第3章 電網(wǎng)的距離保護

1、I-1第三章第三章 電網(wǎng)的距離保護電網(wǎng)的距離保護3-1 3-1 距離保護的基本原理距離保護的基本原理與構成與構成3-3-2 2 阻抗繼電器阻抗繼電器及其動作特性及其動作特性3-3-3 3 阻抗繼電器的實現(xiàn)方法阻抗繼電器的實現(xiàn)方法3-3-4 4 距離保護的整定計算與對距離保護的評價距離保護的整定計算與對距離保護的評價3-3-5 5 距離保護的振蕩閉鎖距離保護的振蕩閉鎖3-63-6故障類型判別和故障選相故障類型判別和故障選相3-73-7距離保護特殊問題的分析距離保護特殊問題的分析3-3-8 8工頻故障分量距離保護工頻故障分量距離保護I-23-1 3-1 距離保護的基本原理與構成距離保護的基本原理與

2、構成一、距離保護的基本概念一、距離保護的基本概念( (basic concept of distance protection)basic concept of distance protection)反應故障點至保護安裝處之間的距離，并根據(jù)距離遠近確定動作時間。I-33-1 3-1 距離保護的基本原理與構成距離保護的基本原理與構成二、測量阻抗及其與故障距離的關系二、測量阻抗及其與故障距離的關系mmmmmmmjXRZIUZ測量阻抗定義為保護安裝處測量電壓和測量電流之比:為一復數(shù)；可以用極坐標和直角坐標來表達。測量阻抗能夠反映保護安裝點到故障點之間的距離。I-4 M N21setL3KLZSet

3、ZRj Xk3ZmmmmmZIUZ依據(jù)測量阻抗在不同情況下依據(jù)測量阻抗在不同情況下幅值幅值和和相位相位的的“差異差異”，區(qū)分系統(tǒng)是否發(fā)生故障、故障發(fā)生的范圍。區(qū)分系統(tǒng)是否發(fā)生故障、故障發(fā)生的范圍。2K1Kk1Zk2ZI-5對接線方式的基本要求：對接線方式的基本要求：測量電壓測量電壓mmmIUZ2 2） Zm與故障類型無關與故障類型無關, ,ZK選取形式選取形式測量電流測量電流1 1）kkmllzZ1 M N211KZK=z1lk三、三相系統(tǒng)中測量電壓和測量電流的選?。ㄈ?、三相系統(tǒng)中測量電壓和測量電流的選取（距離保護的接線方式距離保護的接線方式）1mmmmkmkUI ZI ZI z L單相系統(tǒng)中

4、發(fā)生金屬性短路時滿足：它是距離保護能夠用測量阻抗正確表示故障距離的前提和基礎。I-6）（）（kKkKkKlzIUlzIUlzIU000222111(kIU M N211KkKlzzzzIIU1110033120UUUUkkkkkKlzIlzIlzIlzIlzIU0010101211kKlzIUU1kKlzIKIUU10)3(接地短路接地短路相間短路相間短路?零序電流補償系數(shù)零序電流補償系數(shù)計算保護計算保護1安裝處安裝處M母線殘壓母線殘壓I-71) 1) 單相接地短路單相接地短路( (K(1) )kklzIKIUU10)3(kAkAAlzIKIUU10)3(kAAmmmlzIKIUIUZ103k

5、mlZ=0一個接地阻抗元件動作一個接地阻抗元件動作 M N21)1(KkIU接地距離保護接線方式：接地距離保護接線方式：000333IKIUIKIUIKIUIUCCBBAAmmkklzIKIUU10)3(I-82) 2) 兩相接地短路（兩相接地短路（K(1,1)）kmlZkklzIKIUU10)3(kAkAAlzIKIUU10)3(kAAmmmlzIKIUIUZ103=0兩個接地阻抗元件動作兩個接地阻抗元件動作 M N21)1 , 1(KkIUI-93) 3) 三相短路三相短路K K(3)(3)kAkAAlzIKIUU10)3(kkmllzZ1kAAmmmlzIKIUIUZ103=0三個接地阻

6、抗元件均動作三個接地阻抗元件均動作 M N21)3(KkIUI-104) 4) 兩相相間短路（兩相相間短路（K K(2)(2)）01033IKIUlzIKIUIUZAKAkAAmmmkklzIKIUU10)3(kmlZkAkAAlzIKIUU10)3(=0無接地阻抗元件動作無接地阻抗元件動作 M N21)2(KkIUI-11相間距離保護接線方式：相間距離保護接線方式：CACABCBCABABmmIUIUIUIU1) 1) 三相短路三相短路(K(K(3)(3) )kABABmmmlzIUIUZ1kmlZ M N21)3(KkIUkKlzIUU1kABkABABlzIUU1=0三個相間阻抗元件均動

7、作三個相間阻抗元件均動作I-122) 2) 兩相相間短路兩相相間短路（K(2), K(1,1)）kABkABABlzIUU1kABABmmmlzIUIUZ1=0kmlZkKlzIUU1一個相間阻抗元件動作一個相間阻抗元件動作 M N21)1 , 1()2(, KKkIUI-133) 3) 單相接地短路單相接地短路( (K(1) )kABkABABlzIUU1ABKABkABABmmmIUlzIUIUZ1kKlzIUU1kmlZ=0無相間阻抗元件動作無相間阻抗元件動作 M N21)1(KkIUkmlzZ1I-14(3)K1)(1,K(1)K(2)K接地短路距離保護接地短路距離保護相間短路距離保護

8、相間短路距離保護相間短路的故障環(huán)路為相間短路的故障環(huán)路為 相相故障環(huán)路相相故障環(huán)路。 測量電壓、測量電流取用了測量電壓、測量電流取用了故障環(huán)路（故障電流流通的故障環(huán)路（故障電流流通的回路）回路）電壓、電流量。電壓、電流量。kKlzIUU1kKlzIKIUU10)3(接地短路的故障環(huán)路為接地短路的故障環(huán)路為 相地故障環(huán)路；相地故障環(huán)路；I-15阻抗繼電器的接線方式阻抗繼電器的接線方式I-16四、距離保護的時限特性四、距離保護的時限特性t tf f（L L） (Characteristics of operating time)：與電流保護相似，采用三段式的階梯時限特性3-1 3-1 距離保護的基

9、本原理與構成距離保護的基本原理與構成I-17 啟動 ZIZIIZIII tII tIII 1&出口跳閘三段式距離保護的組成元件和邏輯框圖3-1 3-1 距離保護的基本原理與構成距離保護的基本原理與構成五、距離保護的構成五、距離保護的構成1、啟動部分判別系統(tǒng)是否發(fā)生故障。（零序，負序分量或電流突變量）2、測量部分測量短路點距保護安裝處的距離，阻抗元件或軟件算法6、出口部分:跳閘出口和信號出口5、配合邏輯部分:實現(xiàn)邏輯配合，時限配合等。3、震蕩閉鎖部分出口部分:4、電壓回路斷線I-183-2 3-2 阻抗繼電器及其動作特性阻抗繼電器及其動作特性一、動作區(qū)域的概念一、動作區(qū)域的概念I-19二

10、、阻抗繼電器的動作特性和動作方程二、阻抗繼電器的動作特性和動作方程1、圓特性阻抗繼電器（1）偏移圓特性圓心：半徑：動作方程A、絕對值比較原理)(21)(212121setsetsetsetZZZZZm121()2OsetsetZZZ121()2setsetZZ3-2 3-2 阻抗繼電器及其動作特性阻抗繼電器及其動作特性圓 內(nèi) 動 作 區(qū) ， 圓 外 不 動 作 區(qū) 。圓周為臨界動作邊界。1OsetOmZZRZZI-20B、相位比較原理1290arg90setmmsetZZZZ 動作阻抗動作阻抗Zop：使阻抗元件處于臨界動作狀態(tài)對應的阻抗。不同阻抗角對應的動作：使阻抗元件處于臨界動作狀態(tài)對應的阻

11、抗。不同阻抗角對應的動作阻抗是不同的。阻抗是不同的。3-2 3-2 阻抗繼電器及其動作特性阻抗繼電器及其動作特性當Zm與Zset1阻抗角相等時，繼電器動作阻抗最大，為Zset1，繼電器最靈敏，Zset1阻抗角為最大靈敏角。當Zset1與Zset2反向時，Zset2=-Zset1，為偏移特性的偏移率。方向性方向性：能夠消除方向阻抗元件在正方向出口處的保護死區(qū)，但同時反方向故障時存在誤動的可能，所以沒有完全的方向性。應用應用：該圓通常用于距離保護的后備段（距離 段）。I-21（2）方向圓特性令Zset2=0，Zset1Zset；圓心 半徑setZ21setZ21A、絕對值比較動作方程setsetZ

12、ZZm2121B、相位比較動作方程90arg90mmsetZZZ該繼電器也稱為導納繼電器或姆歐（mho）繼電器。一般用于距離保護的主保護段。3-2 3-2 阻抗繼電器及其動作特性阻抗繼電器及其動作特性最靈敏角：最靈敏角：Zset阻抗角阻抗角為線路阻抗角，線路阻抗最大，保護范圍最長。方向性方向性：當保護方向發(fā)生故障時下動作，具有明確的方向性。應用應用：距離保護的主保護段（距離I，II 段）。I-22（3）全阻抗圓特性Zset2=-Zset，Zset1=ZsetA、絕對值比較動作方程setZZmB、相位比較動作方程90arg90setmsetmZZZZ 3-2 3-2 阻抗繼電器及其動作特性阻抗繼

13、電器及其動作特性動作阻抗：動作阻抗：Zop不同阻抗角對應動作阻抗相同。不同阻抗角對應動作阻抗相同。方向性方向性：無方向性。應用應用：單側電源網(wǎng)絡。I-23（4）上拋圓特性Zset1,Zset2都在第一象限，應用：其阻抗元件通常用在發(fā)電機的失磁保護。3-2 3-2 阻抗繼電器及其動作特性阻抗繼電器及其動作特性I-24（5）特性圓的偏轉動作邊界不是90到90,但動作范圍仍是180。動作方程Zset1，Zset2末端連線不是圓的直徑，而是它的一個弦。 1290arg90setmmsetZZZZ, 03-2 3-2 阻抗繼電器及其動作特性阻抗繼電器及其動作特性I-252、蘋果形特性和橄欖形特性阻抗元件

14、90，動作區(qū)域為蘋果形，有較高的耐受過渡電阻的能力，但耐受過負荷能力較差。IIac.minac.min時，就可以保證起動阻抗的誤差在時，就可以保證起動阻抗的誤差在1010以內(nèi)，這個誤差在選擇可以內(nèi)，這個誤差在選擇可靠系數(shù)時已經(jīng)考慮。當加入繼電器的電流足夠大時，可忽略靠系數(shù)時已經(jīng)考慮。當加入繼電器的電流足夠大時，可忽略U U0 0的影響，但需考慮的影響，但需考慮電抗互感器的飽和。電抗互感器的飽和。 在出口短路時的測量阻抗很小，動作阻抗的變化一般不會影響保護的正確動在出口短路時的測量阻抗很小，動作阻抗的變化一般不會影響保護的正確動作，所以最大精確工作電流一般不必校驗。作，所以最大精確工作電流一般不

15、必校驗。 在阻抗繼電器應用于較短線路時，由于線路末端短路時測量電壓可能較低，在阻抗繼電器應用于較短線路時，由于線路末端短路時測量電壓可能較低，需對最小精確工作電壓進行校驗。線路較長時，一般不用校驗精確工作電壓。需對最小精確工作電壓進行校驗。線路較長時，一般不用校驗精確工作電壓。UacacUsetKUUIKUZ0min.min.010,1 . 0.min.min1.5 2kmaracIKI3-3-3 3 阻抗繼電器的實現(xiàn)方法阻抗繼電器的實現(xiàn)方法I-543-4 3-4 距離保護的整定計算與對距離保護的評價距離保護的整定計算與對距離保護的評價一、距離保護的整定計算（基于圓特性地實現(xiàn)）一、距離保護的整

16、定計算（基于圓特性地實現(xiàn)）設各測量元件整定阻抗方向與線路阻抗方向一致，圓周1,2,3分別為線路AB的A處保護I,II,III段的動作特性圓，4為線路BC的B處保護I段的動作特性圓。I-551、距離保護距離保護I段的整定段的整定一般按躲開下一條線路出口處短路的原則來確定，可靠系數(shù)取0.80.85。);85. 08 . 0(;1IrelABIrelsetIKLzKZ3-4 3-4 距離保護的整定計算與對距離保護的評價距離保護的整定計算與對距離保護的評價I-562、距離保護距離保護段的整定段的整定按下述按下述2 2個原則進行計算，取較小者作為個原則進行計算，取較小者作為段整定阻抗段整定阻抗1)1)與

17、相鄰線路距離與相鄰線路距離I I段相配合段相配合3-4 3-4 距離保護的整定計算與對距離保護的評價距離保護的整定計算與對距離保護的評價1AUI121A BKI ZI ZI21ABkABbkIZZZK ZI有助增電流時有助增電流時K Kb b11，測量阻抗將增大。有外汲電流時正好相反。測量阻抗將增大。有外汲電流時正好相反。以以Kb為最小的運行方式來整定，使之不超出保護距離為最小的運行方式來整定，使之不超出保護距離I I段的范圍段的范圍，用Kb為最大的運行方式來校驗，這樣就不會失去選擇性為最大的運行方式來校驗，這樣就不會失去選擇性。8 . 0);(2 .min.1 .relIIsetIbABre

18、lIIsetIIKZKZKZ1mZI-572)與相鄰變壓器的快速保護（差動保護等）相配合，與相鄰變壓器的快速保護（差動保護等）相配合，Zt為變壓器的阻抗為變壓器的阻抗75. 07 . 0);(min.1 .relIItbABrelIIsetIIKZKZKZ3)校驗距離校驗距離II段在本線路末端短路時的靈敏系數(shù)段在本線路末端短路時的靈敏系數(shù)K sen保護裝置的動作阻抗保護裝置的動作阻抗/保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時故障阻抗的計算值保護范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時故障阻抗的計算值當靈敏系數(shù)不滿足要求時，應進一步延伸保護范圍，使之與下一條線路的距當靈敏系數(shù)不滿足要求時，應進一步延伸保護范圍，使之與下一條線路

19、的距離離II段相配合，時限整定為段相配合，時限整定為11.2s。4)動作時間的整定：動作時間的整定：比與之配合的相鄰元件保護動作時間大比與之配合的相鄰元件保護動作時間大一個時間級差；1.25IIsetsenABZKZ段）最大的動作時間或元件保護段（為與本保護配合的相鄰III,)(2)(21xxIItttt3-4 3-4 距離保護的整定計算與對距離保護的評價距離保護的整定計算與對距離保護的評價 當被保護線路末段母線上既有出線又有變壓器時，分兩種情況計算，當被保護線路末段母線上既有出線又有變壓器時，分兩種情況計算，取其中較小者作為整定阻抗。取其中較小者作為整定阻抗。 當被保護線路末段母線上的出線或

20、變壓器采用電流速斷保護時，應當被保護線路末段母線上的出線或變壓器采用電流速斷保護時，應將電流保護的動作范圍換算成阻抗，然后用上述公式進行計算。將電流保護的動作范圍換算成阻抗，然后用上述公式進行計算。I-583、距離保護第、距離保護第III段的整定段的整定（1）III段的整定阻抗段的整定阻抗1)與相鄰線路距離保護與相鄰線路距離保護II段或段或III段配合整定段配合整定。2)與相鄰變壓器的電流電壓保護配合整定與相鄰變壓器的電流電壓保護配合整定。8 . 0);(2 .min.1 .relIIIsetIIbABrelIIIsetIIIKZKZKZ.1.minminmin();IIIIIIsetrelA

21、BbZKZKZZ為電流電壓保護的最小保護范圍對應的阻抗值。3)按躲開最小負荷阻抗按躲開最小負荷阻抗Z L. min來整定，它表示當線路上流過最大負荷電流且母線電壓線路上流過最大負荷電流且母線電壓最低時最低時，在線路始端所測量到的阻抗。當距離保護第III段采用全阻抗繼電器，其起動阻抗為以上式計算結果為半徑的圓；max.max.min.min.)95.09.0(LNLLLIUIUZressrelLIIIsetKKKZZmin.1.3-4 3-4 距離保護的整定計算與對距離保護的評價距離保護的整定計算與對距離保護的評價;25.115.1;5.25.1;25.12.1ressrelKKKI-59(2)

22、靈敏度校驗：作為遠后備保護時，按相鄰元件末端短路的條件來校驗，并考慮分支系數(shù)為最大的運行方式，作為近后備保護時，按本線路末端短路的條件來校驗，2 .1max.)2(nextbABsetIIIsenZKZZK5.1)1(ABsetIIIsenZZK若不滿足靈敏度要求，采用方向阻抗繼電器，在整定其動作特性圓時，須考慮其起動阻抗隨負荷阻抗角的變化關系以及正常運行時負荷潮流和功率因數(shù)的變化， ，圓的直徑為：采用方向阻抗繼電器有較好的躲負荷性能。按上述按上述3 3個原則進行計算，取較小者作為個原則進行計算，取較小者作為IIIIII段整定阻抗。段整定阻抗。Lset)cos(min.1 .Lsetressr

23、elLIIIsetKKKZZ（3）動作時間的整定：與相鄰設備保護動作時間相配合；距離III段不經(jīng)振蕩閉鎖，動作時間不小于最大的振蕩周期（1.5s2s）3-4 3-4 距離保護的整定計算與對距離保護的評價距離保護的整定計算與對距離保護的評價I-60三、對距離保護的評價三、對距離保護的評價1)阻抗繼電器同時反應于電流增大電壓降低而動作，比電流、電壓保護有較高的靈敏度。距離I段不受系統(tǒng)運行方式變化的影響運行方式變化的影響，其它兩段受到的影響也比較小，因此，保護范圍比較穩(wěn)定保護范圍比較穩(wěn)定；可以在多電源的復雜網(wǎng)絡中多電源的復雜網(wǎng)絡中保證動作的選擇性保證動作的選擇性；2)距離I段是瞬時動作的，但只能保護

24、線路全長的80-85%，另有一部分須經(jīng)0.5s的延時，在220kV及以上電壓的網(wǎng)絡中，有時不能作為主保護有時不能作為主保護；3)可以應用于線路、發(fā)電機、變壓器的后備保護后備保護。4) 距離保護構成、接線、算法復雜，可靠性可靠性比電流保護低。3-4 3-4 距離保護的整定計算與對距離保護的評價距離保護的整定計算與對距離保護的評價的變比。分別為TVTA,;,)1()2()1()2(TvTAsetTVTAsetmTVTAmnnZnnZZnnZ4、將整定阻抗換算到二次側二、二、110kV線路保護配置（線路保護配置（P97）I-61有一方向阻抗繼電器，若正常運行時的測量阻抗為3.530o,要使該方向阻抗

25、繼電器在正常運行時不動作，則整定阻抗最大不能超過多少？（設 )3-4 3-4 距離保護的整定計算與對距離保護的評價距離保護的整定計算與對距離保護的評價 75setI-623.53-4 3-4 距離保護的整定計算與對距離保護的評價距離保護的整定計算與對距離保護的評價30L 75set95. 4)3075cos(/5 . 3setZ3075jxRsetZmZI-633-4 3-4 距離保護的整定計算與對距離保護的評價距離保護的整定計算與對距離保護的評價I-64I-65I-66I-67I-68I-69I-70I-71 作業(yè)：3.7;3.9;3.17;3.18;3.19; I-72上節(jié)課內(nèi)容回憶axb

26、bKK.min.m在整定阻抗計算中使用在靈敏度校驗中使用，欠量保護，過量保護1AUI121A BKI ZI ZI21ABkIZZI1mZbK 的取值？后續(xù)討論中的核心：測量阻抗所受影響，動作特性后續(xù)討論中的核心：測量阻抗所受影響，動作特性ABbkZK ZK Kb b完成保護完成保護范圍的折算范圍的折算I-73一、振蕩閉鎖的概念一、振蕩閉鎖的概念振蕩原因振蕩原因 電力系統(tǒng)中由于輸電線路輸送功率過大，超過靜穩(wěn)定極限，由于無功功率電力系統(tǒng)中由于輸電線路輸送功率過大，超過靜穩(wěn)定極限，由于無功功率不足而引起系統(tǒng)電壓降低或由于短路故障切除緩慢或由于非同期自動重合閘不不足而引起系統(tǒng)電壓降低或由于短路故障切除

27、緩慢或由于非同期自動重合閘不成功都可能引起系統(tǒng)振蕩。成功都可能引起系統(tǒng)振蕩。電力系統(tǒng)振蕩電力系統(tǒng)振蕩 并列運行的電力系統(tǒng)或發(fā)電廠之間出現(xiàn)功率角大范圍周期性變化的現(xiàn)象。并列運行的電力系統(tǒng)或發(fā)電廠之間出現(xiàn)功率角大范圍周期性變化的現(xiàn)象。 電力系統(tǒng)的失步振蕩屬于嚴重的不正常運行狀態(tài)，而不是故障狀態(tài)，保護電力系統(tǒng)的失步振蕩屬于嚴重的不正常運行狀態(tài)，而不是故障狀態(tài)，保護不應動作。不應動作。振蕩閉鎖振蕩閉鎖 用來防止系統(tǒng)振蕩時保護誤動作的措施。一般用在距離保護中。用來防止系統(tǒng)振蕩時保護誤動作的措施。一般用在距離保護中。3-3-5 5 距離保護的振蕩閉鎖距離保護的振蕩閉鎖I-74二、電力系統(tǒng)振蕩對距離保護測量

28、元件的影響二、電力系統(tǒng)振蕩對距離保護測量元件的影響1、電力系統(tǒng)振蕩時電流、電壓的變化規(guī)律、電力系統(tǒng)振蕩時電流、電壓的變化規(guī)律jMNeEEMNMLNEEEIZZZZNNNMMMZIEUZIEU，3-3-5 5 距離保護的振蕩閉鎖距離保護的振蕩閉鎖假設假設MNEE，幅值相等，相角差（即功角）為MLN等效電源之間的阻抗為ZZ+Z +Z線路中的電流線路中的電流向量表示向量表示(1)jMEeZ母線電壓母線電壓I-752sin2MEE 電動勢差電動勢差E E有效值有效值 線路電流的有效值線路電流的有效值2sin2ZEZEIMNlMNlMdRRRXXXarcctg3-3-5 5 距離保護的振蕩閉鎖距離保護的

29、振蕩閉鎖線線路路壓壓降的方向：降的方向：U=I*ZL電氣電氣中心或振中心或振蕩蕩中中心心2cosMOSEU 參考相量參考相量ME 隨功角變化隨功角變化NE落后落后電勢電勢差的角度差的角度為為系系統(tǒng)聯(lián)統(tǒng)聯(lián)系阻抗角系阻抗角MNEEEI-76若系統(tǒng)阻抗角與線路阻抗角不相等若系統(tǒng)阻抗角與線路阻抗角不相等時，電壓向量不會落在直線 上。若線路阻抗是均勻的，線路上任一點的電壓向量的端點將落在代表線路電壓降落的直線 上。此時，振蕩中心的位置隨 的變化而變化。MENEMUNUssI-772、電力系統(tǒng)振蕩時、電力系統(tǒng)振蕩時測量阻抗的變化規(guī)律測量阻抗的變化規(guī)律設距離保護安裝在變電所M的線路上，安裝于M點的阻抗繼電器

30、的測量阻抗為：MMUI11(1)22mMZZjctgZ11 cossinjej (1)jMNMMMLNEEEeEIIZZZZZ 11mMjZZZeMMMMEI ZIMMMEZI222sincos222sinj2221222(1)22221122ctgsinjctgsinjctgjctg111()222mMZZj Z ctgMMZZ令：mmmUZIMMZZI-783-3-5 5 距離保護的振蕩閉鎖距離保護的振蕩閉鎖111()222mMZZj Z ctg在阻抗復平面上作出該阻抗在阻抗復平面上作出該阻抗要求該阻抗向量起點位于坐標原點要求該阻抗向量起點位于坐標原點12M 與 關系？阻抗繼電器是否誤動，

31、誤動時間長短與保護安裝位置、阻抗繼電器是否誤動，誤動時間長短與保護安裝位置、保護動作范圍、動作特性的形狀和振蕩周期長短有關。保護動作范圍、動作特性的形狀和振蕩周期長短有關。I-794、三相短路和振蕩的區(qū)別、三相短路和振蕩的區(qū)別1)1)振蕩時，電流和電壓的幅值均做周期性的變化，但變化速度較慢，振蕩時，電流和電壓的幅值均做周期性的變化，但變化速度較慢， 180180度時最嚴重；短路后，短路電流和各點電壓值是不變的，但變化速度很度時最嚴重；短路后，短路電流和各點電壓值是不變的，但變化速度很快。快。2)2)振蕩時，任一點電流與電壓之間的相位關系都隨振蕩時，任一點電流與電壓之間的相位關系都隨 而變化；短

32、路時，電而變化；短路時，電流和電壓之間的相位是不變的。流和電壓之間的相位是不變的。3)3)振蕩時，三相完全對稱，電力系統(tǒng)中沒有負序分量出現(xiàn)；短路時，總會出振蕩時，三相完全對稱，電力系統(tǒng)中沒有負序分量出現(xiàn)；短路時，總會出現(xiàn)負序分量?，F(xiàn)負序分量。三、距離保護的振蕩閉鎖措施三、距離保護的振蕩閉鎖措施對振蕩閉鎖回路的要求為：對振蕩閉鎖回路的要求為：1)1)系統(tǒng)發(fā)生振蕩而沒有故障時，應可靠地將保護閉鎖，且振蕩不停息，閉鎖系統(tǒng)發(fā)生振蕩而沒有故障時，應可靠地將保護閉鎖，且振蕩不停息，閉鎖不應解除不應解除2)2)系統(tǒng)發(fā)生各種類型的故障時，保護不應閉鎖而能可靠的動作；系統(tǒng)發(fā)生各種類型的故障時，保護不應閉鎖而能可

33、靠的動作；3)3)在振蕩過程中發(fā)生故障時，保護應能正確動作；在振蕩過程中發(fā)生故障時，保護應能正確動作；4)4)先故障而后發(fā)生振蕩時，保護不致無選擇的動作；先故障而后發(fā)生振蕩時，保護不致無選擇的動作；I-80振蕩閉鎖回路有兩種振蕩閉鎖回路有兩種1 1、利用負（零）序分量的出現(xiàn)與否或電流突然變化（故障前后）來實現(xiàn)。、利用負（零）序分量的出現(xiàn)與否或電流突然變化（故障前后）來實現(xiàn)。在系統(tǒng)無故障時，保護一直處于閉鎖狀態(tài)。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，短時開放距離在系統(tǒng)無故障時，保護一直處于閉鎖狀態(tài)。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，短時開放距離保護允許保護出口跳閘稱為短時開放。在開放時間內(nèi)，若阻抗繼電器動作，可保護允許保護出口跳閘

34、稱為短時開放。在開放時間內(nèi)，若阻抗繼電器動作，可實現(xiàn)跳閘；若不動作，則重新將保護閉鎖。實現(xiàn)跳閘；若不動作，則重新將保護閉鎖。 T TDWDW為振蕩閉鎖的開放時間，或稱為允許動作時間。為振蕩閉鎖的開放時間，或稱為允許動作時間。 T TDWDW 0.1-0.3s0.1-0.3s。整組復歸元件與故障判斷元件，整組復歸元件與故障判斷元件，SWSW配合，保證在整個一次故障過程中，保護只配合，保證在整個一次故障過程中，保護只開放一次。開放一次。 故障判斷元件可稱為啟動元件，判斷系統(tǒng)是否發(fā)生故障，要求其靈敏度高故障判斷元件可稱為啟動元件，判斷系統(tǒng)是否發(fā)生故障，要求其靈敏度高，動作速度快，系統(tǒng)振蕩時不誤動。，

35、動作速度快，系統(tǒng)振蕩時不誤動。3-3-5 5 距離保護的振蕩閉鎖距離保護的振蕩閉鎖I-812 2、利用測量阻抗的變化速度的不同來實現(xiàn)（、利用測量阻抗的變化速度的不同來實現(xiàn)（“大圓套小圓大圓套小圓”）短路時，測量阻抗由短路時，測量阻抗由Z ZL L突變到突變到Z Zk k；振蕩時測量阻抗變化緩慢。；振蕩時測量阻抗變化緩慢。KZ1KZ1為高定值阻抗為高定值阻抗元件，元件，KZ2KZ2為低定值阻抗元件。為低定值阻抗元件。KZ1KZ1動作后先開放時間動作后先開放時間 ，這段時間，這段時間KZ2KZ2動作，動作，去開放保護；若不動作，就不開放保護。短路時阻抗變化率較大，去開放保護；若不動作，就不開放保護

36、。短路時阻抗變化率較大，KZ1,KZ2KZ1,KZ2動作動作時間差小于時間差小于 。tt3 3、利用動作的延時實現(xiàn)振蕩閉鎖、利用動作的延時實現(xiàn)振蕩閉鎖 距離保護距離保護段阻抗元件只要延時時間大于段阻抗元件只要延時時間大于1-1.5s1-1.5s（一個振蕩周期），系統(tǒng)（一個振蕩周期），系統(tǒng)振蕩時就不會動作。振蕩時就不會動作。3-3-5 5 距離保護的振蕩閉鎖距離保護的振蕩閉鎖I-823-3-5 5 距離保護的振蕩閉鎖距離保護的振蕩閉鎖四、振蕩過程中再故障的判斷四、振蕩過程中再故障的判斷 在振蕩中又發(fā)生短路，仍需切除故障。在振蕩閉鎖元件中增設振蕩過程中在振蕩中又發(fā)生短路，仍需切除故障。在振蕩閉鎖元

37、件中增設振蕩過程中再故障的判別邏輯，判出振蕩中又發(fā)生內(nèi)部短路，開放保護。再故障的判別邏輯，判出振蕩中又發(fā)生內(nèi)部短路，開放保護。發(fā)生不對稱短路發(fā)生不對稱短路:發(fā)生對稱短路發(fā)生對稱短路:0.03 . .cos0.08 . .,p.u.cos;puUpuU為電流落后電壓的相角；為標幺值，為電壓在電流方向上投影 三相短路時，近似等于故障點處電弧電壓；振蕩時近似為振蕩中心電壓。201201;,m0.5-0.7IIm IIII分別為負序，零序和正序電流的幅值； 為比例系數(shù)，。I-83一、必要性一、必要性 距離保護中，為準確反映故障距離以及分相跳閘，要求保護裝置能夠判斷距離保護中，為準確反映故障距離以及分相

38、跳閘，要求保護裝置能夠判斷出故障類型和相別。出故障類型和相別。 數(shù)字式保護常用的有相電流差突變量和相電流突變量選相。數(shù)字式保護常用的有相電流差突變量和相電流突變量選相。 相電流差突變量選相定義為相電流差突變量選相定義為先判有先判有無零序分量無零序分量，判斷是，判斷是接地短路接地短路還是還是不接地短路不接地短路。 若為若為接地短路接地短路，則，則 為故障前相電流。，為故障后相電流；，為相電流突變量；，為相電流差突變量；C0000000,;)()()()(IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIBACBACBACABCABACCACBBCBABBAABABAAB. 84C)()(

39、B)()(A)()(mmIImIImIImIImIImIImBCABCAABABCABCCACABCABBC為整定系數(shù)，相接地；，判斷為相接地；，判斷為相接地；，判斷為3-3-6 6 故障類型判別和故障選相故障類型判別和故障選相I-84 若不滿足上式，則為兩相接地故障。求出三個相電流差突變量的最大值，若不滿足上式，則為兩相接地故障。求出三個相電流差突變量的最大值，與之對應的兩相為故障相。與之對應的兩相為故障相。 無零序電流，則判斷為相間短路無零序電流，則判斷為相間短路。 上述條件均不滿足，則為三相短路。上述條件均不滿足，則為三相短路。 或當負序電流大于定值時，判斷為兩相故障（求出三個相電流差突

40、變量或當負序電流大于定值時，判斷為兩相故障（求出三個相電流差突變量 的最大值，與之對應的兩相為故障相的最大值，與之對應的兩相為故障相 ），否則為三相短路。），否則為三相短路。選相算法還選相算法還有序分量的選相原理等。分量的選相原理等。. 84CA)()(BC)()(AB)()(mmIImIImIImIImIImIImCBABCABABCAC為整定系數(shù)，相短路；，判斷為相短路；，判斷為相短路；，判斷為I-853-3-7 7 距離保護特殊問題的分析距離保護特殊問題的分析一、短路點過渡電阻一、短路點過渡電阻Fault resistance對距離保護的影響對距離保護的影響 電力系統(tǒng)的短路一般都不是金屬

41、性的，而是在短路點存在過渡電阻。它將使電力系統(tǒng)的短路一般都不是金屬性的，而是在短路點存在過渡電阻。它將使距離保護的測量阻抗發(fā)生變化。距離保護的測量阻抗發(fā)生變化。1、短路點過渡電阻的性質(zhì)、短路點過渡電阻的性質(zhì)定義定義 當相間短路或接地短路時，短路電流從一相流到另一相或從相導線流入地流當相間短路或接地短路時，短路電流從一相流到另一相或從相導線流入地流回中性點的途徑中所通過的物質(zhì)的電阻，這包括電弧，中間物質(zhì)的電阻，相導線回中性點的途徑中所通過的物質(zhì)的電阻，這包括電弧，中間物質(zhì)的電阻，相導線與地之間的接觸電阻，金屬桿塔的接地電阻等。與地之間的接觸電阻，金屬桿塔的接地電阻等。相間短路相間短路-電弧電阻，

42、電弧電阻， Rg=1050Lg/Ig (Ig為電弧電流的有效值為電弧電流的有效值A，Lg為電弧長度為電弧長度)公式估計公式估計。接地短路接地短路接地電阻接地電阻 標準: Rg.max=100(220kV system), Rg.max=300(500kV system)I-862、單側電源線路上過渡電阻的影響、單側電源線路上過渡電阻的影響 這樣當這樣當Rg較大時，可能出現(xiàn)較大時，可能出現(xiàn)Zm.2已超出保護已超出保護2第第I段整定的特性圓范圍，而段整定的特性圓范圍，而Zm.1 仍位于保護仍位于保護1第第段整定的特性圓范圍內(nèi)的情況。此時，兩保護都以第段整定的特性圓范圍內(nèi)的情況。此時，兩保護都以第段

43、的時限動作，從而失去了選擇性。段的時限動作，從而失去了選擇性。 保護距短路點越近受過渡電阻影響越大，被保護線路越短，保護整定值越保護距短路點越近受過渡電阻影響越大，被保護線路越短，保護整定值越小，受過渡電阻的影響越大。小，受過渡電阻的影響越大。gmgABmgkmRZRZZRZZ2.1 .;3-3-7 7 距離保護特殊問題的分析距離保護特殊問題的分析I-87在線路在線路BCBC始端經(jīng)過渡電阻始端經(jīng)過渡電阻R Rg g三相短路。三相短路。()kkBkgkgUI RIIR3 3、雙側電源線路上過渡電阻的影響、雙側電源線路上過渡電阻的影響 R Rg g對測量阻抗的影響對測量阻抗的影響？2.()kkgk

44、BmggkkkIIRIUZRRIII=kkkkIII保護保護1 1、保護、保護2 2測量阻抗為多少？測量阻抗為多少？()+kkAkgkABgABkgUI RI ZIRZIR1.()+()kgABkgkAmgABgkkkIRZIRIUZRZRIII兩側短路電流相兩側短路電流相位關系密切相關位關系密切相關I-883 3、雙側電源線路上過渡電阻的影響、雙側電源線路上過渡電阻的影響()kkBkgkgUI RIIR2.()kkgkBmggkkkIIRIUZRRIII=kkkkIII()+kAkgkABgABkgUI RI ZIRZIR1.()+()kgABkgAmkkkgABgkIRZIRUZIIIRZ

45、RI A A處總測量阻抗可能會因過渡電阻的影響而減小，在嚴重處總測量阻抗可能會因過渡電阻的影響而減小，在嚴重的情況下，可能是測量阻抗落入其距離保護的情況下，可能是測量阻抗落入其距離保護段誤動作。這段誤動作。這種因為過渡電阻存在而導致保護測量阻抗變小，進一步引起種因為過渡電阻存在而導致保護測量阻抗變小，進一步引起保護誤動作的現(xiàn)象，稱為保護誤動作的現(xiàn)象，稱為距離保護的穩(wěn)態(tài)超越。距離保護的穩(wěn)態(tài)超越。I-894、克服過渡電阻影響的措施、克服過渡電阻影響的措施如圖所示，假定保護如圖所示，假定保護2 2的距離的距離I I段采用不同特性的段采用不同特性的阻抗元件，它們的整定值選擇的都一樣，為阻抗元件，它們的

46、整定值選擇的都一樣，為0.850.85Z ZABAB。 一般的，阻抗繼電器的動作特性在一般的，阻抗繼電器的動作特性在R R軸方向所軸方向所占的面積越大時則受過渡電阻的影響越小。占的面積越大時則受過渡電阻的影響越小。防止過渡電阻的方法防止過渡電阻的方法1)采用能容許較大的過渡電阻而不致拒動的阻抗繼電器；如圖3-58所示。2)利用所謂的瞬時測量裝置，如圖3-59所示。3-3-7 7 距離保護特殊問題的分析距離保護特殊問題的分析討論的前提條件：討論的前提條件： 過渡電阻的大小一定過渡電阻的大小一定 兩側電流相位關系一定兩側電流相位關系一定I-90相間短路時，過渡電阻主要是電弧電阻過渡電阻主要是電弧電

47、阻，其數(shù)值在短路瞬間最小，經(jīng)0.1s左右，就迅速增大。通常在距離保護 的第II段采用瞬時測量裝置瞬時測量裝置，使短路瞬間的測量阻 抗值固定下來，使得Rg影響減至最小。它只能用于反應相間短路的阻抗繼電器，因為接地短路情況下，電弧電阻只占過渡電阻的很小部分。3-3-7 7 距離保護特殊問題的分析距離保護特殊問題的分析圖3-59瞬時測量裝置的原理接線圖1保護裝置的啟動元件（或第III段）；2-第II段阻抗元件；3-瞬時測量用中間繼電器；4-第II段時間元件I-913-3-7 7 距離保護特殊問題的分析距離保護特殊問題的分析二、線路串聯(lián)補償電容對距離保護的影響二、線路串聯(lián)補償電容對距離保護的影響 在遠

48、距離的高壓或超高壓輸電系統(tǒng)中，為增大線路傳輸能力和提高系統(tǒng)在遠距離的高壓或超高壓輸電系統(tǒng)中，為增大線路傳輸能力和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，可采用線路串聯(lián)補償電容的方法來減小系統(tǒng)間的聯(lián)絡阻抗。線路串穩(wěn)定性，可采用線路串聯(lián)補償電容的方法來減小系統(tǒng)間的聯(lián)絡阻抗。線路串聯(lián)補償電容前后，短路阻抗將發(fā)生突變。串聯(lián)補償容抗大小用補償度來描述聯(lián)補償電容前后，短路阻抗將發(fā)生突變。串聯(lián)補償容抗大小用補償度來描述：K Kcomcom=X=Xc c/X/XL L串聯(lián)補償電容安裝在線路串聯(lián)補償電容安裝在線路B-CB-C始端。保護始端。保護3 3將拒動將拒動，保護保護1,21,2可能誤動，保護可能誤動，保護4 4不受影響。不受影響

49、。I-92減少串聯(lián)補償電容影響的措施有減少串聯(lián)補償電容影響的措施有1)采用直線型動作特性克服反方向動作。采用直線型動作特性克服反方向動作。2)用負序功率方向元件閉鎖誤動的距離保護。用負序功率方向元件閉鎖誤動的距離保護。3)選取故障前的記憶電壓為參考電壓來克服串補電容的影響。選取故障前的記憶電壓為參考電壓來克服串補電容的影響。4)通過整定計算來減少串補電容的影響。通過整定計算來減少串補電容的影響。3-3-7 7 距離保護特殊問題的分析距離保護特殊問題的分析I-93三、短路電壓、電流中的非工頻分量對距離保護的影響三、短路電壓、電流中的非工頻分量對距離保護的影響 短路的電磁暫態(tài)過程是個過渡過程，其中

50、系統(tǒng)中的電壓和電流不僅有工頻量幅值短路的電磁暫態(tài)過程是個過渡過程，其中系統(tǒng)中的電壓和電流不僅有工頻量幅值和相位的變化，還含有大量的非工頻暫態(tài)分量：衰減直流分量，諧波分量，非周期高和相位的變化，還含有大量的非工頻暫態(tài)分量：衰減直流分量，諧波分量，非周期高頻分量等。頻分量等。1 1、衰減直流分量對距離保護的影響及克服措施、衰減直流分量對距離保護的影響及克服措施 電抗變換器對模擬式保護中相位比較原理的測量元件影響較大，對數(shù)字式保護的電抗變換器對模擬式保護中相位比較原理的測量元件影響較大，對數(shù)字式保護的影響與保護選用的測量原理，濾波措施，計算方法有密切關系。消除其影響的措施：影響與保護選用的測量原理，濾波措施，計算方法有密切關系。消除其影響的措施：采用不受其影響的算法，如解微分方程算法；采用各種濾除衰減直流分量的算法。采用不受其影響的算法，如解微分方程算法；采用各種濾除衰減直流分量的算法。2 2、諧波及高頻分量對距離保護的影響及克服措施、諧波及高頻分量對距離保護的影響及克服措施 對模擬式保護中幅值比較和相位比較的測量元件都有影響。