繼電保護(hù)課件距離保護(hù)

第五章

電網(wǎng)的距離保護(hù)第五章

電網(wǎng)的距離保護(hù)1第三章電網(wǎng)的距離保護(hù)一、距離保護(hù)的作用原理二、阻抗繼電器三、阻抗繼電器的接線方式四、集成電路型方向阻抗繼電器的接線和特性分析五、距離保護(hù)的整定原則及對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià)六、影響距離保護(hù)正確工作的因素及防止方法第三章電網(wǎng)的距離保護(hù)一、距離保護(hù)的作用原理2第一節(jié)距離保護(hù)作用原理一、距離保護(hù)的基本概念

電流保護(hù)：反映故障電流大小。簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、接線可靠；受運(yùn)行方式的影響，很難保證選擇性、靈敏性、快速性。

距離保護(hù)：反應(yīng)故障點(diǎn)至保護(hù)安裝點(diǎn)之間的距離（或阻抗），并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)間。是反應(yīng)測(cè)量阻抗降低而動(dòng)作的阻抗保護(hù)。

阻抗繼電器：輸入為電壓（UJ）、電流（IJ），測(cè)量阻抗ZJ（保護(hù)安裝點(diǎn)至短路點(diǎn)之間的阻抗）。第一節(jié)距離保護(hù)作用原理一、距離保護(hù)的基本概念3距離保護(hù)的基本概念

距離保護(hù)是反應(yīng)測(cè)量阻抗變化的阻抗保護(hù)。測(cè)量阻抗是復(fù)數(shù)。是保護(hù)安裝處至短路故障處之間線路的阻抗。設(shè)線路單位長度阻抗為距離保護(hù)的基本概念距離保護(hù)是反4

二、距離保護(hù)的時(shí)限特性t=f(l)短路點(diǎn)距離保護(hù)安裝點(diǎn)近時(shí)，小，動(dòng)作時(shí)間短；短路點(diǎn)距離保護(hù)安裝點(diǎn)遠(yuǎn)時(shí)，大，動(dòng)作時(shí)間長；階梯型時(shí)限特性，距離I、II、III段。二、距離保護(hù)的時(shí)限特性t=f(l)短路5距離Ⅰ段：（1）保護(hù)本線路全長的80～85％；（2）瞬時(shí)動(dòng)作，即動(dòng)作時(shí)限為0s。距離Ⅱ段：（1）保護(hù)本線路全長，但不超過下一條線路距離Ⅰ段的保護(hù)范圍；（2）延時(shí)

t動(dòng)作，一般動(dòng)作時(shí)限為0.5s。距離Ⅲ段：（1）保護(hù)本線路全長，下一級(jí)線路全長，甚至更遠(yuǎn)；（2）延時(shí)動(dòng)作，一般動(dòng)作時(shí)限為：距離Ⅰ段：（1）保護(hù)本線路全長的80～85％；距離Ⅱ段：（16三、距離保護(hù)的主要組成元件起動(dòng)元件構(gòu)成：過電流繼電器、低阻抗繼電器、反映負(fù)序、零序電流的繼電器。三段式距離保護(hù)的組成元件和邏輯框圖三、距離保護(hù)的主要組成元件起動(dòng)元件構(gòu)成：過電流繼電器、低阻抗7

第二節(jié)阻抗繼電器

阻抗繼電器：計(jì)算保護(hù)安裝點(diǎn)至短路點(diǎn)之間的測(cè)量阻抗，與整定阻抗比較，確定保護(hù)是否應(yīng)該動(dòng)作。是距離保護(hù)中的核心元件。阻抗是復(fù)數(shù)，是向量，既有大小（幅值），也有方向（相位）第二節(jié)阻抗繼電器阻8是電流互感器TA的變比；是電壓互感器TV的變比；阻抗繼電器的測(cè)量阻抗可以在阻抗復(fù)平面圖上進(jìn)行表示。測(cè)量阻抗是阻抗復(fù)平面圖上的一個(gè)向量。是電流互感器TA的變比；是電壓互感器TV的變比；阻抗繼電器的9三種阻抗動(dòng)作區(qū)：1.全阻抗繼電器特性2.方向阻抗繼電器特性3.偏移阻抗繼電器特性阻抗繼電器的動(dòng)作特性阻抗繼電器的動(dòng)作特性由阻抗復(fù)平面圖上的阻抗動(dòng)作區(qū)來表示。阻抗動(dòng)作區(qū)：是阻抗復(fù)平面圖上的一個(gè)區(qū)域，當(dāng)測(cè)量阻抗落在區(qū)域內(nèi)，則阻抗繼電器認(rèn)為是內(nèi)部故障，繼電器動(dòng)作三種阻抗動(dòng)作區(qū)：阻抗繼電器的動(dòng)作特性阻抗繼電器的動(dòng)作特性由阻10二、復(fù)平面分析圓或直線特性的阻抗繼電器

1.全阻抗繼電器動(dòng)作特性：阻抗動(dòng)作區(qū)是一個(gè)以原點(diǎn)為圓心、為半徑的圓。即唯一取決于短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的阻抗大?。ǚ担c測(cè)量阻抗的阻抗角無關(guān)，也與短路發(fā)生在保護(hù)安裝處的正向或反向無關(guān)。缺點(diǎn)：無方向性，即反方向短路故障時(shí)也可能動(dòng)作。是整定阻抗。二、復(fù)平面分析圓或直線特性的阻抗繼電器動(dòng)作特性：阻抗動(dòng)作區(qū)是11動(dòng)作方程：（1）比幅式

（2）比相式阻抗形式：電壓形式：阻抗形式：電壓形式：動(dòng)作方程：阻抗形式：電壓形式：阻抗形式：電壓形式：12幅值比較和相位比較之間的關(guān)系（互換性）：（1）幅值比較原理：（2）相位比較原理：，或幅值比較和相位比較之間的關(guān)系（互換性）：，或13平行四邊型法則：成立條件：（1）A、B、C、D為同一頻率正弦交流量；（2）短路暫態(tài)過程中的非周期分量和諧波分量不成立。平行四邊型法則：成立條件：142.方向阻抗繼電器

動(dòng)作特性：阻抗動(dòng)作區(qū)是以為直徑，以為圓心的圓。動(dòng)作區(qū)的圓弧經(jīng)過原點(diǎn)。方向阻抗繼電器的阻抗動(dòng)作區(qū)主要位于第一象限。方向阻抗繼電器具有方向性。當(dāng)線路正向故障時(shí)，測(cè)量阻抗位于阻抗復(fù)平面圖上的第一象限。如果線路反向故障時(shí)，測(cè)量阻抗位于阻抗復(fù)平面圖上的第三象限。2.方向阻抗繼電器動(dòng)作特性：阻抗動(dòng)作區(qū)是以15阻抗形式：電壓形式：（1）比幅式動(dòng)作方程（2）比相式動(dòng)作方程阻抗形式：電壓形式：阻抗形式：電壓形式：（1）比幅式動(dòng)作方程（2）比相式動(dòng)作方程16繼電保護(hù)ppt課件距離保護(hù)173.偏移特性阻抗繼電器阻抗動(dòng)作區(qū)是一個(gè)以為圓心，以為半徑的圓。該動(dòng)作區(qū)圓偏向第三象限。是介于0～1之間的實(shí)數(shù)。阻抗動(dòng)作圓的直徑為：可以把方向阻抗繼電器和全阻抗繼電器看成是偏移特性阻抗繼電器的兩個(gè)特例。（1）全阻抗繼電器：即當(dāng)（2）方向阻抗繼電器：即當(dāng)3.偏移特性阻抗繼電器阻抗動(dòng)作區(qū)是一個(gè)以為18（2）比相式動(dòng)作方程阻抗形式：（1）比幅式動(dòng)作方程電壓形式：阻抗形式：電壓形式：其中，極化電壓為，補(bǔ)償電壓為（2）比相式動(dòng)作方程阻抗形式：（1）比幅式動(dòng)作方程電壓形式：19繼電保護(hù)ppt課件距離保護(hù)20測(cè)量阻抗、整定阻抗、起動(dòng)阻抗的意義和區(qū)別1、測(cè)量阻抗：由加入繼電器的測(cè)量電壓和測(cè)量電流計(jì)算得出。2、整定阻抗：取繼電器安裝點(diǎn)到保護(hù)范圍末端的線路阻抗作為整定阻抗。由線路阻抗整定計(jì)算得出。3、起動(dòng)阻抗：表示當(dāng)繼電器剛好動(dòng)作時(shí)，加入繼電器電壓和電流的比值，整定阻抗模值隨的不同而改變。測(cè)量阻抗、整定阻抗、起動(dòng)阻抗的意義和區(qū)別1、測(cè)量阻抗21一、對(duì)接線方式的基本要求一

1.

ZJ∝l

(保護(hù)至短路點(diǎn)的距離)

2.

ZJ與故障類型無關(guān)第三節(jié)阻抗繼電器的接線方式一、對(duì)接線方式的基本要求一第三節(jié)阻抗繼電器的接線方式22阻抗繼電器的接線方式阻抗繼電器的接線方式是繼電器電流、電壓的選取方式。阻抗繼電器的接線方式主要有兩種：1、0°接線方式，反應(yīng)相間短路故障；2、相電壓和具有K3I0補(bǔ)償?shù)南嚯娏鹘泳€，反應(yīng)接地短路故障。阻抗繼電器的接線方式阻抗繼電器的接線方式是繼電器電流、電壓的23二、相間短路阻抗繼電器的0°接線方式1.三相短路※相間短路電流保護(hù)不能滿足要求時(shí)，采用相間短路距離保護(hù)。結(jié)論：J1、J2、J3的測(cè)量阻抗均能正確反映短路點(diǎn)到保護(hù)安裝地點(diǎn)之間的線路阻抗，均能正確動(dòng)作。0°接線方式的3個(gè)阻抗繼電器為：二、相間短路阻抗繼電器的0°接線方式1.三相短路※相242.兩相短路（AB）

2.兩相短路（AB）253.兩相接地短路3.兩相接地短路26三、接地短路阻抗繼電器的接線方式※零序電流保護(hù)不能滿足要求時(shí)，考慮采用接地距離保護(hù)。相電壓和具有K3I0補(bǔ)償?shù)南嚯娏鹘泳€方式的3個(gè)阻抗繼電器為：可以反映單相接地短路、兩相接地短路、三相短路故障。特別是用來正確反映單相接地短路故障。三、接地短路阻抗繼電器的接線方式※零序電流保護(hù)不能滿足27單相接地短路故障分析其中，阻抗繼電器：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪饭收戏治銎渲?，阻抗繼電器：281.單相接地短路（A）3.三相短路

2.兩相接地短路（AB）

；結(jié)論：各故障相的阻抗繼電器的測(cè)量阻抗均能正確動(dòng)作；在每個(gè)保護(hù)安裝地點(diǎn)需要裝設(shè)三個(gè)接于不同相的阻抗繼電器，以反應(yīng)不同相的接地短路。1.單相接地短路（A）3.三相短路2.兩相接29第四節(jié)集成電路型方向阻抗繼電器的接線和特性分析

一、方向阻抗繼電器的死區(qū)及消除死區(qū)的方法方向阻抗繼電器的死區(qū)：當(dāng)保護(hù)安裝處正向附近短路故障時(shí)，由于阻抗繼電器的輸入電壓為零，因而會(huì)造成方向阻抗繼電器拒動(dòng)。對(duì)于相位比較形式的方向阻抗繼電器，當(dāng)輸入電壓時(shí)，，則方向阻抗繼電器無法判斷的相位，從而導(dǎo)致拒動(dòng)。第四節(jié)集成電路型方向阻抗繼電器的接線和特性分析一、方301.記憶回路模擬的記憶回路：一個(gè)串聯(lián)諧振回路?；芈返淖杂烧袷幗穷l率為：對(duì)于快速動(dòng)作的繼電器，可以選擇以下振蕩角頻率：方向阻抗繼電器的死區(qū)消除的方法利用故障前的電壓相位來代替故障后的電壓相位。電磁型阻抗繼電器是采用模擬記憶回路來實(shí)現(xiàn)用故障前的電壓相位來代替故障后的電壓相位。1.記憶回路模擬的記憶回路：一個(gè)串聯(lián)諧振回路。方向阻抗繼電器31方向阻抗繼電器的死區(qū)消除的方法2.高Q值50Hz帶通有源濾波器利用帶通有源濾波器響應(yīng)特性的時(shí)間延遲作用，也能夠起到記憶故障前電壓相位的作用。3.引入非故障相電壓直接利用或部分利用非故障相的電壓來消除兩相短路時(shí)的死區(qū)。如AB相間短路的0°接線阻抗繼電器，在電壓回路中引入第三相電壓UC后，就可以克服近處相間短路的死區(qū)問題。其中，這種方法不能消除三相短路時(shí)的死區(qū)。方向阻抗繼電器的死區(qū)消除的方法2.高Q值50Hz帶通有源濾32二極化回路記憶作用對(duì)繼電器動(dòng)作特性的影響1.正方向發(fā)生故障分析（用故障前電壓相位代替故障后）正方向上經(jīng)過渡電阻接地故障，則有，系統(tǒng)電源電壓為：所以，則二極化回路記憶作用對(duì)繼電器動(dòng)作特性的影響1.正方向發(fā)33正方向發(fā)生故障分析方向阻抗繼電器動(dòng)作方程：用故障前電壓代替故障后的電壓后動(dòng)作方程為：，其中是故障前電壓。所以可得：因?yàn)檎r(shí)，所以正方向發(fā)生故障分析方向阻抗繼電器動(dòng)作方程：用故障前電壓代替故342.反方向發(fā)生故障（用故障前電壓相位代替故障后）用故障前電壓相位代替故障后電壓相位后的動(dòng)作方程為：2.反方向發(fā)生故障（用故障前電壓相位代替故障后）用故障前電35第五節(jié)距離保護(hù)的整定原則及對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià)

一、對(duì)距離保護(hù)的整定原則

1.距離一段第五節(jié)距離保護(hù)的整定原則及對(duì)距離362.距離二段2.距離二段373.距離三段

采用方向阻抗繼電器時(shí)

3.距離三段38二、對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià)比電流保護(hù)具有更高的選擇性一段不能保護(hù)全長較電流、電壓保護(hù)具有更高的靈敏性接線復(fù)雜，可靠性低二、對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià)比電流保護(hù)具有更高的選擇性39第六節(jié)影響距離保護(hù)正確工作的因素一、短路點(diǎn)過渡電阻的影響

1.短路點(diǎn)過渡電阻的性質(zhì)

電弧電阻、中間物質(zhì)電阻、導(dǎo)線與地的接觸電阻、金屬桿塔的接地電阻等。

相間短路：電弧電阻為主，短路初，電阻最小。

Rg≈1050lg/Ig

接地短路：500KV300Ω220KV100Ω

第六節(jié)影響距離保護(hù)正確工作的因素一、短路點(diǎn)過渡電阻的影40影響：（1）使測(cè)量阻抗增大，保護(hù)范圍縮短；（2）對(duì)保護(hù)裝置距離短路點(diǎn)越近，受到的影響越大，可能導(dǎo)致保護(hù)無選擇性動(dòng)作；（3）線路越短，整定值越小，所受影響越大。

2.單側(cè)電源線路過渡電阻的影響

影響：2.單側(cè)電源線路過渡電阻的影響413.雙側(cè)電源線路過渡電阻的影響※α為負(fù)時(shí)，測(cè)量阻抗電抗部分減小，保護(hù)可能無選擇性動(dòng)作。3.雙側(cè)電源線路過渡電阻的影響※α為負(fù)時(shí)，測(cè)量阻抗電抗部424.對(duì)不同特性阻抗繼電器的影響※

阻抗繼電器動(dòng)作特性在＋R軸方向上所占的面積越大，受過渡電阻的影響越小。大－>?。悍较蜃杩?、偏移阻抗、全阻抗4.對(duì)不同特性阻抗繼電器的影響※阻抗繼電器動(dòng)作特性在435.防止過渡電阻的方法

1）改善阻抗繼電器的動(dòng)作特性

2）利用瞬時(shí)測(cè)量裝置5.防止過渡電阻的方法44二、振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響及振蕩閉鎖回路振蕩原因：（1）輸電線輸送功率過大，超過靜穩(wěn)極限；

振蕩原因：

（1）輸電線輸送功率過大，超過靜穩(wěn)極限；（2）無功功率不足引起系統(tǒng)電壓降低；（3）短路故障切除緩慢；（4）非同期自動(dòng)重合閘。

振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響：

ZJ=UJ/IJ=>誤動(dòng)二、振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響及振蕩閉鎖回路振蕩原因：（1）輸電線451.電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電壓電流的分布三相系統(tǒng)→單相系統(tǒng)1.電力系統(tǒng)振蕩時(shí)電壓電流的分布三相系統(tǒng)→單相系統(tǒng)46沿線電壓分布：線路上各點(diǎn)的電壓向量均在UM、UN的連線上振蕩中心Z：線路上電壓最低的那一點(diǎn)。垂線

（1）系統(tǒng)阻抗角=線路阻抗角，EM=EN時(shí)，Z位置固定，(ZM+ZN+Zl)/2，

δ=180o時(shí)，UZ=0，相當(dāng)于三相短路。（2）其它情況：垂線，Z位置隨δ

變化。沿線電壓分布：線路上各點(diǎn)的電壓向量均在UM、UN的連線上472.振蕩狀態(tài)下電流與振蕩角度的關(guān)系2.振蕩狀態(tài)下電流與振蕩角度的關(guān)系48δ變化時(shí)，電流幅值隨之變化：

δ＝（2k+1）,IM最大

δ

＝2k,IM

最小

δ不變時(shí)，電流為正弦波。δ變化時(shí)，電流幅值隨之變化：δ不變時(shí)，電流為正弦波。493.電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響3.電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響50在近似計(jì)算中，假定h=1在近似計(jì)算中，假定h=151保護(hù)安裝地點(diǎn)不同時(shí)：m=1/2時(shí)，Z保護(hù)安裝點(diǎn)；m>1/2時(shí)，Z保護(hù)背后；m<1/2時(shí)，Z保護(hù)正方向。保護(hù)安裝地點(diǎn)不同時(shí)：m=1/2時(shí)，Z保護(hù)安裝點(diǎn)；52不同特性阻抗繼電器受振蕩影響的程度：

1.透鏡型阻抗繼電器2.方向阻抗繼電器3.全阻抗繼電器※動(dòng)作特性在OO’方向上所占面積越大，越容易受到振蕩的影響。※距離三段可通過延時(shí)躲開振蕩的影響（>1.5s）

。不同特性阻抗繼電器受振蕩影響的程度：1.透鏡型阻抗繼電器53保護(hù)不同安裝地點(diǎn)受振蕩的影響：※振蕩中心越靠近保護(hù)保護(hù)安裝地點(diǎn)，受振蕩影響越大；振蕩中心位于保護(hù)范圍以外或反方向時(shí)，振蕩時(shí)不會(huì)誤動(dòng)。

保護(hù)不同安裝地點(diǎn)受振蕩的影響：※振蕩中心越靠近保護(hù)保護(hù)安裝54振蕩閉鎖回路

目的：振蕩時(shí)將保護(hù)閉鎖U、I均周期性變化，變化速度慢任一點(diǎn)電壓和電流的相位均在變化對(duì)稱，沒有負(fù)序或零序分量（1）系統(tǒng)振蕩與短路的區(qū)別振蕩閉鎖回路

目的：振蕩時(shí)將保護(hù)閉鎖U、I均周期性變化，變55（2）對(duì)振蕩閉鎖回路的要求：系統(tǒng)發(fā)生振蕩而沒有故障時(shí)應(yīng)可靠地將保護(hù)閉鎖，且振蕩不停息，閉鎖不應(yīng)解除。系統(tǒng)發(fā)生各種類型的故障(包括轉(zhuǎn)換性故障)保護(hù)應(yīng)不被閉鎖而能可靠地動(dòng)作。振蕩的過程中發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)應(yīng)能正確地動(dòng)作。先故障后又發(fā)生振蕩時(shí)．保護(hù)不致無選擇性的動(dòng)作。（2）對(duì)振蕩閉鎖回路的要求：系統(tǒng)發(fā)生振蕩而沒有故障時(shí)應(yīng)可靠地565.振蕩閉鎖回路1）反應(yīng)測(cè)量阻抗變化速度的振蕩閉鎖回路I段、II段采用方向阻抗繼電器；III段采用偏移特性阻抗繼電器。振蕩時(shí)：ZIII、ZII

、ZI先后起動(dòng)；短路時(shí)：

ZIII、ZII

、ZI同時(shí)起動(dòng)；5.振蕩閉鎖回路1）反應(yīng)測(cè)量阻抗變化速度的振蕩閉鎖回