继电保护课程设计-线路距离保护原理及计算原则
继电保护原理距离保护原理
继电保护原理距离保护原理系统在正常运行时，不可能总工作于最大运行方式下，因此当运行方式变小时，电流保护的保护范围将缩短，灵敏度降低；而距离保护，顾名思义它测量的是短路点至保护安装处的距离，受系统运行方式影响较小，保护范围稳定。
常用于线路保护。
距离保护的具体实现方法是通过测量短路点至保护安装处的阻抗实现的，因为线路的阻抗成正比于线路长度。
在前面的分析中大家已经知道：保护安装处的电压等于故障点电压加上线路压降，即U KM=U K+△U；其中线路压降△U并不单纯是线路阻抗乘以相电流，它等于正、负、零序电流在各序阻抗上的压降之和，即△U=IK1*X1+ IK2*X2+ IK0*X0 。
接下来我们先以A相接地短路故障将保护安装处母线电压重新推导一下。
因为在发生单相接地短路时，3IO等于故障相电流IKA；同时考虑线路X1=X2 则有：U KAM=U KA+I KA1* X LM1+ I KA2* X LM2+ I KA0* X LM0=U KA+I KA1*X LM1+ I KA2*X LM1+ I KA0*X LM0+ (I KA0* X LM1－I KA0* X LM1)=U KA+ X LM1(I KA1+ I KA2+ I KA0)+ I KA0（X LM0－X LM1）=U KA+X LM1*I KA+ 3I KA0（X LM0－X LM1）*X LM1/3X LM1=U KA+X LM1*I KA[1+（X LM0－X LM1）/3X LM1]令K=（X LM0－X LM1）/3X LM1则有U KAM=U KA+I KA*X LM1(1+K)或U KAM=U KA+I KA*X LM1(1+K)=U KA+X LM1(I KA+KI KA)=U KA+X LM1(I KA+K3I KA0)同理可得U KBM=U KB+ X LM1(I KB+K3I KB0)U KCM=U KC+ X LM1(I KC+K3I KC0)这样我们就可得到母线电压计算得一般公式：U KΦM=U KΦ+ X LM1(I KΦ+K3I0)该公式适用于任何母线电压的计算，对于相间电压，只不过因两相相减将同相位的零序分量K3I KC0减去了而已。
继电保护课件——距离保护
Z1l AB K b Z1l K
结论2
汲出电流的存在，使阻抗继电器的 测量阻抗减小，保护范围延长，可
能造成保护无选择动作。
解决：在整定计算中解决，计算动
作电流时引入最小分支系数。
二、短路点过渡电阻对距离保护影响 1、短路点过渡电阻的特性
在短路的初瞬间，电弧电流最 大，弧长最短，电弧电阻最小；经 过几个周期后，电弧逐渐伸长，电 弧电阻有急剧增大之势。
A BC
Z
I A
K ( 2)
I B
I C
l
U ( I I ( 2) AB A B ) Z1l Z KI .1 Z1l I I I I A B A B
3、中性点直接接地电网的两相接地短路
A BC
Z
I A
K
(1,1) AB
I B
0 I C
M
z
U M z E E M N I M
E j N E E M E N E M (1 e ) EM
E 2 E M I sin M ZM ZL Z N Z 2
U M EM I M Z M
E I Z U N N M N
o
jX
Z ZM
N
1 Z ZM 2
R
M
1
o
当δ由0°变化到360°时，测量 阻抗终点的轨迹是垂直Z∑的直线。
U I Zl U 1 K1 1 1 U I Z l U 2 K2 2 1 U 0 U K 0 I 0 Z 0l
U U U U A A1 A2 A0
Z0 Z1l ( I A I 0 I 0 ) Z1 Z Z 0 1 3I Z1l ( I ) A 0 3Z1 K 3I ) U Z l ( I 0 Z KI m 1 A Z1l K 3I I I m A 0
继电保护课程设计--110kV电网距离保护设计
继电保护课程设计--110kV电网距离保护设计
一、课程介绍
本课程设计是针对110kV电网中的距离保护进行设计的，旨在使学生了解距离保护的基本原理、组成部分、应用场景以及调试方法等方面的知识，能够独立设计和调试110kV电网距离保护系统。
二、设计内容
1. 距离保护的基本原理及分类
了解距离保护的基本原理，包括电气距离原理、I-V特征法和角度特征法等，以及距离保护的分类。
2. 距离保护的组成部分
了解距离保护的组成部分，包括主保护、备用保护、监控装置和负载切换等，并掌握各个组成部分的功能和特点。
3. 距离保护的应用场景
了解距离保护在电网中的应用场景，包括线路距离保护、变压器距离保护和母线距离保护等，并掌握不同应用场景下距离保护的设计要求和调试方法。
4. 距离保护系统的设计
根据实际需求，独立设计110kV电网距离保护系统，包括选型、接线、参数设置和调试等，实现对电网故障的保护和自动切除。
5. 距离保护系统的调试
针对设计的距离保护系统进行调试，包括模拟故障、检查保护动作、检查自动切除等，保证距离保护系统的稳定可靠性。
三、设计要求
1. 设计过程需结合实际电网，在电网拓扑结构、线路参数、变压器参数和母线参数等方面进行适当调整和设计。
2. 设计过程中需加强安全意识，确保操作过程安全可靠。
3. 设计报告中需详细说明设计思路、参数设置、故障模拟和调试等过程，保证报告清晰明了。
继电保护 电网的距离保护PPT学习教案
相位比较动作条件：
90 arg Zm Zset 90 Zset
90
arg
Um ImZset ImZset
90
jX
A
2Zset
Zset C
2Zset Zm
jX
A
2Zset
Zset
C
Zm Zset
Zm
A
O
R
Zm
A
O
R
(a)
(b)
第20页/共51页
(二)阻抗继电器的比较回路 具有圆或直线特性阻抗继电器可以用比较两个电气量幅值的方法 来构成，也可以用比较两个电气量相位的方法来实现。
Rm Xm
Rset X mct g3 X set Rmt g4
综合以上三式，动作特性可以表示为
X mt g2 Rm Rmt g1 X m
Rset X set
Xˆ mct g3 Rˆmt g4
Xˆ m
0,
X
m
,
Xm 0 Xm 0
Rˆm
0,
Rm
,
Rm 0 Rm 0
第26页/共51页
继电保护 电网的距离保护
会计学
1
3.1 距离保护的基本原理与构成
一、距离保护的基本概念
电流保护对于容量大、电压高和结构复杂的网络，难于满足电网 对保护的要求。一般只适用于35kv及以下电压等级的配电网。
对于110kv及以上电压等级的复杂电网，必须采用性能更加完善的 保护装置，距离保护就是适应这种要求的一种保护原理。
~A Z3
B Z2
C Z1
t
t II 3
t3I
tI 2
保 护 3的 I段
保 护 3的 II段
线路微机继电保护中三段式距离保护原理与算法
线路微机继电保护中三段式距离保护原理与算法一、引言距离保护是电力系统继电保护中的一种重要类型，主要用于避免电网故障扩大，降低故障对电网的影响。
在微机继电保护中，三段式距离保护是一种常见的应用方式。
本论文将详细阐述三段式距离保护的原理及算法。
二、三段式距离保护原理三段式距离保护主要由近端保护、中端保护和远端保护三部分组成。
其基本原理是基于故障点到保护段的距离直接影响保护的动作时间。
当故障点靠近保护段时，响应时间应较长，反之则应较短。
这样就能根据故障点与保护段的距离来动态调整保护的响应时间，实现更好的保护效果。
三、微机实现方法在微机继电保护中，三段式距离保护的实现通常需要依靠微处理器或微控制器来完成。
根据距离测量结果和预设的保护段特性曲线，可以计算出对应的响应时间，并控制执行机构进行跳闸或隔离。
此外，微机还具有强大的数据处理能力和实时性，可以更精确地测量故障点到保护段的距离，从而提高保护的准确性。
四、算法分析三段式距离保护的算法主要包括故障点距离保护段的距离计算、响应时间的动态调整以及执行机构的控制等部分。
其中，距离计算通常采用测量值与预设阈值的比较，通过判断是否超过阈值来确定故障点到保护段的距离。
动态调整响应时间则需要根据实时测量的距离数据，通过算法计算出对应的响应时间，以适应不同距离的情况。
执行机构的控制则需要根据算法输出的跳闸或隔离指令，驱动相应的执行机构进行动作。
五、实际应用与优化在实际应用中，三段式距离保护需要考虑到各种可能的情况和影响因素，如线路阻抗变化、环境干扰等。
为了应对这些问题，需要进行相应的优化和调整。
例如，可以通过实时监测线路阻抗，调整保护段的特性曲线；可以通过优化算法，提高距离计算的准确性；可以通过加强硬件抗干扰能力，提高保护的稳定性等。
六、总结三段式距离保护是一种有效的电力系统继电保护方式，通过微机实现可以获得更高的精度和实时性。
在算法方面，需要根据实际情况进行优化和调整，以提高保护的准确性和稳定性。
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。
LINYI UNIVERSITY
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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
距离保护课程设计
距离保护课程设计一、引言距离保护是电力系统中的重要保护手段之一，其作用是在电力系统发生故障时，快速将故障区域隔离，保证电力系统的正常运行。
因此，在电气工程专业中，距离保护课程是必不可少的一门课程。
本文将从以下几个方面来介绍距离保护课程设计。
二、课程目标1.了解距离保护的基本原理和应用；2.掌握距离保护装置的工作原理、参数设置和调试方法；3.熟悉距离保护在电力系统中的应用实例；4.能够分析和解决距离保护在实际工程中遇到的问题。
三、课程内容1.基础知识部分：（1）距离保护的基本概念及其发展历史；（2）距离保护的分类及其特点；（3）距离元件的原理及应用；（4）传统距离保护与微机化距离保护技术比较。
2.装置参数部分：（1）装置参数设置方法及其影响因素分析；（2）装置参数调试方法及其实例分析；（3）装置参数设置与调试的注意事项。
3.应用实例部分：（1）距离保护在电力系统中的应用实例；（2）距离保护在特殊电气设备中的应用实例；（3）距离保护在输变电工程中的应用实例。
4.问题解决部分：（1）常见问题及其解决方法；（2）故障案例分析及其处理方法；（3）距离保护与其他保护方式的配合使用。
四、课程教学方法1.理论授课：通过讲解PPT、黑板等方式，将基础知识和装置参数等内容进行讲解。
2.案例分析：通过对应用实例和故障案例进行分析，帮助学生加深对距离保护的理解和掌握。
3.现场演示：通过现场演示距离保护装置参数设置和调试，以及故障处理过程，帮助学生更好地理解和掌握课程内容。
4.互动答疑：通过提问、回答等方式，加强师生之间的互动交流，帮助学生提高问题解决能力。
五、考核方式1.平时成绩：包括听课情况、作业完成情况等。
2.实验成绩：包括实验报告、现场操作等。
3.期末考试：主要考察学生对距离保护的理解和掌握程度。
六、教材及参考书目1.教材：《距离保护技术》（第二版），刘春江编著，中国电力出版社，2016年。
2.参考书目：（1）《电力系统保护与控制》（第三版），李国庆主编，中国电力出版社，2015年；（2）《距离保护技术应用与实例分析》（第二版），李瑞芳编著，华中科技大学出版社，2018年；（3）《距离保护装置参数设置与调试》（第一版），陈秋生编著，中国水利水电出版社，2017年。
线路保护(距离保护、光纤电流差动)
N
ER
ES F3 UM
F1
UOP F2
ER
一、距离保护原理 方向阻抗继电器
jX
Z set
Zm
动作 9方 0A程 rZm gZse t 27 0 Zm
以灵敏角和Zset为直径作圆
R
方向与幅值9换 0 算 ArC 关 g2系 70 D
2A D c
2B D c
2AZmZmZs etZs et
排故前提：电流电压回路接线正确
四、检验中常见故障及处理 交流回路故障
交流回路故障现象及处理（电流回路）
1、测试仪显示电流回路开路，装置采样无该相电流值。 分析处理：使用万用表检查或者直接拆线检查是否有绝缘包扎
2、测试仪未显示电流回路开路，装置采样无该相电流值或者 电流值比加入值小。
分析处理：紧固装置交流插件，或者检查该相电流回路是否有短接
线路保护
四、检验中常见故障及处理 故障分类
一般分为四类故障：
一、交流回路故障（采样故障） 二、开入回路故障 三、定值故障 四、开出回路故障（整组传动故障）
四、检验中常见故障及处理 交流回路故障
交流回路检查方法
建议加入电流电压值，检查DSP和CPU采样值
U A 10 V 0 U B 20 V 120 U C 30 V 120 IA 1A 0 I B 2 A 120 I C 3 A 120
二、纵联保护 光纤电流差动保护
区外故障示意图
Es M
TA
N
TA
ER
1 IM
2 IN
区外故障时，一侧电流由母线流向线路，为正值，另一侧电流由线路 流向母线，为负值，两电流大小相同，方向相反，所以差动电流为零， 差流元件不动作。凡是穿越性的电流不产生动作电流，只产生制动电 流。制动电流是穿越性电流的2倍。
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可编辑电力系统继电保护课程设计题目：距离保护专业：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：2017年6月13 日1 设计原始资料1.1 具体题目如下图1.1所示网络，系统参数为:E ϕ=、G210ΩX =、10ΩG3=X ,140(13%)41.2L =+=km 、403=L km ，50=BC L km 、30=CD L km 、30=DE L km ，线路阻抗/4.0Ωkm ，ІШ0.85rel rel K K ==，ІІ0.8rel K =，max 300BC I =A 、max 200CD I =A 、max 150CE I =A ，5.1=ss K ，15.1=re K ,Ш1=0.5t s 。
AB图1.1电力系统示意图试对线路1L 、2L 、3L 进行距离保护的设计。
1.2 要完成的内容本文要完成的内容是对线路的距离保护原理和计算原则的简述，并对线路各参数进行分析及对保护3和5进行距离保护的具体整定计算并注意有关细节。
2 分析要设计的课题内容2.1 设计规程根据继电保护在电力系统中所担负的任务，一般情况下，对动作于跳闸的继电保护在技术上应满足四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。
这几“性”之间，紧密联系，既矛盾又统一，按照电力系统运行的具体情况配置、配合、整定。
2.2 本设计的保护配置2.2.1 主保护配置距离保护Ⅰ段和距离保护Ⅱ段构成距离保护的主保护。
(1) 距离保护的Ⅰ段ABC图2.1 距离保护网络接线图瞬时动作，Ⅰt 是保护本身的固有动作时间。
保护1的整定值应满足：AB set Z Z <I⋅1考虑到阻抗继电器和电流、电压互感器的误差，引入可靠系数Irel K (一般取0.8-0.85)，则AB Ιrel Ι1set Z K Z =⋅同理，保护2的Ⅰ段整定值为：BC Ιrel Ι2set Z K Z =⋅(2) 距离Ⅱ段整定值的选择和限时电流速断相似，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t ∆的时限，以保证选择性,例如在图2.1中，当保护2第Ⅰ段末端短路时，保护1的测量阻抗为：Ι2set AB m ⋅+=Z Z Z引入可靠系数I Irel K (一般取0.8)，则保护1的Ⅱ段的整定阻抗为：[]ІІΙΙΙset.1rel AB set.2AB BC =(+)=0.8+(0.8~0.85)Z K Z Z Z Z2.2.2 后备保护配置为了作为相邻线路的保护装置和断路器拒绝动作的后备保护，同时也作为距离Ⅰ段与距离Ⅱ段的后备保护，还应该装设距离保护第Ⅲ段。
距离Ⅲ段：整定值与过电流保护相似，其启动阻抗要按躲开正常运行时的负荷阻抗来选择，动作时限还按照阶梯时限特性来选择，并使其比距离Ⅲ段保护范围内其他各保护的最大动作时限高出一个t ∆。
3保护配合的整定3.1 QF3距离保护的整定与校验3.1.1 QF3距离保护第I 段整定(1) QF3的Ⅰ段的整定阻抗为ІІset.3rel BC 1= 1.2600.428.8Z K L z =⨯⨯=Ω(3.1)(2) 动作时间0s I =t （第Ⅰ段实际动作时间为保护装置固有的动作时间） 3.1.2 QF3距离保护第Ⅱ段整定(1) 与相邻线路D C L -距离保护Ⅰ段相配合，QF3的Ⅱ段的整定阻抗为： ІІІІІset.3rel BC 1set.2=(+)=0.8(500.4+10.2)=24.16ΩZ K L z Z ⨯⨯(3.2)ІІset.2rel CD 1==0.850.430=10.2ΩZ K L z ⨯⨯(3.3)(2) 灵敏度校验距离保护Ⅱ段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。
ІІset.3senBC 24.16===1.208<1.25500.4Z K Z ⨯ 即满足灵敏度sen 1.25K ≥的要求。
距离保护3的Ⅱ段应改为与相邻线路的Ⅱ段配合。
ІІІІІset.2rel 1CD rel 1DE =(+)=0.8(0.430+0.850.420)=15.04ΩZ K z L K z L ⨯⨯⨯⨯(3.4)ІІ.2BC set senBCZ Z K Z +==2015.04 1.752 1.2520+=> 即满足灵敏度sen 1.25K ≥的要求。
(3) 动作时间，与相邻线路D C L -距离Ⅰ段保护配合，则ІІІ=+Δ=0.5t t t s3.1.3 QF3距离保护第Ⅲ段整定(1) 整定阻抗：按躲开被保护线路在正常运行条件下的最小负荷阻抗min L Z 来整定计算。
ШШLmin rel set.3re ss 190.530.85===93.88Ω1.15 1.5Z K ZK K ⨯⨯ (3.5)1min Lmin Lmax ===190.53ΩU Z I (3.6)其中,rel =0.85K Ⅲ，re =1.15K ，ss =1.5K 。
(2) 灵敏度校验距离保护Ⅲ段，即作为本线路Ⅰ、Ⅱ段保护的近后备保护，又作为相邻下级线路的远后备保护，灵敏度应分别进行校验。
作为近后备保护时，按本线路末端短路进行校验，计算式为：Шset.3senBC 93.88===4.69>1.5500.4Z K Z ⨯即满足灵敏度sen 1.5K ≥的要求。
作为远后备保护时，按相邻线路末端短路进行校验，计算式为：Шset.3senBC CD 93.88===2.93>1.2+20+12Z K Z Z 即满足灵敏度sen 1.2K ≥的要求。
(3) 动作延时ШШ31=+2Δ=1.5t t t s3.2 QF5距离保护的整定与校验3.2.1 QF5距离保护第I 段整定(1) 线路3L 的Ⅰ段的整定阻抗为：ІІset.5rel 31==0.85400.4=13.6ΩZ K L z ⨯⨯(3.7)(2) 动作时间0s I =t （第Ⅰ段实际动作时间为保护装置固有的动作时间）3.2.2 QF5距离保护第Ⅱ段整定(1) 与相邻线路C B L -距离保护Ⅰ段相配合，线路3L 的Ⅱ段的整定阻抗为：ІІІІІset.5rel 31 b.min set.2=(+=0.8(400.4+2.0317)=40.41ΩZ K L z K Z ⨯⨯⨯）(3.8)ІІset.2rel BC 1==0.85500.4=17ΩZ K L z ⨯⨯(3.9) 其中,Ω=48.161L Z ,16ΩL3=Z , 20ΩBC =Z 。
I I Z Z Z I 16.481616L1L3L33+=+=(3.10)2.031616.4816L3L1L33b.min =+=+==Z Z Z I I K(3.11)L1Z图3.2 等效电路图 (2) 灵敏度校验距离保护Ⅱ段，应能保护线路的全长，本线路末端短路时，应有足够的灵敏度。
ІІset senL340.41===2.53>1.25400.4Z K Z ⨯ 即满足灵敏度sen 1.25K ≥的要求。
(3) 动作时间:与相邻线路C B L -距离Ⅰ段保护配合，则ІІI =+Δ=0.5s t t t3.2.3 QF5距离保护第Ⅲ段整定(1) 整定阻抗：按躲开被保护线路在正常运行条件下的最小负荷阻抗min L Z 来整定。
ШШLmin rel setre ss 190.530.85===93.88Ω1.15 1.5Z K ZK K ⨯⨯ (3.12)Lmin Lmin Lmax ===190.53ΩU Z I(3.13)其中,Шrel =0.85K ， 1.15re =K ， 1.5ss =K 。
(2) 灵敏度校验距离保护Ⅲ段，即作为本线路Ⅰ、Ⅱ段保护的近后备保护，又作为相邻下级线路的远后备保护，灵敏度应分别进行校验。
作为近后备保护时，按本线路末端短路进行校验，计算式为：Шset.5senL393.88===5.87>1.5400.4Z K Z ⨯即满足灵敏度sen 1.5K ≥的要求。
作为远后备保护时，按相邻线路末端短路进行校验，计算式为：Шset.5senL3 b.max BC 93.88===1.66>1.2+16+2.0320Z K Z K Z ⨯即满足灵敏度sen 1.2K ≥的要求。
(3) 动作延时ШШ51=+3Δ=2t t t s4继电保护设备选择4.1 互感器的选择4.1.1 电流互感器的选择根据电流互感器安装处的电网电压、最大工作电流和安装地点要求，选型号为LCWB6-110W2屋外型电流互感器。
4.1.2 电压互感器的选择根据电压等级选型号为YDR-110的电压互感器。
4.2 时间继电器的选择根据题目要求时间继电器选AC220V 、嵌入式、限时动作的继电器，则其型号为H3CR-G8EL 。
5 二次展开原理图的绘制5.1 绝对值比较原理的实现绝对值比较的一般动作A 表达式如式B A Z Z ≤所示。
绝对值比较式的阻抗元件，既可以用阻抗比较的方式实现，也可以用电压比较的方式实现。
AB U U(5.1)式(5-1)称为电压形式的绝对值比较方程，电路图如图5.1所示。
5.2 保护跳闸回路三段式距离保护主要由测量回路、起动回路和逻辑回路三部分组成，启动回路、测量回路、逻辑回路,如图5.2所示。
起动回路主要由起动元件组成，起动元件可由电流继电器、阻抗继电器、负序电流继电器或负序零序电流增量继电器构成。
测量回路的Ⅰ段和Ⅱ段，由公用阻抗继电器1、ZKJ 2组成，而第Ⅲ段由测量阻抗继电器ZKJ 3组成。
测量回路是测量短路点到保护安装处的距离，用以判断故障处于那一段保护范围。
逻辑回路主要由门电路和时间电路组成。
与门电路包括与门1Y 、2Y 、或门H 和禁止门JZ ,用以分析判断是否应该跳闸。
5.3 原理接线图KT 为时间继电器，KS 为信号继电器，KZ 为阻抗继电器,TA 为电流互感器，如图5.3所示。
T图5.1 绝对值比较的电压形成图5.2保护跳闸回路TAa图5.3 原理展开图6心得体会从对继电保护所提出的基本要求来评价距离保护，可以得出如下几个主要的结论：(1)根据距离保护工作原理，它可以在多电源的复杂网络中保证动作的选择性。
(2)距离I段是瞬时动作的，但是它只能保护线路全长的80%-85%。
(3)距离保护较电流、电压保护具有较高的灵敏度。