推荐-继电保护精华课件 第三章 电网的距离保护 精品
第三章 电网的 距离保护
第一节 距离保护概述
❖ 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。 ❖ 距离保护：反应保护安装地点至故障点之间的距离，并根据 距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。 ❖ 主要元件为距离继电器，可根据其端子上所加的电压和电流 测知保护安装处至故障点间的阻抗值。距离保护保护范围通 常用整定阻抗 Z的set 大小来实现。
短继路电时器所和测电量流到、的电阻压抗互Z感AB器，的即误差Z aI，ct.3需引Z入AB可。靠考系虑数到K阻re抗l
（一般取0.8~0.85）：
Z act.3
(0.8
~
0.85)ZAB
❖ 为了切除本线路末端15%~20%范围以内的故障，需要设置
距离保护第Ⅱ段。距离Ⅱ段整定值的选择不超过下一条线路
距离Ⅰ段的保护范围，同时高出一个 t 的时限，以保证选
择性。
❖
引入可靠系数
K
rel
，则保护3的起动阻抗为
Z act.3
K
(
rel
Z
AB
Z ) act.2
距离Ⅰ段和Ⅱ段的联合工作构成本线路的主保护。
❖ 三、距离保护的组成
❖ 三段式距离保护装置一般由以下四种元件组成， 其逻辑关系如图3-2所示。
❖
ZI
3
1
起动 元件
2
方向 元件
•
4 ZII
5Hale Waihona Puke tII(3-8)❖
A
1 2
Im Z set
U m
1 2
Im Z set
B
(3-9)
TX
.· Im
·
1 2
Im Z s et
.
A
·
1 2
Im Z s et
.
B
. · TM · Um
图3－9 方向阻抗继电器幅值比较电压形成回路
Um
B
图3—5 全阻抗继电器幅值比较电压形成回路
❖ （2）相位比较
❖ 相位比较的动作特性如图3-6 所示，继电器的动作与边界条
件为 Zset Zm 与 Zset Zm 的夹角小于等于90 ，即
❖
90 arg Zset Zm 90
❖ ❖
两边同乘以电90流 量ar得gUUsseett
Zset U m U m
Zm arg
D C
90
(3-6) (3-7)
❖ 上式中，D 量超前于 C 量时 角为正，反之为负。构成
相位比较的电压形成回路如图3-7所示。
jX
zset zset- zm
zm
O
zset+zm R
(a)
jX
zset zm zset- zm
O
zset+zm R
jX
zset
zset-
zm
zm
O
zset+zm R
❖ ❖
Zm
U m Im
U k Ik
Zk
(3-2)
当短路点在保护范围以外时，即 Zm > Zset 时继电器不动。 当短路点在保护范围内，即 Zm < Zset时>继电器动作。
❖ 二、时限特性
❖ 距离保护的动作时间t与保护安装处到故障点之间的距离l的 关系称为距离保护的时限特性，目前获得广泛应用的是阶梯 型时限特性，称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段
A Z3
~
B Z2
C Z1
t
t II 3
t
I 3
tI 2
保 护 3的 I段
保 护 3的 II段
保 护 3的 III段
t III 3
t II 2 tI 1
t III 2
l
图 3-1距 离 保 护 的 时 限 特 性
❖ 距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的， t I 是保护本身的固有动作
时间。以保护3为例，其起动阻抗的整定值必须躲开这一点
(b)
(c)
图3—6 相位比较方式分析全阻抗继电器的动作特性
（a）测量阻抗在圆上；（b）测量阻抗在圆内；（c）测量阻抗在圆外
TX · ImZset
D
.·
Im
· ImZset
C
· TM ·
.
Um
·
图3—7 全阻抗继电器相位比较电压形成回路
❖ 2.方向阻抗继电器 ❖ (1) 幅值比较
jX
1 2 Zset
❖ （一）特性分析及电压形成回路
❖ 1．全阻抗继电器
❖ （1）幅值比较
❖ 全阻抗继电器的动作与边界条件为：
❖
❖或
❖
Zset Zm
ZsetIm ZmIm
jX
zset
zm
k
O
R
图3－4 全阻抗继电器的动作特性
❖ 比较两电压量幅值的全阻抗继电器的电压形成回路：
B TA
TX
TV
.
Im
.
I
m
Zset
A
TM
•
8
出口
跳
元件
闸
6 ZIII
7 tIII •
图 3-2 距 离 保 护 原 理 的 组 成 元 件 框 图
第二节 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 短路点到保护安装处之间的距离，并与整定阻抗值进行比较， 以确定保护是否应该动作。阻抗继电器按其构成方式可分为 单相式和多相补偿式。
❖ 正常运行时保护安装处测量到的阻抗为负荷阻抗 ，即
❖
Zm
U m Im
ZL
(3-1)
❖ ❖ ❖
式中
UImm
Zm
——被保护线路母线的相电压，测量电压； ——被保护线路的电流，测量电流； ——测量电压与测量电流之比，测量阻抗。
❖
在被保护线路任一点发生故障时，保护安装处的测量电压 为护安Um装处Uk到，短测路量点电的流短为路故阻障抗电Z流k ，Ik ，这时的测量阻抗为保
B
jX
ZI set
0.85ZBC
C
TA
.
Im
TV
ZI
.
Um
ZBC C ZI
set
(b)
B
k
R
A
图 3-3 用 复 数 平 面 分 析 阻 抗 继 电 器 的 特 性
（ a） 系 统 图 ； (b)阻 抗 特 性 图
❖ 一、具有圆及直线动作特性的阻抗继电器
❖ 单相式圆特性和直线特性阻抗继电器的构成方法有两种：比 幅式阻抗继电器，比相式阻抗继电器。
O
zset
zmzm
1 2 Zset
R
jX
zset zset- zm
zm
O
R
(a)
(b)
图3－8 方向阻抗继电器的动作特性
（a）幅值比较的分析（b）相位比较的分析
❖ 方向阻抗继电器的动作特性为一个圆，动作具有方向性，幅 值比较的动作与边界条件为：
❖ ❖
1
两边同乘以电流得2 Zset
1 Z m 2 Z set
❖ 单以电量相是流阻式相之抗阻电差Zm抗压）。继或的由电线阻于器电抗是压继Z)指电m和加器可一入。以个U继写电m电和成流器RIIm的m的只j（X比有的可值一复以称个数是为电形相继压式电电U，流器m所或的以(两测可可相
以利用复数平面来分析这种继电器的动作特性，并用一定的 几何图形把它表示出来。
A
(a) ～
第一节 距离保护概述
❖ 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。 ❖ 距离保护：反应保护安装地点至故障点之间的距离，并根据 距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。 ❖ 主要元件为距离继电器，可根据其端子上所加的电压和电流 测知保护安装处至故障点间的阻抗值。距离保护保护范围通 常用整定阻抗 Z的set 大小来实现。
短继路电时器所和测电量流到、的电阻压抗互Z感AB器，的即误差Z aI，ct.3需引Z入AB可。靠考系虑数到K阻re抗l
（一般取0.8~0.85）：
Z act.3
(0.8
~
0.85)ZAB
❖ 为了切除本线路末端15%~20%范围以内的故障，需要设置
距离保护第Ⅱ段。距离Ⅱ段整定值的选择不超过下一条线路
距离Ⅰ段的保护范围，同时高出一个 t 的时限，以保证选
择性。
❖
引入可靠系数
K
rel
，则保护3的起动阻抗为
Z act.3
K
(
rel
Z
AB
Z ) act.2
距离Ⅰ段和Ⅱ段的联合工作构成本线路的主保护。
❖ 三、距离保护的组成
❖ 三段式距离保护装置一般由以下四种元件组成， 其逻辑关系如图3-2所示。
❖
ZI
3
1
起动 元件
2
方向 元件
•
4 ZII
5Hale Waihona Puke tII(3-8)❖
A
1 2
Im Z set
U m
1 2
Im Z set
B
(3-9)
TX
.· Im
·
1 2
Im Z s et
.
A
·
1 2
Im Z s et
.
B
. · TM · Um
图3－9 方向阻抗继电器幅值比较电压形成回路
Um
B
图3—5 全阻抗继电器幅值比较电压形成回路
❖ （2）相位比较
❖ 相位比较的动作特性如图3-6 所示，继电器的动作与边界条
件为 Zset Zm 与 Zset Zm 的夹角小于等于90 ，即
❖
90 arg Zset Zm 90
❖ ❖
两边同乘以电90流 量ar得gUUsseett
Zset U m U m
Zm arg
D C
90
(3-6) (3-7)
❖ 上式中，D 量超前于 C 量时 角为正，反之为负。构成
相位比较的电压形成回路如图3-7所示。
jX
zset zset- zm
zm
O
zset+zm R
(a)
jX
zset zm zset- zm
O
zset+zm R
jX
zset
zset-
zm
zm
O
zset+zm R
❖ ❖
Zm
U m Im
U k Ik
Zk
(3-2)
当短路点在保护范围以外时，即 Zm > Zset 时继电器不动。 当短路点在保护范围内，即 Zm < Zset时>继电器动作。
❖ 二、时限特性
❖ 距离保护的动作时间t与保护安装处到故障点之间的距离l的 关系称为距离保护的时限特性，目前获得广泛应用的是阶梯 型时限特性，称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段
A Z3
~
B Z2
C Z1
t
t II 3
t
I 3
tI 2
保 护 3的 I段
保 护 3的 II段
保 护 3的 III段
t III 3
t II 2 tI 1
t III 2
l
图 3-1距 离 保 护 的 时 限 特 性
❖ 距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的， t I 是保护本身的固有动作
时间。以保护3为例，其起动阻抗的整定值必须躲开这一点
(b)
(c)
图3—6 相位比较方式分析全阻抗继电器的动作特性
（a）测量阻抗在圆上；（b）测量阻抗在圆内；（c）测量阻抗在圆外
TX · ImZset
D
.·
Im
· ImZset
C
· TM ·
.
Um
·
图3—7 全阻抗继电器相位比较电压形成回路
❖ 2.方向阻抗继电器 ❖ (1) 幅值比较
jX
1 2 Zset
❖ （一）特性分析及电压形成回路
❖ 1．全阻抗继电器
❖ （1）幅值比较
❖ 全阻抗继电器的动作与边界条件为：
❖
❖或
❖
Zset Zm
ZsetIm ZmIm
jX
zset
zm
k
O
R
图3－4 全阻抗继电器的动作特性
❖ 比较两电压量幅值的全阻抗继电器的电压形成回路：
B TA
TX
TV
.
Im
.
I
m
Zset
A
TM
•
8
出口
跳
元件
闸
6 ZIII
7 tIII •
图 3-2 距 离 保 护 原 理 的 组 成 元 件 框 图
第二节 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 短路点到保护安装处之间的距离，并与整定阻抗值进行比较， 以确定保护是否应该动作。阻抗继电器按其构成方式可分为 单相式和多相补偿式。
❖ 正常运行时保护安装处测量到的阻抗为负荷阻抗 ，即
❖
Zm
U m Im
ZL
(3-1)
❖ ❖ ❖
式中
UImm
Zm
——被保护线路母线的相电压，测量电压； ——被保护线路的电流，测量电流； ——测量电压与测量电流之比，测量阻抗。
❖
在被保护线路任一点发生故障时，保护安装处的测量电压 为护安Um装处Uk到，短测路量点电的流短为路故阻障抗电Z流k ，Ik ，这时的测量阻抗为保
B
jX
ZI set
0.85ZBC
C
TA
.
Im
TV
ZI
.
Um
ZBC C ZI
set
(b)
B
k
R
A
图 3-3 用 复 数 平 面 分 析 阻 抗 继 电 器 的 特 性
（ a） 系 统 图 ； (b)阻 抗 特 性 图
❖ 一、具有圆及直线动作特性的阻抗继电器
❖ 单相式圆特性和直线特性阻抗继电器的构成方法有两种：比 幅式阻抗继电器，比相式阻抗继电器。
O
zset
zmzm
1 2 Zset
R
jX
zset zset- zm
zm
O
R
(a)
(b)
图3－8 方向阻抗继电器的动作特性
（a）幅值比较的分析（b）相位比较的分析
❖ 方向阻抗继电器的动作特性为一个圆，动作具有方向性，幅 值比较的动作与边界条件为：
❖ ❖
1
两边同乘以电流得2 Zset
1 Z m 2 Z set
❖ 单以电量相是流阻式相之抗阻电差Zm抗压）。继或的由电线阻于器电抗是压继Z)指电m和加器可一入。以个U继写电m电和成流器RIIm的m的只j（X比有的可值一复以称个数是为电形相继压式电电U，流器m所或的以(两测可可相
以利用复数平面来分析这种继电器的动作特性，并用一定的 几何图形把它表示出来。
A
(a) ～
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国家电网继电保护第三章电网的距离保护
4.Ⅲ段：①定值：按躲开正常运行时的负荷阻抗进行选择； ②时限：使其比距离Ⅲ段保护范围内其它各保护的最大动作时 限高出一个△t。 注：定值取小，时限取长。
三.距离保护的主要组成元件： 1.起动元件： 过电流继电器 低阻抗继电器 负（零）序电流继电器 2.距离元件（ZⅠ、ZⅡ、ZⅢ）：测量短路点到保护安装地点间的阻抗 （距离）。 3.时间元件：（tⅡ、tⅢ）
.
J
2 Z zd Z J
. .
U
J
2 I J Z zd U J
2）相位比较： 270°≥θ≥90° θ：向量 Zzd 超前于（ZJ－Zzd）的角度 极化电压－－－－ Up＝IJZzd 补偿电压－－－－ U’＝UJ－IJZzd 若取Zzd＝jXzd，则为电抗型继电器，线下为动作区，与ZJ的电阻部分 无关。 6.动作角度范围变化对继电器特性的影响：
Ⅰ.继电器的测量阻抗：ZJ 由加入继电器中电压UJ与电流IJ的比值确定，ZJ的阻抗角就是UJ、IJ之 间的相位差ΦJ。 Ⅱ.继电器的整定阻抗：Zzd 一般取继电器安装地点到保护范围末端的线路阻抗作为～。 全阻抗继电器：圆的半径； 方向阻抗继电器：最大灵敏角方向上圆的直径； 偏移特性的阻抗继电器：最大灵敏角方向上由原点到圆周的长度。 Ⅲ.继电器的起动阻抗： Zdz.J 表示当继电器刚好动作时，加入继电器中电压UJ与电流IJ的比值。除 全阻抗继电器， Zdz.J随ΦJ的改变而改变。 当ΦJ ＝Φlm时，Zdz.Jmax ＝Zzd
4.功率方向继电器： 1）从阻抗继电器的观点了理解功率方向继电器： 当整定阻抗Zzd ∞时，特性圆 和直径垂直的一条圆的切线。 同：必须是正方向时动作； 异：阻抗继电器，测量阻抗小于一定值时动作。 2）幅值比较：
Z
第三章距离保护-1(华电继保课件)
jXLeabharlann ZsetCZm
B
Zm Zset
R
& & Um + I m Zset 90° ≤ arg ≤ 270° & & Um I m Zset A
Zm + Zset
2,方向阻抗继电器
jX
方向阻抗特性圆: 过坐标原点,以 Z set 为直径的圆, 圆内为动作区; 反方向故障时不会误动, Zm 本身具有方向性; A
& U CA Zm3 = = Z1lk & & IC I A
2. 两相短路(以BC两相短路为 例) & & & & & & & UkB = UkC, UA = EA IA = 0, IB = IC,
& I0 = 0
& & & & U B = U kB + ( I B + K 3I 0 )Z1lk
& & & & UC = UkC + (IC + K3I0 )Z1lk
k
Zk
A
k
ZL
L
R
一,距离保护的作用原理
& Ik
Z k1
Z set
jX
A
k
Zk2 Z set Z k1
L
ZL
R
Z k3
二,距离保护的主要组成元件
1,起动元件( ΔI 2 + Δ3I 0 ) 2,测量元件; 3,时间元件; 4,振荡闭锁回路 5,断线闭锁元件 6,出口执行元件;
3.2
阻抗继电器及其动作特性
& & & & UC = UkC + (IC + K3I0 )Z1lk
距离保护之精讲.ppt
2.方向阻抗继电器
特性：以整定阻抗 Zset 为直径而通过坐标原点的一个圆。圆 内为动作区，圆外为不动作区。
当加入继电器的电压和电流之间的相位差 m 为
不同数值时，继电器的起动阻抗Zop将随之改变。
当m等于阻抗角set 时，继电器的起动阻抗达到
最大，等于Zset，保护范围最大，工作最灵敏。
最大灵敏角set一般取被保护线路的阻抗角。
2. 测量部分：用来测量保护安装处至故障点之间的距离，并判别短路
故障方向。常采用带方向性的阻抗继电器作测量元件。
3. 延时部分：用来提供距离保护Ⅱ段、Ⅲ段的动作时限。 4. 振荡闭锁部分：
用来防止电力系统发生振荡时距离保护的误动作。在正常运行或系统 发生振荡时，将保护闭锁；当系统发生短路时，解除闭锁开放保护。
♣ 电力系统正常运行时，Um近似为额定电压，Im为负荷电流， Zm 为负荷阻抗。负荷阻抗的量值较大，其阻抗角为数值较 小的功率因数角，阻抗性质以电阻性为主。
♣ 当线路故障时，Um=Uk，Im=Ik，Zm为保护安装处到短路点 的短路阻抗；短路以后，保护安装处母线电压下降、电流 增大，短路阻抗比正常时测量到的阻抗大大降低。
根据距离远近而确定动作时间的一种保护装置。
测量阻抗：由施加于继电器的
电压和电流测得的
Zm
=
Um Im
lk
保护安装处至短路 点的阻抗值 。
当短路点距保护安装处近时，测量阻抗小，动作时间短；当短
路点距保护安装处远时，测量阻抗增加，动作时间增长；可以
保证有选择性地切除故障线路。
二、测量阻抗及其与故障距离的关系
Zm = Rm2 + Xm2
m
=
arctan
Xm Rm
特性：以整定阻抗 Zset 为直径而通过坐标原点的一个圆。圆 内为动作区，圆外为不动作区。
当加入继电器的电压和电流之间的相位差 m 为
不同数值时，继电器的起动阻抗Zop将随之改变。
当m等于阻抗角set 时，继电器的起动阻抗达到
最大，等于Zset，保护范围最大，工作最灵敏。
最大灵敏角set一般取被保护线路的阻抗角。
2. 测量部分：用来测量保护安装处至故障点之间的距离，并判别短路
故障方向。常采用带方向性的阻抗继电器作测量元件。
3. 延时部分：用来提供距离保护Ⅱ段、Ⅲ段的动作时限。 4. 振荡闭锁部分：
用来防止电力系统发生振荡时距离保护的误动作。在正常运行或系统 发生振荡时，将保护闭锁；当系统发生短路时，解除闭锁开放保护。
♣ 电力系统正常运行时，Um近似为额定电压，Im为负荷电流， Zm 为负荷阻抗。负荷阻抗的量值较大，其阻抗角为数值较 小的功率因数角，阻抗性质以电阻性为主。
♣ 当线路故障时，Um=Uk，Im=Ik，Zm为保护安装处到短路点 的短路阻抗；短路以后，保护安装处母线电压下降、电流 增大，短路阻抗比正常时测量到的阻抗大大降低。
根据距离远近而确定动作时间的一种保护装置。
测量阻抗：由施加于继电器的
电压和电流测得的
Zm
=
Um Im
lk
保护安装处至短路 点的阻抗值 。
当短路点距保护安装处近时，测量阻抗小，动作时间短；当短
路点距保护安装处远时，测量阻抗增加，动作时间增长；可以
保证有选择性地切除故障线路。
二、测量阻抗及其与故障距离的关系
Zm = Rm2 + Xm2
m
=
arctan
Xm Rm
继电保护课件PPT第三章
2. 两相接地短路（AB）
；
U A (I A K 3 I 0 ) Z1l ， Z J1 Z1l
U B (I B K 3 I 0 ) Z1l ， Z J 2 Z1l
3. 三相短路
Z J1 Z J 2 Z J 3 Z1l
结论：各故障相的阻抗继电器的测量阻抗均能正确动作； 在每个保护安装地点需要装设三个接于不同相的阻 抗继电器，以反应不同相的接地短路。
90
arg
IJ
IJ Z zd Zzd U J
90
5. 动作角度范围变化对继电器特性的影响
透镜型继电器：
60
arg
U J IJ Zzd U J
60
苹果型继电器： 120
arg
U J IJ Zzd U J
120
折线型继电器：
60
U
U d
I
I0
Z
0
Z1
Z1
Z1l
U d
I KI0
Z1l
U A , U B ,
IA IB
UC , IC
1. 单相接地短路（A）
U A (I A K 3 I 0 ) Z1l
Z J1 Z1l
U AB U A U B (IA IB )Z1l
Z (2) J1
U AB IA IB
Z1l
（正确动作）
Z (2) J2
IB
U BC IC
( (
U AB ) IA IB )
电力系统继电保护第3章 距离保护
由UA和UB转换为UC和UD可得相位阻抗继电器动作条件为
cos 0 并将式（3-12）代入式（3-11）可得
90 arg U A U B 90 UA UB
(3-13)
2、比较两个电气量相位原理的阻抗 继电器的构成
90 arg U A U B 90 UA UB
Ur
Ir
图3-1距离保护的作用原理
a)网络接线；b)时限特性
3.1.2距离保护的时限特性
1、距离保护1第I段：瞬时动作， t1 是保护本身固有的动作时间， 其保护范围最好能保护线路AB全长，即整定阻抗为ZAB ，实际上 当线路末端短路和 BC线路出口短路时，电流相差不多，距离保
护1的II段会误动。为此，距离保护1的I段的动作阻抗 ZOP.1＜
I
（可以是相电流
r
或两相电流差) 的阻抗继电器，加入继电器的电压与电流
比值称为继电器的测量阻抗。
3.2 单相式阻抗继电器 3.2.1阻抗继电器分类
测量电压 U r
测量电流 I r
U
Zr
U r Ir
K TV I
K TV K TA
ZK
K TA
作用是测量故障点到保护安装处之间的阻抗（距离），并与
区，特性圆半径为 1
2
Z set1 Z set2
圆心坐标为
。 1
Z0 2 Zset1 Zset2
图3-10a
2、偏移特性阻抗继电器
幅值比较形式的动作阻 抗方程为 ：
1
2
Z set1 Z set2
Zr
1 2
Z set1 Z set2
（3-29 ）
电力系统继电保护3电网距离保护
› 单相接地短路：1个相-地 › 两相接地短路：2个相-地，1个相-相 › 两相短路：1个相-相 › 三相短路：3个相-地，3个相-相
v 距离保护应取故障环路上的电压、电流间的关系判 断故障距离。非故障环路上电压、电流计算得到的 距离大。
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电力系统继电保护3电网距离保护
接线方式
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不随故障类型而变化。
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电力系统继电保护3电网距离保护
三相系统测量电压和测量电流的选取
三相 系统
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱPPT文档演模板
电力系统继电保护3电网距离保护
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电力系统继电保护3电网距离保护
单相接地短路
v 以A相接地短路为例
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电力系统继电保护3电网距离保护
两相接地短路
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电力系统继电保护3电网距离保护
三个阻抗意义和区别
v
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电力系统继电保护3电网距离保护
3 电网距离保护
v 3.1 距离保护的基本原理与构成 v 3.2 阻抗继电器及其动作特性 v 3.3 阻抗继电器的实现方法 v 3.4 距离保护的整定计算与评价 v 3.5 距离保护的振荡闭锁 v 3.6 短路点过渡电阻对距离保护的影响
电力系统继电保护3电网距离保护
圆特性阻抗继电器
v 偏移圆特性
绝对值比较动作方程
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电力系统继电保护3电网距离保护
圆特性阻抗继电器
v偏移圆特性
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电力系统继电保护3电网距离保护
圆特性阻抗继电器
v 方向圆特性 › 比幅式
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电力系统继电保护3电网距离保护
v 距离保护应取故障环路上的电压、电流间的关系判 断故障距离。非故障环路上电压、电流计算得到的 距离大。
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电力系统继电保护3电网距离保护
接线方式
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不随故障类型而变化。
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电力系统继电保护3电网距离保护
三相系统测量电压和测量电流的选取
三相 系统
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电力系统继电保护3电网距离保护
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电力系统继电保护3电网距离保护
单相接地短路
v 以A相接地短路为例
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电力系统继电保护3电网距离保护
两相接地短路
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电力系统继电保护3电网距离保护
三个阻抗意义和区别
v
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电力系统继电保护3电网距离保护
3 电网距离保护
v 3.1 距离保护的基本原理与构成 v 3.2 阻抗继电器及其动作特性 v 3.3 阻抗继电器的实现方法 v 3.4 距离保护的整定计算与评价 v 3.5 距离保护的振荡闭锁 v 3.6 短路点过渡电阻对距离保护的影响
电力系统继电保护3电网距离保护
圆特性阻抗继电器
v 偏移圆特性
绝对值比较动作方程
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电力系统继电保护3电网距离保护
圆特性阻抗继电器
v偏移圆特性
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电力系统继电保护3电网距离保护
圆特性阻抗继电器
v 方向圆特性 › 比幅式
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电力系统继电保护3电网距离保护
继电保护.ppt
此时保护范围
- 应调整继电器的灵敏角等于被保护线路的阻抗角 - 特点：
有明确的方向性
3.2.2 利用复数平面分析阻抗继电器的特性
2、比幅式方向阻抗继电器
3、比相式方向阻抗继电器
3.2.2 利用复数平面分析阻抗继电器的特性
三、偏移特性阻抗继电器 1、 偏移特性阻抗继电器的动作特性
3.2.2 利用复数平面分析阻抗继电器的特性
电力系统继电保护原理
第七讲
第三章、电网的距离保护
3.1 距离保护的作用原理 3.1.1 距离保护的基本概念
- 距离保护是反应保护安装处至故障点的距离，并根据距离的远 近而确定动作时限的一种保护装置。
- 实际上是测量保护安装处至故障点之间的阻抗大小，故有时又 称阻抗保护
- 当短路点在保护范围以内时，即当 时保护动作。 - 当短路点在保护范围以外时，即当 时，保护不动作。
3.2.1 构成阻抗继电器的动作特性
- 对于单相式阻抗继电器，电压 和电流 抗。
的比值称为测量阻
3.2.1 构成阻抗继电器的动作特性
- 常见阻抗继电器的特性
圆1：以OC为半径----全阻抗继电器（反方向故障时，会误动，没 有方向性）
圆2：以OC为直径----方向阻抗继电器（本身具有方向性） 圆3：偏移特性继电器
二、距离保护第II段（距离II段） - 动作时限和起动值要与相邻下一条线路保护的I段或II段相配合。
三、距离III段 - 为本线路(近)和相邻线路（元件）的后备保护 - 其动作时限的整定原则与过电流保护相同，即大于下一条变电 站母线出线保护的最大动作时限一个时间级差 - 其动作阻抗应按躲过正常运行时的最小负荷阻抗来整定。
2、比幅式偏移特性阻抗继电器
第3章电网的距离保护-精品
U(B)
Zr
Ur Ir
nTV IBC
U(B)nTA IBCnTV
ZK
nTA nTV
3.5
nTA
如果保护装置的一次侧整定阻抗经计算以后为Z
' set
，
继电器的整定阻抗应该为：
Zset
Zs'et
nTA nTV
3.6
3.2.2 利用复数平面分析圆或直线特性阻抗继电器
(1)全阻抗继电器
全阻抗继电器的特性是以B点（继电器安装点）为圆心， 以整定阻抗为半径所作的一个圆，如图3.4所示。当测量阻抗 Zr位于圆内时继电器动作，即圆内为动作区，圆外为不动作区。 当测量阻抗正好位于圆周上时，继电器刚好动作，对应此时的 阻抗就是继电器的启动阻抗。由于这种特性是以原点为圆心而 作的圆，因此，不论加入继电器的电压与电流之间的角度为多 大，继电器的启动阻抗在数值上都等于整定阻抗。具有这种动 作特性的继电器称为全阻抗继电器，它没有方向性。
c.当 Zr Zset 时，如图3.6(c)所示，(ZrZset)和 (ZrZset) 之间的角度 90 ，继电器不动作。
一般而言，设以
•
A和
•
B
表示比较幅值的两个电压，
且当 •
•
A B
时，继电器启动；又以
•
C
和
•
D
表示比较
•
相位的两个电压，当
270
arg
C
•
90
时，继电器启动，
D
则它们之间的关系符合下式：
（为被r 保护K 线路的阻抗角），因此，应该调整继电器的最
大灵敏角，使
，以sen便继电K 器工作在最灵敏的条
件下。
图3. 7 方向阻抗继电器的动作特性 ( a ）幅值比较式的分析；( b ）相位比较式的分析
Zr
Ur Ir
nTV IBC
U(B)nTA IBCnTV
ZK
nTA nTV
3.5
nTA
如果保护装置的一次侧整定阻抗经计算以后为Z
' set
，
继电器的整定阻抗应该为：
Zset
Zs'et
nTA nTV
3.6
3.2.2 利用复数平面分析圆或直线特性阻抗继电器
(1)全阻抗继电器
全阻抗继电器的特性是以B点（继电器安装点）为圆心， 以整定阻抗为半径所作的一个圆，如图3.4所示。当测量阻抗 Zr位于圆内时继电器动作，即圆内为动作区，圆外为不动作区。 当测量阻抗正好位于圆周上时，继电器刚好动作，对应此时的 阻抗就是继电器的启动阻抗。由于这种特性是以原点为圆心而 作的圆，因此，不论加入继电器的电压与电流之间的角度为多 大，继电器的启动阻抗在数值上都等于整定阻抗。具有这种动 作特性的继电器称为全阻抗继电器，它没有方向性。
c.当 Zr Zset 时，如图3.6(c)所示，(ZrZset)和 (ZrZset) 之间的角度 90 ，继电器不动作。
一般而言，设以
•
A和
•
B
表示比较幅值的两个电压，
且当 •
•
A B
时，继电器启动；又以
•
C
和
•
D
表示比较
•
相位的两个电压，当
270
arg
C
•
90
时，继电器启动，
D
则它们之间的关系符合下式：
（为被r 保护K 线路的阻抗角），因此，应该调整继电器的最
大灵敏角，使
，以sen便继电K 器工作在最灵敏的条
件下。
图3. 7 方向阻抗继电器的动作特性 ( a ）幅值比较式的分析；( b ）相位比较式的分析
电力系统继电保护-3 电网距离保护
( Z set1 Z set 2 ) 处，半径为 ( Z set1 Z set 2 ) 。 特性圆不包括坐标原点，圆心位于 Z Zm 2 (3-22) 2 90o arg set 90o Z set Z m 偏移圆特性阻抗继电器的绝对值比较动作方程 Z set 2 0 ， Z set1 Z set 代入式（3-18） 将 ，可得到方 偏移圆特性阻抗继电器的相位比较动作方程 1 1 (3-13) Z m ( Z set1 Z set ( Z set1全阻抗圆特性 Z set 2 ) 2) 阻抗元件本身不具方向性 —— Z set 抛圆阻抗特性的动作方程与偏移圆阻抗特性 o o 1 Z m 向园特性的相位比较动作方程： 2 2 (3-18) 90 arg 90 Z m Z set 2 在各个方向上的动作阻抗都相同，它在正向
3.1.5 距离保护的构成
• 启动部分要求——当作为远后备保护范围末端发生故障时，启动部分 应灵敏、快速（几毫秒）动作，使整套保护迅速投入工作。 • 测量部分要求--在系统故障的情况下，快速、准确地测定出故障方向 和距离，并与预先设定的方向和距离相比较，区内故障时给出动作信 号，区外故障时不动作。
3.2.2 动作特性和动作方程
• 动作特性——阻抗继电器动作区域的 形状，称为动作特性。 • 圆特性——动作区域为圆形； • 四边形特性——动作区域为四边形。 • 动作方程——描述动作特性的复数的 数学方程。 • 绝对值（或幅值）比较动作方程—— 比较两个量大小的绝对值比较原理表 达式。 • 相位比较动作方程：比较两个量相位 的相位比较原理表达式。
电力系统继电保护
3 电网距离保护
3.1 距离保护的基本原理与构成
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.1.5 距离保护的构成
• 启动部分要求——当作为远后备保护范围末端发生故障时，启动部分 应灵敏、快速（几毫秒）动作，使整套保护迅速投入工作。 • 测量部分要求--在系统故障的情况下，快速、准确地测定出故障方向 和距离，并与预先设定的方向和距离相比较，区内故障时给出动作信 号，区外故障时不动作。
3.2.2 动作特性和动作方程
• 动作特性——阻抗继电器动作区域的 形状，称为动作特性。 • 圆特性——动作区域为圆形； • 四边形特性——动作区域为四边形。 • 动作方程——描述动作特性的复数的 数学方程。 • 绝对值（或幅值）比较动作方程—— 比较两个量大小的绝对值比较原理表 达式。 • 相位比较动作方程：比较两个量相位 的相位比较原理表达式。
电力系统继电保护
3 电网距离保护
3.1 距离保护的基本原理与构成
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电力系统继电保护ppt
3.3 阻抗继电器的实现方法
继电保护装置的作用：判断故障处于区内还是区外
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。
数字式距离保护相位比较的实现 阻抗比较方式 求出测量阻抗Zm 与已知阻抗组合出ZC、ZD 代入动作条件表达式，判断是否动作 电压比较方式 相量比较 瞬时采样值比较
3.3.2 相位比较原理的实现
相量比较方式
动作范围-90°～90 °，则
（3.56） （3.57）
展开并乘 ，得
电力系统继电保护
电力系统继电保护
习题：
请分析如图所示的阻抗继电器的动作特性。
第一章节
距离保护的整定计算与对距离保护的评价
3.4.1 距离保护的整定计算
电力系统继电保护
三段式配置方式： I、II段：方向性测量元件 III段：带有偏移特性的测量元件 如图： AB线路A处保护的I段 AB线路A处保护的II段 AB线路A处保护的III段 BC线路B处保护的I段
瞬时采样比较方式
两点积算法：用相隔1/4周期的两个采样值完成比相
（3.58）
（3.68）
电力系统继电保护
3.3.3 比较工作电压相位法
电力系统继电保护
区外K1点短路：Uop与Um同相位
反向K3点短路： Uop与Um同相位 区内K2点短路：Uop与Um反相位 结论：
Uop与Um同相位：区外
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3.4.1 距离保护的整定计算
继电保护装置的作用：判断故障处于区内还是区外
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。您的内容已经简明扼要，字字珠玑，但信息却千丝万缕、错综复杂，需要用更多的文字来表述；但请您尽可能提炼思想的精髓，否则容易造成观者的阅读压力，适得其反。
数字式距离保护相位比较的实现 阻抗比较方式 求出测量阻抗Zm 与已知阻抗组合出ZC、ZD 代入动作条件表达式，判断是否动作 电压比较方式 相量比较 瞬时采样值比较
3.3.2 相位比较原理的实现
相量比较方式
动作范围-90°～90 °，则
（3.56） （3.57）
展开并乘 ，得
电力系统继电保护
电力系统继电保护
习题：
请分析如图所示的阻抗继电器的动作特性。
第一章节
距离保护的整定计算与对距离保护的评价
3.4.1 距离保护的整定计算
电力系统继电保护
三段式配置方式： I、II段：方向性测量元件 III段：带有偏移特性的测量元件 如图： AB线路A处保护的I段 AB线路A处保护的II段 AB线路A处保护的III段 BC线路B处保护的I段
瞬时采样比较方式
两点积算法：用相隔1/4周期的两个采样值完成比相
（3.58）
（3.68）
电力系统继电保护
3.3.3 比较工作电压相位法
电力系统继电保护
区外K1点短路：Uop与Um同相位
反向K3点短路： Uop与Um同相位 区内K2点短路：Uop与Um反相位 结论：
Uop与Um同相位：区外
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3.4.1 距离保护的整定计算