3.12 3华北电力大学 电力系统继电保护 王增平 电网距离保护

面或圆的形式。当测量阻抗落在这个范围内时，阻
抗元件动作；否则不动作。 这个保护范围的边界叫做：整定阻抗。用下面的 符号表示： Z
set
13/77
3.1.3 距离保护的接线方式
接线方式 —— 采用何种测量电压和测量电流？
希望或要求： 1）能够反映短路点到保护安装处的正序阻抗； 2）适合于任何的短路类型。 但遗憾的是，到目前为止，还没有一种接线方式
绝对值大，角度小（一般小于30度）。
25/77
（2）三相短路
（以下分析中，无下标m时，均表示为测量量）
K U K 0 因 U
m U K Z1 I m Z1 I m 得：U
相间测量阻抗：
U Zm Z1 I
16/77
ZB B U
下面详细分析接线方式的测量情况。
M 1
m I
lK
K
2
N
m U
z1 , z2 , z0 l K
K U
从K点“往左侧看”（右侧类似），有：
1m U 1 K Z1 I 1m U 2K Z2 I 2 m U 2 m U U 0K Z0 I 0 m 0m U 其中，Z i zi l K，i 0、 1、 2
量阻抗与动作范围的关系。
10/77
M 1 K3
Z m z1 l K 1 Z m z1 l K 2
Z z1 l K 3
似乎设计为这 样的判别区域
jX
Z set
ZK 2
ZL
L
ZK3
M
R
11/77
M 1 K3
Z m z1 l K 1 Z m z1 l K 2
17/77
下面详细分析接线方式的测量情况。
M 1
m I
lK
K
2
N
m U
实际上，正、负、零 从K点“往左侧看”（右侧类似），有： 三序的电压表达式在任
z1 , z2 , z0 l K
K U
1m U 1 K Z1 I 1m 何情况下均反映： U 2K Z2 I 2 m K点与M点之间的关系 U 2 m U U 0K Z0 I 0 m 左式是一个通用表达式 0m U 其中，Z i zi l K，i 0、 1、 2
18/77
由此可以得到：
m U 1m U 2m U 0m U
1K U 2K U 0 K Z1 I 1m Z 2 I 2 m Z 0 I 0m U
Z1 Z 2时

K Z1 I 1m Z1 I 2 m Z 0 I 0 m U Z1I0m Z1 I0m
4/77
3.1.1
距离保护基本原理与构成
m U 利用保护安装处测量电压和测量电流的比值 所 m I m U 构成的继电保护方式称为阻抗保护， 即： Z m。
m U 对于输电线路，由于 Z m z1 l m m I m I
其中，z1 — 线路单位长度的正序阻 抗； lm — 短路点的距离( km )。
能够同时满足上述的 2个要求。 同学们可以探索更好的接线方式！！
14/77
经过分析、研究、比较，目前，常用的接线方式
有2种： (仍假设:Cosφ=1,即A相电压、电流同相位)
（1）相间距离 0°接线方式。
测量电压 测量电流
Z AB AB U A I B I ZA A U
Z BC BC U B I C I
如果分析或计算A相，那么，应当取A相的电气量：
m U A .m，U K U A .K，I m I A .m U
于是，保护的各相测量电压为：
A .m U A .K Z 1 I A .m K 3 I 0 m U B .K Z 1 I B .m K 3 I 0 m U B .m U U C .K Z 1 I C .m K 3 I 0 m C .m U
一般适用于35kV及以下电网。
因此，还需要研究其他方式的保护，以便克服 电流保护的不足。
3/77
短路的主要特征归纳： 1）电流增大 —— 过电流保护 2）电压降低 —— 低电压保护 3）阻抗减小 —— 阻抗（距离）保护 4）两侧电流大小和相位的差别 ——纵联差动保护(高频、微波、光纤) 5）不对称分量出现 ——零序或负序分量保护 6）非电气量 —— 瓦斯保护、过热保护等
如果分析或计算AB相，那么，应当取AB相的电气量： AB .m U A .m U B .m U
A .K Z 1 I A .m K 3 I 0 m U B .K Z 1 I B .m K 3 I 0 m U
AB .m U AB .K Z1 I A .m I B .m U
Z K1
K2
K1
2
Z m z1 l K 3
似乎设计为这 样的判别区域 但通常设计为 一个“面”的区域
jX
Z set
ZK 2
ZL
L
ZK3
M
R
12/77
设计为一个“面（区域）”的理由 考虑到二次侧的测量阻抗受下列因素影响：
1）电流、电压互感器误差；
2）输电线路阻抗角的角度差； 3）过渡电阻的影响等（后面再分析）。 因此，通常将阻抗继电器的保护范围扩大为一个
3 z1 l全长
K实际上应当是一个平均值，且为可测量的已知数。
21/77
因此，三相的M点与K点在任何情况下的通用表 达式为： U
m
K Z1 I m K 3 I 0 m U
此式的分析过程还包含了接线方式的产生过程。
K 0 ,此时要想得到反映短路点K到保护 如果 U 安装处M的正序阻抗 Z1，那么，只要进行下面的计
能够区分出系统是否发生故障，以及故障发生的 范围——正向及范围，或反向。
6/77
距离保护的保护范围和灵敏度受运行方式的影响
较小，尤其是距离保护Ⅰ段的保护范围比较稳定， 同时，还具备判别短路点方向的功能。
m U Zm — 反映阻抗，称为阻抗保 护； m I Z m z1lm — 反映距离lm，称为距离保护。
测量电压 测量电流
Z AB AB U A I B I ZA A U
Z BC BC U B I C I
Z CA CA U C I A I ZC C U
（2）带零序补偿的接地距离0°接线方式。
测量电压 测量电流
A K 3 I 0 I B K 3 I 0 I C K 3 I 0 I
所以，还能反映短路点到保护安装处的距离 lm ， 因此，也称为：距离保护。 如果计算出具体的数值，还具有测距的功能。
5/77
正比关系（三个短路点位置的例子）
保护范围
K3
1
K2
K1
2
Z m z1 l K 1 Z m z1 l K 2
Z m z1 l K 3
依据测量阻抗在不同情况下的“差异”，保护就
24/77
下面具体分析各种测量阻抗的情况：
（1）正常运行
m U L U L Im I
接地阻抗：
L U U Zm Z L — 负荷阻抗（表示：A、B、C） K 3 I 0 I L I
相间阻抗：
U 3U Zm Z L — 负荷阻抗（表示：AB、BC、CA） I 3I
Z CA CA U C I A I ZC C U
（2）带零序补偿的接地距离0°接线方式。
测量电压 测量电流
A K 3 I 0 I B K 3 I 0 I C K 3 I 0 I
15/77
ZB B U
经过分析、研究、比较，目前，常用的接线方式 z0 z1 K — —零序补偿系数 3A z1 有2种： (仍假设:Cosφ=1,即 相电压、电流同相位) 具体线路为已知的参数 （1）相间距离 0°接线方式。
算就可以实现：
m U K m U U Z 1 实际为Z 1 K m K 3 I 0 m I m K 3 I 0 m I
带零序补偿的00接线方式
22/77
三相的M点与K点在任何情况下的通用表达式为：
m U K Z1 I m K 3 I 0 m U
1m I 2 m I 0 m Z1 I m 为了组合出：Z1 I K Z1 I 1m I 2 m I 0m Z1 Z 0 I 0m U
K Z1 I m Z0 Z1 I 0 m U
19/77
K Z1 I m Z0 Z1 I 0 m U 0 m的形式 在电流测量中，直接得 到3 I
第 3 章 电网的距离保护
1/77
一、距离保护基本原理
二、阻抗继电器动作特性及其实现方法
三、距离保护的整定计算
及对距离保护的评价
四、距离保护的振荡闭锁
五、故障类型判别及故障选相 六、距离保护特殊问题的分析 七、工频故障分量距离保护
2/77
第3.1节 距离保护基本原理及构成
电流保护：反映故障电流大小。 简单、经济、工作可靠，但是，受系统运行方 式变化的影响较大，难以满足高压和超高压电网快 速、有选择性地切除故障的要求。
K Z1 I m U
Z 0 Z1
3
0 m 3I
Z Z Z 0 1 1 K Z1 I m 0 m 为了提取Z1 U 3I 3 Z1
Z Z 0 1 K Z1 I m 0 m U 3I 3 Z1 K Z1 I m K 3 I 0 m U