第二章_距离保护.

第六章电网的距离保护中国电力出版社第六章电网的距离保护第一节距离保护的基本原理（理解）第二节单相式阻抗继电器的动作特性及构成原理（本章重点，掌握）第三节阻抗继电器的接线方式第五节距离保护的震荡闭锁（理解）第六节距离保护电压回路的断线闭锁（理解）第七节影响距离保护正确动作的因素（掌握）中国电力出版社第六章学习主要内容及学习要点本章讲述了距离保护的基本工作原理主要组成元件及动作时限，重点讲述了单相式阻抗继电器的构成原理及其动作特性。应用幅值比较原理和相位比较原理在复平面上分析单相式阻抗继电器的动作特性，以及用这两种原理构成各种单相式阻抗继电器的方法。本章讲述了相间短路保护的基本接线方式及方向阻抗继电器产生死区的原因，消除死区的措施及引入极化电压。分析了过渡电阻、分支电流、系统振荡、电压回路断线对测量阻抗的影响。中国电力出版社第六章学习主要内容及学习要点1、要求了解距离保护的工作原理，主要组成元件及动作时限特性2、重点掌握下述内容：（1）常用阻抗继电器名称、特点及动作参数（动作阻抗、返回阻抗、测量阻抗和整定阻抗）的基本概念。（2）熟练掌握用幅值比较原理和相位比较原理，在复平面上分析单相阻抗继电器的动态特性。以及用这两种原理构成常用单相式阻抗继电器的方法。（3）掌握阻抗继电器用于相间短路的基本接线方式；用于接地保护的基本接线方式。（4）掌握方向阻抗继电器产生死区原因及消除死区的措施，并了解由于引入极化电压对阻抗继电器暂态特性的影响。（5）了解过渡电阻、电力系统振荡、电压回路断线，分支电流对距离保护工作的影响及其防止措施。（6）熟练掌握三段式距离保护的整定计算。中国电力出版社第一节距离保护的基本原理及组成元件一、距离保护的基本工作原理•1、使用距离保护的原因•电流保护，其整定值选择、保护范围随电网接线方式和系统运行方式的变化而变化。对长距离、重负荷线路，由于线路的最大负荷电流可能与线路末端短路时的短路电流相差甚微，采用过电流保护，其灵敏性也常常不能满足要求。在结构复杂的35KV高压电网中，应采用性能更加完善的保护装置，距离保护就是其中的一种。中国电力出版社2.距离保护：是反应故障点至保护安装处之间的距离，并根据该距离的大小确定动作时限的一种继电保护装置。测量保护安装处至故障点的距离，实际上是测量保护安装处至故障点之间的阻抗。该阻抗为保护安装处的电压与电流的比值，即保护装置的动作时限是距离（或阻抗）的函数。即一、距离保护的基本原理1tfZlmmmIUZ2K中国电力出版社二、距离保护的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三阶梯型时限特性。tKWL2WL1ZAB+ZKZKABCttt中国电力出版社三、距离保护的主要组成1.起动元件:2.阻抗测量元件:3.时间元件：其主要作用是在发生故障的瞬间起动整套保护。采用的是过电流继电器或者低阻抗继电器或负序电流继电器。作用是测量短路点到保护安装处的距离（即测量阻抗），Ⅰ、Ⅱ段采用带有方向性的方向阻抗继电器。Ⅲ段采用带有偏移特性的阻抗继电器作用是根据预定的时限特性确定动作的时限，以保证保护动作的选择性，一般采用时间继电器。起动IZIIZIIIZIIItIIt1&出口5.出口元件：保护装置动作后由出口执行元件去跳闸并且发出保护动作信号。4、逻辑回路：逻辑回路的作用是对启动、测量回路送来的信号进行分析判断，作出正确的跳闸决定。中国电力出版社三段式距离保护•I段：保护区为本线路全长的80%-85%瞬时动作于本线路出口断路器；•II段：保护区为本线路全长，t=0.5s动作于本线路出口断路器；•III段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性，延时动作于本线路出口断路器•I、II段为主保护，III段为后备保护中国电力出版社第二节阻抗继电器一、阻抗继电器的动作特性单相式阻抗继电器是指加入继电器只有一个电压（可以是相电压或线电压)Um和一个电流Im（可以是相电流或两相电流差)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。作用：是测量故障点到保护安装处之间的阻抗（距离），并与整定值进行比较，以确定保护是否动作。保护的启动阻抗为：NPIopZZ85.0mmmIUZMN1mZ2P3TVTAmImU中国电力出版社TVTANPTVTANPNTANPTVNmmmnnZnnIUnInUIUZ85.0NPZ当线路正方向0.85处发生短路时，阻抗继电器的测量阻抗为：MN1mZ2P3TVTAmImUI段阻抗继电器的整定值为TVTAopIsetnnZZ中国电力出版社反方向短路时：测量阻抗在第三象限。如果测量阻抗的相量，落在向量以内，则阻抗继电器动作；反之，阻抗继电器不动作。阻抗继电器正方向短路时：测量阻抗在第一象限，正向测量阻抗Zm与R轴的夹角为线路的阻抗角L；IsetZ123MRPjXIsetZ1.由于过渡电阻及互感器误差的影响，测量阻抗可能偏离Zset的方向2.考虑继电器接线应尽量简化并且便于制造和调试，阻抗继电器的动作特性应该是包含Zset在内的简单图形。中国电力出版社二、阻抗继电器的构成方法（一）全阻抗继电器•特性：全阻抗继电器的动作特性是以保护安装点为圆心、以整定阻抗Zset为半径所作的一个圆。圆内为动作区，圆外为非动作区，圆周是动作边界。•特点：①动作无方向性；②起动阻抗=整定阻抗oRjXsetZmZ1中国电力出版社1.比幅式全阻抗继电器oRjXsetZmZ1setmmsetmZIUZZ动作方程中国电力出版社90arg27090arg270setmmsetmmsetmsetmZIUZIUZZZZ2..比相式全阻抗继电器oRjXsetZsetmZZ1setmZZ中国电力出版社TVTAmImU1UZIsetm2U动作量：制动量：setmZIU1mUU2全阻抗继电器交流回路的原理接线中国电力出版社TVTAmImUsetmZIXUTURYUsetmmxZIUUsetmmYZIUU动作量：制动量：中国电力出版社方向阻抗继电器的特性圆是个以整定阻抗为直径而通过坐标原点圆，圆内为动作区，圆外为制动区。当正方向短路时，测量阻抗Zm在第I象限，如故障在保护范围内，Zm落在园内，继电器动作。反向短路，测量阻抗在第三象限，继电器不动作。保护动作具有方向性。其阻抗动作方程为：)cos(msetsetmZZm（二）方向阻抗继电器方向阻抗继电器动作特性oRjXsetZsetmZZmZset中国电力出版社1、方向阻抗继电器特点：①当加入阻抗继电器的电压和电流之间的相位为不同数值时，起动阻抗就不同。当测量阻抗角φm=φset时，继电器的起动阻抗最大。等于园的直径，此时，阻抗继电器的保护范围最大，工作最灵敏。为使继电器工作在最灵敏状态，应调整整定阻抗角φset等于线路短路阻抗角φm。②在第三象限无动作区setmsetZZZ21211、幅值比较动作方程msetmmsetIZUIZ2121动作电压方程:对于电压降可以用电抗变换器UX来获得,对于Um可直接从母线电压互感器TV二次侧获得。msetIZ21中国电力出版社按幅值比较原理构成的阻抗继电器的原理框图rUrIAU电压形成回路动作量制动量整流滤波整流滤波幅值比较回路执行元件BUAUAU跳闸中国电力出版社90arg27090arg270setmmmsetmmZIUUZZZ2.比相式方向阻抗继电器动作方程为Zset-ZmZset-ZmZset-ZmZmZmZm00090180270中国电力出版社方向阻抗继电器交流回路原理接线TVTAmImUsetmZI211UTUR2UsetmZI21mUsetmZIU211setmmZIUU212动作量：制动量：中国电力出版社（三）偏移特性阻抗继电器它是以为直径的圆，坐标原点在圆内，正向整定阻抗，偏移第III象限的反向阻抗为，圆内为动作区，特性圆半径为圆心坐标为setsetZZsetZsetZsetZ)1(21)(21)(210setsetsetsetsetZZZZZZ特点：①其动作特性介于方向阻抗继电器和全阻抗继电器之间②其在第三象限的动作范围与偏移率α的大小有关，一般取0.1~0.2.没有完全的方向性中国电力出版社1.比幅式偏移特性阻抗继电器以电流Im乘以上式两边，得出偏移特性阻抗圆继电器动作特性方程为setmsetZZZ)1(21)121setmsetZZZ)1(21)121setmsetmmZIZIU)1(21)1(21（6-13）（6-12）幅值比较形式的动作阻抗方程为：mZsetZZ)1(2100ZZmsetZ中国电力出版社2、比相式偏移特性阻抗继电器0090arg270setmsetmZZZZsetZZ)1(2100090arg270setmmsetmmZIUZIUmZ0ZZm中国电力出版社四、具有多边形动作特性的阻抗继电器1.四边形特性阻抗继电器的动作特性oβαDγRCBA四边形以内为动作区，以外为不动作区，即测量阻抗末端位于四条边上为动作边界。中国电力出版社二、具有多边形动作特性的阻抗继电器若测量阻抗落在四边形以内，则阻抗：，，四个阻抗中任两相邻阻抗之间的最大夹角小于180°，要求继电器动作。若测量阻抗落在四边形之外，则阻抗：ZI、Z2、Z3、Z4四个阻抗中任两相邻阻抗之间的最大夹角大于180°要求继电器不动作。rZZ1mZZ2Z31ZZZmA2ZZZmB3ZZZmC4ZZZmDZ1Z2Z3m中国电力出版社一、方向阻抗继电器的死区及其消除方法（一）方向阻抗继电器死区msetmmsetIZUIZ2121对幅值比较的方向阻抗继电器，其动作条件为对于相位比较的方向阻抗继电器，其动作条件为Um=0，无法进行比相，因而继电器也不动作。,继电器不动作。当保护安装处出口短路时：Um=0第三节方向阻抗继电器的特殊问题发生此情况的一定范围，称为方向阻抗继电器的死区。MN1mZ2P3TVTAmImUK中国电力出版社（二）消除方向阻抗继电器死区方法在幅值比较式方向阻抗继电器的两个比较量中引入相等的插入电压Uch也叫极化电压Uj。Uj和Uch应满足以下要求（1）Uch和Uj应与Um同相（2）当保护安装处出口短路时，Uch和Uj应不为零或能保持一段时间逐渐衰减到零。方法一、采用记忆回路（同KW），主要是保证方向阻抗继电器在暂态过程中正确动作。方法二、当稳态情况下，靠引入非故障相电压（引入第三相电压）消除两相短路的死区。中国电力出版社1、记忆回路：mUIRLCRUutmuJRuu故障前故障后在出口短路时，极化电压在衰减到零之前存在，与同相位，故方向阻抗继电器消除了死区。pUmU中国电力出版社对瞬时动作的距离I段方向阻抗继电器，采用记忆回路，将电压回路作成是一个对50HZ工频交流的串联谐振回路。结论：在电阻R上的压降与外加电压同相位，记忆电压Up通过记忆变压器与Um同相位。RU1.记忆回路JpsetIUUZK中国电力出版社引入记忆电压以后，幅值比较的动边条件为：pmsetmUpmsetUIZUKUIZ2121中国电力出版社mU'1'22121UUUIZUKUIZpmsetmUpmsetsetmZIPU'1U'2U在出口短路时，极化电压在衰减到零之前存在，与同相位，故方向阻抗继电器消除了死区。pUmU1U2U中国电力出版社2.引入非故障相电压：思考：记忆回路只能保证方向阻抗继电器在暂态过程中正确动作，但它的作用时间有限。解决方法：引入非故障相电压。第三相电压为C相，它通过高阻值的电阻R接到记忆