继电保护基础理论讲解

图2—1 距离保护的基本原理
（）
′· ″·
（）
′· ″·
Z Z ' (0.8 ~ 0.85)
op.2
AB
• 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，目前广泛应用具有三段动作范 围的阶梯型时限特性，如图2－1（b）所示，并分别称为 距离保护的I、II、III段，和上一章所讲的电流速断、限时 电流速断以及过电流保护相对应。
四.电网的距离保护
距离保护的基本原理 利用复数平面分析圆或直线特性阻抗继电器 对接线方式的基本要求
（一）距离保护的基本原理
• 1．基本工作原理 • 电流、电压保护的主要优点是简单、可靠、
经济，但它们的灵敏性受系统运行方式变 化的影响较大，特别是在重负荷、长距离、 电压等级高的复杂网络中，很难满足选择 性、灵敏性以及快速切除故障的要求，为 此必须采用性能完善的保护装置。因而就 引入了距离保护。
• 对距离III段整定值的考虑是与过电流保护相似的， 其起动阻抗要按躲开正常运行时的最小负荷阻抗 来选择，而动作时限则应根据前过电流保护的原 则，使其比距离III段保护范围内其他各保护的最 大动作时限高一个Δt。
• 3．距离保护的主要组成元件
• 在一般情况下，距离保护装置由以下回路组成。 图2-2为三段式距离保护的简化逻辑框图。
• 4）．其它部分 • 辅助相电流元件：接于相电流，作为辅助起动元件之用。
重合闸后加速回路：瞬时加 • 速I段或II段。执行元件：出口、信号、切换等其他功能。 • 从图2-2可以看出，当正方向发生故障时，起动元件动作，
如果故障位于第I段范围内，则ZI动作，并与起动元件的输 出信号通过与门，瞬时作用于出口回路，动作于跳闸。如 果故障位于距离II段保护范围内，则ZI不动而ZII动作，随 即起动II段的时间元件tII，待tII延时到达后，也通过与门起 动出口回路动作于跳闸。如果故障位于距离III段保护范围 以内，则ZIII动作起动tIII，在tIII的延时之内，如果故障未 被其他的保护动作切除，则在tIII延时到达后，仍通过与门 和出口回路动作于跳闸，起到后备保护的作用。
• 如此整定后，距离I段就只能保护本线路全长的80%~85%， 这是一个严重缺点。为了切除本线路末端15%~20%范围 以内的故障，就需设置距离保护第II段。
• 距离II段整定值的选择是相似于限时电流速断的，即应使 其不超出下一条线路距离I段的保护范围，同时带有高出 一个Δt的时限，以保证选择性。例如在图2-1（a）单侧电 源网络中，当保护1第I段末端短路时，保护2的测量阻抗
• 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，此阻抗称为阻抗继电器的测量阻抗。其主要特点是：
短路点距离ห้องสมุดไป่ตู้护安装点越近，其测量阻抗越小，相反地，
短路点距离保护安装点越远，其测量阻抗越大，动作时间
就越长。这样就可保证有选择性地切除故障线路。如图 2—1（a）所示，K点短路时，保护1的测量阻抗是ZK，保 护2的测量阻抗是。由于保护1距短路点较近，保护2距短 路点较远，所以保护1的动作时间就比保护2的短。这样故 障就由保护1动作切除，不会引起保护2的误动作。这种选 择性的配合，是靠适当地选择各保护的整定阻抗值和动作 时限来完成的。
• 阻抗继电器
• 阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，其主要作用是 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。
• 阻抗继电器可按以下不同方法分类：
• 根据其比较原理的不同，分为幅值比较式和相位比较式 两大类。
• 根据其输入量的不同，分为单相式和多相式两种。
为
Z2=ZAB+ Z‘op.1
• 引入可靠系数Krel ，则保护2的起动阻抗为
Z2=Krel(ZAB+Z‘op.1)=(0.8+0.85)(ZAB+(0.8-
0.85)ZBC
(2-3)
• 距离I段与II段的联合工作构成本线路的主保护。
• 为了做为相邻线路保护装置和断路器拒绝动作的 后备保护，同时也做为距离I、II段的后备保护， 还应该装设距离保护第III段。
• 2．距离保护的时限特性 1. 距离保护的第I段是瞬时动作的，t1是保护本身的固有动
作时间。以保护2为例，其第I段本应保护线路A－B的全 长，即保护范围为全长的100％，然而实际上却是不可能 的，因为当线路B－C出口处短路时，保护2第I段不应动 作，为此，其起动阻抗的整定值必须躲开这一点短路时 所测量到的阻抗ZAB，即Z‘op.2<ZAB。考虑到阻抗继电 器和电流、电压互感器的误差，需引入可靠系数Kk（一 般0.8~0.85），则Z‘op.2=( 0.8~0.85)ZAB （2-1） • 同理对保护1的第I段整定值应Z‘op.1=( 0.8~0.85)ZBC （2-2）
图2-2 三段式距离保护的原理框图
起动
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
Ⅱ
≥
Ⅲ
&
出口
跳闸
• 1）．起动回路 • 起动回路主要由起动元件组成。起动元件可由过电流继电
器、低阻抗继电器或反应于负序和零序电流的继电器构成。 具体选用哪一种，应由被保护线路的情况确定。 • 2）．测量回路（ZI、ZII、和ZIII） • 测量回路的I段和II段由阻抗继电器ZI和ZII组成而第III段由 测量组抗继电器ZIII组成。测量回路是测量短路点到保护 安装处的距离，用以判断故障处于哪一段保护范围。 • 3）．逻辑回路 • 逻辑回路主要由门电路和时间电路组成。门电路包括与门 和或门，时间电路主要由tII和tIII两个时间继电器构成。时 间继电器的主要作用是按照故障点到保护安装地点的远近， 根据预定的时限特性确定动作的时限，以保证保护动作的 选择性。
• 所谓单相式阻抗继电器是指加入继电器的只有一个电压
Uj（可以是相电压或线电压）和一个电流Ij（可以是相
电流或两相电流之差）的阻抗继电器，Uj和Ij的比值称
为继电器的测量阻抗Zj，即 Zj=Uj/Ij