大學(xué)課件 電力系統(tǒng)繼電保護(hù) 第三章第一節(jié) 距離保護(hù)的基本原理與構(gòu)成

1、3.1 距離保護(hù)的基本原理與構(gòu)成,3.1.1 距離保護(hù)的概念,距離保護(hù)利用短路時電壓、電流同時變化的特征，測量電壓與電流的比值，反應(yīng)故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離而工作的保護(hù)。 整定距離Lset與距離保護(hù)的范圍相對應(yīng)的距離。,工作原理大致如下,發(fā)生短路,判為區(qū)外故障,測出故障點(diǎn)到保護(hù) 安裝處距離Lk,保護(hù)不動作,判為區(qū)外故障,判為區(qū)內(nèi)故障,保護(hù)不動作,保護(hù)動作,LkLset K2點(diǎn)故障,LkLset K1點(diǎn)故障,反方向故障,正方向故障,3.1.2測量阻抗及其與故障距離的關(guān)系,在距離保護(hù)中，測量阻抗通常用Zm來表示，它定義為保護(hù)安裝處測量電壓 與測量電流 之比，即：,測量阻抗的阻抗值,測量阻抗的阻抗角

2、,測量阻抗的實部，稱測量電阻,測量阻抗的虛部，稱測量電抗,參數(shù),系統(tǒng),在線路阻抗方向上，比較測量阻抗 和整定阻抗 就可以實現(xiàn) 與 的比較,故障在保護(hù)區(qū)內(nèi),故障在保護(hù)區(qū)外,3.1.4 三相系統(tǒng)測量電壓與測量電流的選取,只有測量電壓、測量電流之間滿足上述關(guān)系時，測量元件才能正確反應(yīng)故障距離。,但在實際的三相系統(tǒng)情況下，由于存在多種不同的短路類型，而在各種不對稱短路時，各相的電壓電流都不再簡單地滿足上述關(guān)系，所以無法直接用各相的電壓、電流構(gòu)成測量元件的測量電壓和電流。,當(dāng)線路中k點(diǎn)發(fā)生短路故障時,按照對稱分量法，可以求出母線M上各相的電壓：,1單相接地故障k(1),以A相單相接地故障為例進(jìn)行分析。

3、在A相金屬性短路的情況下， 有：,因此,若令 、 分別作為保護(hù)的測量電壓和測量電流,則有：,這時，測量元件ZmA能夠正確反應(yīng)故障距離,這種以保護(hù)安裝處相電壓為測量電壓，以帶零序電流補(bǔ)償?shù)南嚯娏鳛闇y量電流的接線方式稱為接地距離保護(hù)接線方式。,同理分析表明:,在C相發(fā)生單相接地故障時: 用 、 構(gòu)成的測量元件能夠正確反應(yīng)故障距離 而 、 或 、 構(gòu)成的測量元件不會動作；,2. 兩相接地故障k(1,1),系統(tǒng)發(fā)生兩相接地故障時，故障點(diǎn)處兩接地相的電壓都為0。以BC兩相接地故障為例。 則：,令 ：,或 ：,ZmB、 ZmC均能夠正確的反應(yīng)故障距離,對非故障相A相：故障點(diǎn)處電壓 ，故：,所以，ZmA不能

4、正確的反應(yīng)故障距離,若令：,則有：,所以，ZmBC也能正確反映故障距離。,對于ZmAB、 ZmCA，由于在測量電壓、電流中含有非故障相的電壓電流量，其值遠(yuǎn)大于短路阻抗，一般都不會動作。,且,同理可以分析出AB兩相或CA兩相接地故障時各測量元件的動作情況 。,這種以保護(hù)安裝處兩相相間電壓為測量電壓，以兩相電流差為測量電流的接線方式稱為相間距離保護(hù)接線方式。,3. 兩相不接地故障k(2),在故障點(diǎn)k處：各相電壓都不為0，但故障點(diǎn)處兩故障相的對地電壓 相等,設(shè)A、B兩相故障k(2)AB :,同樣可得：,若令：,同樣有：,由于非故障相C相故障點(diǎn)處的電壓與故障相電壓不等，作相減運(yùn)算時不能被消掉，所以Zm

5、BC、 ZmCA不能正確反應(yīng)故障距離。,4. 三相對稱故障k(3),三相對稱性故障時，故障點(diǎn)處的各相電壓相等且均都為0。,一般情況下，保護(hù)安裝處的非故障相電壓接近于正常電壓，電流接近于負(fù)荷電流，所以當(dāng)測量電壓、電流中含有非故障相電壓、電流時，兩者之比對應(yīng)的阻抗要比短路阻抗大的多，阻抗角也與短路阻抗不同，由它們判出的距離一般都在動作區(qū)之外，不會動作于跳閘。,這種情況下，應(yīng)用任何一相的電壓電流按接地距離保護(hù)接線方式或任何兩相的電壓電流按相間距離保護(hù)接線方式，均能夠正確反應(yīng)故障距離。,5. 故障環(huán)路的概念及測量電壓電流的選取,故障環(huán)路故障電流可以流通的通路稱為故障環(huán)路。用故障環(huán)路上的電壓作為測量量U

6、m，環(huán)路中流通的電流作為測量電流Im，他們之間的關(guān)系滿足。,由此算出的測量阻抗，能夠正確地反應(yīng)保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)的距離。,單相接地短路一個故障相與大地之間的故障環(huán)路（相地故障環(huán)節(jié)）； 兩相接地短路兩個故障相與大地之間的（相地）故障環(huán)路和一個兩故障相之間的（相相）故障環(huán)路； 兩相不接地短路一個兩故障相之間的（相相） 三相短路接地三個（相地）故障環(huán)和三個（相相）故障環(huán)路；,區(qū)別,接線方式,接線方式,兩種接線方式的距離保護(hù)在不同故障時的動作情況,“+”表示能正確反應(yīng)故障距離；“”表示不能正確反應(yīng)故障距離,故障類型,3.1.4 距離保護(hù)的時限特性,距離保護(hù)的時限特性距離保護(hù)的動作時間t與保護(hù)安裝處至短

7、路點(diǎn)之間的距離的關(guān)系，稱為距離保護(hù)的時限特性。 為滿足速動性、選擇性和靈敏性的要求，廣泛采用具有三段動作范圍的階梯型時限特性，并分別稱為距離、段保護(hù)。 距離I段為無延時的速動段。 II段為帶固定時限的速動段:延時的時限一般為0.3-0.6秒 III段時限需與相鄰線路III段配合:一般不小于1-3秒。,（a）網(wǎng)絡(luò)連接圖 （b）、段的時限特性 （c）段的時限特性,3.1.5 距離保護(hù)的構(gòu)成,距離保護(hù)一般由起動、測量、振蕩閉鎖、電壓回路斷線閉鎖、配合邏輯和出口等幾部分組成。,1起動部分提高可靠性 起動部分用來判別系統(tǒng)是否處于故障狀態(tài)。系統(tǒng)正常運(yùn)行時，該部分不動作，距離保護(hù)裝置的測量、邏輯等部分不投入工作； 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，它立即動作，使整套保護(hù)迅速投入工作,2測量部分 測量部分是距離保護(hù)中的核心，測量故障距離和判斷故障方向，并與預(yù)先設(shè)定的距離和方向相比較，以確定出故障所處的區(qū)段。,3振蕩閉鎖部分 在電力系統(tǒng)發(fā)生振蕩時，距離保護(hù)的測量部分有可能會將振蕩誤判為區(qū)內(nèi)故障，從而有可能導(dǎo)致距離保護(hù)誤動作。為防止保護(hù)誤動，應(yīng)在系統(tǒng)振蕩時將保護(hù)閉鎖。,4電壓回路斷線部分 電壓回路斷線時，將會造成保護(hù)測量電壓的消失，也可能使距離保護(hù)的測量