距离保护
距离保护
距离保护概念距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗）。
并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。
该装置的主要元件为距离（阻抗）继电器，它可根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至短路点间的阻抗值，此阻抗称为继电器的测量阻抗。
当短路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短；当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗增大，动作时间增长，这样就保证了保护有选择性地切除故障线路。
用电压与电流的比值(即阻抗)构成的继电保护，又称阻抗保护，阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与距离保护电流的比值：U/I=Z，也就是短路点至保护安装处的阻抗值。
因线路的阻抗值与距离成正比，所以叫距离保护或阻抗保护。
距离保护分为接地距离保护和相间距离保护等。
距离保护分的动作行为反映保护安装处到短路点距离的远近。
与电流保护和电压保护相比，距离保护的性能受系统运行方式的影响较小。
编辑本段特性当短路点距保护安装处近时，其量测阻抗小，动作时间短;当短路点距保护安装处远时，其量测阻抗大,动作时间就增长，这样保证了保护有选择性地切除故障线路。
距离保护的动作时间(t)与保护安装处至短路点距离(l)的关系t=f(l),称为距离保护的时限特性。
为了满足继电保护速动性、选择性和灵敏性的要求，目前广泛采用具有三段动作范围的时限特性。
三段分别称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，它们分别与电流速断、限时电流速断及过电流保护相对应。
距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的，它的保护范围为本线路全长的80～85%;第Ⅱ段与限时电流速断相似,它的保护范围应不超出下一条线路距离第Ⅰ段的保护范围，并带有高出一个△t的时限以保证动作的选择性;第Ⅲ段与过电流保护相似，其起动阻抗按躲开正常运行时的负荷参量来选择，动作时限比保护范围内其他各保护的最大动作时限高出一个△t。
编辑本段组成(1)测量部分，用于对短路点的距离测量和判别短路故障的方向。
(2)启动部分，用来判别系统是否处于故障状态。
距离保护
满足继电保护速动性、选择性和灵敏性的要求，目前广泛采用具有三 段动作范围的时限特性。三段分别称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，它 们分别与电流速断、限时电流速断及过电流保护相对应。 距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的，它的保护范围为本线路全长的 80～85％;第Ⅱ段与限时电流速断相似,它的保护范围应不超出下一条 线路距离第Ⅰ段的保护范围，并带有高出一个△t的时限以保证动作 的选择性;第Ⅲ段与过电流保护相似，其起动阻抗按躲开正常运行时 的负荷参量来选择，动作时限比保护范围内其他各保护的最大动作时 限高出一个△t。 编辑本段组成 (1)测量部分，用于对短路点的距离测量和判别短路故障的方 向。 (2)启动部分，用来判别系统是否处于故障状态。当短路故障发 生时，瞬时启动保护装置。有的距离保护装置的启动部分兼起后备保 护的作用。 (3)振荡闭锁部分，用来防止系统振荡时距离保护误动作。 (4)二次电压回路断线失压闭锁部分，当电压互感器（TV）二次 回路断线失压时，它可防止由于阻抗继电器动作而引起的保护误动 作。但当TV断线时保护可以选择投/退“TV断线相过流保护”。 (5)逻辑部分，用来实现保护装置应有的性能和建立各段保护的 时限。 编辑本段装置构成 一般情况下,距离保护装置由以下4种元件组成。①起动元件：在 发生故障的瞬间起动整套保护，并可作
距离保护
为距离保护的第Ⅲ段。起动元件常取用过电流继电器或低阻抗继电 器。②方向元件：保证保护动作的方向性，防止反方向故障时保护误 动作。方向元件可取用单独的功率方向继电器，也可取用功率方向继
电器与距离元件结合构成方向阻抗继电器。③距离元件：距离保护装 置的核心部分。它的作用是量测短路点至保护安装处的距离。一般采 用阻抗继电器。④时限元件：配合短路点的远近得到所需的时限特 性，以保证保护动作的选择性。一般采用时间继电器。 编辑本段阻抗继电器 阻抗继电器的类型很多，实现原理也不尽相同。最常用的有全阻 抗继电器、方向阻抗继电器、具有偏移
第三章距离保护
第三章距离保护第三章：电网距离保护1.距离保护的定义和基本原理：距离保护：是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的壁纸，反映故障点到保护安装处的距离而工作的保护。
基本原理：按照继电保选择性的要求，安装在线路两端的距离保护仅在下路MN内部故障时，保护装置才应该立即动作，将相应的断路器跳开，而在保护区的反方向或本线路之外正方向短路时，保护装置不应动作。
与电流速断保护一样，为了保证在下级线路的出口处短路时保护不误动作，在保护区的正方向（对于线路MN的M侧保护来说，正方向就是由M指向N的方向）上设定一个小于本线路全长的保护范围，用整定距离Lset来表示。
当系统发生短路故障时，首先判断故障的方向，若故障位于保护区的正方向上，则设法测出故障点到保护安装处的距离Lk，并将Lk与Lset相比较，若Lk小于Lset，说明故障发生在保护范围之内，这时保护应立即动作，跳开相应的断路器；若LK大于Lset，说明故障发生在保护范围之外，保护不应动作，对应的断路器不会跳开。
若故障位于保护区的反方向上，则无需进行比较和测量，直接判断为区外故障而不动作。
｝通常情况下，距离保护可以通过测量短路阻抗的方法来间接地测量和判断故障距离。
2.几种继电器的方式：苹果特性：有较高的耐受过渡电阻的能力，耐受过负荷的能力比较差；橄榄特性正好相反。
电抗特性：动作情况至于测量阻抗中的电抗分量有关，与电阻无关，因而它有很强的耐过渡电阻的能力。
但是它本身不具有方向性，且在负荷阻抗情况下也可能动作，所以通常它不能独立应用，而是与其他特性复合，形成具有复合特性的阻抗原件。
电阻特性：通常也与其他特性复合，形成具有复合特性的阻抗原件。
多边形特性：能同时兼顾耐受过渡电阻的能力和躲负荷的能力。
3测量阻抗：Zm定义为保护安装处测量电压Um&与测量电流Im&之比，即Um&/Im& 动作阻抗：使阻抗原件处于临界动作状态对应的阻抗（Zop）。
距离保护
测量阻抗 Z m 是阻抗复平面图 上的一个向量。
阻抗继电器的动作特性
阻抗继电器的动作特性由阻抗复平面图上的阻抗 动作区来表示。
阻抗动作区：是阻抗复平面图 上的一个区域，当测量阻抗落 在区域内，则阻抗继电器认为 是内部故障，继电器动作
三种阻抗动作区：
阻抗继电器的接线方式
一、对接线方式的基本要求一
1. Z m∝l (保护至短路点的距离) Z m Z1l
2.
Zm与故障类型无关
阻抗继电器的接线方式
阻抗继电器的接线方式是继电器电流、电压的选取方式。 阻抗继电器的接线方式主要有两种： 1、0° 接线方式，反应相间短路故障； 2、相电压和具有K3I0补偿的相电流接线，反应接地短路故障。
4. 防止过渡电阻的方法
1）利用瞬时测量装置 2）改善阻抗继电器的动作特性
采用多边形的阻抗动作区。
二、电压互感器二次回路断线的影响及克服措施
运行中电压互感器二次回路断线时，输入阻抗继电器的电压
Um U m 0，则 Z m 0 Im
所以，有可能会造成距离保护误动作。
克服措施：采用电压互感器（PT、TV）断线闭锁元件，即 发现电压互感器二次侧断线后，闭锁距离保护，不使距离 保护误动作。 识别电压互感器二次侧断线的方法： 1、一相电压为零（或很低）； 2、电流中无零序电流或负序电流； 当同时满足上述条件1、2时，则任务电压互感器二次侧断线
Zzd
Zzd+ZJ
R
jX
Zzd ZJ Zzd
Zzd-ZJ
Zzd+ZJ
R
幅值比较和相位比较之间的关系（互换性）：
（1）幅值比较原理：
线路距离保护
IJ
Zzd R
2. 方向阻抗继电器：以Zzd阻抗为直径过原点的圆 1）比幅值
A
1 2
Z zd
IJ
B
Z J IJ
1 2
Z
zd
IJ
UJ
1 2
Z
zd
IJ
1 2
Z
zd
IJ
2）比相位
C B A U J D U J Z zd IJ
270
tg 1
C D
90
ZKJ具有明确的方向性
jX Zzd
o
R
3. 偏移特性ZKJ：向第四象限偏移α=0.1～0.2 的圆
180 ctg 2
0 ZJ
Z 2
ZM
360
ctg 2
ZJ
( Z 2
ZM
)
j
Z 2
.
系统振荡时测量阻抗的变化规律
ZN N
M
ZM
Zj
系统振荡时测量阻抗的变化规律
ZJ.m
( Z 2
ZM
)
j
Z 2
ctg 2
令Zx代替ZM ,设m Zx / Z
ZJ.m
(1 2
m)
Z 2
j Z 2
ctg 2
1．基本要求：
1） Z J Z D
2）ZJ与故障类型无关
2．类型
继电器 接线方式
0°接线
+30°接线
-30°接线 相电压和具有 3KI0补偿的相 电流接线
J1
UJ U AB U AB U AB
U A
IJ IA IB
IA IB
IA K3I0
J2
J3
UJ
IJ
UJ
继电保护(距离保护)
对于相间短路，故障环路为相—相故障环路，取测量电 压为保护安装处两故障相的电压差，测量电流为两故障相的 电流差，称为相间距离保护接线方式，能够准确反应两相短 路、三相短路和两相接地短路情况下的故障距离。
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UB = z1 l k B 、 C 相 测 量 I B + K3I 0
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三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
U A = U kA + (I A + K3I 0 )z1 l k U B = U kB + (I B + K3I 0 )z1 lk U = U + (I + K3I )z l kC C 0 1 k C
增大，短路阻抗比正常时测量到的阻抗大大降低。
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二、测量阻抗及其与故障距离的关系
Um Zm = = z1 l k Im Z set = z1 l set
♣ 距离保护反应的信息量测量阻抗在故障前后变化比电流变 化大，因而比反应单一物理量的电流保护灵敏度高。 ♣ 距离保护的实质是用整定阻抗 Zset 与被保护线路的测量阻 抗 Zm 比较： 当短路点在保护范围以内时，Zm<Zset，保护动作； 当短路点在保护范围以外时，Zm>Zset时，保护不动作。 因此，距离保护又称低阻抗保护。
U kA = 0
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三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
U A = U kA + (I A + K3I 0 )z1 l k U B = U kB + (I B + K3I 0 )z1 lk U = U + (I + K3I )z l kC C 0 1 k C
距离保护
阻抗继电器的精确工作电流：
比幅式方向阻抗继电器 实际动作条件： | I m Z set | | KU U m I m Z set | U 0
1 2 1 2
当 m sen l
Z oper.K Z set U0 KU I m
当继电器的起动阻抗等于0.9倍 的整定阻抗时所对应的最小测量电 流，称为精确工作电流。
Um
90
U m I m Z set
方向阻抗继电器交流回路原理接线
TA
UR
I m
TV
1 I m Z set 2 1 I m Z set 2
U 1
U m
U 2
U m
T
TA
UR
I m
TV
T
Z I m set
U Y
U m U m U m
U X
90
全阻抗继电器交流回路的原理接线
TA
I m
TV
U m
Z U I m set 1
U 2
TA
UR
Z I m set
U X
I m
TV
T
U Y
U m
方向阻抗继电器
特性：方向阻抗继电器的动作特性是以整定阻抗为直
径并且圆周经过坐标原点的一个圆，圆内为动作区， 圆外为非动作区，圆周是动作边界。
继电器
U m
I m
K 3I I A 0 K 3I I B 0 K 3I I C 0
KI 1
U A U B
KI 2
KI 3
U C
第02部分--距离保护的基本概念
1超高压输电线路继电保护第一部分——距离保护的基本概念李斌2主要内容一、距离保护的定义二、距离保护的时限特性三、距离保护的组成四、距离保护的接线五、距离保护的动作特性电流保护的主要优点是简单、经济及工作可靠。
但是，电流保护的灵敏性直接受电网运行方式的影响，所以，在上电压的复杂网络中，它们很难满足选择性、灵敏性以及快速切G5一、距离保护的定义如图，当k 点短路时，保护l 的测量阻抗是Zk ，保护2的测量阻抗是Zab+Zk 。
由于保护1距短路点较近，保护2距短路点较远，所以应使保护1的动作时间比保护2的动作时间短，故障将由保护1切除，而保护2不致误动作，这样就保证了有选择性地切除故障线路。
而选择性的满足，是靠各个保护的整定值和动作时限相互配合来实现的。
阻抗继电器的主要作用是测量短路点到保护安装地点之间的阻抗，并与整定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作。
它是距离保护装置的核心元件。
6主要内容一、距离保护的定义二、距离保护的时限特性三、距离保护的组成四、距离保护的接线五、距离保护的动作特性距离保护的动作时间与保护安装地点至短路点之间距离的关系，称为距离保护的时限特性。
为了满足速动性、选择性和灵敏性的要求，广泛应用具有三段动作范围的阶梯型时限特性，并分别称距离只能保护线路全长的（末端（15为了作为相邻线路保护装置和断路器拒绝动作的远后备保护，同时也作为距离III 段。
二、距离保护的时限特性一般距离保护动作时限采用阶梯型三段式动二、距离保护的时限特性11主要内容一、距离保护的定义二、距离保护的时限特性三、距离保护的组成四、距离保护的接线五、距离保护的动作特性三、距离保护的组成1.测量元件三、距离保护的组成2.起动元件三、距离保护的组成3.振荡闭锁三、距离保护的组成4.失压闭锁三、距离保护的组成17主要内容一、距离保护的定义二、距离保护的时限特性三、距离保护的组成四、距离保护的接线五、距离保护的动作特性18四、距离保护的接线阻抗继电器对接线方式的基本要求：为了使阻抗继电器能正确测量短路点到保护安装处的距离，加入其中的电压Uj 和电流Ij 应该满足以下要求：（1）继电器的测量阻抗正比于短路点到保护安装地点之间的距离；（2）继电器的测量阻抗与故障类型无关，即保护范围不随故障类型而变化。
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并成为国内外实现距离保护的主流方法
第二节 距离保护的基本原理和基本量
补偿电压：
G
k3
M
KZ
I m
k1
y
k2
N
G
F
U m
F
(a)
F
补偿电压，也称为工作电压、操作电压：
U Z I U set
测量电压经保护区段线路压降补偿得到的保护区末端的电压，简言之，
就是测量点补偿到整定点的电压
110kV及以上网络拓扑结构较复杂的电网中较 难应用
第四章 输电线路的距离保护
第一节 距离保护的基本概念
距离保护是指能直接反映输配电线路从保护安装处
到故障点之间距离（称为故障距离）的继电保护 目前广泛使用的距离保护的基本原理，可以简单地 描述为通过测量故障线路的正序基频阻抗来反映故 障距离
第一节 距离保护的基本概念
Z1 , Z 2 , Z 0 , Z s , Z m
U Z (I U m F 1 k 3I 0 ) U F Z1 I m
U m U F Z1 I m
(4.8) (4.11)
第二节 距离保护的基本原理和基本量
U 90 Arg ( ) 270 U
该动作判据只反映线路正向整定阻抗范围内的故障，因此称为方向距离 继电器或方向距离元件
第二节 距离保护的基本原理和基本量
极化电压：
距离元件的动作判据，利用比较补偿电压与测量电压的相位关系实现
比较相位，可理解为以测量电压的相位（极性）为基准来确定补偿电
现距离是线路的固有参数，
因此，距离保护可以基本不受系统运行方式影响
距离保护也可构成三段式保护，其各段保护范围 划分以及时限配合特性与方向性三段式电流保护 基本相同
第一节 距离保护的基本概念
G k3 M KZ Im Lk3
k1 L k1 L set y k2 Lk2 F QF N
压的相位，这个作为相位比较基准的测量电压就称为极化电压或者极 化量
极化电压或者极化量可以采用电压相量、或多个电压相量的线性组合、
还可为序电压，甚或为电流相量、或序电流相量（这时称为极化量）。 通过选择不同的极化电压，可以实现各种不同的动作判据，形成各种
输电线路的电流电压保护
输电线路上发生短路故障时，线路电流增大
Um
Im
1QF
2QF
检测电流
I m I set
保护动作
输电线路的电流电压保护
三个特点：
构成简单、可靠性好 灵敏度受运行方式影响大，有些运行方式下保护范 围很小，甚至可能为零 整定计算比较复杂
在中低压电网中得到较广泛的应用，但是，在
~
Um
QF
~
G
虽然距离保护的瞬时速动段（即第Ⅰ段）不能保护线路全长， 但是由于其测量阻抗不受系统运行方式影响，具有较长的保护 区，通常可达线路全长的80%-85%，其它各段距离保护的灵 敏度也得到明显改善，并且整定计算较为简单 距离保护在输配电线路，尤其是较高电压等级的输电线路中得 到广泛应用
166欧
R
85.20
R
正常运行时，保护的测量阻抗为负荷阻抗。阻抗值较大，角度较
小，为负荷功率因数角
短路时，保护的测量阻抗为短路阻抗。阻抗值较小，角度较大， 为线路阻抗角 短路时，测量阻抗的大小与短路点到保护安装处的距离成正比
第一节 距离保护的基本概念
根据保护的测量阻抗，能够区分系统处于正常状 态还是故障状态，可以利用测量阻抗的大小来实
经零序补偿的相电流作为输入量，称为接地距离接线方式；相间距离 元件采用相间电压和相电流差作为输入量，称为相间距离接线方式
第二节 距离保护的基本原理和基本量
U Z (I U m F 1 k 3I 0 ) U F Z1 I m
U m U F Z1 I m
U Z m k 1 l % Z xl I k1
金属性短路时，保护的测量阻抗为短路点至保护安
装处的线路阻抗，角度为线路阻抗角
实例：
湖北恩施—四川张家坝500kV线路，全长150KM
正常运行
X
P=1500MW,功率因数=0.9, V=525kV
X
金属性短路
Z m 40欧
Zm
25.80
第二节 距离保护的基本原理和基本量
M G
KZ
C I B I A I
l
FC FU FB U FA U F I
N G
CU BU A U
Z1 Z s Z m , Z 2 Z1 , Z 0 Z s 2Z m , 1 1 Z s ( Z 0 2Z1 ) , Z m ( Z 0 Z1 ) 3 3
(4.8) (4.11)
U Z I U F 1
(4.12)
第二节 距离保护的基本原理和基本量
精确测距法
简化计算法
动作方程法
动作方程法：通过电压动作方程来判断故障位于保护区内还是区外的
方法 一种间接反映线路故障区段的正序阻抗是否小于整定阻抗的方法
对这类电压动作判据的研究，形成了各种性能优良的距离测量元件，
对于三相平衡输电线路，无论故障点为何种不对称状态，总有(4.8) 和式(4.11)成立，这是构造距离元件的基础
平衡三相输电线路上各种短路故障，可以且通常采用线路故障区段的 基频正序阻抗来反映故障点到保护安装处的距离
通常可将距离元件分为主要应用于接地短路故障的接地距离元件和应
用于相间短路故障的相间距离元件两类。接地距离元件采用相电压和
Um
Im
1QF
2QF
保护
U Zm m I m
测量阻抗
（一）正常运行
Uw
IL
1QF
2QF
工作电压 负荷电流
负荷阻抗
U Zm w I L
正常运行时，保护的测量阻抗为负荷阻抗，角度为 负荷功率因数角
（二）金属性短路
k1
1QF
k2
2QF
Z k1
Zk 2
残余电压
短路阻抗 短路电流
第二节 距离保护的基本原理和基本量
G
k3
M
KZ
I m
k1
y
k2
N
G
F
U m U m
F
(a)
U
F
(b)
U m
U
(c)
U m
(d)
U
第二节 距离保护的基本原理和基本量
基于补偿电压的动作判据：
/U ) 180 Arg(U
经过渡电阻短路 整定误差、测量误差