单元五距离保护.

《电力系统继电保护》主讲教师：王洪梅电网的距离保护知识模块五（主要用于110KV及以上线路）５.１距离保护的作用原理一、距离保护基本概念（低量保护）距离保护：反应映故障点至保护安装处之间的距离（阻抗），并根据距离的远近（阻抗的大小）而确定动作时间的一种保护装置。测量阻抗：ZJZdz保护不动作；ZJZdz保护动作特点：*故障时：即反映U↓,又反映I↑→Klm↑*系统运行方式变化时，ZJ不变，故不受运行方式变化的影响JJJIUZ二、三段式距离保护基本配置原则I段：ZIdz.1=KIk·ZAB；ZIdz.2=KIk·ZBC（KIk取0.8～0.85）tI≈0sII段：ZIIdz.1=KIIk·(ZAB+ZIdz.2)(KIIk取0.8)tII1=tI2+Δt≈0.5sIII段：ZIIIdzZfh.mintIII按阶梯原则配合三、三段式距离保护基本逻辑框图５.２阻抗测量元件（阻抗继电器）ZKJ一、ZKJ基本概念一次阻抗与二次阻抗的折算：通常把动作特性设计为一个圆（或透镜形、苹果形、多边形）。圆内为动作区，圆外为非动作区。TVTAdTABCTVBJJJnnZnInUIUZ//)(三种常用的圆特性ZKJ：3个阻抗概念：*测量阻抗ZJ：加入继电器的电压与电流的比。*动作阻抗Zdz.J：在某个角度方向上刚好使ZKJ动作时，加入ZKJ的电压与电流的比。*整定阻抗Zzd：在最大灵敏角φlm方向（特性圆直径正方向）上的动作阻抗。二、圆特性ZKJ的动作特性分析1、全阻抗ZKJ以阻抗平面的坐标原点为圆心，以整定阻抗Zzd为半径的一个圆。ZKJ的动作阻抗|Zdz.J|与测量阻抗角φJ无关，无方向性。(1)幅值比较式动作条件：|ZJ||Zzd|即：)(JJJZIU||||zdJJZIU(2)相位比较式动作条件：即：（或：）90arg270zdJJzdJJZIUZIU90arg90JzdJJzdJUZIUZI90arg270zdJzdJZZZZ2、全阻抗ZKJ比较相量形成回路幅比式：相比式：（由于全阻抗ZKJ无方向性，DKB无需增设带可调电阻的副绕组来调整角度）JzdJUBZIA；JzdJUkBkZIA；或：zdJJzdJJZIUDZIUC；zdJJzdJJkZIUkDkZIUkC；或：５.３ZKJ的接线方式一、对接线方式的基本要求(1)ZJ短路点到保护安装处间的距离(2)ZJ应与故障类型无关（保护范围不随故障类型变化）二、反映相间短路ZKJ的0接线方式0接线方式1、三相短路由于三相对称，三个ZKJ情况相同，以ZKJ1为例：ZJ1能反映l而正确动作。（z1：线路单位正序阻抗；l：短路点至保护安装处距离）acJcaJcbJbcJbaJabJIIIUUZKJIIIUUZKJIIIUUZKJ；：；：；：321lzIIlzIlzIUUBABAABJ111)(lzIIUIUZBAABJJJ11))()((1lzIlzzIlzIlzIlzIIlzIlzIlzIlzIUAMLAMALAMCBLAMCMBLAA2、两相短路以AB两相短路为例ZKJ1：ZKJ1能反映l而正确动作ZKJ2：（包含非故障相电压）∴ZJ2↑ZJ1，不能正确反映z1l，ZKJ2可能出现拒动。ZKJ3：情况同ZKJ2为确保保护正确动作，三个ZKJ出口采用“或”逻辑。lzIIlzIlzIUUBABAABJ111)(lzIIUIUZBAABJJJ11)2||||(||||BBABCBBACBIIIIIIIIII；且：||||ABBCUU由于：||BCU3、中性点直接接地电网中的两相接地短路以AB两相接地短路为例ZKJ1：ZKJ1能反映l而正确动作ZKJ2：∴ZJ.2↑ZJ.1，不能正确反映z1l，ZKJ2可能拒动。ZKJ3：情况同ZKJ2lzIIUIUZBAABJJJ11.||||BACBIIII且：||||ABBCUU由于：lzIlzIlzIUMCMBLAAlzIlzIlzIUMCMALBBlzIIlzzIIlzIlzIlzIlzIUBAMLBAMALBMBLAAB1)())((因为保护区内两相或两相接地故障时，只有一个相应的ZKJ能正确动作。为了反映各种相间故障必须采用三个ZKJ（分别接于不同的相间），且三个ZKJ的出口采用“或”逻辑。三、反映接地短路ZKJ的零序电流补偿接线方式单相接地短路时（A相接地）：故障相电压UA↓,故障相电流IA↑正确的接线方式（零序电流补偿接线方式）：其中零序电流补偿系数：（K为常数，取决于线路参数）由于单相接地故障时，只有一个ZKJ可正确动作，因此必须采用三个ZKJ（分别接于不同相），且三个ZKJ的出口采用“或”逻辑。030201333IKIIUUZKJIKIIUUZKJIKIIUUZKJCJCJBJBJAJAJ；：；：；：1103zzzK５.５影响距离保护正确工作的因素及防止方法一、短路点过渡电阻Rg对距离保护的影响1、Rg的性质接地短路的Rg相间短路的Rg接地短路Rg：基本不随时间t变化相间短路Rg：tRg（主要是电弧电阻）2、双侧电源线路上Rg的影响若BC线路出口经Rg短路：///dddIIIgdBRIU)(gdABdARIZIU/)(；jgdddBJeRIIIUZ//)(2jgddABdgdABddAJeRIIZIRIZIIUZ////)(1的角度）超前/:(ddII尤其当角为负时，保护可能出现：保护1，2的I段皆不动作，而由保护1的II段动作，失去了选择性。*保护距短路点越近，受Rg影响越大。*保护整定值越小(如短线路距离保护)，受Rg影响越大。3、Rg对不同动作特性ZKJ的影响保护范围内经Rg短路时：ZJ=Zd+RgRgRg1,透镜型阻抗ZKJ开始拒动RgRg2,方向阻抗ZKJ开始拒动RgRg3,全阻抗ZKJ开始拒动ZKJ动作特性在+R轴方向所占面积越大，受Rg影响越小。4、防止Rg影响的措施(1)采用能容许较大Rg而不致拒动的ZKJ（动作特性在+R轴方向所占面积较大）(2)采用瞬时测量装置（只针对相间距离II段）对于相间短路，Rg主要是电弧电阻，该Rg是逐渐增大的，在短路初瞬间其值很小。对反映相间短路的距离II段利用瞬时测量装置保持短路瞬间保护动作状态。（距离I段本身是瞬时动作；距离III段动作特性圆很大,不受Rg影响）(3)采用交叉极化阻抗继电器（多相补偿式ZKJ）(4)采用微机保护装置（利用微机对不同时刻的采样值的运算来消除Rg的影响。MjMNMMMMMMJZZheZZEEEIZIEIUZ11)(.二、系统振荡对距离保护的影响及振荡闭锁回路系统振荡(同步振荡或异步运行)→I↕，U↕→Z↕→距离保护可能误动1、系统振荡时的测量阻抗分析以双侧电源辐射网为例:（三相对称，只分析单相）振荡时，绕摆动或旋转（与的夹角δ在间变化）(其中h=EN/EM)。NEMENEMEME360~0若EM=EN（即：h=1），则：δ变化→ZJ.M沿着直线OO’变化，振荡中心位于全系统的（ZΣ/2）处。若振荡中心在本保护动作特性区内，则本保护可能出现误动。221)21(11.ctgZjZZZZeZMMjMJZjZZZMMJ21)21(0.时，)21(180.MMJZZZ时，ZjZZZMMJ21)21(360.时，对于相同Zzd的ZKJ，在系统振荡时：全阻抗ZKJ误动区方向阻抗ZKJ误动区透镜型ZKJ误动区一般而言：ZKJ动作特性沿OO’方向所占面积越大，受系统振荡的影响越大。设：ZJ.M经过误动区的时间：twd.若保护动作延时ttwd.（≥1.5S），则可躲过振荡的影响。（如距离III段）2、振荡与短路的主要区别：振荡短路I,U幅值随周期性变化不计短路后衰减，I,U幅值不变=180时最严重(I最大，U最低)短路瞬间最严重dI/dt,dU/dt,dZ/dt小dI/dt,dU/dt,dZ/dt大U,I夹角随变化U,I夹角不变（为线路阻抗角d）三相对称不对称短路：三相不对称（对称短路：初瞬间不对称）3、对振荡回路的基本要求：*系统振荡无故障应可靠闭锁*系统故障（包括转换性短路）保护不应闭锁*先振荡，后故障，保护应正确动作*先故障，后振荡，保护不应无选择性动作三、分支电流的影响及分支系数保护1测量阻抗：分支系数Kfz=IBC/IAB助增电源情况：可见ZJ1↑→在Zzd已定的情况下，保护范围↓外汲电流情况：可见ZJ1↓→在Zzd已定的情况下，保护范围↑dfzABdABBCABABdBCABABABAJZKZZIIZIZIZIIUZ)(111SbSaABfzZZZK122BCdBCfzZZZK*四、电压互感器TV二次回路断线对距离保护的影响TV二次断线→U↓→Z↓→距离保护误动虽然负序、零序电流启动元件可起到TV断线闭锁作用，但是在断线时又发生外部故障的情况下，将导致断线闭锁失败。因此需加装断线信号装置。（集成电路保护或微机保护中，利用自产零序电压与外引零序电压比较构成TV断线信号）５.６距离保护整定计算原则及对距离保护的评价一、距离保护的整定计算原则1、距离I段*整定：躲过下个元件出口短路时本保护的测量阻抗。ZIdz.1＝KkI·ZAB∠d（KkI取0.8～0.85）二次ZKJ整定阻抗：ZIzd.J.1＝ZIdz.1·(nTA/nTV)*动作时限：tI≈0s2、距离II段*整定：躲过下个元件瞬动保护范围末端短路时本保护的测量阻抗。(1)ZIIdz.1＝KkII·(ZAB+Kfz.min·ZIdz.2)∠dKkII取0.8(2)ZIIdz.1＝KkII·(ZAB+Kfz.min·ZT)∠dKkII取0.7取(1),(2)中较小者作为最终整定值。二次ZKJ整定阻抗：ZIIzd.J.1＝ZIIdz.1·(nTA/nTV)*动作时限：tII1=tI2+Δt≈0.5s*校验Klm：要求Klm≥1.25若Klm不满足要求，可延伸保护范围，使其与下条线路的距离II段相配合：ZIIdz.1＝KkII·(ZAB+Kfz·ZIIdz.2)∠d；tII1=tII2+Δt≈1.0s3、距离III段*整定：躲过最小负荷阻抗：ZIIIdz.1Zfh.min=Ufh.min/Ifh.max考虑到外部故障切除后，电动机自启动时，距离III段须可靠返回，则：（可靠系数KkIII,自启动系数Kzq,返回系数Kh皆为大于1的数）ABIIdzlmZZK1.时测量阻抗的计算值保护范围内金属性短路保护的动作阻抗fhhzqIIIkfhIIIdzKKKZZmin.1.*动作时限按阶梯原则配合。*校验Klm：近后备：要求远后备：要求5.11..ABTATVIIIJzdlmZnnZK2.11..BCfzABTATVIIIJzdlmZKZnnZK