第五章 距離保護(hù)

1、第5章 電網(wǎng)的距離保護(hù)第一節(jié)第一節(jié) 距離保護(hù)的作用原理距離保護(hù)的作用原理一、距離保護(hù)的基本概念一、距離保護(hù)的基本概念而而相間電流保護(hù)相間電流保護(hù)靈敏度低不適靈敏度低不適于高壓網(wǎng)于高壓網(wǎng)可見，距離保護(hù)電壓電流的比值與故障點(diǎn)可見，距離保護(hù)電壓電流的比值與故障點(diǎn)距離成正比，與系統(tǒng)的運(yùn)行方式無關(guān)，即距離成正比，與系統(tǒng)的運(yùn)行方式無關(guān)，即不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，可以獲得較為不受系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，可以獲得較為穩(wěn)定的靈敏度。穩(wěn)定的靈敏度。距離保護(hù)就是利用距離保護(hù)就是利用電壓電流比值判斷電壓電流比值判斷故障的一種保護(hù)。故障的一種保護(hù)。 * 距離保護(hù)的引入距離保護(hù)的引入kkkzlIUZkkkIUZ母線處測(cè)量阻抗

2、母線處測(cè)量阻抗距離保護(hù)利用距離保護(hù)利用阻抗阻抗繼電器繼電器來判斷故障來判斷故障所在區(qū)域。所在區(qū)域。1、距離保護(hù)原理、距離保護(hù)原理Kset| |ZZ阻抗繼電器動(dòng)作方程阻抗繼電器動(dòng)作方程正常運(yùn)行時(shí)正常運(yùn)行時(shí)為負(fù)荷阻抗為負(fù)荷阻抗故障時(shí)為保故障時(shí)為保護(hù)安裝處到護(hù)安裝處到故障點(diǎn)的線故障點(diǎn)的線路阻抗路阻抗整定阻抗整定阻抗LNkIUZkkzlZ 注意與三段式電流保護(hù)的區(qū)別注意與三段式電流保護(hù)的區(qū)別2、三段式距離保護(hù)基本原理、三段式距離保護(hù)基本原理I段保護(hù)區(qū)不能伸出本線路，即測(cè)量阻抗小于本線路阻抗時(shí)動(dòng)作。段保護(hù)區(qū)不能伸出本線路，即測(cè)量阻抗小于本線路阻抗時(shí)動(dòng)作?？煽肯禂?shù)，可靠系數(shù)，0.8 0.85II段保護(hù)區(qū)不

3、能伸出相鄰線路段保護(hù)區(qū)不能伸出相鄰線路I段保護(hù)區(qū)，即測(cè)量阻抗小于本線路阻段保護(hù)區(qū)，即測(cè)量阻抗小于本線路阻抗與相鄰線路抗與相鄰線路I段動(dòng)作阻抗之和。段動(dòng)作阻抗之和。 靠延時(shí)保證選擇性靠延時(shí)保證選擇性可靠系數(shù)，可靠系數(shù)，0.8III段在系統(tǒng)正常時(shí)不起動(dòng)，故障時(shí)起動(dòng)，即測(cè)量阻抗小于最小的負(fù)段在系統(tǒng)正常時(shí)不起動(dòng)，故障時(shí)起動(dòng)，即測(cè)量阻抗小于最小的負(fù)荷阻抗時(shí)保護(hù)動(dòng)作。依靠時(shí)間的階梯性來保證選擇性荷阻抗時(shí)保護(hù)動(dòng)作。依靠時(shí)間的階梯性來保證選擇性MNIrelIsetZKZ1 .NPIrelMNIIrelIIsetZKZKZ1 . 3、距離保護(hù)組成、距離保護(hù)組成系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)起動(dòng)保護(hù)裝置起動(dòng)保護(hù)裝置

4、判斷是判斷是否跳閘否跳閘IZIIIZIIItIIZIIt故障范圍故障范圍、方向方向?qū)嶋H的邏輯相當(dāng)復(fù)雜，尤其是振蕩閉鎖部分。實(shí)際的邏輯相當(dāng)復(fù)雜，尤其是振蕩閉鎖部分。二、距離保護(hù)的接線方式二、距離保護(hù)的接線方式 接線方式接線方式 采用何種測(cè)量電壓和測(cè)量電流？采用何種測(cè)量電壓和測(cè)量電流？ 希望或要求：希望或要求： 1 1）能夠反映短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的正序阻抗；）能夠反映短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的正序阻抗； 2 2）適合于任何的短路類型。）適合于任何的短路類型。 但遺憾的是，到目前為止，還沒有一種接線方式但遺憾的是，到目前為止，還沒有一種接線方式能夠同時(shí)滿足上述的能夠同時(shí)滿足上述的 2 2個(gè)要求。個(gè)要求。

5、同學(xué)們可以探索更好的接線方式同學(xué)們可以探索更好的接線方式！ 下面詳細(xì)分析接線方式的測(cè)量情況。下面詳細(xì)分析接線方式的測(cè)量情況。 mImUKUKl Klz ,z ,z021 從從K點(diǎn)點(diǎn)“往左側(cè)看往左側(cè)看”（右側(cè)類似），有：（右側(cè)類似），有： 21ilzZIZUUIZUUIZUUKiimKmmKmmKm、，其其中中，0000022221111 左式是一個(gè)通用表達(dá)式左式是一個(gè)通用表達(dá)式正、負(fù)、零三序的電壓正、負(fù)、零三序的電壓表達(dá)式在任何情況下均表達(dá)式在任何情況下均反映：反映：K點(diǎn)與點(diǎn)與M點(diǎn)之間點(diǎn)之間的關(guān)系的關(guān)系 mmmKZZIZIZIZU00211121 時(shí)時(shí) 由此可以得到：由此可以得到： mmmmU

6、UUU021 mmmKKKIZIZIZUUU002211021 mmmmKIZZIIIZU0010211 mmKIZZIZU0101 mmmmIZIIIZ10211 為為了了組組合合出出：mmIZIZ0110 mmKIZZIZU0101 mmKIZZIZU010133 的的形形式式到到在在電電流流測(cè)測(cè)量量中中，直直接接得得mI03 mmKIZZIZU010133 11ZZ mmKIZZZIZU0110133 mmKIKIZU013 1Z為為了了提提取取110Z3ZZK 1101101101103333zzzlzlzzZZZZZZKKKKKK 實(shí)際上，零序補(bǔ)償系數(shù)實(shí)際上，零序補(bǔ)償系數(shù)K代表了多重

7、含義：代表了多重含義： 單位長(zhǎng)度的參數(shù)單位長(zhǎng)度的參數(shù) 線路全長(zhǎng)的參數(shù)線路全長(zhǎng)的參數(shù) 全全長(zhǎng)長(zhǎng)全全長(zhǎng)長(zhǎng)lzlzz1103 K實(shí)際上實(shí)際上應(yīng)當(dāng)是一個(gè)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)平均值平均值，且為可測(cè)量的已知數(shù)。，且為可測(cè)量的已知數(shù)。 因此，三相的因此，三相的M點(diǎn)與點(diǎn)與K點(diǎn)在任何情況下的點(diǎn)在任何情況下的通用通用表達(dá)式表達(dá)式為：為： mmKmIKIZUU013 , ,此時(shí)要想得到反映短路點(diǎn)此時(shí)要想得到反映短路點(diǎn)K到保護(hù)到保護(hù)安裝處安裝處M的正序阻抗的正序阻抗 Z1，那么，只要進(jìn)行下面的計(jì)，那么，只要進(jìn)行下面的計(jì)算就可以實(shí)現(xiàn)：算就可以實(shí)現(xiàn)： 此式的分析過程還包含了接線方式的產(chǎn)生過程。此式的分析過程還包含了接線方式的產(chǎn)生過

8、程。 0UK 如果如果1m0mmm0mKmZI3KIUI3KIUU K1Z實(shí)實(shí)際際為為帶零序補(bǔ)償?shù)膸Я阈蜓a(bǔ)償?shù)? 00 0接線方式接線方式 三相的三相的M點(diǎn)與點(diǎn)與K點(diǎn)在任何情況下的點(diǎn)在任何情況下的通用表達(dá)式通用表達(dá)式為：為： mmKmIKIZUU013 于是，保護(hù)的各相測(cè)量電壓為：于是，保護(hù)的各相測(cè)量電壓為： m0m.C1K.Cm.Cm0m.B1K.Bm.Bm0m.A1K.Am.AI3KIZUUI3KIZUUI3KIZUUm.AmK.AKm.AmIIUUUU ， 如果分析或計(jì)算如果分析或計(jì)算A相，那么，應(yīng)當(dāng)取相，那么，應(yīng)當(dāng)取A相的電氣量：相的電氣量： 三相的三相的M點(diǎn)與點(diǎn)與K點(diǎn)在任何情況下的點(diǎn)

9、在任何情況下的通用表達(dá)式通用表達(dá)式為：為： mmKmIKIZUU013 于是，保護(hù)的各相測(cè)量電壓為：于是，保護(hù)的各相測(cè)量電壓為： m0m.C1K.Cm.Cm0m.B1K.Bm.Bm0m.A1K.Am.AI3KIZUUI3KIZUUI3KIZUU m0m.B1K.Bm0m.A1K.Am.Bm.Am.ABI3KIZUI3KIZUUUU 如果分析或計(jì)算如果分析或計(jì)算ABAB相，那么，應(yīng)當(dāng)取相，那么，應(yīng)當(dāng)取ABAB相的電氣量：相的電氣量： m.Bm.A1K.ABm.ABIIZUU 下面具體分析各種測(cè)量阻抗的情況：下面具體分析各種測(cè)量阻抗的情況： （1 1）正常運(yùn)行）正常運(yùn)行 LmLmIIUU）、表表示

10、示：負(fù)負(fù)荷荷阻阻抗抗（CBAZIUI3KIUZLLL0m ）、表表示示：負(fù)負(fù)荷荷阻阻抗抗（CABCABZI3U3IUZLm 絕對(duì)值大，角度小（一般小于絕對(duì)值大，角度小（一般小于3030度）。度）。 接地阻抗：接地阻抗： 相間阻抗：相間阻抗： （2 2）三相短路）三相短路（以下分析中，無下標(biāo)（以下分析中，無下標(biāo)m時(shí)，均表示為測(cè)量量）時(shí)，均表示為測(cè)量量） 0UUKK 因因mmKmIZIZUU 11 得得：1ZIUZm 能能反反映映短短路路點(diǎn)點(diǎn)距距離離。其其中中，KlzZ11 相相間間測(cè)測(cè)量量阻阻抗抗：103ZIKIUZm IZIKIZUUK1013 能反映短路點(diǎn)的距離。能反映短路點(diǎn)的距離。 ：因因

11、此此，接接地地測(cè)測(cè)量量阻阻抗抗為為 000I3UUKK mmKmIKIZUU:013 通通用用式式 （3 3）兩相相間短路（設(shè)）兩相相間短路（設(shè)BCBC相）相） 0 BCKUBCBCBCKBCIZIZUU11 得得：相相間間測(cè)測(cè)量量阻阻抗抗為為：BC mmKmIKIZUU:013 通通用用式式1ZIUIIUZBCBCCBBCBC AEBECEBUCUBCUBICI1ZIUZ:BCBCBC 剛剛才才推推導(dǎo)導(dǎo)了了AEBECEBCUBICI1ZIUZ:BCBCBC 剛剛才才推推導(dǎo)導(dǎo)了了BABBAABABIUIIUZ, 但但分子大，分母小分子大，分母小 CBBBCABIIIUU1ZZAB 1ZZ:CA

12、 同同理理，有有ABUC、A相測(cè)量阻抗與相測(cè)量阻抗與B相類似分析，絕對(duì)值較大。相類似分析，絕對(duì)值較大。0BCKU1ZZB 一一般般情情況況下下，有有：BBKBBBIUZIKIUZ 103 BC兩相相間短路時(shí)，接地測(cè)量阻抗：兩相相間短路時(shí)，接地測(cè)量阻抗： 013IKIZUUBBKB （4 4）兩相接地短路（設(shè)）兩相接地短路（設(shè)BC相）相） 類似分析，可得：類似分析，可得： 1ZIUIIUZBCBCCBBCBC 101033ZIKIUZIKIUZBBKBBB 103ZIKIUZCCC 1ZZA 但但是是 （5 5）單相接地短路（設(shè)）單相接地短路（設(shè)A相）相） 0UAK 101033ZIKIUZIK

13、IUZAAKAAA ，且絕對(duì)值通常較大。，且絕對(duì)值通常較大。均不能正比于均不能正比于、其余的測(cè)量阻抗其余的測(cè)量阻抗1ZZZZZZCABCABCB mmKmIKIZUU:013 通通用用式式測(cè)量阻抗歸納：測(cè)量阻抗歸納： 為：接地故障相為：接地故障相 1)1(ZZK 1)3(ZZZZZZZKCABCABCBA 、 為為：故故障障相相 1)2(ZZK 為為：接接地地故故障障相相為為：故故障障相相 11)1 ,1(ZZZZK KmZZZ11 包含非故障相的電氣量時(shí)，測(cè)量阻抗的幅值通包含非故障相的電氣量時(shí)，測(cè)量阻抗的幅值通常偏大。常偏大。 在相間、接地阻抗測(cè)量中，電氣量均為故障分在相間、接地阻抗測(cè)量中，

14、電氣量均為故障分量時(shí)，有量時(shí)，有03IkIUAA 03IkIUBB 03IkIUCC BAABIIU CBBCIIU ACCAIIU ),(K11)3(K)(K1)2(K 帶零序補(bǔ)償帶零序補(bǔ)償?shù)牡慕泳€方式接線方式0接線方式接線方式接線方式可以反映的故障類型：接線方式可以反映的故障類型： 阻抗元件為阻抗元件為“欠量動(dòng)作欠量動(dòng)作”，故測(cè)量阻抗偏大時(shí)，故測(cè)量阻抗偏大時(shí)，影響較小。影響較小。 順便說明：順便說明：在一些特殊情況下，當(dāng)故在一些特殊情況下，當(dāng)故障相的測(cè)量阻抗動(dòng)作時(shí)，非故障相的測(cè)量障相的測(cè)量阻抗動(dòng)作時(shí)，非故障相的測(cè)量阻抗（包含非故障相電氣量的測(cè)量阻抗）阻抗（包含非故障相電氣量的測(cè)量阻抗）有可

15、能也會(huì)動(dòng)作，為此，在單相故障需要有可能也會(huì)動(dòng)作，為此，在單相故障需要僅跳開單一的故障相時(shí)，還需要采用選相僅跳開單一的故障相時(shí)，還需要采用選相元件予以輔助確定。元件予以輔助確定。 常用的常用的2 2種接線方式：種接線方式：( (仍假設(shè)仍假設(shè): :cos=1, ,即即A A相相電壓、電流同相位電壓、電流同相位) ) （1 1）相間距離相間距離 0 0接線方式。接線方式。 （2 2）帶零序補(bǔ)償?shù)模Я阈蜓a(bǔ)償?shù)慕拥鼐嚯x接地距離接線方式。接線方式。ABZCAZBCZABUBAII BCUCBII CAUACII AZCZBZAU0AI3KI BUCU0BI3KI 0CI3KI 具具體體線線路路為為已已知

16、知的的參參數(shù)數(shù)零零序序補(bǔ)補(bǔ)償償系系數(shù)數(shù)1103zzzK三、距離繼電器的動(dòng)作特性三、距離繼電器的動(dòng)作特性11 KmlzZ 21 KmlzZ 31 KmlzZ LZ3KZMMRjXL 似乎設(shè)計(jì)為這似乎設(shè)計(jì)為這樣的判別區(qū)域樣的判別區(qū)域setZ1KZ2KZsetZ動(dòng)作區(qū)域：動(dòng)作區(qū)域：阻抗繼電器能夠動(dòng)作的所有測(cè)量阻抗值阻抗繼電器能夠動(dòng)作的所有測(cè)量阻抗值 在阻抗復(fù)平面上的形成的點(diǎn)集。在阻抗復(fù)平面上的形成的點(diǎn)集。動(dòng)作特性：動(dòng)作特性：阻抗繼電器動(dòng)作區(qū)域邊界曲線。阻抗繼電器動(dòng)作區(qū)域邊界曲線。動(dòng)作特性方程：動(dòng)作特性方程：曲線的數(shù)學(xué)方程。曲線的數(shù)學(xué)方程。LZ3KZMRjXL setZ通常設(shè)計(jì)為通常設(shè)計(jì)為一個(gè)一個(gè)“面

17、面”的區(qū)的區(qū)域域1KZ2KZ 因此，通常將阻抗繼電器的保護(hù)范圍擴(kuò)大為一因此，通常將阻抗繼電器的保護(hù)范圍擴(kuò)大為一個(gè)面或圓的形式。當(dāng)測(cè)量阻抗落在這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)，個(gè)面或圓的形式。當(dāng)測(cè)量阻抗落在這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)，阻抗元件動(dòng)作；否則不動(dòng)作。阻抗元件動(dòng)作；否則不動(dòng)作。 設(shè)計(jì)為一個(gè)設(shè)計(jì)為一個(gè)“面（區(qū)域）面（區(qū)域）”的理由的理由 考慮到二次側(cè)的測(cè)量阻抗受下列因素影響：考慮到二次側(cè)的測(cè)量阻抗受下列因素影響： 1 1）電流、電壓互感器誤差；）電流、電壓互感器誤差； 2 2）輸電線路阻抗角的角度差；）輸電線路阻抗角的角度差； 3 3）過渡電阻的影響等（后面再分析）。）過渡電阻的影響等（后面再分析）。動(dòng)作特性動(dòng)作特性以以M

18、點(diǎn)為圓心，以整定點(diǎn)為圓心，以整定阻抗阻抗 為半徑所做的圓。為半徑所做的圓。動(dòng)作區(qū)域動(dòng)作區(qū)域圓內(nèi)。圓內(nèi)。起動(dòng)阻抗起動(dòng)阻抗 ：幾種常見的圓特性阻抗繼電器幾種常見的圓特性阻抗繼電器全阻抗繼電器全阻抗繼電器由于構(gòu)成方便，應(yīng)用多。由于構(gòu)成方便，應(yīng)用多。幅值比較式：幅值比較式：setkksetkZIUZZsetZKKKUZI（1）全阻抗繼電器）全阻抗繼電器actkZ.setactkZZ.全阻抗繼電器全阻抗繼電器90arg270setksetkZZZZ相位比較式相位比較式90arg270setkksetkkZIUZIU分子分母同乘以分子分母同乘以 ：kI特點(diǎn)：無死區(qū)，無方向性特點(diǎn)：無死區(qū)，無方向性應(yīng)用：一般

19、用作起動(dòng)元件應(yīng)用：一般用作起動(dòng)元件動(dòng)作特性動(dòng)作特性以整定阻抗以整定阻抗 為直徑而為直徑而通過坐標(biāo)原點(diǎn)的一個(gè)圓。通過坐標(biāo)原點(diǎn)的一個(gè)圓。動(dòng)作區(qū)域動(dòng)作區(qū)域圓內(nèi)。圓內(nèi)。方向阻抗繼電器方向阻抗繼電器幅值比較式：幅值比較式：setksetkksetsetkZIZIUZZZ21212121setZKKKUZI（2）方向阻抗繼電器）方向阻抗繼電器方向阻抗繼電器方向阻抗繼電器90arg270setkkZZZkI相位比較式相位比較式90arg270setkkkZIUU分子分母同乘以分子分母同乘以 ：特點(diǎn)：有電壓死區(qū)，有方向性特點(diǎn)：有電壓死區(qū)，有方向性（正方向故障時(shí)動(dòng)作）（正方向故障時(shí)動(dòng)作）應(yīng)用：應(yīng)用： 、段測(cè)量元

20、件段測(cè)量元件動(dòng)作特性動(dòng)作特性有兩個(gè)整定阻抗，正方有兩個(gè)整定阻抗，正方向?yàn)橄驗(yàn)?，反方向?yàn)?，反方向?yàn)?（ ），以），以 為直為直徑，圓心為徑，圓心為 的圓。的圓。動(dòng)作區(qū)域動(dòng)作區(qū)域圓內(nèi)。圓內(nèi)。具有偏移特性的具有偏移特性的阻抗繼電器阻抗繼電器幅值比較式：幅值比較式：setZ00ZZZZsetksetZKKKUZI（3）具有偏移特性的阻抗繼電器）具有偏移特性的阻抗繼電器10setZ)1 (setsetZZZ210具有偏移特性的具有偏移特性的阻抗繼電器阻抗繼電器90arg270setksetkZZZZkI相位比較式相位比較式90arg270setkksetkkZIUZIU分子分母同乘以分子分母同乘以 ：

21、特點(diǎn)：無死區(qū)，無方向性特點(diǎn)：無死區(qū)，無方向性應(yīng)用：手動(dòng)合閘、自動(dòng)重合閘時(shí)應(yīng)用：手動(dòng)合閘、自動(dòng)重合閘時(shí)采用采用。三個(gè)阻抗的意義和區(qū)別：三個(gè)阻抗的意義和區(qū)別：測(cè)量阻抗測(cè)量阻抗 ：由加入繼電器的電壓由加入繼電器的電壓 和電流和電流 的比的比值確定。值確定。整定阻抗整定阻抗 ：一般取繼電器安裝點(diǎn)到保護(hù)范圍末端的一般取繼電器安裝點(diǎn)到保護(hù)范圍末端的線路阻抗。線路阻抗。動(dòng)作阻抗動(dòng)作阻抗 ：繼電器剛好能動(dòng)作時(shí)，加入繼電器的電繼電器剛好能動(dòng)作時(shí)，加入繼電器的電壓與電流的比值。除全阻抗繼電器外，壓與電流的比值。除全阻抗繼電器外， 是隨著是隨著 的的不同而改變的。當(dāng)不同而改變的。當(dāng) 時(shí)，時(shí)， 數(shù)值最大，等數(shù)值最大，

22、等于于 。setZkZactZmax.senactZsetZkUkIactZ（4）幅值比較式和相位比較式的轉(zhuǎn)化）幅值比較式和相位比較式的轉(zhuǎn)化把幅值比較方程中的左側(cè)阻抗記為把幅值比較方程中的左側(cè)阻抗記為B B，右側(cè)記為，右側(cè)記為A A；在阻抗復(fù)平面內(nèi)，以在阻抗復(fù)平面內(nèi)，以A A、B B為鄰邊作平行四邊形，滿足為鄰邊作平行四邊形，滿足BABA時(shí)，定義時(shí)，定義B+A=CB+A=C，B-A=DB-A=D。當(dāng)當(dāng)B B在上半平面時(shí)，滿足：在上半平面時(shí)，滿足：270arg180DC180arg90DC當(dāng)當(dāng)B B在下半平面時(shí)，滿足：在下半平面時(shí)，滿足：當(dāng)當(dāng)A A、B B滿足滿足BABA時(shí)，時(shí)，C C、D D滿

23、足：滿足：270arg90DC幅值比較方程中的左側(cè)阻抗記為幅值比較方程中的左側(cè)阻抗記為B B，右側(cè)記為，右側(cè)記為A A時(shí)，時(shí)，B+A=CB+A=C和和B-A=DB-A=D分別為相位比較式中的分子分母部分。分別為相位比較式中的分子分母部分?？梢钥闯墒欠较蜃杩估^電器的一個(gè)特例，可以看成是方向阻抗繼電器的一個(gè)特例， 趨于無窮大。趨于無窮大。動(dòng)作特性動(dòng)作特性過原點(diǎn)且垂直于最大靈過原點(diǎn)且垂直于最大靈敏角方向（即敏角方向（即 ）的直線。）的直線。 動(dòng)作區(qū)域動(dòng)作區(qū)域直線右上方。直線右上方。功率方向繼電器功率方向繼電器幅值比較式：幅值比較式：setZ00ZZZZkkKKKUZI（5）功率方向繼電器）功率方向繼

24、電器90arg2700ZZksetZ相位比較式：相位比較式：幅值比較式：幅值比較式：90arg270setksetZZZKKKUZI相位比較式：相位比較式：ksetkZZZ 2（6）具有直線特性的繼電器）具有直線特性的繼電器當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行負(fù)載感性電抗較小時(shí)，繼電器很可能誤當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行負(fù)載感性電抗較小時(shí)，繼電器很可能誤動(dòng)，此時(shí)可適當(dāng)減小動(dòng)，此時(shí)可適當(dāng)減小 ，所以直線下傾一定角度。，所以直線下傾一定角度。setsetjXZa. 電抗型繼電器電抗型繼電器ksetkZZZ 2只與只與 中的中的X有關(guān)。有關(guān)。kZ特點(diǎn)：躲過渡電阻能力強(qiáng)。特點(diǎn)：躲過渡電阻能力強(qiáng)。setX當(dāng)故障時(shí)過渡電阻較大時(shí)，繼電器很可

25、能拒動(dòng)，此時(shí)可當(dāng)故障時(shí)過渡電阻較大時(shí)，繼電器很可能拒動(dòng)，此時(shí)可適當(dāng)增大適當(dāng)增大 ，所以直線右傾一定角度。，所以直線右傾一定角度。setsetRZb. 電阻型繼電器電阻型繼電器ksetkZZZ 2只與只與 中的中的R有關(guān)。有關(guān)。kZ特點(diǎn)：躲負(fù)荷阻抗能力強(qiáng)。特點(diǎn)：躲負(fù)荷阻抗能力強(qiáng)。setR1：線路金屬性短路時(shí)可靠動(dòng)作，一般取15-30。四邊形阻抗繼電器4K12Kset23Kset3:arg90:180arg()360:arg()180AOCZABZZBCZR比相動(dòng)作方程Zset按照三段式整定原則整定，Rset按照小于最小負(fù)荷阻抗的電阻分量整定2：防止保護(hù)區(qū)末端經(jīng)過過渡電阻短路時(shí)可能出現(xiàn)的超范圍動(dòng)作

26、（超越），一般取7-15。3：在雙電源線路上，考慮到經(jīng)過過渡電阻短路時(shí)，線路始端故障時(shí)的附加測(cè)量阻抗比末端故障時(shí)小，所以該角度小于線路阻抗角，一般取60 。4：當(dāng)線路出口經(jīng)過過渡電阻短路時(shí)，測(cè)量阻抗可能呈現(xiàn)容性，為保證可靠動(dòng)作，一般取30 。(4) 阻抗繼電器的實(shí)現(xiàn)以圓特性方向阻抗繼電器為例setsetKKK| |22ZZUII電壓比幅動(dòng)作方程令setKop2ZUI工作電壓setKpK2ZUUI極化電壓則利用微機(jī)保護(hù)算法實(shí)現(xiàn)下面方程，就形成了方向阻抗繼電器opp| |UUKKsetK90arg90IZUU同理，電壓比相動(dòng)作方程令KopKsetUUIZ工作電壓pKUU 極化電壓則利用微機(jī)保護(hù)算法

27、實(shí)現(xiàn)下面方程，就形成了方向阻抗繼電器opp90arg90UU(5) 阻抗繼電器的精確工作電流以圓特性全阻抗繼電器為例Kset| |ZZ比幅動(dòng)作方程KKset| |UIZ電壓比幅動(dòng)作方程可見，只要阻抗?jié)M足要求，繼電器就應(yīng)該動(dòng)作。是不是真的如此？即KKset| 0IZU比較元件都有最小的動(dòng)作電壓U0（比較電路）或最小的分辨率U0（微機(jī)保護(hù)的字長(zhǎng)決定）。則上式變?yōu)镵Kset0|ZUUI結(jié)論：當(dāng)電流很小時(shí)，繼電器無法動(dòng)作。阻抗繼電器的精確工作電流阻抗繼電器在多大電流時(shí)能夠正確動(dòng)作。KsenKargUI精確工作電流：當(dāng)電壓電流夾角為最靈敏角，即圖示如右且起動(dòng)阻抗actset0.9ZZ使得繼電器剛好動(dòng)作的

28、電流。其中的最小值稱為最小精確工作電流Iac.min ，最大值稱為最大精確工作電流 Iac.max 。KKU0Z0考慮到線路出口短路時(shí)，繼電器，則，繼電器不動(dòng)作，即有電壓死區(qū)。（1）死區(qū)（1）正方向故障無電壓死區(qū)（2）反方向故障可靠不誤動(dòng)要求(6) 方向阻抗繼電器的死區(qū)及消除方法（2）死區(qū)消除方法兩種記憶將故障前電壓加以記憶，微機(jī)保護(hù)中，可以直接利用故障前一個(gè)或兩個(gè)周波的電壓進(jìn)行比較，從而達(dá)到記憶的作用。引入第三相電壓如正序電壓，相當(dāng)于引入了第三相電壓，因?yàn)橛?jì)算正序電壓需要A、B、C三相電壓。(7) 阻抗繼電器的接線方式A1A2A0MAkA1 k2 k0 kB1B2A0MBkB1 k2 k0

29、kC1C2A0MCkC1AA0kA1 k01kBB0kB1 k01kCC0kC1 k01kk2 k0 k()()()UIz lIzz lUIz lIzz lUIz lIzUUIz lIz lIz lUUIz lIz lIz lUUIz lIz lzIz llK點(diǎn)短路時(shí)母線電壓為（1）測(cè)量阻抗與故障距離成正比與系統(tǒng)的運(yùn)行方式無關(guān)（2）測(cè)量阻抗與短路類型無關(guān)。要求1 故障時(shí)的測(cè)量阻抗考慮到IA IA1+ IA2+ IA0且 z1z2A0101AA0A0MA1 k01kkk110(3()33()IKzzUIz lIzz lIIz lzIz lK點(diǎn)A相接地0113zzKz式中為零序補(bǔ)償系數(shù)A1A2A0

30、kA0UIII邊界條件且AkBk1 kA0A3CUUUz lIK I結(jié)論：B、C相比 相多、，則MBCMBMCBC1 k()Uz lUIIUK點(diǎn)BC相短路BC0kBkC,0UUIII 邊界條件且BCkAkBkCkA1 kBCBCUUUUUz lII結(jié)論：AB、CA相比相多或,則（1）相間距離保護(hù)0接線2 距離保護(hù)接線方式阻抗繼電器相別 KU KI A AU A03IK I B BU B03IK I C CU C03IK I （2）接地距離保護(hù)零序補(bǔ)償接線阻抗繼電器相別 KU KI A AU A03IK I B BU B03IK I C CU C03IK I 3 阻抗繼電器在各種故障時(shí)的動(dòng)作情況

31、結(jié)論：只有故障相阻抗繼電器的可以正確測(cè)量短路阻抗。為提高計(jì)算速度，可以先選出故障相再進(jìn)行阻抗計(jì)算。故障類型 AN BN CN ABN BCN CAN AB BC CA ABC KRA KRB KRC KRAB KRBC KRCA (8) 實(shí)用方向阻抗元件消除正方向死區(qū)，防止反方向誤動(dòng)1.正序電壓極化阻抗繼電器KKsetK90arg90IZUU方向阻抗繼電器普通方程P1KUU令則不對(duì)稱故障時(shí)極化電壓不為0；出口對(duì)稱短路時(shí)，靠記憶措施使得極化電壓不為0 。KKsetK90arg90UIZU改寫為KKPKopsetUUIZUU 令，為了消除出口短路死區(qū)，需要保證極化電壓此時(shí)不為零。即極化電壓短路時(shí)，

32、（a）相位始終不變（b）幅值不要降到零。（1）繼電器特性分析動(dòng)作方程MopMsetUUIZ相間阻抗繼電器工作電壓AB、BC、CAp1M0UU 相間阻抗繼電器極化電壓故障前母線正序電壓M0opMset(3)UUIK IZ接地阻抗繼電器工作電壓A、B、C；K為零序補(bǔ)償系數(shù)P1M 0UU 接地阻抗繼電器極化電壓故障前母線正序電壓opP90arg90UU動(dòng)作方程MMkMUIZ正方向故障圖正方向故障分析故工作電壓MMMopkMskMseett()UIZIZIZZ極化電壓為故障前母線正序電壓，則與M側(cè)電源電勢(shì)相差，有jjMSMkMM1M0()IZZeUEe代入動(dòng)作方程，有kMsetjSMkM90arg90

33、()ZZZZe短路阻抗ZkM的動(dòng)作區(qū)是以ZSM+Zset為直徑的圓內(nèi)特點(diǎn)：動(dòng)作區(qū)包括原點(diǎn)，因此無正方向出口死區(qū)。MMkUIZ 反方向故障圖反方向故障分析故工作電壓MMopksetkset()()UIZZIZZ 極化電壓為故障前母線正序電壓，則與N母線正序電壓相差，有jNP1M0kMNUUE eIZZ代入動(dòng)作方程，有ksetjNk90arg90()ZZZZe短路阻抗-Zk的動(dòng)作區(qū)是以以 ZN -Zset為直徑的圓內(nèi)特點(diǎn)：測(cè)量阻抗Zk在第III象限，而動(dòng)作區(qū)在第I象限，因此阻抗繼電器不可能誤動(dòng)。（2）繼電器的穩(wěn)態(tài)特性繼電器無記憶P1MUU 阻抗繼電器極化電壓正方向故障時(shí)kMsetkM90arg90

34、ZZZ動(dòng)作方程P1MMkMUUI Z 反方向故障時(shí)ksetk90arg90ZZZ動(dòng)作方程P1MMkUUI Z 短路阻抗-Zk的動(dòng)作區(qū)是以以 Zset為直徑的圓內(nèi)正序電壓極化方向阻抗繼電器的特點(diǎn)接地故障時(shí)U1不為0，接地阻抗繼電器的極化電壓不需要記憶。*正方向故障無死區(qū)，反方向故障肯定不會(huì)誤動(dòng)2.電抗繼電器（1）電抗繼電器的作用M0opMset(3)UUIK IZ工作電壓：防止雙電源系統(tǒng)正方向外部故障阻抗繼電器誤動(dòng)（超越）（2）電抗繼電器動(dòng)作分析0PDUI Z 極化電壓：ZD為模擬阻抗（幅值為1，角度為線路阻抗角） opP90arg90UU動(dòng)作方程：，即M0Mset0D(3)9090UIK IZ

35、argI ZM0MkM(3)UIK IZ正方向故障：（2）電抗繼電器動(dòng)作分析代入動(dòng)作方程，有M0kMset0D(3)()9090IK IZZargI ZkMset180()360arg ZZ動(dòng)作特性0DM090argarg)3IZIK I令 (動(dòng)作方程變?yōu)?.四邊形阻抗繼電器（1）四邊形阻抗繼電器的特點(diǎn)抗過渡電阻能力強(qiáng)（2）消除死區(qū)措施4101arg903UIK I帶記憶的正序電壓折線AOC的動(dòng)作方程改為141arg90IU接地阻抗繼電器相間阻抗繼電器注意四邊形阻抗繼電器先確定好一個(gè)動(dòng)作區(qū)域，然后判斷測(cè)量阻抗是否位于動(dòng)作區(qū)域內(nèi)部，從而確定繼電器是否動(dòng)作，測(cè)量式阻抗繼電器。工頻變化量阻抗繼電器、

36、正序電壓極化阻抗繼電器、電抗繼電器都是通過電壓方程進(jìn)行判斷，方程判別式阻抗繼電器。3 距離保護(hù)的整定（1）分支電流對(duì)保護(hù)的影響與消除措施助增故障線路電流大于保護(hù)安裝處電流1QF2QFMNPD13QFZ2ZSMZSNkZMMNMMNMNkMN()UUIZIIZIZkMNNkMakrMbIZZZKZZI則分支系數(shù)braK相鄰故障線路電流本線路電流助增使得測(cè)量阻抗增大，保護(hù)區(qū)縮小。bra1KK點(diǎn)故障時(shí)，保護(hù)PD1的測(cè)量阻抗期望值？外汲電流對(duì)保護(hù)的影響外汲故障線路電流小于保護(hù)安裝處電流braNPMNkNMNkNMIZZZKZZI則分支系數(shù)外汲使得測(cè)量阻抗減小，保護(hù)區(qū)伸長(zhǎng)，導(dǎo)致保護(hù)外部故障時(shí)誤動(dòng)。bra

37、1K消除分支電流影響的措施整定距離保護(hù)II段分支系數(shù)取bra.minK主要防超范圍動(dòng)作，即外汲影響 校驗(yàn)III段遠(yuǎn)后備的靈敏系數(shù)分支系數(shù)取bra.maxK（2）三段式距離保護(hù)的整定計(jì)算a、圓特性阻抗繼電器II1.setrelMNZK Z可靠系數(shù)取0.8-0.85I段：保護(hù)區(qū)不能伸出本線路IIIII1.setrelMNbra.min2.set()ZKZKZ可靠系數(shù)取0.8-0.85II段保護(hù)區(qū)不伸出相鄰元件I段的保護(hù)區(qū)，并取最小分支系數(shù)IIII1.setrelMNbra.minT()ZKZKZ取小值0.5靈敏度校驗(yàn)II1.setsenMNZKZ要求大于1.25，否則與相鄰線路段配合IIIL.mi

38、n1.setIIIrelreMsZZK K K可靠系數(shù)取1.2-1.3III段正常時(shí)不起動(dòng)，外部故障切除后可靠返回，依靠時(shí)間的階梯性保證選擇性返回系數(shù)，取1.1自起動(dòng)系數(shù)，1.53NL.max0.93UIIII段靈敏度校驗(yàn)III1.setsenMNlLcos()ZKZ近后備要求大于1.5III1.setsenMNbra.maxNPlL()cos()ZKZKZ遠(yuǎn)后備要求大于1.5b、采用四邊型阻抗繼電器的整定計(jì)算方法I、II、III段公用一個(gè)電阻整定值 setrelL.minLL(cossintan30 )RK ZI、II、III段整定阻抗Zset與圓特性繼電器相同，根據(jù)圖中的幾何關(guān)系可以求取X

39、set。 setsetLL(cossintan)XZ4.影響距離保護(hù)正確動(dòng)作的因素及對(duì)策主要是穩(wěn)定破壞(1)振蕩閉鎖a. 短路故障快速開放保護(hù)；b. 振蕩可靠閉鎖保護(hù)；c.外部故障切除后發(fā)生振蕩保護(hù)不應(yīng)誤動(dòng)；d.振蕩過程中發(fā)生故障保護(hù)應(yīng)當(dāng)可靠動(dòng)作要求振蕩時(shí)保護(hù)不應(yīng)當(dāng)動(dòng)作，由其他自動(dòng)裝置處理。A、振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響（1）系統(tǒng)振蕩時(shí)電壓電流的變化jMNMMSMMNSN(1)EEEeIZZZZa、所有的阻抗角相等b、振蕩中心在電氣中心O點(diǎn)c、兩側(cè)電源電勢(shì)相等（M超前N角度)d、M側(cè)為送電側(cè)（fMfN)假設(shè)MMMSMUEIZ電流電壓周期性變化，周期為振蕩周期（1-3S），即osMN1|Tff00.5

40、11.522.533.544.55-4-3-2-101234fM=50.2HZ,fN=49.8HZ時(shí)的振蕩電流圖振蕩周期2.5s=180=0B、系統(tǒng)振蕩時(shí)測(cè)量阻抗的變化MMMNMN/I/IEECEE由右圖可見，振蕩中心O到PQ阻抗比為因此，測(cè)量阻抗軌跡隨著兩側(cè)電源電勢(shì)的比值C變化。a、M側(cè)為送電側(cè)（C1）則其軌跡如圖中的圓1。b、M側(cè)為受電側(cè)（C1）則其軌跡如圖中的圓2。b、兩側(cè)電勢(shì)相等（C1）則其軌跡如圖中的直線AB。圖中當(dāng)180時(shí)，測(cè)量阻抗在PQ線上且最小，造成 圖中的阻抗繼電器誤動(dòng)。C、振蕩對(duì)距離保護(hù)的影響由右圖可見，測(cè)量阻抗從保護(hù)動(dòng)作區(qū)（圓2）a點(diǎn)進(jìn)b點(diǎn)出，中間相差的時(shí)間小于1s。測(cè)量

41、阻抗軌跡繼電器動(dòng)作區(qū)I段無動(dòng)作延時(shí)，只要測(cè)量阻抗進(jìn)入動(dòng)作區(qū)，保護(hù)就誤動(dòng)，故振蕩時(shí)需閉鎖；II 段動(dòng)作延時(shí)可能小于ab段時(shí)間，保護(hù)可能誤動(dòng)，故振蕩時(shí)需閉鎖；III段的動(dòng)作時(shí)間最長(zhǎng)（超過1s），不受振蕩的影響。D、振蕩閉鎖原理（1）振蕩與短路的區(qū)別a、振蕩電壓、電流、測(cè)量阻抗均作周期性的緩慢變化，周期為振蕩周期；b、振蕩三相對(duì)稱，無負(fù)序或零序分量。短路長(zhǎng)期（不對(duì)稱短路）或瞬間（對(duì)稱短路）出現(xiàn)負(fù)序電流。短路電流、電壓、阻抗突然變化，變化速度快，但短路后又保持穩(wěn)定。振蕩短路dZdt中等dZdt大或很小2I無2I有周期性緩慢進(jìn)入動(dòng)作區(qū)快速進(jìn)入動(dòng)作區(qū)（2）振蕩閉鎖的構(gòu)成原理振蕩閉鎖的起動(dòng)元件振蕩時(shí)閉鎖保護(hù)，在各種故障時(shí)都能開放保護(hù)振蕩中不對(duì)稱短路開放保護(hù)的判據(jù)負(fù)序零序增量起動(dòng)元件20()II相電流差突變量起動(dòng)元件Ia、利用負(fù)序與零序分量開放保護(hù)201|IIm Im一般取0.66b、利用電流的對(duì)稱性開放保護(hù)maxmin|KII最大相電流大于最小相電流1.8倍max00|3|IKI零序電流大于最大相電流0.8倍振蕩中對(duì)稱短路開放保護(hù)的判據(jù)a、由振蕩中心電壓Uos開放保護(hù)osMMsin( )UU