jù) 還可以用下面的方法導出還可以用下面的方法導出22()()DRDICCRCIDDRDICRDRCIDIDRCICRDIUUjUUUjUU UU Uj UUU UUU22()0DRDICRDRCIDIU UU UUU 2 2）動作范圍為）動作范

24、圍為0 0 180180。此時，相位比較。此時，相位比較動作的條件為動作的條件為 即即 比相動作的條件可以表示為比相動作的條件可以表示為 由于該式是通過相角差正弦的形式導出的，所由于該式是通過相角差正弦的形式導出的，所以它又可以稱為正弦型相位比較判據(jù)以它又可以稱為正弦型相位比較判據(jù)0180CDsin()0CDsincoscossin0CCDDCCDDCIDRCRDIUUUUU UU U0CIDRCRDIU UU U（2 2）瞬時采樣值比較方式。）瞬時采樣值比較方式。與比較電壓對應的瞬時電壓可以表示為與比較電壓對應的瞬時電壓可以表示為若當前的采樣時刻為若當前的采樣時刻為n n，則當前時刻的采樣值

25、表示，則當前時刻的采樣值表示為為工頻工頻1/41/4周期以前時刻的采樣值表示為周期以前時刻的采樣值表示為2sin()2sin()CCCDDDuUtuUt( )2sin()( )2sin()CCnCDDnDunUtunUt(/4)2sin (/4)2cos()(/4)2sin (/4)2cos()CCnCCnCDDnDCnDu nNUtTUtunNUtTUt 對應項平方相加對應項平方相加 將對應項相除，則將對應項相除，則 若令若令222222( )(/4)2( )(/4)2CCCDDDununNUununNU( )tan()(/4)( )tan()(/4)CnCCDnDDuntunNuntunN

26、( ),(/4)( ),(/4)CICCRCDIDDRDUun UunNUun UunN 則則 這種算法只需要采用相隔這種算法只需要采用相隔1/4工頻周期的兩個采工頻周期的兩個采樣值就可以完成比相，故可稱為比相的樣值就可以完成比相，故可稱為比相的兩點積算兩點積算法。法。22222222CDCICRDIDRUUUUUUtan()tan()CInCCRDInDDRUtUUtU(/4)(/4)( )( )0(/4)( )( )(/4)0CDCDCDCDunNunNun ununNunun unN 三、比較工作電壓相位法實現(xiàn)的故障區(qū)段判斷三、比較工作電壓相位法實現(xiàn)的故障區(qū)段判斷 通過比較工作電壓相位的

27、原理實現(xiàn)故障區(qū)段測量通過比較工作電壓相位的原理實現(xiàn)故障區(qū)段測量和判斷的方法。和判斷的方法。 1 1、比較工作電壓相位法的基本原理、比較工作電壓相位法的基本原理 在距離保護中，工作電壓又稱為補償電壓，通常在距離保護中，工作電壓又稱為補償電壓，通常用用 表表示，定義為保護安裝處測量電壓示，定義為保護安裝處測量電壓 與測量電流與測量電流 的線性組合，即的線性組合，即 按照如圖所示的參考方向，在系統(tǒng)正常時，上式按照如圖所示的參考方向，在系統(tǒng)正常時，上式中的補償電壓就是線路上中的補償電壓就是線路上z z點的運行電壓，它在點的運行電壓，它在量值上接近額定電壓，相位上基本與測量電壓同量值上接近額定電壓，相位

28、上基本與測量電壓同相位。相位。OPmmsetUUI ZOPUmUmI 正方向區(qū)外正方向區(qū)外k2點短路點短路時，時， 為為母線母線M處的殘余電壓處的殘余電壓而而是整定點是整定點z點的殘余點的殘余電壓。兩者相位相同。電壓。兩者相位相同。 反方向反方向k3點短路時，點短路時， 分別為分別為N側(cè)電源在側(cè)電源在M、z處的殘余電壓，兩者相處的殘余電壓，兩者相位相同。位相同。2mmkUI ZOPmmsetUUI Z3mmkUI Z 3()OPmksetUIZZ 正方向區(qū)內(nèi)正方向區(qū)內(nèi)k1點短路時，點短路時， 母線母線M處的殘余電壓處的殘余電壓 系統(tǒng)中沒有任何一點的實際電壓與工作電壓系統(tǒng)中沒有任何一點的實際電壓

29、與工作電壓 相對應，此時相對應，此時 與與 相位相反。相位相反。 結(jié)論：以測量電壓為參考相量，工作電壓相位關結(jié)論：以測量電壓為參考相量，工作電壓相位關系：系： 保護區(qū)內(nèi)短路故障，工作電壓小于保護區(qū)內(nèi)短路故障，工作電壓小于0，工作電壓，工作電壓與測量電壓反相位；與測量電壓反相位； 而而保護外或反方向短路故障，工作電壓大于保護外或反方向短路故障，工作電壓大于0，工作電壓與測量電壓同相位。工作電壓與測量電壓同相位。 1mmkUI Z1()OPmsetkUIZZ OPUOPUmU M N211kkIsetL2k3kz z正常運行：正常運行：K2：K3：K1：mresetmmopUUZIUU不同地點短路

30、時，工作電壓和參考電壓的相位關系：不同地點短路時，工作電壓和參考電壓的相位關系：Z點電壓，接近額定電壓，基本同相點電壓，接近額定電壓，基本同相Z點殘余電壓，基本同相點殘余電壓，基本同相Z點殘余電壓，基本同相點殘余電壓，基本同相無物理意義，無物理意義， 基本反相基本反相mUopUmUopUmUopU90arg270reopUU 在實際的系統(tǒng)中，由于互感器誤差、過渡電阻等在實際的系統(tǒng)中，由于互感器誤差、過渡電阻等因素的存在，區(qū)內(nèi)故障時測量電壓和工作電壓之因素的存在，區(qū)內(nèi)故障時測量電壓和工作電壓之間的相位也并不一定正好相反，區(qū)外故障時也并間的相位也并不一定正好相反，區(qū)外故障時也并不一定正好相同。不一

31、定正好相同。 為保證區(qū)內(nèi)故障時可靠動作，只要測量電壓與工為保證區(qū)內(nèi)故障時可靠動作，只要測量電壓與工作電壓之間相位差在作電壓之間相位差在180度左右的一個范圍內(nèi)，度左右的一個范圍內(nèi)，測量元件就應該動作，而在測量元件就應該動作，而在0度左右的一個范圍度左右的一個范圍內(nèi)時，應該可靠不動作。這樣，測量元件動作的內(nèi)時，應該可靠不動作。這樣，測量元件動作的條件可以表示為條件可以表示為12180arg180opmUU 若取若取1= 2 = 90，則，則 分子分母同除以分子分母同除以所以對應的特性也是方向圓特性。所以對應的特性也是方向圓特性。 優(yōu)點：動作具備方向性。優(yōu)點：動作具備方向性。 缺點：方向阻抗繼電器

32、出現(xiàn)缺點：方向阻抗繼電器出現(xiàn)“電壓死區(qū)電壓死區(qū)” （保（保護正向附近三相短路護正向附近三相短路 ） 消除方法：引入第三相電壓消除方法：引入第三相電壓90arg270mmsetmUI ZUmI90arg90setmmZZZ9090mmsetmUUZIarg270arg90msetmmUZIUopU工作電壓（補償電壓）reU參考電壓（極化電壓）270arg90reopUU2. 以正序電壓為參考電壓的測量元件以正序電壓為參考電壓的測量元件90arg270msetmmUZIU M N211kkIsetL2k3kz z保護正方向出口短路，保護正方向出口短路，能否正確動作？能否正確動作？不能，不能，Um=

33、0相位不隨故障位置變化相位不隨故障位置變化出口短路時不為零出口短路時不為零參考電壓參考電壓除了三相短路外，出口短路時正序電壓不為零。除了三相短路外，出口短路時正序電壓不為零。相當于引入了非故障相電壓。相當于引入了非故障相電壓。mreUU1mreUU 對于不同類型和相別的故障，應取故障環(huán)路上的對于不同類型和相別的故障，應取故障環(huán)路上的電壓、電流作為繼電器的測量電壓和測量電流。電壓、電流作為繼電器的測量電壓和測量電流。同樣，構(gòu)成參考電壓的正序電壓，也應該取故障同樣，構(gòu)成參考電壓的正序電壓，也應該取故障環(huán)路上的電壓。例如在接地距離保護接線下，環(huán)路上的電壓。例如在接地距離保護接線下，A相測量元件中相測

34、量元件中 應選取應選取A正序電壓作為參考電壓正序電壓作為參考電壓 而在相間距離接線方式下，而在相間距離接線方式下，BC相測量元件中相測量元件中 則應選取參考電壓為則應選取參考電壓為mAUU1refAUUmBCUU111refBCBCUUUU (1)不同故障情況下正序參考電壓的變化分析：不同故障情況下正序參考電壓的變化分析： 以最嚴重的出口短路為例，假設短路前后非故障以最嚴重的出口短路為例，假設短路前后非故障相的電壓不變。相的電壓不變。 1）A相單相接地短路。出口相單相接地短路。出口A相單相接地短路時，相單相接地短路時，保護安裝處的三相電壓為保護安裝處的三相電壓為 出口單相接地故障時，故障相正序

35、電壓的相位與出口單相接地故障時，故障相正序電壓的相位與該相故障前電壓的相位相同，幅值等于該相故障該相故障前電壓的相位相同，幅值等于該相故障前電壓的前電壓的2/3000BCABCUUUUU202001112()(0)333BCAAABCUUUUUUU 2)A、B相兩相接地短路。出口相兩相接地短路。出口A、B相兩相接地相兩相接地短路時，短路時， 即出口兩相接地故障時，兩故障相正序電壓的相即出口兩相接地故障時，兩故障相正序電壓的相位都與對應相故障前電壓的相位相同，幅值等于位都與對應相故障前電壓的相位相同，幅值等于故障前電壓的故障前電壓的1/3,兩故障相間正序電壓的相位兩故障相間正序電壓的相位與該兩相

36、故障前相間電壓的相位相同，幅值等于與該兩相故障前相間電壓的相位相同，幅值等于故障前電壓的故障前電壓的1/3。000CABCUUUU22001111()(00)333CAAABCUUUUUU2001111()(00)333CBBABCUUUUUU011113ABABABUUUU 3)A、B相兩相不接地短路。出口相兩相不接地短路。出口A、B相兩相不相兩相不接地短路時，接地短路時， 即出口兩相不接地故障時，兩故障相正序電壓的即出口兩相不接地故障時，兩故障相正序電壓的相位都與對應相故障前電壓的相位相同，幅值等相位都與對應相故障前電壓的相位相同，幅值等于故障前電壓的于故障前電壓的1/2,兩故障相間正序電

37、壓的相兩故障相間正序電壓的相位與該兩相故障前相間電壓的相位相同，幅值等位與該兩相故障前相間電壓的相位相同，幅值等于故障前電壓的于故障前電壓的1/2。060012ACiABCUUUeUU2060060200111 111()()33 222AACAiiAABCUUUUU eU eUU2206006000111 111()()33 222AACBiiBABCUUUUU eU eUU011112ABABABUUUU 4)A、B、C相三相對稱短路。出口相三相對稱短路。出口A、B 、C相相三相對稱短路三相對稱短路 即出口三相對稱短路時，各正序電壓都為即出口三相對稱短路時，各正序電壓都為0，正，正序參考電

38、壓將無法應用。序參考電壓將無法應用。 但但當發(fā)生非出口三相短路時，正序電壓將不再為當發(fā)生非出口三相短路時，正序電壓將不再為0，變成相應相或相間的殘余電壓，如果殘余電，變成相應相或相間的殘余電壓，如果殘余電壓不低于額定電壓的壓不低于額定電壓的1015，正序參考電，正序參考電壓可以使用。壓可以使用。 在出口發(fā)生各種不對稱短路時，故障環(huán)路上的正在出口發(fā)生各種不對稱短路時，故障環(huán)路上的正序電壓都有較大的量值。序電壓都有較大的量值。 正序正序參考電壓可以使用。參考電壓可以使用。0ABCUUU1110ABCUUU1110ABBCCAUUU M N211kmIMENE（1）不同故障情況下正序參考電壓的變化分

39、析）不同故障情況下正序參考電壓的變化分析結(jié)論：結(jié)論：在出口發(fā)生各種不對稱短路時，故障環(huán)路上的正序在出口發(fā)生各種不對稱短路時，故障環(huán)路上的正序電壓都有較大的量值，相位與故障前的環(huán)路電壓相同。電壓都有較大的量值，相位與故障前的環(huán)路電壓相同。單相接地單相接地A A：0132AAUU兩相接地兩相接地ABAB：0131AAUU0131BBUU0131ABABUU兩相相間兩相相間ABAB：0121AAUU0121BBUU0121ABABUU三相短路三相短路：0111CBAUUU0111CABCABUUU (2)以正序電壓為參考電壓的測量元件的動作特以正序電壓為參考電壓的測量元件的動作特性性 正序電壓作為參

40、考電壓時，有兩種應用方式：正序電壓作為參考電壓時，有兩種應用方式： 一種是參考電壓等于相應相或相間的正序電一種是參考電壓等于相應相或相間的正序電壓壓 ， 另一種是令參考電壓等于其負值另一種是令參考電壓等于其負值 。 或或1refmUU1refmUU 121argopmUU121argopmUU1122180180 如果如果 則上述兩式中所代表的動作特性相同。因此可以則上述兩式中所代表的動作特性相同。因此可以應用兩式中的任何一個來實現(xiàn)相應的特性。應用兩式中的任何一個來實現(xiàn)相應的特性。 令令 動作方程為動作方程為 對于按接地距離接線方式接線的對于按接地距離接線方式接線的相測量元件來相測量元件來說說

41、1122180180129090190arg90opmUU01(3)90arg90setUIKIZUmUU11mUU 設系統(tǒng)的正序、負序阻抗相等，則保護安裝處故設系統(tǒng)的正序、負序阻抗相等，則保護安裝處故障相的電壓和正序電壓可分別表示為障相的電壓和正序電壓可分別表示為 0m(3 )UIKIZ11 M 11MM 1102MMMEUEI ZECZZZ1MM11101MM10M1m10(1)2(1)(3)()2MCZUEZZCZIKIZZZZME式 中 ：M側(cè)系統(tǒng)電源的電動勢側(cè)系統(tǒng)電源的電動勢 動作條件表示為動作條件表示為190arg90msetMmZZZZ-（）190arg90setmMmZZZZ（

42、）01(3)90arg90setUIKIZU0m0set(3 )(3 )opUIK I ZIK I Z 1MM110(1)2CCZKZZ（2）以正序電壓為參考電壓的測量元件的動作特性）以正序電壓為參考電壓的測量元件的動作特性90arg901msetmmUZIU90arg90reopUU正方向單相接地正方向單相接地90)3(arg9010UZIKIUset接地距離元件：接地距離元件：90arg901MmsetmZZZZZset-ZM1結(jié)論：動作區(qū)域包含坐標原點（保護出口）結(jié)論：動作區(qū)域包含坐標原點（保護出口）； 耐過渡電阻能力增強；耐過渡電阻能力增強； 不失方向性。不失方向性。 M N211km

43、IMENE反方向單相接地反方向單相接地90)3(arg9010UZIKIUset90)(arg901NZZZZmsetm結(jié)論：動作區(qū)域為上拋圓，保護反方向出口短路結(jié)論：動作區(qū)域為上拋圓，保護反方向出口短路 不誤動。不誤動。Zset1NZ M N211kmIMENE111MNNNZZZZm 按相間距離接線的相（可取按相間距離接線的相（可取AB、BC、CA）測量）測量元件來說，元件來說， 比相動作的條件為比相動作的條件為mUU11mUU190arg90setUIZU-3. 以記憶電壓為參考電壓的測量元件以記憶電壓為參考電壓的測量元件針對：針對：出口三相短路的電壓死區(qū)。出口三相短路的電壓死區(qū)。 M

44、N211kmIMENE措施：措施：利用記憶電壓作為參考電壓。利用記憶電壓作為參考電壓。分析：分析：以以AB相間阻抗元件為例相間阻抗元件為例90arg90msetmmUZIU90)(arg900ABsetBAABUZIIU90arg901MZZZZmmsetZset-ZM1正正向向短短路路mBAABZIIU)()(10MmBAABZZIIEUAB2k反反向向短短路路 M N211kmIMENE90arg90msetmmUZIU90)(arg900ABsetBAABUZIIUZset1NZZm初態(tài)特性：初態(tài)特性：上述偏移圓特性、上拋圓特性僅在故障發(fā)上述偏移圓特性、上拋圓特性僅在故障發(fā) 生后最初的一

45、段時間成立。生后最初的一段時間成立。mBAABZIIU)()(10NmBAABZZIIEUAB/190arg90()setmNmZZZZ說明以記憶電壓為參考電壓的測量元件也具有明確的方向性。說明以記憶電壓為參考電壓的測量元件也具有明確的方向性。/1ABNEZN系統(tǒng)電源的電動勢側(cè)系統(tǒng)的正序阻抗與線路正序阻抗之和 在傳統(tǒng)的模擬式距離保護中，記憶電壓是通過在傳統(tǒng)的模擬式距離保護中，記憶電壓是通過LC諧振記憶回路獲得的，諧振記憶回路獲得的， 即系統(tǒng)正常運行時，測量電壓為額定電壓，即系統(tǒng)正常運行時，測量電壓為額定電壓，LC諧振回路儲存一定的電磁能量；諧振回路儲存一定的電磁能量； 系統(tǒng)出口短路時，測量電壓

46、變?yōu)橄到y(tǒng)出口短路時，測量電壓變?yōu)?，依靠，依靠LC回路回路的的自由振蕩，記憶故障前的測量電壓。的的自由振蕩，記憶故障前的測量電壓。 由于由于回路電阻的存在，記憶是逐漸衰減的，故障回路電阻的存在，記憶是逐漸衰減的，故障一定時間后，記憶電壓將衰減到故障后的測量電一定時間后，記憶電壓將衰減到故障后的測量電壓，動作特性將變成經(jīng)過原點的方向圓特性。壓，動作特性將變成經(jīng)過原點的方向圓特性。 四、阻抗繼電器的精確工作電流與精確工作電壓四、阻抗繼電器的精確工作電流與精確工作電壓為保證動作的可靠性，實現(xiàn)絕對值比較原理的比為保證動作的可靠性，實現(xiàn)絕對值比較原理的比較電路有一定的動作門檻，較電路有一定的動作門檻，即

47、即只有只有 與與 之差大于一個固定門檻值之差大于一個固定門檻值U0時才會時才會動作。動作。對于對于具有圓特性的方向阻抗繼電器來說，具有圓特性的方向阻抗繼電器來說，.AU.BU.1122mmABmIIUUK IUK IK U.01122mmmIIUK IK IK UU01122setsetmUmUZZZK I.mUK IIsetUKZKmmmUZI 在保護區(qū)的末端附近金屬性短路的情況下，測量在保護區(qū)的末端附近金屬性短路的情況下，測量阻抗的阻抗角與整定阻抗的阻抗角相等，且測量阻抗的阻抗角與整定阻抗的阻抗角相等，且測量阻抗的阻抗值大于整定值的阻抗的阻抗值大于整定值的1/2，這時上式中的，這時上式中的

48、則則使繼電器的測量阻抗處于臨界動作狀態(tài)，就是繼使繼電器的測量阻抗處于臨界動作狀態(tài)，就是繼電器的動作阻抗電器的動作阻抗,記為記為ZOP，顯然，顯然1122setmsetmZZZZ0msetUmUZZK I0OPsetUmUZZK I M N211kmIMENE 理論上此時的整定阻抗處于繼電器的動作邊緣，理論上此時的整定阻抗處于繼電器的動作邊緣，繼電器的整定阻抗應該等于動作阻抗，但是由于繼電器的整定阻抗應該等于動作阻抗，但是由于誤差及動作門檻，繼電器實際的動作阻抗與輸入誤差及動作門檻，繼電器實際的動作阻抗與輸入電流的關系如圖所示。電流的關系如圖所示。 由圖可見，當繼電器由圖可見，當繼電器 測量電流

49、較小時，動測量電流較小時，動 作阻抗將比整定阻抗作阻抗將比整定阻抗 明顯減小，即實際的明顯減小，即實際的 保護范圍將比整定范保護范圍將比整定范 圍小，這將影響到與它相鄰圍小，這將影響到與它相鄰 的保護的配合，而可能引起非選擇性動作。的保護的配合，而可能引起非選擇性動作。0OPsetUmUZZK IIOP.min是使動作阻抗降為是使動作阻抗降為0對應的測量電流，稱對應的測量電流，稱為最小動作電流。為最小動作電流。 實際電流小于最小動作電流時無論測量阻抗為多實際電流小于最小動作電流時無論測量阻抗為多少時，測量元件都不會動作。少時，測量元件都不會動作。Iac.min 和和 Iac.max 都是使動作

50、阻抗降為都是使動作阻抗降為0.9 ZSet 對應的測量電流，對應的測量電流， 每個阻抗繼電器都有它實際的每個阻抗繼電器都有它實際的 曲線，曲線，為了把動作阻抗與整定阻抗的差距限制在一定的為了把動作阻抗與整定阻抗的差距限制在一定的范圍內(nèi)，規(guī)定了精確工作電流這項指標。范圍內(nèi)，規(guī)定了精確工作電流這項指標。()OPmZf IIac.min為阻抗繼電器最小精確工作電流，指當動為阻抗繼電器最小精確工作電流，指當動作阻抗等于作阻抗等于0.9倍的整定阻抗倍的整定阻抗ZSet時，流入繼電時，流入繼電器的最小電流，當測量電流大于時，保證繼電器器的最小電流，當測量電流大于時，保證繼電器的起動阻抗與整定阻抗的誤差在的

51、起動阻抗與整定阻抗的誤差在10%以內(nèi)以內(nèi) Iac.max為阻抗繼電器最大精確工作電流為阻抗繼電器最大精確工作電流,則則 最小精確工作電流與整定阻抗值的乘積，稱為阻最小精確工作電流與整定阻抗值的乘積，稱為阻抗繼電器的最小精確工作電壓，用抗繼電器的最小精確工作電壓，用Uac.min表示表示0.min0.9OPsetsetUacUZZZK I0.min0.1setUacUZK I0.min.min10acacsetUUUIZK 只有實際的測量電流在最小和最大精確工作電流只有實際的測量電流在最小和最大精確工作電流之間、測量電壓在最小精確工作電壓以上時，三之間、測量電壓在最小精確工作電壓以上時，三段式距

52、離保護才能準確地配合工作，其誤差已被段式距離保護才能準確地配合工作，其誤差已被考慮在可靠系數(shù)中。考慮在可靠系數(shù)中。 最小最小精確工作電流是距離保護測量元件的一個重精確工作電流是距離保護測量元件的一個重要參數(shù)，越小越好。要參數(shù)，越小越好。 校驗測量元件精確電流：一般是指對最小精確工校驗測量元件精確電流：一般是指對最小精確工作電流的校驗。作電流的校驗。 要求要求在保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時，通入繼電器的最小在保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時，通入繼電器的最小電流不小于最小精確工作電流，并留有一定的裕電流不小于最小精確工作電流，并留有一定的裕度，裕度系數(shù)不小于度，裕度系數(shù)不小于1.52，即，即.min.min1.5kma

53、racIKI第四節(jié) 距離保護的整定計算及評價 一、距離保護的整定計算CABDRjX12ABCD保護為三段式：保護為三段式：I、II段：方向特性段：方向特性 III段：偏移特性段：偏移特性距離保護的整定計算，就是根距離保護的整定計算，就是根據(jù)被保護電力系統(tǒng)的實際情據(jù)被保護電力系統(tǒng)的實際情況，確定計算出距離保護況，確定計算出距離保護段、段、段和段和段測量元件的段測量元件的整定阻抗以及整定阻抗以及段和段和段的段的動作時限。動作時限。1. 1. 距離一段距離一段ABABIrelIsetZZKZ)85. 08 . 0(1 .%85%minl12ABCDBCBCIrelIsetZZKZ)85. 08 .

54、0(2 .sttIII012距離保護距離保護段為無延時的速動段，它應該只反應本線路段為無延時的速動段，它應該只反應本線路的故障，下級線路出口發(fā)生短路故障時，應可靠不動的故障，下級線路出口發(fā)生短路故障時，應可靠不動作。所以其測量元件的整定阻抗，應該按躲過本線路作。所以其測量元件的整定阻抗，應該按躲過本線路末端短路時的測量阻抗來整定。以末端短路時的測量阻抗來整定。以A處保護為例，測處保護為例，測量元件的整定阻抗為。原則：按躲過線路末端故障整量元件的整定阻抗為。原則：按躲過線路末端故障整定。定。2. 2. 距離二段距離二段8 . 0)(2 .1 .IIrelIsetABIIrelIIsetKZZKZ

55、kbABABkBCABABABAmZKZIZIZIIUZ1)(2 .min.1 .IsetbABIIrelIIsetZKZKZ12AB1k12ABC1k助增：使測量阻抗增大助增：使測量阻抗增大外汲：使測量阻抗減小外汲：使測量阻抗減小1) 1) 與相鄰線路一段配合與相鄰線路一段配合12ABCD 在圖（在圖（a）中）中 其值大于其值大于1， 使得使得保護保護1測量到的阻抗大于從測量到的阻抗大于從A母線處到故障點母線處到故障點之間的阻抗之間的阻抗ZA-BZK 。這種使測量阻抗變大的分。這種使測量阻抗變大的分支，稱為助增分支，對應的電流稱為助增電流支，稱為助增分支，對應的電流稱為助增電流1332111

56、1bIIIIKIII 在圖（在圖（b）中）中 其值小于其值小于1，使使 得保護得保護1測量到的阻抗小于從測量到的阻抗小于從A母線處到故障母線處到故障點之間的阻抗點之間的阻抗ZA-BZK 。這種使測量阻抗變小。這種使測量阻抗變小的分支，稱為外汲分支，對應的電流稱為外汲的分支，稱為外汲分支，對應的電流稱為外汲電流。電流。13321111bIIIIKIII 原則原則2：與相鄰變壓器的快速保護相配合。當被：與相鄰變壓器的快速保護相配合。當被保護線路的末端接有變壓器時，距離保護保護線路的末端接有變壓器時，距離保護段段應與變壓器的快速保護（一般是差動保護）相應與變壓器的快速保護（一般是差動保護）相配合，其

57、動作范圍不應超出變壓器快速保護的配合，其動作范圍不應超出變壓器快速保護的范圍。范圍。 （考慮到變壓器阻抗誤差較大）（考慮到變壓器阻抗誤差較大） 當被保護線路末端既有出線又有變壓器時，當被保護線路末端既有出線又有變壓器時，取上述兩項中數(shù)值小者作為保護取上述兩項中數(shù)值小者作為保護II段整定阻抗段整定阻抗 .1.min()IIIIsetrelA BbtZKZKZ0.70.75IIrelK12AB1k1kstII15 . 012) 2) 與相鄰變壓器的快速保護配合與相鄰變壓器的快速保護配合75. 07 . 0)(min.1 .IIreltbABIIrelIIsetKZKZKZ)(2 .min.1 .I

58、setbABIIrelIIsetZKZKZ12AB1k1k取小值作為定值取小值作為定值25. 11 .ABIIsetsenZZK靈敏度校驗：靈敏度校驗：l按本線路末端故障校驗靈敏度。按本線路末端故障校驗靈敏度。若靈敏度不滿足要求，應與相鄰線路距離保護若靈敏度不滿足要求，應與相鄰線路距離保護II段配合。段配合。 （4）動作時間的整定：）動作時間的整定： 距離距離段的動作時間整定，應比與之配合的相段的動作時間整定，應比與之配合的相鄰元件的保護動作時間大一個時間級差鄰元件的保護動作時間大一個時間級差t t 式中式中 與本保護配合的相鄰元件保護段（與本保護配合的相鄰元件保護段（x x為為或或段）最大的

59、動作時間段）最大的動作時間( )120.5IIxttts ( )2xt 3、距離保護、距離保護III段整定段整定 (1)整定阻抗整定阻抗 1）按與相鄰下級線路距離保護）按與相鄰下級線路距離保護段或段或III段配段配合整定。合整定。 在與相鄰下級線路距離保護在與相鄰下級線路距離保護段配合時，段配合時， III段的整定阻抗為段的整定阻抗為 可靠系數(shù)的取法與整定中類似，分支系數(shù)應取可靠系數(shù)的取法與整定中類似，分支系數(shù)應取各種情況下的最小值。各種情況下的最小值。 若靈敏度不滿足要求，應與相鄰線路距離保護若靈敏度不滿足要求，應與相鄰線路距離保護III段配合。段配合。.1.min.2()IIIIIIIIs

60、etrelA BbsetZKZKZ12ABCD3. 3. 距離三段距離三段2) 2) 與相鄰變壓器的電流、電壓保護配合與相鄰變壓器的電流、電壓保護配合12AB1k式中式中Zmin電流、電壓保護的最小保護范圍對應的阻電流、電壓保護的最小保護范圍對應的阻抗值。抗值。.1.minmin()IIIIIIsetrelA BbZKZKZ3) 3) 躲過正常運行時的最小負荷阻抗躲過正常運行時的最小負荷阻抗12AB1kM25. 115. 1:5 . 25 . 1:25. 12 . 1:ressrelKKKIIIopZ1 .LkIIIsetZ1 .min.1 .1LressrelIIIsetZKKKZ)cos(