电力系统继电保护 第三章电网的距离保护1-5节
继电保护课程设计--距离保护
电力系统继电保护课程设计1 设计原始资料1.1 具体题目如下图所示网络，系统参数为:3115=ϕE kV ,Ω=151G X 、Ω=102G X 、Ω=103G X ，6021==L L km 、403=L km ，50=-C B L km 、30=-D C L km 、30=-E D L km ，线路阻抗/4.0Ωkm ,2.1=ⅠrelK 、15.1K ==ⅢⅡrel rel K ，300max =-C B I A 、200max =-D C I A 、150max =-E C I A ，5.1=ss K ，85.0=re K试对线路L1、L2、L3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线路L1、L2、L3进行距离保护的具体整定计算并注意有关细节。
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。
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有四条基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性。
这几个之间，紧密联系，既矛盾又统一，必须根据具体电力系统运行的主要矛盾和矛盾的主要方面，配置、配合、整定每个电力原件的继电保护。
充分发挥和利用继电保护的科学性、工程技术性，使继电保护为提高电力系统运行的安全性、稳定性和经济性发挥最大效能。
(1)可靠性可靠性是指保护该动作时应动作，不该动作时不动作。
为保证可靠性，宜选用性能满足要求、原理尽可能简单的保护方案。
(2)选择性选择性是指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备、线路的保护或断路器失灵保护切除故障。
为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内有配合要求的两元件（如起动与跳闸元件、闭锁与动作元件），其灵敏系数及动作时间应相互配合。
电力系统继电保护——3.6-3.7电网的距离保护-影响阻抗继电器正确动作的因素
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360
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通过延时可以躲开振荡 对距离保护的影响
2.6 避免系统振荡距离保护误动作的措施 采用在OO’方向上面积小的阻抗继电器 保护安装处远离振荡中心
适当延长保护的动作时间，躲开震荡的影响，缺 点会影响保护的动作速度。
2.7 振荡闭锁回路--振荡和短路的主要区别 振荡时，电流和各点电压的幅值周期性变化；而 短路后，在不计衰减时是不变的 振荡时电流和各点电压幅值的变化速度较慢；而 短路时幅值是突然改变的，变化速度很快 振荡时，各点电流和电压之间的相位关系随振荡 角的变化而改变；而短路时是不变的
护不应该动作；
正常运行时，系统两侧的功角一般小于70度。
2.2 系统振荡研究的假设条件
EM
X M , RM
M N
I
EN
X N , RN
X L , RL
研究电力系统振荡，要做如下的假设：
将所研究的系统，按其电气连接的特点，简化为一个具 有双侧电源的开式网络； 系统振荡时，三相处于对称状态，可只取一相来研究； 振荡时，两侧系统的电势 EM 和EN 幅值相等，相角差用 来表示， 在0~360度之间变化； 系统中各元件的阻抗角相等，用Z k 来表示； Z Z M Z L Z N Zk 震荡过程中，不考虑负荷电流的影响。
故障判断元件和整组复归元件在系统正常运行或 振荡时都不会动作（无负序分量），保护装置的I 段和II段被闭锁，无论阻抗继电器本身是否动作 ，保护都不可能动作跳闸，即不会发生误动。
电力系统发生故障时，故障判断元件立即动作， 动作信号经双稳态触发器SW记忆下来，直至整 组复归。SW输出的信号，又经单稳态触发器DW ，固定输出时间宽度为 的短脉冲，在 时间内若 阻抗判别元件的I段或II段动作，则允许保护无延 时或有延时动作(距离保护III段被自保持)。
继保原理课件
动作电流Idz.J：能使继电器刚好动作的最小电流值。
返回过程：
IJ↓≈< Idz.J时，由于剩余力矩ΔM 的存在，暂时还不能返回； IJ↓↓→Mdc↓→ Mdc≈< Mth-Mm →舌片开始返回 ┌ Mdc↓↓┐ 返回过程中：δ↑→│ │→舌片加速返回 └ Mth ↓ ┘
返回终止时出现剩余力矩：ΔM ’= Mth- Mdc
即要求：IIIIdz.1 > IIIIdz.2 > IIIIdz.3 > …
(单侧电源辐射网，此条件自然满足)
五、阶段式电流保护的应用及评价
(1) 电流I段：由动作电流的整定来保证动作选择性，按躲 开某点的短路电流整定，动作迅速（无时限），但不能保 护本线路全长，作为主保护的一部分。 (2) 电流II段：由动作电流整定与时限配合来保证动作选 择性，动作电流按躲开某点的短路电流整定，能保护本线 路全长，动作时限较小，作为主保护的另一部分（电流I段 的补充）
① 串联线路上两点接地时： 三相星形接线能保证只切除 后一接地点 两相星形接线只能联线路上两点接地时： 三相星形接线：若保护1，2时限相同， 则两接地点将同时被切除，扩大了 停电范围。 两相星形接线：即使保护1，2时限相同 （例如皆由I段动作，或皆由II段动 作），也能保证有2/3的机会只切除 任一条线路。 (3)作为Y/接线变压器后面短路的远后备保护的接线方式 Y/-11接线T：正序： 侧超前Y侧30° 负序： 侧落后Y侧30° 现以Y/-11接线的降压变压器为例：
以A-B线路为例：
规定电流正方向：保护处母线→被保护线路 规定电压正方向：母线高于中性点
1、外部d1点短路时：
(包括正常运行时)
( ) I d 1. B () I
电力系统继电保护全套课程课件
Kh 2、按选择性要求确定过流保护动作时限
III 取：I dz
K kIII K zq
I fh.max （可靠系数KkIII取：1.15～1.25）
为保证动作选择性，动作
时限按“阶梯原则”整定: tIII1=Max{tIII2,tIII3,tIII4}+t
对定时限过流保护，当故障越靠近电源端时，此时短路电
2、动作时限的配合 为保证本线路电流II段与 下条线路电流I段的保护范围 重叠区内短路时的动作选择
性，动作时限按下式配合：
tII1=tI2+t≈t （t: 0.35s～0.6s,一般取0.5s） 3、保护装置灵敏性的校验 对于过量保护,灵敏系数：
应保护的范围内发生金 属性短路时的故障参数 计算值 K lm 保护装置的动作参数 （电流保护的故障参数计算值：系统最小运行方式下被保护线
故用保护范围来衡量：
max：最大保护范围. min：最小保护范围.
Exx / 3 Exx / 3 3 I 由： Kk 2 Z s.max z1lmin Z s.min z1L
可求得：lmin (
3 Z s.min z1L Z s.max ) / z1 I 2 Kk
《电力系统继电保护原理》教案
§1 绪论
§1-1 继电保护的作用 一、故障及不正常运行状态 ┌ Id↑ 危害 故 障 → │ U ↓ ---→ (各种短路) └ f ↕
┌ │ │ └
故障元件 非故障元件 用户 电力系统
┌过负荷 不正常运行状态→│过电压 危害 ┌元件不能正常工作 │f↓ ---→ │长时间将损坏设备 └系统振荡 └发展成故障 二、继电保护的任务 ┌故障时：自动、快速、有选择性地切除故障元件,保证非故障 系统事故→│ 部分恢复正常运行。 └ 不正常运行时：自动、及时、有选择地动作于信号、 减负荷或跳闸
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
二、阻抗继电器的动作特性和动作方程
动作特性：阻抗继电器在阻抗复平面动作 区域的形状。用复数的数学方程来描述， 称为动作方程。
二、阻抗继电器的动作特性和动作方程
Zm
m
Rm
jX m
金属性短路时：Um降低，Im增大，Zm变为短路点与保
护安装处之间的线路阻抗Zk=z1Lk=(r1+jx1)Lk。短路阻抗的 阻抗角就等于输电线路的阻抗角，数值较大（220kV以上不
低于75°）
二、测量阻抗及其与故障距离的关系
整定阻抗： Zset z1Lset
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
三相短路
三相对称性短路时，故障点处的各相电压相等，且在三相 系统对称 时均为0，此时，任何一相的电压、电流或任何 两相相间的电压、电流均可作为距离保护的测量电压和测 量电流，用来进行故障判断。
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
故障环路的概念及测量电压、电流的选取
零序电流补偿系数单相接地短路以a相接地为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取两相接地短路1以bc两相接地为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取两相接地短路2以bc两相接地为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取两相不接地短路以ab两相短路为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取三相短路三相对称性短路时故障点处的各相电压相等且在三相系统对称时均为0此时任何一相的电压电流或任何两相相间的电压电流均可作为距离保护的测量电压和测量电流用来进行故障判断
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 继电保护最全复习题.
1.继电保护复习资料2.电力系统对继电保护的要求答：一、选择性选择性是指保护装置动作时仅将故障元件从电力系统中切除使停电范围尽量缩小以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。
主保护能有选择性地快速切除全线故障的保护。
后备保护当故障线路的主保护或断路器拒动时用以切除故障的保护。
近后备保护作为本线路主保护的后备保护。
远后备保护作为下一条相邻线路主保护或开关拒跳后备保护。
二、速动性速动性是指尽可能快地切除故障短路时快速切除故障可以缩小故障范围减轻短路引起的破坏程度减小对用户工作的影响提高电力系统的稳定性。
三、灵敏性灵敏性是指对保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。
保护装置的灵敏性通常用灵敏系数来衡量灵敏系数越大则保护的灵敏度就越高反之就越低。
四、可靠性可靠性是指在规定的保护范围内发生了属于它应该动作的故障时它不应该拒绝动作而在其他不属于它应该动作的情况下则不应该误动作。
以上四个基本要求之间有的相辅相成有的相互制约需要针对不同的使用条件分别地进行协调。
此四个基本要求是分析研究继电保护的基础也是贯穿全课程的一个基本线索。
根据保护元件在电力系统中的地位和作用来确定具体的保护方式以满足其相应的要求3. 2.功率方向判别元件实质上是在判别什么？为什么会存在“死区”？什么时候要求它动作最灵敏？答：功率方向判别元件实质是判别加入继电器的电压和电流之间的相位Φ，并且根据一定关系[cos(Φ+a)是否大于0]判别出短路功率的方向。
为了进行相位比较，需要加入继电器的电压、电流信号有一定的幅值（在数字式保护中进行相量计算、在模拟式保护中形成方波），且有最小的动作电压和电流要求。
当短路点越靠近母线时电压越小，在电压小于最小动作电压时，就出现了电压死区。
在保护正方向发生最常见故障时，功率方向判别元件应该动作最灵敏.4. 3.简述下列电流保护的基本原理，并评述其优缺点: (l)相间短路的三段式电流保护; (2)零序电流保护; (3)中性点非直接接地系统中的电流电压保护。
电力系统继电保护原理-工频故障分量距离保护
工频故障分量距离保护
一、 工频故障分量的概念 “叠加原理”
电力系统的故障可分解为负荷状态与事故状态的叠加。将 负荷分量去除，仅取故障分量实现的阻抗元件称为工频故 障分量阻抗元件。
1
设 为工频故障分量的电流， 为M母线处工频故障分
量的电压。
U I Zs
U OP U I Zset I(Zs Zset ) 2
工频变化量阻抗元件的动作方程为：
U OP
EK
U
[0] K
U
[0] m
3
工频故障分量距离保护的动作特性：
正方向短路
jX Zset
反方向短路 jX -Z’s
R -Zs
Zset R
4
工频故障分量距离保护的特点：
1）不受非故障状态的影响，无需加振荡闭 锁。 2）动作性能稳定。 3）动作判剧简单。 4）有明确的方向性。 5）有较好的选相能力。
电力系统继电保护原理习题
电力系统继电保护原理习题第一章绪论1、什么是主保护、后备保护？什么是近后备保护、远后备保护？在什么情况下依靠近后备保护切除故障？在什么情况下依靠远后备保护切除故障？答：主保护是一次保护，当发生故障时瞬时动作；后备保护是在主保护不动作时再动作，一般有延时来判断主保护动作与否，它包括近后备和远后备。
远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。
近后备保护是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护2 、说明对电力系统继电保护有那些基本要求。
答：可靠性（安全性和信赖幸），速动性，灵敏性和选择性。
3、简要说明继电保护装置的一般构成以及各部分的作用。
4、针对下图系统，分别在D1、D2、D3点故障时说明按选择性的要求哪些保护应动作跳闸。
第二章 电网的电流保护1、分析电流保护中各段如何保证选择性？各段的保护范围如何，与哪些因素有关？2、什么是继电器的返回系数，增量动作继电器、欠量动作继电器的返回系数有什么区别？3、在图示网络中，试分析断路器1DL 、4DL 和9DL 保护的最大和最小运行方式。
4、在图所示网络中，线路AB 电源端装有三段式电流保护，线路BC 装有二段式电流保护，均采用不完全星形接线方式，系数参数如图所示，线路AB 和BC 的最大负荷电流分别为2.3A 和2A ，线路BC 的过电流保护动作时限为3S ，负荷自起动系数为1。
试计算：(1)、线路AB 和BC 各段电流继电器的动作电流set I 和时间继电器的动作时限set t 。
(2)、求出无时限电流速断的保护范围和校验Ⅱ、Ⅲ段的灵敏度。
（1.1,2.1===IIIrel II rel I rel K K K ）5、如图所示，对保护1进行三段式相间电流保护的整定计算。
3.11=relK ，1.12=rel K ，2.13=rel K ，85.0=re K ，5.1=ss K ，线路阻抗为0.4Ω/km ，阻抗角为700，AB 线最大负荷电流为170A 。
电力系统继电保护学习总结
电力系统继电保护学习总结第一章、绪论不正常运行状态：1、负荷潮流超过额定上限造成电流升高（过负荷）2、系统出现功率缺额导致频率降低3、发电机甩负荷引起发电机频率升高4、中性点不接地或者非有效接地系统中单相接地引起非接地相对地电压升高5、电力系统振荡短路的危害：1、短路电流及燃起的电弧，使故障元件损坏2、短路电流流经非故障元件，由于发热和电动力，导致非故障元件损坏3、导致部分地区电压水平降低，使电力用户正常工作遭到破坏或者产生废品4、破坏发电厂之间并列运行稳定性，引起系统振荡甚至瓦解电力系统继电保护泛指：继电保护技术和由各种继电保护装置组成的继电保护系统。
包括继电保护的原理设计、配置、整定、调试等技术也包括电压、电流互感器二次回路，经过继电保护装置到断路器跳闸线圈的一整套具体设备，通信设备。
第二章、电网的电流保护继电器是组成继电保护装置的基本测量和起动元件。
整定电流的意义：当被保护线路的一次侧电流达到这个数值时，安装在该处的这套保护装置能够动作。
电流速断保护的优点：简单可靠、动作迅速。
缺点：不能保护线路全长，保护范围受运行方式影响电流保护的接线方式指电流继电器与电流互感器之间的接线方式，目前广泛使用三相星形、两项星形接线。
功率方向元件的基本要求：1、明确的方向性，正方向故障可靠动作，反方向故障不动作2、足够的灵敏度功率方向元件接线方式要求：1、正方向任何短路都能动作，反方向不动作2、Ir、Ur尽可能大一些，ψk接近最大灵敏度角ψsen，减小消除动作死区中性点直接接地电网中必须装设专用的接地保护。
零序电流的分布：主要取决于输电线路零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，与电源数目和位置无关零序功率方向：与正序功率方向相反，由线路流向母线中性点非直接接地系统零序分量分布特点：1、对地电容构成通路，零序阻抗很大；2、单相接地时，相当于故障点产生与故障前相电压等大反向的零序电压，全系统出现零序电压；3、非故障线路零序电流为线路本身的电容电流，容性无功由母线流向线路；4、故障线路零序电流等于全系统非故障元件对地电容电流之和，容性无功由线路流向母线。