3.2 阻抗继电器及其动作特性
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继电保护 第3章 电网的距离保护
图3－4 全阻抗继电器的动作特性
第3章 电网距离保护
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 Um
&B
图3—5 全阻抗继电器幅值比较电压形成回路
第3章 电网距离保护
（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 Z set − Z m与 Z set + Z m 的夹角小于等于 90o ，即 Z − Zm − 90o ≤ arg set = θ ≤ 90o Z set + Z m & & & 两边同乘以电流量得 U set − U m D o − 90 ≤ arg = arg = θ ≤ 90o & & & U set + U m C
第3章 电网距离保护
二、测量阻抗与故障距离
正常运行时保护安装处测量到的阻抗为负荷阻抗，即
Z
m
U& m = = Z I& m
L
& 式中U m ——被保护线路母线的相电压，测量电压； & I m ——被保护线路的电流，测量电流； Z m ——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 U m = U k ， & 测量电流为故障电流 I k ，这时的测量阻抗为保护安装处到短路点的 短路阻抗 Z k ， & & Um Uk Zm = = = Zk & & Im Ik
m
方向阻抗继电器相位比较的电压形成回路，如图3-10所示。
电力系统继电保护_33_34电网的距离保护_阻抗继电器的接线方式和特性分析
3. 带零序电流补偿的相电流接线
(2) AB两相接地
UkA UkB 0, I0 0 U A UkA (I A K 3I0 )z1l (I A K 3I0 )z1l U B UkB (IB K 3I0 )z1l (IB K 3I0 )z1l UC UkC (IC K 3I0 )z1l
3、Patience is bitter, but its fruit is sweet. (Jean Jacques Rousseau , French thinker)忍耐是痛苦的，但它的果实是甜蜜的。10:516.17.202110:516.17.202110:5110:51:196.17.202110:516.17.2021
(1) A相接地
UkA 0, I0 0 U A UkA (I A K 3I0 )z1l (I A K 3I0 )z1l U B UkB (IB K 3I0 )z1l UC UkC (IC K 3I0 )z1l
在A相接地短路时，只有J1继电器(故障相)的测 量阻抗等于短路点到保护安装处之间的阻抗
电力系统继电保护原理
主讲教师：范春菊
3 电网的距离保护 3.1 距离保护的作用原理 3.2 各种单相式阻抗继电器的动作特性 3.3 阻抗继电器的接线方式 3.4 方向阻抗继电器的死区和特性分析 3.5 距离保护的整定计算和评价 3.6 影响距离保护正确动作的因素及防止方法 3.7 距离保护装置框图举例
9、要学生做的事，教职员躬亲共做； 要学生 学的知 识，教 职员躬 亲共学 ；要学 生守的 规则， 教职员 躬亲共 守。21.7.1421.7.14Wednesday, July 14, 2021 10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。22:13:3122:13:3122:137/14/2021 10:13:31 PM 11、一个好的教师，是一个懂得心理 学和教 育学的 人。21.7.1422:13:3122:13Jul- 2114-J ul-21 12、要记住，你不仅是教课的教师， 也是学 生的教 育者， 生活的 导师和 道德的 引路人 。22:13:3122:13:3122:13Wednesday, July 14, 2021 13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成 。21.7.1421.7.1422:13:3122:13:31Jul y 14, 2021 14、谁要是自己还没有发展培养和教 育好， 他就不 能发展 培养和 教育别 人。2021年7月 14日星 期三下 午10时 13分31秒22:13:3121.7.14 15、一年之计，莫如树谷；十年之计 ，莫如 树木； 终身之 计，莫 如树人 。2021年7月下 午10时 13分21.7.1422:13Jul y 14, 2021 16、提出一个问题往往比解决一个更 重要。 因为解 决问题 也许仅 是一个 数学上 或实验 上的技 能而已 ，而提 出新的 问题， 却需要 有创造 性的想 像力， 而且标 志着科 学的真 正进步 。2021年7月14日星期 三10时 13分31秒22:13:3114 July 2021 17、儿童是中心，教育的措施便围绕 他们而 组织起 来。下 午10时13分31秒下午10时13分22:13:3121.7.14
[工学]继电保护原理3
![[工学]继电保护原理3](https://img.taocdn.com/s3/m/11ca94921a37f111f1855bd4.png)
1. 单相接地短路故障 K 1
以A相接地为例，当A相发生金属性短路时， U kA
若令： U mA U A 则上式变为
I mA I A K 3 I 0
0 则有： U A I A K 3 I 0 Z1LK
U mA I mA Z1 Lk
I m 之比，即
I 式中， Zm为一复数， m 在复平面上既可以 Zm Zm m Rm jX m 用极坐标形式表示， Z m ——测量阻抗的阻抗值； 式中 也可以用直角坐标 m ——测量阻抗的阻抗角； 形式表示，即 Rm ——测量阻抗的实部，称测量电阻； X m ——测量阻抗的虚部，称测量电抗 继电保护原理
Zm U m/ I m U K / I K Z K
在短路以后，母线电压下降，而流经保护安装处的电流增大，这样短路阻 抗比正常时测量到的阻抗大大降低，所以距离保护反应的信息量测量阻 抗Zm在故障前后的变化比电流变化大，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，即Zm＜Zset时，保护动作；当Zm＞Zset时，保 护不动作。因此，距离保护又称低阻抗保护。
U m I m Z1 LK U m I m Z1 LK
第3章 电网的距离保护
2. 两相接地短路故障 K 1,1
系统发生金属性两相接地故障时，故障点处两接地相的电压都为0，以B、C两相接地 故障为例，即 U kB 0 U kC 0
令
U mB U B
以A相接地为例，当A相发生金属性短路时， U kA
若令： U mA U A 则上式变为
I mA I A K 3 I 0
0 则有： U A I A K 3 I 0 Z1LK
U mA I mA Z1 Lk
I m 之比，即
I 式中， Zm为一复数， m 在复平面上既可以 Zm Zm m Rm jX m 用极坐标形式表示， Z m ——测量阻抗的阻抗值； 式中 也可以用直角坐标 m ——测量阻抗的阻抗角； 形式表示，即 Rm ——测量阻抗的实部，称测量电阻； X m ——测量阻抗的虚部，称测量电抗 继电保护原理
Zm U m/ I m U K / I K Z K
在短路以后，母线电压下降，而流经保护安装处的电流增大，这样短路阻 抗比正常时测量到的阻抗大大降低，所以距离保护反应的信息量测量阻 抗Zm在故障前后的变化比电流变化大，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，即Zm＜Zset时，保护动作；当Zm＞Zset时，保 护不动作。因此，距离保护又称低阻抗保护。
U m I m Z1 LK U m I m Z1 LK
第3章 电网的距离保护
2. 两相接地短路故障 K 1,1
系统发生金属性两相接地故障时，故障点处两接地相的电压都为0，以B、C两相接地 故障为例，即 U kB 0 U kC 0
令
U mB U B
电力系统继电保护3-4
3.1距离保护的基本原理与构成
3.1.2测量阻抗及其与故障距离的关系
单相的测量阻抗：Zm
U m Im
Zm m＝Rm
jX
当。 Zset z1Lset
当系统发生金属性短路 时，阻抗为线路阻抗， 且性质以电感性为主
正常运行时，阻抗为 负荷阻抗性质以电阻
性为主
3.1距离保护的基本原理与构成
3.1.3三相系统中测量电压和测量电流的选取
3.1距离保护的基本原理与构成
3.1.1什么是距离保护？
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。
当短路点距保护安装处近时，其测量 阻抗小，动作时间短；当短路点距保护安 装处远时，其测量阻抗增大，动作时间增 长，这样就保证了保护有选择地切除故障 线路。
3.1距离保护的基本原理与构成
3.1.5距离保护的构成 1.启动部分 2.测量部分 3.振荡闭锁部分 4.电压回路断线部分 5.配合逻辑部分 6.出口部分
3.2阻抗继电器及其动作特性
3.2.1 什么是阻抗继电器动作区域？ 继电器实际测量到的Zm不能严格落在 Zset
同向的直线上，当Zm落在一个区域内判断为 区内故障，这个区域就是动作区域。
3.2.2阻抗继电器的动作特性和动作方程 阻抗继电器动作区域的形状叫动作特性。
1.圆特性阻抗继电器
3.2阻抗继电器及其动作特性
（1）偏移圆特性阻抗继电器
偏移
起动特性图形
圆特 性阻 抗继
幅值比较 相位比较 动作方程 m -（Zset1＋Zset2） －90
2
arg Zset1 - Zm
Zm - Zset2
3.2阻抗继电器及其动作特性
电力系统继电保护电网的距离保护阻抗继电器的接线方式和特性分析
U&'
U&m
ZX
E
Zm
(Zm
Z set
)
270o
arg
Zm Zm
ZX Zset
*
U&L E&
90o
3.1 保护正方向短路时-动作特性
稳态特性 jX
Zset Zm Zset
短路前空载
270o arg Zm Z X 90o Zm Zset
短路前非空载，会怎么样？请思考
k Zm O ZX Zm
测量阻抗应与故障类型无关常见的几种接线方式母线残压保护安装处的电压的计算公式1保护安装处到故障点的距离单位为公里kakbkcuuuabuuuiizl在三相短路时三个继电器的测量阻抗都等于短路点到保护安装处之间的阻抗三个继电器都能正确动作kakb在ab相间短路时只有j1继电器故障相的测量阻抗等于短路点到保护安装处之间的阻抗而j2和j3的测量阻抗不能正确反映故障距离即含有非故障相的阻抗继电器测量到的阻抗不等于短路点到保护安装处之间的阻抗kakbuu在ab两相接地短路时只有j1继电器故障相的测量阻抗等于短路点到保护安装处之间的阻抗11abkizlkizl在单相接地短路时三个阻抗继电器都不能正确反映故障距离kizlkizlkizlkizl在a相接地短路时只有j1继电器故障相的测量阻抗等于短路点到保护安装处之间的阻抗kakbuukizlkizlkizlkizlkizl在ab两相接地短路时j1和j2继电器故障相的测量阻抗等于短路点到保护安装处之间的阻抗kakbkcuuukizlkizlkizlkizlkizlkizl在三相短路时三个继电器的测量阻抗都等于短路点到保护安装处之间的阻抗kakbuu在任意两相相间短路时三个继电器的测量阻抗都不能正确反映故障距离在发生相间短路两相接地和三相短路时总是有阻抗继电器能正确反映故障距离在单相接地短路时三个继电器都不能正确反映故障距离适用于反映相间短路故障的距离保护相间距离继电器跳闸三相三个阻抗继电器或门输出可以实现距离保护的目在发生单相接地两相接地和三相短路时总是有阻抗继电器能正确反映故障距离在两相相间短路时三个继电器都不能正确反映故障距离适用于反映接地短路故障的距离保护可以构成单相重合闸只跳闸故障相34相位比较式90arg死区的解决方法方向阻抗继电器动作死区的解决方法记忆回路相当于记住了故障前极化电压的相位引入非故障相电压在各种两相短路时非故障相间电压仍然很高参照功率方向继电器广泛采用的90接线方式在极化电压中附加非故障相电压不能解决三相短路时的死区问题高q值50hz带通有源滤波器利用滤波器响应特性的时间延迟起到记忆回路的作用21记忆回路当外加电压突然降低到零时该串联谐振回路的电流按50hz工频振荡经几个周波后逐渐衰减到零回路中的电流和故障前的电压up基本上同相位而且在衰减过程中维持相位不变故障前故障后22引入非故障相电压以接于ab相间的阻抗继电器为例90270arg90其中不能解决三相
电网距离保护各种圆特性阻抗继电器动作特性分析
电网距离保护各种圆特性阻抗继电器动作特性分析
发表时间：2018-07-23T09:47:19.980Z 来源：《基层建设》2018年第14期作者：曹琦
[导读] 摘要：本文通过对距离保护各种特性圆的分析，归纳总结了其特性方程，以及在距离保护中的用途。
天水师范学院电子信息与电气工程学院甘肃天水 741000
摘要：本文通过对距离保护各种特性圆的分析，归纳总结了其特性方程，以及在距离保护中的用途。
关键字：距离保护特性圆方程
电网距离保护是利用短路发生是电压、电流同时变化的特征，测量电压电流比值，该比值反应故障电到保护安装处距离，如果短路点距离小于整定值则动作的保护。
在距离保护中，阻抗继电器的作用就是在系统发生短路故障时，通过测量故障环路上的测量阻抗，并与整定阻抗相比较，以确定故障所处的区段，在保护范围内部故障时，给出动作。
阻抗继电器在阻抗复平面动作区域的形状，称为动作特性。
1.方向圆特性：
阻抗继电器的动作特性为一个圆。
如下图1所示的阻抗继电器的动作特性为方向特性圆。
综上所述，在三段式距离保护发生不同类型的短路故障是，应使用不同的特性圆方程，是保护更加可靠。
参考文献
[1]张保会尹项根电力系统继电保护中国电力出版社。
距离保护的基本原理与构成-PPT文档资料
电力系统继电保护
电
力
系 统
3.1 距离保护的基本原理与构成
继
电
保
护
南京信息工程大学 电气工程与自动化系
3.1.1 距离保护的概念
距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的 比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。
电力系统继电保护
3.1.2 测量阻抗及其与故障距离的关系
精品jing
距离保护的基本原理与构成
主要内容
– 3.1 距离保护的基本原理与构成 – 3.2 阻抗继电器及其动作特性 – 3.3 阻抗继电器的实现方法 – 3.4 距离保护的整定计算与对距离保护的评价 – 3.5 距离保护的振荡闭锁 – 3.6 故障类型判别和故障选相 – 3.7 距离保护特殊问题的分析 – 3.8 工频故障分量距离保护
电力系统继电保护
THANKS
依据测量阻抗在不同情况下幅值和相 位的差异，保护能够区分出系统出现 故障、故障发生在区内还是区外。
测量阻抗
Zm
Um Im
（3-1）
Zm Zm m Rm jXm（3-2）
➢ 电力系统正常运行时，Zm为负 荷阻抗ZL
➢ 电力系统发生金属性短路时， Zm变为短路点与保护安装处之间 的线路阻抗Zk
Z m Z k z 1 L k (r 1 jx 1 )L k
– 为保护相间距离保护，采用相间距离保护接线方式：
➢ 取测量电压为两故障相的电压差 ➢ 测量电流为两故障相的电流差 ➢ 可确反应：两相短路、两相接地短路、三相短路
电力系统继电保护
3.1.3 三相系统中测量电压和测量电流的选取
电力系统继电保护
3.1.4 距离保护的时限特性
三段式距离保护 阶梯时限特性 I段：无延时速动段 II段：带固定时限速 动段，0.3～0.6s III段：与相邻下级线 路的II段或III段保护 配合
电
力
系 统
3.1 距离保护的基本原理与构成
继
电
保
护
南京信息工程大学 电气工程与自动化系
3.1.1 距离保护的概念
距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的 比值，反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。
电力系统继电保护
3.1.2 测量阻抗及其与故障距离的关系
精品jing
距离保护的基本原理与构成
主要内容
– 3.1 距离保护的基本原理与构成 – 3.2 阻抗继电器及其动作特性 – 3.3 阻抗继电器的实现方法 – 3.4 距离保护的整定计算与对距离保护的评价 – 3.5 距离保护的振荡闭锁 – 3.6 故障类型判别和故障选相 – 3.7 距离保护特殊问题的分析 – 3.8 工频故障分量距离保护
电力系统继电保护
THANKS
依据测量阻抗在不同情况下幅值和相 位的差异，保护能够区分出系统出现 故障、故障发生在区内还是区外。
测量阻抗
Zm
Um Im
（3-1）
Zm Zm m Rm jXm（3-2）
➢ 电力系统正常运行时，Zm为负 荷阻抗ZL
➢ 电力系统发生金属性短路时， Zm变为短路点与保护安装处之间 的线路阻抗Zk
Z m Z k z 1 L k (r 1 jx 1 )L k
– 为保护相间距离保护，采用相间距离保护接线方式：
➢ 取测量电压为两故障相的电压差 ➢ 测量电流为两故障相的电流差 ➢ 可确反应：两相短路、两相接地短路、三相短路
电力系统继电保护
3.1.3 三相系统中测量电压和测量电流的选取
电力系统继电保护
3.1.4 距离保护的时限特性
三段式距离保护 阶梯时限特性 I段：无延时速动段 II段：带固定时限速 动段，0.3～0.6s III段：与相邻下级线 路的II段或III段保护 配合
第三章距离保护-1解析
B
C
1
2
ZT
D
1. 距离保护I段： 按躲过线路末端短路整定
ZsIet1 KIrel ZAB
其中 KIrel 0.8 ~ 0.85
一、距离保护的整定计算
2. 距离保护II段：
A
B
C
1
2
ZT
D
(1)定值计算： ① 与相邻线路的距离I段配合
ZsIeIt1 KIreI l(ZAB Kb.minZsIet2)
EA A Z K3 1
Ik K1
K2
B EB
2
Zk1
Zset
jX
Zk2
Zset
Zk1
k
ZL
A
L
R
Zk3
3.1 距离保护的基本原理与构成
由三段构成
Ⅰ段 主保护
Ⅱ段
Ⅲ段 后备保护
二、距离保护的时限特性
指距离保护的动作时间 t与保护安装点至短
路点之间的距离 的l关k 系。
3.1 距离保护的基本原理与构成
jX
B A
C
Zset
Zm Zset
Zm
R
3.2 阻抗继电器及其动作特性
二、利用复数平面分析圆特性阻抗继电器
2、方向阻抗继电器
jX
Zset C
B R
Zm A
方向阻抗继电器的特点：
（1）有死区 （2） Zo随p 变m化而不同 （3）有明确的方向性
3.3 阻抗继电器的接线方式
一、基本要求和接线方式
基本要求： (1) 测量阻抗正比于保护安装处到短路点之间
的距离； (2) 继电器的测量阻抗与故障类型无关;
3.3 阻抗继电器的接线方式