距离保护
距离保护
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
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
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）。
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电流保护呢，原理比较简单，就是电流值达到一定的程度，保护装置就动作了，经过一定时限或者零时限，跳开断路器，切开故障点。
一般用在10KV以下的线路保护或一些用户变压器上。
主要有速断保护和过流保护两种，有的配了有零序CT的，也配零序电流保护。
优点：原理简单、接线简单，成本低。
缺点：太简单，无闭锁量，只能用在10KV以下场合。
距离保护是指利用阻抗元件来反应短路故障的保护装置。
原理比较复杂，一般用在110KV 以上的线路保护上。
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。
（选择性，这是和普通电流保护的很大分别，一般的电流保护，有电流就跳了）
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
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
距离是靠短路电流的大小确定的，记住，一定是短路
电流保护可能不是短路，是过流，欠流。