华电-电力系统继电保护课件

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
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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
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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 )。
二者几乎反映了同一个性质。 细微的区别：一个侧重保护的范围； 另一个侧重具体的测量数值。
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m U 测量阻抗Z m 通常为复数，还可以表示为： m I
m U Zm Z m m Rm jX m m I Z m — 测量阻抗的幅值；
m — 测量阻抗角；
Rm — 测量电阻； X m — 测量电抗。
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。
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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
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2）短路时 m U Zm Z K z1 l K r1 jx1 l K m I
其中，z1的角度一般在70 0 ～85 0 ，视线路而定。
将二者以及其它的阻抗情况用直角坐标系表示
出来，并标注出横轴和纵轴的物理含义，于是，
出现了 R-X 复平面，这样，可以更直观地了解测
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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
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
既然是复数，就可以用极坐标或直角坐标的形式 来表示。
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测量阻抗具有以下的“差异”：
1）系统正常运行时
m 近似等于额定电压； U 额定电流； I m为负荷电流，一般有： 一般小于 30 。 m
m U L U 负荷状态 Z m — 用Z L表示。 m L I 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
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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。
量阻抗与动作范围的关系。
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M 1 K3
Z m z1 l K 1 Z m z1 l K 2
Z K1
K2
K1
2
Z m 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
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M 1 K3
Z m z1 l K 1 Z m z1 l K 2
第 3 章 电网的距离保护
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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
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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。
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！！
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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
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
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
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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
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
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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
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
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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
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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
Z0 Z 1 K 3 Z1
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实际上，零序补偿系数K代表了多重含义：
Z 0 Z1 Z 0 K Z1 K K 3 Z1 3 Z1 K
z0 z1 l K
3 z1 l K
z0 z1 3 z1
——单位长度的参数
——线路全长的参数

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z0 z1 l全长
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。
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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
绝对值大，角度小（一般小于30度）。
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（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
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。
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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
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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
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