1、电网的距离保护电网的距离保护 学习目的：学习目的：1 1、掌握距离保护的基本原理与构成。、掌握距离保护的基本原理与构成。2 2、理解阻抗继电器的动作特性。、理解阻抗继电器的动作特性。3 3、了解阻抗继电器的实现方法及特点。、了解阻抗继电器的实现方法及特点。4 4、熟练掌握三段式距离保护的整定计算。、熟练掌握三段式距离保护的整定计算。5 5、掌握距离保护的振荡闭锁。、掌握距离保护的振荡闭锁。6 6、了解距离保护故障类别判别和选相方法。、了解距离保护故障类别判别和选相方法。7 7、了解影响距离保护正确动作的因素。、了解影响距离保护正确动作的因素。8 8、掌握工频故障分量距离保护的原理和特性。、掌握
2、工频故障分量距离保护的原理和特性。3.1 3.1 距离保护的基本原理与构成距离保护的基本原理与构成 3.1.1 3.1.1 距离保护的概念距离保护的概念 距离保护：反映故障点到保护安装处的距离距离保护：反映故障点到保护安装处的距离。setkLL 时时，保护动作保护动作。正方向且正方向且 setkLL 时时，保护不动作保护不动作。反方向或反方向或 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 保护的测量阻抗保护的测量阻抗 Zm=Um Im.对保护对保护1 1而言：而言：k1k1为正方向短路：为正方向短路：k3k3为反方向短路：为反方向短路：正常运行：正常运行：
3、111kkmLzZZ 313kkmLzZZ LmZZ Zk1-Zk3 ZL 正常正常 正方向短路正方向短路 反方向短路反方向短路 R jX Zm随随短路点到保护安装处的距离短路点到保护安装处的距离 L 减小而减小。减小而减小。setsetLzZ1 保护的整定阻抗：保护的整定阻抗：setmZZ 时时，保护动作保护动作。正方向且正方向且 3.1.3 3.1.3 三相系统中测量电压和测量电流的选取三相系统中测量电压和测量电流的选取 kmkmmmmLzIZIZIU1 选取要求：选取要求：Zm 正比于短路点到保护安装处的距离正比于短路点到保护安装处的距离L Zm 与故障类型及运行方式无关与故障类型及运行
4、方式无关 kmLzZ1 kAkAkAkAALzILzILzIUU002211 kAAAAkALzzzzIIIIU1110002133)(kAAAAkALzzzzIIIIU1110002133)(kAkALzIKIU10)3(1 1、单相接地单相接地k k(1 1)特点：特点：故障相电流增大故障相电流增大 故障相电压降低故障相电压降低 相间电压仍然很高相间电压仍然很高 以以k k(A)(A)为例：为例：kAkAALzIKIUU10)3(0 kAU而而 kAALzIKIU10)3(电压电压、电流选取：电流选取：AmAUU 03 IKIIAmA则：则：kmALzZ1 2 2、两相接地两相接地k k(
5、1 1，1 1)kBkBBLzIKIUU10)3(0 kBU而而 kBBLzIKIU10)3(电压电压、电流选取：电流选取：BmBUU 03 IKIIBmBkmLzZ1 以以k k(B(B，C)C)为例：为例：同理同理 kCkCCLzIKIUU10)3(0 kCU而而 kCCLzIKIU10)3(CmCUU 03 IKIICmC3 3、两相短路两相短路k k(2 2)kBkBBLzIUU1 kBkAUU 而而 电压电压、电流选取：电流选取：BAmABUUU BAmABIII kmLzZ1 以以k k(A(A-B)B)为例：为例：kAkAALzIUU1 kBABALzIIUU1)(则：则：4 4
6、、三相短路三相短路k k(3 3)kBkBBLzIUU1 kCkBkAUUU 而而 电压电压、电流选取：电流选取：BAmABUUU BAmABIII kmLzZ1 kAkAALzIUU1 kBABALzIIUU1)(则：则：kCkCCLzIUU1 3.1.4 3.1.4 距离保护的时限特性距离保护的时限特性 距离距离段段 距离距离段段 距离距离段段 )%85 80(全长全长 l l =主保护主保护 后备保护后备保护 0 动作动作%100 全长全长 l l 0.5 动作动作 本线路全长本线路全长（l l 相邻线路全长相邻线路全长 l+）1 2 3 t 1 I t 1 II t 2 I t 1 I
7、II t 2 II t 2 III 3 3.1 1.5 5 距离保护的构成距离保护的构成 1QF1QF B B PTPT C C CTCT Z Z 1 1 A A 启动部分、测量部分、振荡闭锁、电压回路断线启动部分、测量部分、振荡闭锁、电压回路断线闭锁、配合逻辑、出口闭锁、配合逻辑、出口 3.2 3.2 阻抗继电器阻抗继电器 3.2.1 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 1 1、阻抗继电器的作用阻抗继电器的作用:测量功能测量功能测量短路点到保护安装处测量短路点到保护安装处母线的距离母线的距离。逻辑比较功能逻辑比较功能将测量阻抗和动作阻将测量阻抗和动作阻抗进行比较抗进
8、行比较。kmLzZ1 setmZZ 时时，保护动作保护动作。正方向且正方向且 2 2、动作区域分析方法：、动作区域分析方法：（在在R-jX平面上分析）平面上分析）Zm=Um Im.k短路：短路：Zm.2=Zk k短路：短路：Zm.2=-Zk k I m k Zk Zk R jX A C Zk B k -Zk 考虑：考虑：1 1）线路线路k k有差异有差异 2 2)CT,PTCT,PT有误差有误差 3 3）故障点过渡电阻故障点过渡电阻 4 4）分布电容等）分布电容等 1 2 3 R jX A C Zk B k k 动作特性扩大为一动作特性扩大为一个区域。个区域。圆圆1 1：全阻抗圆：全阻抗圆 圆
9、圆2 2：方向：方向阻抗圆阻抗圆 圆圆3 3：偏移特性阻抗圆：偏移特性阻抗圆 或其它形状或其它形状 整定阻抗整定阻抗Z Zsetset 动作阻抗动作阻抗Z Zopop R jX A C Zset B set Zop Zop Zop R jX C B Zset set Zop Zop 3.2.2 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 1 1、圆特性阻抗继电器圆特性阻抗继电器 （1 1）偏移圆特性偏移圆特性 圆心：圆心：Z0 半径：半径：Z0=(Zset1+Zset2)1 2(Zset1 Zset2)1 2 Z0 Z0 幅值比较幅值比较:动作方程：动作方程：m
10、Z-Z0(Zset1 Zset2)1 2 m Z-(Zset1 Zset2)1 2(Zset1+Zset2)1 2 即即 相位比较：相位比较：ZmZset2 Zset1Zm Zset1Zm ZmZset2 Zm o o 90 arg-90 Zset1-Zm Zm Zset2 o o 270 arg 90 Zm Zset2 Zm-Zset1 应用情况：应用情况：通常用于距离保护后备段通常用于距离保护后备段段段。特点：特点：2)2)不具有不具有100%100%的方向性的方向性 1)1)set1阻抗角方向上阻抗角方向上Zop=Zset1,最灵敏。最灵敏。set1 =sen=k=线路线路 3)3)若若
11、Zset2与与Zset1方向相反，方向相反，Zset2=-Zset1，正方，正方向死区与向死区与有关。有关。（2）方向圆特性：）方向圆特性：偏移圆特性的一种特例，即偏移圆特性的一种特例，即Zset2=0，Zset1=Zset 圆心：圆心：圆心在圆心在Zset方向上，位于方向上，位于 Zset/2 直径：直径：整定阻抗整定阻抗Zset 圆周经过坐标原点圆周经过坐标原点（即：保护安装处母线）（即：保护安装处母线）半径：半径：Zset/2 动作方程：动作方程：幅值比较：幅值比较：相位比较：相位比较：o o 270 arg 90 Zm Zm-Zset m Z-Zset 1 2 Zset 1 2 o o
12、 90 arg-90 Zset-Zm Zm 特点：特点：1)1)在在setset方向上最灵敏方向上最灵敏 2)2)有严格方向性有严格方向性 3)3)正方向出口处短路时有死区正方向出口处短路时有死区 应用情况：应用情况：通常用于距离保护主保护段通常用于距离保护主保护段、段段。（3 3）全阻抗圆特性）全阻抗圆特性 偏移圆特性的一种特例，即偏移圆特性的一种特例，即Zset1=-Zset2=Zset 圆心：圆心：保护安装处母线保护安装处母线（R-jX平面坐标原点平面坐标原点）半径：半径：整定阻抗整定阻抗Zset R jX Zset set 动作方程：动作方程：幅值比较：幅值比较：相位比较：相位比较：s
13、et Z m Z R jX Zset setset Zm Zm o o 270 arg 90 Zm+Zset Zm-Zset o o 90 arg-90 Zset-Zm Zm+Zset 特点：特点：1)1)圆内为动作区圆内为动作区 set Z m Z 2)2)没有方向性没有方向性 3)3)任何阻抗角方向其灵敏度一样任何阻抗角方向其灵敏度一样 应用情况：应用情况：通常用于单侧电源网络通常用于单侧电源网络。注意：注意：1 1、全阻抗和方向阻抗仅为偏移阻抗的一种特例。、全阻抗和方向阻抗仅为偏移阻抗的一种特例。当当=1=1时，为全阻抗（没有方向性，没有死区）时，为全阻抗（没有方向性，没有死区）当当=0
14、=0时，为方向阻抗（有时，为方向阻抗（有100%100%方向性，有死区）方向性，有死区）2 2、偏移阻抗：、偏移阻抗：不能太大，不能太大，也不能太小。也不能太小。一般一般（10102020）%R jX C Zset1 B set1 Zm-Zset1 Z0 圆圆1 1：全阻抗：全阻抗 圆圆2 2：方向阻抗：方向阻抗 圆圆3 3：偏移特性阻抗：偏移特性阻抗 1 2 3 R jX A C B Zset1 set1-Zset1（4 4）上抛圆特性）上抛圆特性 偏移圆特性的一种特例，即偏移圆特性的一种特例，即Zset1和和Zset2都在第一都在第一象限。象限。圆心：圆心：半径：半径：)(2121sets
15、etZZ)(2121setsetZZ 特点：特点：方向性极强方向性极强。应用情况：应用情况：通常用于与其它特性组合通常用于与其它特性组合。可构成初态特性圆可构成初态特性圆。（5 5）特性圆的偏转）特性圆的偏转 动作方程：动作方程：o o 90 +arg-90 +Zset1-Zm Zm Zset2 特点：特点：调整可在整定阻抗不变情况下特性圆翻转调整可在整定阻抗不变情况下特性圆翻转。应用情况：应用情况：整定阻抗方向上保护区不变整定阻抗方向上保护区不变，其它方向上保护其它方向上保护区伸长区伸长。2.2.苹果形特性和透镜形特性苹果形特性和透镜形特性 动作方程：动作方程：arg-Zset-Zm Zm
16、90为苹果形为苹果形 90为透镜形为透镜形 特点：特点：苹果形苹果形抗过渡电阻能力强，耐受过负荷能力较差抗过渡电阻能力强，耐受过负荷能力较差。透镜形透镜形耐受过负荷能力较强，抗过渡电阻能力差耐受过负荷能力较强，抗过渡电阻能力差。3.3.直线特性阻抗元件直线特性阻抗元件 （1）电抗特性）电抗特性 动作方程：动作方程：setmmXjZZ2 90arg90setsetmjXjXZ 90arg90setsetmjXjXZ直线直线1：直线直线2：特点：特点：直线直线1：抗过渡电阻能力强，但不具备方向性，且抗过渡电阻能力强，但不具备方向性，且在负荷阻抗下会可能动作。在负荷阻抗下会可能动作。直线直线2：在负荷阻抗下会可能动作的几率减少。在负荷阻抗下会可能动作的几率减少。（2）电阻特性）电阻特性 动作方程：动作方程：setmmRZZ2 90arg90setsetmRRZ 90arg90setsetmRRZ电阻特性电阻特性（3）方向特性方向特性 动作方程：动作方程：setmsetmZZZZ 90arg90setmZZ4.4.多边形特性阻抗元件多边形特性阻抗元件 动作方程：动作方程：22190arg se