1、电网的距离保护电网的距离保护 李薇薇李薇薇 目录目录 距离保护的基本原理距离保护的基本原理 阻抗继电器分类与特性阻抗继电器分类与特性 阻抗继电器的接线方式阻抗继电器的接线方式 实用方向阻抗元件的原理实用方向阻抗元件的原理 选相元件选相元件 过度电阻对距离保护的影响过度电阻对距离保护的影响 距离保护的振荡闭锁距离保护的振荡闭锁 距离保护概述距离保护概述 1 1、距离保护的作用、距离保护的作用 原原 因因 对长距离、重负荷线路，线路的最大负荷对长距离、重负荷线路，线路的最大负荷电流可能与线路末端短路时的短路电流相电流可能与线路末端短路时的短路电流相差甚微，采用过电流保护，其灵敏性也常差甚微，采用过
2、电流保护，其灵敏性也常常不能满足要求。常不能满足要求。在高电压、结构复杂的电网中，自适应电在高电压、结构复杂的电网中，自适应电流保护的优点还不能得到充分发挥。流保护的优点还不能得到充分发挥。电流保护区随系统运行方式而变化，有时电流保护区随系统运行方式而变化，有时电流速断保护或限时电流速断保护的保护电流速断保护或限时电流速断保护的保护范围将变得很小，甚至没有保护区。范围将变得很小，甚至没有保护区。距离保护的基本原理距离保护的基本原理 工作原理工作原理：距离保护是反应故障点至保护安：距离保护是反应故障点至保护安装处之间的距离，并根据该距离的大小确定装处之间的距离，并根据该距离的大小确定动作时限的一
3、种继电保护装置。动作时限的一种继电保护装置。特点特点：故障点距保护安装处越近时，保护的：故障点距保护安装处越近时，保护的动作时限就越短；反之，故障点距保护安装动作时限就越短；反之，故障点距保护安装处越远时，保护的动作时限就越长。处越远时，保护的动作时限就越长。故障点总是由故障点总是由离故障点近的保护离故障点近的保护首先动作切首先动作切除，从而保证了在任何形状的电网中，故障除，从而保证了在任何形状的电网中，故障线路都能有选择性的被切除。线路都能有选择性的被切除。距离保护核心元件距离保护核心元件 阻抗继电器阻抗继电器 测量故障点至保护测量故障点至保护 安装处的距离。安装处的距离。方向阻抗继电器不仅
4、能测量阻抗的大小，方向阻抗继电器不仅能测量阻抗的大小，而且还应能测量出故障点的方向。而且还应能测量出故障点的方向。原理原理：测量故障点至保护安装处的阻抗，实际：测量故障点至保护安装处的阻抗，实际 上是测量故障点至保护安装处的线路距离。上是测量故障点至保护安装处的线路距离。距离保护原理距离保护原理 距离保护是由阻抗继电器完成电压距离保护是由阻抗继电器完成电压、电流、电流 比值测量，根据比值的大小来判断故障的远比值测量，根据比值的大小来判断故障的远近，并利用故障的远近确定动作时间的一种近，并利用故障的远近确定动作时间的一种保护装置。通常将该比值称为阻抗继电器的保护装置。通常将该比值称为阻抗继电器的
5、测量阻抗表示为：测量阻抗表示为：正常运行时，加在阻抗继电器上的电压为额正常运行时，加在阻抗继电器上的电压为额定电压定电压，电流为负荷电流，电流为负荷电流，此时测量阻抗就，此时测量阻抗就是负荷阻抗：是负荷阻抗：发生故障时发生故障时，距离保护的主要组成元件距离保护的主要组成元件 三段式距离保护的原理框图 (1)起动回路 (2)测量回路(Z,Z,Z)（1）I段瞬时动作，为保证选择性，保护区段瞬时动作，为保证选择性，保护区不能伸出本线路，即测量阻抗小于本线路阻不能伸出本线路，即测量阻抗小于本线路阻抗时动作。引入可靠系数抗时动作。引入可靠系数（0.80.85），保），保护护1的的I段动作阻抗为：段动作阻
6、抗为：（2）II段延时动作，为保证选择性，保护区段延时动作，为保证选择性，保护区不能伸出相邻线路不能伸出相邻线路I段保护区，即测量阻抗小段保护区，即测量阻抗小于本线路阻抗与相邻线路于本线路阻抗与相邻线路I段动作阻抗之和时段动作阻抗之和时动作。引入可靠系数动作。引入可靠系数（一般取（一般取0.8），保护），保护1的的II段动作阻抗为段动作阻抗为 （3）III段除了作为本线路的近后备保护外，段除了作为本线路的近后备保护外，还要作为相邻线路的远后备保护。其测量阻还要作为相邻线路的远后备保护。其测量阻抗小于负荷阻抗时起动，故动作阻抗小于最抗小于负荷阻抗时起动，故动作阻抗小于最小的负荷阻抗。动作时间与电
7、流保护小的负荷阻抗。动作时间与电流保护III段时段时间有相同的配置原则，即大于相邻线路最长间有相同的配置原则，即大于相邻线路最长的动作时间。的动作时间。阻抗继电器阻抗继电器 阻抗继电器是距离保护的核心元件，它的作阻抗继电器是距离保护的核心元件，它的作用是用来测量保护安装处到故障点的阻抗用是用来测量保护安装处到故障点的阻抗（距离），并与整定值进行比较，以确定是（距离），并与整定值进行比较，以确定是保护区内部故障还是保护区外故障。保护区内部故障还是保护区外故障。阻抗继电器分类阻抗继电器分类 （1）阻抗继电器分类根据阻抗继电器的比较原理，）阻抗继电器分类根据阻抗继电器的比较原理，阻抗继电器可以分为阻
8、抗继电器可以分为幅值比较式幅值比较式和和相位比较式相位比较式。（2）根据阻抗继电器的输入量不同，阻抗继电器）根据阻抗继电器的输入量不同，阻抗继电器可以分为可以分为单相式单相式（第（第I型）和型）和多相补偿式多相补偿式（第（第II型）型）两种。两种。（3）根据阻抗继电器的动作边界（动作特性）的）根据阻抗继电器的动作边界（动作特性）的形状不同，阻抗继电器可以分为形状不同，阻抗继电器可以分为圆特性阻抗继电器圆特性阻抗继电器和和多边形特性阻抗继电器多边形特性阻抗继电器（包括直线特性阻抗继电（包括直线特性阻抗继电器）两种。器）两种。阻抗继电器的基本概念阻抗继电器的基本概念 单相式阻抗继电器，是指只输入一
9、个电压单相式阻抗继电器，是指只输入一个电压（相电压或相间电压）、一个电流（相电压或相间电压）、一个电流（相电流（相电流或相电流差）的阻抗继电器。而多相补偿式或相电流差）的阻抗继电器。而多相补偿式阻抗继电器是输入不止一个电压或一个电流阻抗继电器是输入不止一个电压或一个电流的阻抗继电器。的阻抗继电器。对于单相式阻抗继电器，电压对于单相式阻抗继电器，电压 和电流和电流 的的比值称为测量阻抗，即比值称为测量阻抗，即 由于由于Zk与与Zset都是复数，因此分析阻抗继电都是复数，因此分析阻抗继电器的动作特性是利用复平面来分析。为了便器的动作特性是利用复平面来分析。为了便于两个复数于两个复数Zk与与Zset
10、的比较，阻抗继电器中的比较，阻抗继电器中一般通过作出圆或者是多边形，再看测量阻一般通过作出圆或者是多边形，再看测量阻抗抗 是否处于圆（或多边形）内，如果位于其是否处于圆（或多边形）内，如果位于其中则继电器动作。中则继电器动作。jXRsetZmZ全阻抗继电器 动作方程：setmZZ全阻抗 继电器 的特点 圆的半径为整定阻抗；圆内为动作区；动作不具有方向性。动作方程两边同乘以测量电流,则方程为 setmmZIU若令整定阻抗为：uvursetKKZ/圆的动作方程也可用下式表示：murmuvIKUKsetmZZ方程的物理意义为：正常运行时，由于电压为额定电压、电流是负荷电流，方程不满足条件，即继电器不
11、动作；当在保护区内发生短路故障时，电压降低，电流增大，方程满足条件，保护起动。setzmZsetmZZ5.0jXR2、方向阻抗继电器 setsetmZZz2121动作方程：方向阻抗继电器以电压形式表示的动作方程为：murmurmuvIKIKUK2121setsetmZZZ5.05.0方向阻 抗继电 器特点 动作具有方向性；圆的直径为整定阻抗；圆内为动作区。缺点 当加入继电器的电压等于零时，保护存在动作死区。murmurmuvIKIKUK2121 由于在保护安装出口处发生三相短路时，加入继电器的电压为零，存在动作死区。实用的方向元件必须解决保护动作死区问题。动作阻抗概念：setZmZopZset
12、mjXR定义 使阻抗继电器起动的 最大测量阻抗。动作 阻抗 特点 当加入继电器电压与电流之间 的相位差为不同数值时，动作 阻抗也随之而变。灵 敏 角 动作阻抗具有最大值，保护区最长。当测量阻抗角等于整定阻抗 角时，此时动作阻抗具有最大 值，将此角度称为灵敏角。jXRsetZmZsetZ0ZZm3、偏移特性阻抗继电器 0Z动作方程：00ZZZZsetm圆的半径为：0ZZset其中)(5.00setsetZZZ动作方程可表示为：setsetmZZZ)1(5.0)1(5.0时当1，方程为；时当0，方程为：setmZZsetsetmZZZ5.05.0setsetmZZZ)1(5.0)1(5.01）测量
13、阻抗：由测量电压与测量电流的比值，大小与短路点到保护安装处远近有关；2）整定阻抗：一般取保护安装点到保护范围末端线路的阻抗；3）动作阻抗：使阻抗继电器动作的最大测量阻抗。小 结 阻抗继电器的接线方式阻抗继电器的接线方式 阻抗继电器的接线方式是指接入阻抗继电器阻抗继电器的接线方式是指接入阻抗继电器的电压与电流的相别组合方式。因此应当满的电压与电流的相别组合方式。因此应当满足如下要求：足如下要求：（1）测量阻抗与保护安装处到故障点的距）测量阻抗与保护安装处到故障点的距离成正比，而与系统的运行方式无关。离成正比，而与系统的运行方式无关。（2）测量阻抗应与短路类型无关，即同一）测量阻抗应与短路类型无关
14、，即同一故障点不同类型的短路故障时的测量阻抗应故障点不同类型的短路故障时的测量阻抗应当一样。当一样。1.相间距离保护相间距离保护0o接线接线 根据上面的分析，反应相间故障的阻抗继根据上面的分析，反应相间故障的阻抗继电器接线应当以电器接线应当以相间电压相间电压作为继电器电压，作为继电器电压，以以相间电流差相间电流差为继电器电流。由于在负荷电为继电器电流。由于在负荷电流下（流下（cos=1）继电器电压电流为）继电器电压电流为0o，所以，所以这种接线称为相间距离保护这种接线称为相间距离保护0o接线。接线如接线。接线如下表下表 所示。所示。2.接地距离保护零序补偿接线接地距离保护零序补偿接线 在中性点
15、直接接地电网中，当零序电流保在中性点直接接地电网中，当零序电流保护不能满足要求时，一般考虑采用接地距离护不能满足要求时，一般考虑采用接地距离保护，它的主要任务是反应电网的接地故障。保护，它的主要任务是反应电网的接地故障。反应接地故障的阻抗继电器接线应当以反应接地故障的阻抗继电器接线应当以相相电压电压作为继电器电压，以作为继电器电压，以相电流相电流 加零序电流加零序电流为继电器电流，此接线方式称为零序补偿接为继电器电流，此接线方式称为零序补偿接线。接线如下表所示。线。接线如下表所示。THE END （2）死区消除方法）死区消除方法 方向阻抗继电器死区的消除方法一般有两种：方向阻抗继电器死区的消除
16、方法一般有两种：记忆记忆 既然出口故障时既然出口故障时Uk=0，那么将故障前电压的相，那么将故障前电压的相位加以记忆，这样就可以防止方向阻抗元件的拒动。位加以记忆，这样就可以防止方向阻抗元件的拒动。在微机保护中，可以直接利用一个或两个周波前的在微机保护中，可以直接利用一个或两个周波前的电压进行比较，从而达到记忆的作用。电压进行比较，从而达到记忆的作用。引入第三相电压引入第三相电压 在微机距离保护中采用的正序电压，在相位上就在微机距离保护中采用的正序电压，在相位上就相当于引入了第三相电压。相当于引入了第三相电压。故要引入方向阻抗继电器。选用的方向阻抗故要引入方向阻抗继电器。选用的方向阻抗继电器，应具备如下条件：继电器，应具备如下条件：能够正确测量保护安装处到故障点的距离；能够正确测量保护安装处到故障点的距离；保证没有正方向出口死区；保证没有正方向出口死区；在反方向故障时可靠的不动作。在反方向故障时可靠的不动作。2、工频变化量阻抗继电器、工频变化量阻抗继电器 工频变化量阻抗继电器就是利用“故障点电工频变化量阻抗继电器就是利用“故障点电压最低，但是故障点电压的变化量最高”这压最低，但是故障点