线路保护原理之距离保护

教师：金光明phone：13797079245email：[e-mail]线路保护原理之距离保护目录距离保护的影响因素1距离保护的基本原理2阶段式距离保护35距离保护的接线方式4阻抗继电器的特性UIR——阻抗测量——电路中通过的电流与它两端的电压成正比，与它的电阻成反比。UZI一、距离保护的基本原理距离保护的理论基础欧姆定律距离保护短路故障时距离保护是反映被保护线路始端电压和线路电流的比值而工作的一种保护，这个比值称为测量阻抗ABCQF1QF2QF3ABCQF1QF2QF3距离保护的原理一、距离保护的原理mKUZZIKZ正常运行时IZUIZUmfUZZI负载阻抗，其值较大短路阻抗，其值较小KZfZKfRjX距离保护的定义一、距离保护的原理距离保护的由来0KUZZlI就是保护安装处与短路点之间的距离l距离保护的定义距离保护就是根据故障点至保护安装处的距离来确定动作时间的一种保护方式因为距离保护时根据测量阻抗的大小来反映故障点的远近，故称为距离保护。然而，由于它是反映阻抗参数而工作的，故有时也成为阻抗保护。显然其性能不受系统运行方式的影响，具有足够的灵敏性和快速性。保护1的距离二段保护1的距离三段目前广泛采用的三段保护范围的阶梯式时限特性如下图所示，并分别称为距离保护的一二三段距离保护的时限特性一、距离保护的原理ABCQF1QF2QF3tt距离保护的动作时间t与短路距离的关系称为距离保护的时间特性保护1的距离一段tttt123与电流保护一样，一二段联合作为主保护，第三段为后备保护距离保护的基本原理一、距离保护的原理1AB2EAEBARLZk1ZLkK1k1ZkIsetZsetZk2ZK2K3k3Z基本要求二、距离保护的接线方式对接线方式的基本要求：测量电压mmmUZI2）Zm与故障类型无关选取形式测量电流1）1mkkZzll1K121ZK=z1lk二、距离保护的接线方式K121IU120UUUU111222000(KkKkKkUIzlUIzlUIzl（）（））0101133KkzzUIIzlz1121010100KkkkkkUIzlIzlIzlIzlIzl保护安装处电压计算的通用公式电压计算通用公式0101133KkzzUIIzlz电压计算通用公式二、距离保护的接线方式1KkUUIzl01(3)KkUUIKIzl接地故障相间故障继电器接线方式123相间0°接线具有零序电流补偿的接线mUmImUmUmImIABUBAIIBCUCAUACIICBIIAU0AI3KIBUCU0CI3KI0BI3KI0度接线方式举例（AB）二、距离保护的接线方式K121IU1AKABAkUUIzl1BKABBkUUIzl11()()mABkABmkmABABUIIzlUZzlIIII零序电流补偿方式举例（AB）二、距离保护的接线方式K121IU013KkUUIIKzl103mmkmUUZzlIIKI等于0保护逻辑二、距离保护的接线方式C阻抗继电器的动作特性三、阻抗继电器的特性ABFk当距离一段发生故障，理论上测量阻抗的端点应该落在红线范围之内。但是如果其动作特性是一条线段，则是不行的。RjX因为：线路参数是分布的，会导致阻抗角的差异电压电流互感器的影响故障点过渡电阻的影响分布电容的影响为了便于制造和调试，通常将继电器的动作区域扩大为圆或者多变形等圆1——全阻抗圆2——方向阻抗圆3——偏移阻抗全阻抗继电器的动作特性三、阻抗继电器的特性kRjX全阻抗继电器的动作特性是以继电器安装点为圆心，以整定主抗为半径所作的一个圆，如下图所示，圆内是动作区setZ整定阻抗1mZ测量阻抗1动作2mZ测量阻抗2临界动作3mZ测量阻抗3不动作1mZ2mZsetZ3mZ全阻抗继电器的动作方程三、阻抗继电器的特性对两个电气量的幅值进行比较——比幅式msetZZ对两个电气量的相位进行比较——比相式0090arg90setmsetmZZZZ令argsetmsetmZZZZsetZmZsetZmZ0900动作临界动作090setZmZ090不动作全阻抗继电器没有方向性、也没有死区全阻抗继电器的保护距离三、阻抗继电器的特性QF1UKZKTATV正向保护范围反向保护范围QF2QF3方向阻抗继电器的动作特性三、阻抗继电器的特性kRjX方向阻抗继电器的动作特性是以整定阻抗为直径而通过原点的一个圆，如下图所示，圆内时动作区setZ整定阻抗1mZ测量阻抗1动作2mZ测量阻抗2临界动作3mZ测量阻抗3不动作1mZ2mZsetZ3setZ方向阻抗继电器的动作方程三、阻抗继电器的特性对两个电气量的幅值进行比较——比幅式setZmZ动作临界动作不动作msetset11ZZZ22mset1ZZ2setZmZmset1ZZ2msetset11ZZZ22msetset11ZZZ22msetset11ZZZ22setZmZmset1ZZ2kkk方向阻抗继电器的动作方程三、阻抗继电器的特性对两个电气量的相位进行比较——比相式0090arg90msetmZZZ令argmsetmZZZ方向阻抗继电器有方向性、也有死区setZmZ动作不动作setmZZsetZmZsetmZZsetZmZmset1ZZ2kkk0900临界动作090090方向阻抗继电器的保护距离三、阻抗继电器的特性QF1UKZKTATV正向保护范围QF2QF3setZZ偏移阻抗继电器的动作特性三、阻抗继电器的特性偏移特性阻抗继电器的动作特性如下图所示。继电器的动作特性是当正方向整定阻抗为Zset时，同时向反方向偏移一个阻抗Z，0ZZset。Z偏移阻抗1mZ测量阻抗1动作2mZ测量阻抗2临界动作3mZ测量阻抗3不动作kRjX1mZ2mZ3mZsetZ整定阻抗偏移阻抗继电器的动作方程三、阻抗继电器的特性对两个电气量的幅值进行比较——比幅式m0set0ZZZZm0set0ZZZZm0set0ZZZZm0set0ZZZZsetZZk0ZmZsetZZk0ZmZsetZZk0ZmZ动作不动作临界动作偏移阻抗继电器的动作方程三、阻抗继电器的特性对两个电气量的相位进行比较——比相式0090arg90msetmZZZZ令argmsetmZZZZ方向阻抗继电器有一定的方向性、没有死区0900090090setZZk0ZmZsetZZk0ZmZsetZZk0ZmZ动作不动作临界动作偏移阻抗继电器的保护范围三、阻抗继电器的特性QF1UKZKTATV正向保护范围反向保护范围QF2QF3三种阻抗的定义三、阻抗继电器的特性测量阻抗：mZ由加入继电器的电压与电流的比值确定。其阻抗角就是电压与电流的相位差setZ整定阻抗：按照整定计算的原则，人为规定的阻抗。其阻抗角为被保护线路的阻抗角。opZ启动阻抗：它表示当继电器刚好动作时，加入继电器的电压与电流的比值。其幅值随电压、电流夹角的变化而变化kRjXmZ1opZsetZ2opZ距离保护的整定计算四、阶段式距离保护12ABCCABDRjX保护为三段式：I、II段：方向特性III段：偏移特性距离保护的整定计算四、阶段式距离保护1).距离保护I段：按躲过线路末端短路整定。ABIrelIset1ZKZ其中0.85~0.8KIrel12ABC12ABC距离保护的整定计算四、阶段式距离保护距离保护II段：与相邻线路的距离I段配合(不超过下一条线路距离I段的保护范围，同时高出一个时限)IIIIIset1relABset2ZK(ZZ)其中0.8KIIrel灵敏度校验：25.1ZZKABIIset1sen若灵敏度不满足要求，则与相邻线路距离保护II段配合。12ABC距离保护的整定计算四、阶段式距离保护距离保护III段：本线路的近后备，相邻线路远后备。按躲过正常运行最小负荷阻抗整定定值计算：影响因素故障点过渡电阻分支电流电压互感器二次回路断线系统振荡测量阻抗的影响因素电流、电压互感器的误差五、影响距离保护正常工作的因素分布电容的影响五、影响距离保护正常工作的因素FABUKIABZKIBK2QF1QF2TATVIK分支电流的影响ABABBKBKBKmABBKABbraBKABABIZIZIZZZZKZII1,bramABBKKZZZ测量阻抗增大，实际保护距离变小具有助增电流的网络五、影响距离保护正常工作的因素分支电流的影响ABABBKBKBKmABBKABbraBKABABIZIZIZZZZKZII1,bramABBKKZZZ测量阻抗减小，实际保护距离变大，可能导致选择性问题具有汲出电流的网络FABUKIABZKIBK2IBK1QF1TATVmmdgmdjmgmfmmmIZIRUIZZRZZIII五、影响距离保护正常工作的因素过渡电阻的影响因为短路一般是非金属性的，即存在过渡电阻。它使得测量阻抗变化，保护范围可能缩短，可能超范围或反方向误动。过渡电阻的性质；ZmIMNnIdImUmZgRddfggmmIIZRRII0fZ呈电阻电感性0fZ呈电阻电容性单侧电源线路的影响五、影响距离保护正常工作的因素jXjXRRABCk①短路点距保护安装处越近，影响越大，反之影响越小。②保护装置整定值越小，相对的受过渡电阻影响越大BC线路出口处经过渡电阻短路显然，保护1第二段误动，保护2第一段拒动，第二段误动，而且因为保护1.2之间没有时间配合，所以很可能发生选择性问题。Rg双侧电源线路的影响五、影响距离保护正常工作的因素jXjXRRABCk一般而言，阻抗继电器的动作特性在+R轴方向上所占面积越大，受过渡电阻的影响越小BC线路出口处经过渡电阻短路显然，保护1第一段误动，保护2第一段误动，保护3第一段拒动。没有选择性当0解决方法：采用受过渡电阻影响小的继电器；采用具有自适应特性的阻抗继电器五、影响距离保护正常工作的因素系统振荡的影响传输功率超过静稳极限、无功不足引起电压下降、故障切除时间过长、非同期重合闸功角从00到3600之间变化一周的时间，通常为0.25~2.5s。指并联运行的电力系统或发电厂之间出现的功角周期性变化的现象。1、基本概念①振荡：②振荡周期：③振荡原因：系统振荡时，三相对称，故可只取一相分析EEEeEEjNMNM系统中各元件阻抗角均相等，以表示k不考虑负荷电流的影响五、影响距离保护正常工作的因素系统振荡的影响2、几点假设22MsinZEII0180360540720900U01803605407209002MOScosEUMUNUOSU五、影响距离保护正常工作的因素振荡电流与电压五、影响距离保护正常工作的因素克服方法振荡闭锁的原理振荡时，电流和各点电压的幅值呈周期性变化，而短路后电压电流值是不变的振荡时，电流和各点电压变化速率较慢，而短路电流突然增加、电压突然降低，变化速度很快振荡时，电流和各点电压之间的相位是变化的，而短路电压电流之间的相位是固定的振荡时，三相对称无负序分量出现，而短路时系统是不对称的，有负序分量出现振荡闭锁回路启动元件四、距离保护的评价选择性在多电源的复杂网络中能保证动作的选择性。速动性距离保护第一段能保护线路全长的80~85%，但对于双侧电源的输电线路的故障至少有30%的保护要以第二段时间切除。灵敏性距离保护第一段能保护线路全长的80~85%，比单一的电流保护灵敏度高。可靠性阻抗继电器接线复杂，可靠性较电流保护低。