电力系统继电保护课件第四章 距离保护教学文案
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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 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
电力系统继电保护--距离保护的基本原理、阻抗继电器及其动作特性 ppt课件
PPT课件
8
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
K：零序电流补偿系数 PPT课件
9
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
单相接地短路（以A相接地为例）
PPT课件
10
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
两相接地短路1（以B，C两相接地为例）
PPT课件
11
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
两相短路、三相短路和两相短路接地：两故障相的电压差
和电流差。
PPT课件
15
四、距离保护的延时特性
距离保护的动作延时t与故障点到保护安装处的距离Lk 之间的关系称为距离保护的延时特性
PPT课件
16
五、距离保护的构成
1.启动部分：模拟式距离保护中，由硬件电路元
件实现，大多反应负序电流、零序电流或负序与 零序复合电流的判断原理；数字式保护中，由实 时逐点检测电流突变量或零序电流的变化的软件 来实现。
PPT课件
7
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
U A UkA I A1z1Lk I A2 z2Lk I A0 z0Lk
UkA
(I A1
I A2
I A0 ) 3I A0
z0 z1 3z1
z1Lk
UkA (I A K 3I0 )z1Lk
电气工程及其自动化专业课程
电力系统继电保护
PPT课件
1
距离保护的基本原理与构成
一、距离保护的概念 二、测量阻抗及其与故障距离的关系 三、三相系统中测量电压和测量电流的选取 四、距离保护的延时特性 五、距离保护的构成PPTຫໍສະໝຸດ 件2一、距离保护的概念
《距离保护全》课件
拒动。
适应性差
传统距离保护主要针对 稳态工况，对于暂态和 动态变化的工况适应性
较差。
维护困难
由于设备老化和环境变 化等原因，距离保护装 置可能会出现故障，维
护困难。
配置复杂
距离保护装置的配置和 调试过程较为复杂，需 要专业人员进行操作。
距离保护的发展趋势与展望
01
02
03
04
创新算法
研究新的算法和策略，提高距 离保护的准确性和可靠性，减
距离保护装置的测量阻抗与线路阻抗 成正比，当测量阻抗大于整定阻抗时 ，保护装置动作切除故障线路。
距离保护装置通过测量故障点至保护 装置的距离，并与预先设定的整定值 进行比较，判断是否发生故障，从而 决定是否动作。
距离保护的组成
距离保护装置由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。
测量部分负责测量线路阻抗，逻辑部分负责比较测量值与整定值，执行部分负责切 除故障线路。
《距离保护全》ppt课 件
contents
目录
• 距离保护概述 • 距离保护的基本原理 • 距离保护的算法与实现 • 距离保护的应用与案例分析 • 距离保护的未来发展与挑战
距离保护概述
01
定义与特点
定义
距离保护是一种基于阻抗测量原 理的保护方式，通过测量输电线 路的阻抗值变化来检测故障。
特点
具有较高的灵敏度和可靠性，能 够快速切除故障，减小故障影响 范围。
距离保护的重要性
提高电力系统稳定性
距离保护能够快速切除故障，降低故 障对电力系统的冲击和影响，提高电 力系统的稳定性。
保障设备安全
距离保护能够及时检测到线路故障， 避免设备在异常情况下运行，从而保 障设备的安全。
距离保护的历史与发展
适应性差
传统距离保护主要针对 稳态工况，对于暂态和 动态变化的工况适应性
较差。
维护困难
由于设备老化和环境变 化等原因，距离保护装 置可能会出现故障，维
护困难。
配置复杂
距离保护装置的配置和 调试过程较为复杂，需 要专业人员进行操作。
距离保护的发展趋势与展望
01
02
03
04
创新算法
研究新的算法和策略，提高距 离保护的准确性和可靠性，减
距离保护装置的测量阻抗与线路阻抗 成正比，当测量阻抗大于整定阻抗时 ，保护装置动作切除故障线路。
距离保护装置通过测量故障点至保护 装置的距离，并与预先设定的整定值 进行比较，判断是否发生故障，从而 决定是否动作。
距离保护的组成
距离保护装置由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。
测量部分负责测量线路阻抗，逻辑部分负责比较测量值与整定值，执行部分负责切 除故障线路。
《距离保护全》ppt课 件
contents
目录
• 距离保护概述 • 距离保护的基本原理 • 距离保护的算法与实现 • 距离保护的应用与案例分析 • 距离保护的未来发展与挑战
距离保护概述
01
定义与特点
定义
距离保护是一种基于阻抗测量原 理的保护方式，通过测量输电线 路的阻抗值变化来检测故障。
特点
具有较高的灵敏度和可靠性，能 够快速切除故障，减小故障影响 范围。
距离保护的重要性
提高电力系统稳定性
距离保护能够快速切除故障，降低故 障对电力系统的冲击和影响，提高电 力系统的稳定性。
保障设备安全
距离保护能够及时检测到线路故障， 避免设备在异常情况下运行，从而保 障设备的安全。
距离保护的历史与发展
2019年保护装置输电线路的距离保护培训课件
第四章 输电线路的距离保护4—1 距离保护概述 复习：电流电压保护优点：简单，经济，工作可靠。
缺点：受电网接线方式及系统运行方式影响大。
35KV 及以上电压复杂网络难于满足要求。
过电流保护例：L ↑ αI I I f f ≈↑⇒max max ⇒ 灵敏性↓ 一、 距离保护的基本概念。
1、作用：性能更为完善。
2、概念：反应故障点至保护安装处之间的距离（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。
↑↑→↑→↓↓→↓→t Z L t Z L →动作保证动作的选择性。
⇒〉12t t 保护2不误动。
二、 距离保护的基本原理。
1、测量元件：测量故障点至保护安装处的距离（线路阻抗）。
k rrr Z I U I U Z ===（测量元件感受阻抗） （故障点至保护安装处的线路阻抗） （假设1=TA n 1=TV n ）2、动作原理：set r Z Z 〈 （整定阻抗）→动作 ⇒（ 又称低阻抗set r Z Z 〉 →不动作 保护）特点：不受运行方式的影响，只与故障点与保护安装处距离有关。
三、 时限特性： f t =（L ） P117图4-4三段式阶梯形时限特性：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段。
（与电流保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段区别：各段保护范围不随运行方式改变）Ⅰ段： AB Iset Z Z )85.0~8.0(1=⋅I t 1：继电器固有动作时间。
I L 1（保护范围）：本线路全长的%85~80Ⅱ段：[]tt t Z Z Z I BC AB set ∆+=+=⋅111)85.0~8.0(8.0 主保护1L （保护范围）：不超出下一条线路I L 2 Ⅲ段： ：躲开正常运行时最小负荷阻抗。
：阶梯原则。
：本线路及相邻线路全长。
四、 距离保护的构成1、主要元件：（1） 起动元件：电流继电器KA 或阻抗继电器KI 。
（2） 方向元件：功率方向继电器KP 或方向阻抗继电器KI 。
（3） 测量元件：阻抗继电器KI 。
（4） 时间元件：时间继电器KT 。
电力系统继电保护课件第四章 距离保护
距离保护的发展趋势
数字化技术应用
随着数字化技术的发展，未来距离保护装置将更加智能化 和数字化，能够实现更快速、准确的故障定位和切除。
集成化和模块化设计
为了提高保护装置的可靠性和稳定性，未来距离保护装置 将采用集成化和模块化设计，减少外部元件数量，降低故 障率。
自适应和智能决策
随着人工智能技术的发展，未来距离保护装置将具备自适 应和智能决策功能，能够根据系统运行状态自动调整保护 参数和策略，提高保护的可靠性和稳定性。
障或恢复供电。
03
距离保护的整定计算
距离保护的定值计算
阻抗继电器定值
根据系统最大运行方式和最小运行方 式下的阻抗值，计算出继电器的启动 、速断和过流定值，以确保在故障发 生时能够正确动作。
动作时间整定
根据系统稳定运行的要求和保护装置 的特性，确定保护装置的动作时间， 以保证在故障发生时能够快速切除故 障。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
距离保护的原理
距离保护的原理是利用被保护线路的阻抗值随距离的变化而 变化，当线路发生故障时，阻抗值会发生变化，保护装置通 过比较线路两端电压和电流的大小，计算出阻抗值的变化， 从而确定故障点的位置。
当故障点距离保护装置越近时，阻抗值越小，反之则越大。 因此，当故障点在保护装置的整定范围内时，保护装置会迅 速动输电线路故障：某日，500kV输电线路A相发生接地故障，距离保护装 置正确动作，快速切除了故障线路，避免了事故的扩大。
案例二
某220kV变压器内部故障：某变压器在运行过程中发生内部匝间短路故障，由于 配置了距离保护，装置正确动作，及时切断了电源，避免了变压器的进一步损坏 。
02 03
变压器保护
继电保护ppt4.1距离保护概述修改
谢谢！
敬请各位指导！ 主讲人：许建安
特点：1）正向保护区外短路时，工作电压大于0。
4.1 距离保护概述
2）正向保护区内短路时，工作电压小于0。 3）反向短路，工作电压大于0。 结论：检测工作电压的相位变化，不仅能测量出 阻抗的大小，而且还能检测出短路故障的方向。
1、极化电压
设极化电压 U 与测量电压 电压作为参考相量。
pol
U m
同相位，以极化
4.1 距离保护概述
U pol
U pol
U op
90
U op
270
90
270
注意：极化电压只作相位参考量，不参与阻抗 测量，任何时候其值不能为零。
4.1 距离保护概述
动作方程
U op 90 arg 270 U
pol
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
或
U op 90 arg 90 U
U Zm m I m
U I Z 工作电压：U op m m set
4.1 距离保护概述
设阻抗继电器安装在线路M侧：
K3
I m
K2
Z
K1
Zm
Z set
Zm
I m
U I Z U op m m set
U op U op
0 U op
U op
U in
令
U U U 1 in op
U U U 2 in op
4.1 距离保护概述
U 1
U in
U 2
U op
U 2
U op
U in U 1
U 1 大于 U 2 。 区内短路，
距离保护原理ppt课件
.
11
2、动作情况分析 A、三相短路时
三相对称，仅以A相为例。设短路点至保护安装处的距离为LK，线路每公里正
序阻抗为Z1，则保护安装处的电压为：
• •• •
•
••
U A U B A U B I M Z 1 L K A I M Z 1 L K B ( I M I M A ) Z 1 L B K
电流比值称为继电器的测量阻抗Zm。
测量阻抗可表示为：
Zm
U r I r
一、圆特性阻抗继电器
1、全阻抗继电器 如图所示，全阻抗继电器的特性圆是一个以坐标原点为圆心，以整定阻抗的
绝对值为半径所作的一个圆。圆内为动作区，圆外为非动作区。不论故障发生在正 方向短路故障，还是反方向短路故障，只要测量阻抗落在圆内，继电器就动作，所 以叫全阻抗继电器。不论加入继电器电压与电流的相位差如何，动作阻抗不变，即 全阻抗继电器动作不具有方向性。
C、中性点直接接地系统中两相接地短路时 以BC相接地短路为例
.
13
BC两相接地短路保护安装处母线电压为：
U U C B IIM M ((11..11))B CZ ZL LL Lkk
IM (1.1)CZMLk IM (1.1)BZMLk
测量阻抗为：
Z m U I B B U I C C (I M (1 .1 ) B I I M ( M ( 1 1 ..1 1 ) )) B C Z I ( M L (1 .1 )Z C M )L k Z 1 L k
此时阻抗继电器的测量阻抗为：
Zm •
•
UAB
•
Z1LK
IMAIMB
B、两相相间短路时 以BC相间短路为例
.
12
保护安装处电压为：
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uab(iaib)RLd(iaditb)
ua(iakR 3 i0)R Ld(ia d kXt3 i0) um(t1)
um(t2)
um
Rmi
Ldm i dt
Rim
(t1)
L
dim(t1) dt
Rim(t2
)
L
dim(t2 dt
)
两个 不同 时刻
um(t1)Rmi(t1)Lim (t1) um(t2)Rmi(t2)Lim (t2)
U BC (IBIC)Zset
900arU U g B BC C ((IIB B IIC C))Z Zs se e tt 27 0 0
2020/7/4
二、单相式阻抗元件的动作特性和动作方程 （2） 方向阻抗元件
jX
Z set
Zm
o
sen
R
o
Zm 12Zset 12Zset
Um12ImZset12ImZset
V2
（架空线路超过300km）
（架空线路在100~300km间） （架空线路在100km以内）
故障点到保护安装处的距离可以用阻抗参数表示
2020/7/4
测量故障点到保护安装处的线路阻抗 ——反应故障点到保护安装处的距离
A
B I
C
QF1
QF2 TA
QF3
Im
KZ
U
TV U m
在没有特别说明时，我们都用一次阻抗阐述 ——虽然使用符号 Z m
2020/7/4
一个重要的问题：当发生某种类型的故障时，测量阻抗不 正确的结果是否会导致保护不正确的动作行为？
特别是，在保护范围外部短路时，由于不正确的测量阻抗， 是否会导致保护误动作？
例如，当发生AB两相接地短路时
Zm.AB U AB /(IA IB) Zm.BC UBC /(IB IC ) Zm.CA UCA /(IC IA)
k U kA U kB
U kC
Um ?
阻抗 继电器
的
Im ? 接线方式？
2020/7/4
U A UB
UkA UkB
(IA (IB
k3I0)Z1 k3I0)Z1
UC UkC (IC k3I0)Z1
反应相间短路的阻抗元件
Zm.AB U AB /(IA IB) Zm.BC UBC /(IB IC ) Zm.CA UCA /(IC IA)
jX Z set
Zm
R o
jX
Z set
2 1
Zm
R o
jX
Z set
2 1 Z m
R
o
（a）右偏移特性
（b）苹果特性
（c）透镜特性
jX
Z set
Z set Zm
R
jX
Z set 1
Zset1
o
R
o
Z set1
（d）上抛特性（01
（e）套圆特性（阴影为动作区）
）
0,1
2020/7/4
二、单相式阻抗元件的动作特性和动作方程
距离保护是反应故障点至保护安装点之间的距离（阻抗）， 并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。
A
QF1
t
B
QF2
C
QF3
t III
1
t1II
t1I
t
I 2
t
II 2
距离保护的时限特性
t III 2
l
2020/7/4
1 动元件
5
2
ZI
Z II
t II
≥1
Z III
t III
3 振荡闭锁
4 TV断线闭锁
2020/7/4
二、单相式阻抗元件的动作特性和动作方程
（3） 偏移特性阻抗元件
jX
o o
-Zset
Z set Zm
R
Zm1 2(1)Zse t 1 2(1)Zset
jX Z set ZmZset
Zm Zm - Zset
R o
-Zset
90 0arZ gmZse t 2700
ZmZset
U m1 2Im (1)Zse t 1 2Im (1)Zset
反应接地短路的阻抗元件
Zm.A U A /(IA k3I0) Zm.B UB /(IB k3I0) Zm.C UC /(IC k3I0)
思考： （1）当发生某种故障时，那个阻抗元件的测量阻抗正确反应故障点到保 护安装处的距离？这个距离是用那个阻抗参数来表征的？ （2）某个阻抗元件能正确反应何种故障类型？
jX
Z set
Z m Zm Zset
R o
900arg Zm 2700 ZmZset
900arU gm U Im mZset2700
2020/7/4
二、单相式阻抗元件的动作特性和动作方程 （2） 方向阻抗元件
jX
Z set
Zm
o
sen
R
o
jX
Z set
Z m Zm Zset
R o
思考：方向阻抗元件的特点？
6
& 出口 跳闸
距离保护的构成简图
1—启动元件，2—测量元件，3—振荡闭锁元件，4—电压回路断线闭锁元件 5—逻辑元件，6—执行元件
2020/7/4
4.2 阻抗元件的构成原理
阻抗元件（阻抗继电器）——距离保护中的测量元件
➢ 按加入继电器的补偿电压分类 单相式（第一类）、多相补偿式（第二类）
➢ 按继电器的动作特性分类 圆特性、非圆特性
Zm.A U A /(IA k3I0) Zm.B UB /(IB k3I0) Zm.C UC /(IC k3I0)
2020/7/4
2.解微分方程求阻抗法
忽略分布电容的影响，将故障点到保护安装处之间的线路
看作是具有电阻 R和电感 L集中参数串联的等效电路。
根据式
U A UB
UkA UkB
(IA (IB
R
2020/7/4
l A UmA
ImA
AB
k1
l B
U mB
BC
ImB
k2
C UmC ImC
k3
QF1
l1
QF2
l2
QF3
l3
lAB l2
lABlBCl3
以QF2处的保护为例
正常运行时
Zm2
UmB ImB
Z
L
lBC l3
jX
0
Z m 2(k1 )
Z m2(k3 )
Z Z m2(k2 )
L
R
2020/7/4
Zm Zset
动作方程 动作特性
B
k
QF2
jX
Z
Z
set
m
0 Zm
R
Zm
2020/7/4
二、单相式阻抗元件的动作特性和动作方程
动作方程
动作特性
幅值比较式动作方程
Zm Zset
？
jX
Zm
0
Z set
Zm R
900 argZmZset 2700 ZmZset
Zset
相位比较式动作方程
2020/7/4
Z1 0
0 Z2
00II12
UM
k0
0
0
Z0
I0
2020/7/4
4.2.1 单相式阻抗元件
一、测量（计算）阻抗
1.欧姆计测量阻抗法
U A M
U U
B C
IIAB IC
Z1 Z2 Z 0
I1 I2 I0
k
UMkA UMkB UMkC
UM1kI1Z1
U M2k I2Z2I2Z 1 U M0kI0Z0
➢ 按实现方法分类 幅值比较、相位比较
2020/7/4
4.2.1 单相式阻抗元件
一、测量（计算）阻抗
1.欧姆计测量阻抗法
U A M
U U
B C
IIAB
Z ZM
k
IC
UMkA UMkB UMkC
U UM MkkBA
Z ZM
ZM Z
ZZM MIIBA
UMkC ZM ZM Z IC
UUM M
k1 k2
其中
Z1Z2ZZM Z0 Z2ZM
2020/7/4
4.2.1 单相式阻抗元件
一、测量（计算）阻抗
1.欧姆计测量阻抗法
U A M
U U
B C
IIAB IC
Z1 Z2 Z 0 I1 I2 I0
UMkA UMkB UMkC
k
U kA U kB
U kC
U A UB
UkA UkB
(IA (IB
k3I0)Z1 k3I0)Z1
2020/7/4
二、单相式阻抗元件的动作特性和动作方程
问题的提出
AZ
Z AB
B
QF1
QF2
Z set
保护的动作判据
Zm Zset
核心问题2：如何根据正确的测量阻抗确定保护 的动作行为？
2020/7/4
二、单相式阻抗元件的动作特性和动作方程
问题的提出
kA Z
QF1
Z AB
k
Z set
保护的动作判据
（1） 全阻抗元件
思考：这两种形式的动作方程有什么本质不同？
Zm Zset
900argZmZset2700 ZmZset
Um ImZset
90 0arU U gm m IIm mZ Zsseett2700
2020/7/4
二、单相式阻抗元件的动作特性和动作方程
以反应BC相间短路的阻抗元件为例，其幅值比较式和 相位比较式的动作方程分别为