第四篇-繼電保護(hù)配置及設(shè)備-線路保護(hù)基礎(chǔ)課件

5線路保護(hù)基礎(chǔ)5.0距離保護(hù)的概念5.1阻抗繼電器5.3微機(jī)保護(hù)中距離特性的算法1ppt課件5.0距離保護(hù)的概念

距離保護(hù)：是反應(yīng)保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離，并根據(jù)距離的遠(yuǎn)近而確定動(dòng)作時(shí)限的一種保護(hù)裝置。

測(cè)量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)的距離，實(shí)際上是測(cè)量保護(hù)安裝處至故障點(diǎn)之間的阻抗大小，故有時(shí)又稱之為阻抗保護(hù)。2ppt課件

在被保護(hù)線路任一點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，測(cè)量阻抗為保護(hù)安裝地點(diǎn)到短路點(diǎn)的短路阻抗，即

距離保護(hù)反應(yīng)的信息量比反應(yīng)單一物理量的電流保護(hù)靈敏度高。3ppt課件時(shí)限特性

距離保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間t與保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間的距離l的關(guān)系稱為距離保護(hù)的時(shí)限特性，目前獲得廣泛應(yīng)用的是三階梯型時(shí)限特性。4ppt課件距離保護(hù)的組成

1.起動(dòng)元件:其主要作用是在發(fā)生故障的瞬間起動(dòng)整套保護(hù)。采用的是過電流繼電器或者阻抗繼電器。2.方向元件:

作用是保證保護(hù)動(dòng)作的方向性。采用單獨(dú)的方向繼電器，或方向元件和阻抗元件相結(jié)合。

3.距離元件：作用是測(cè)量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離（即測(cè)量阻抗），一般采用阻抗繼電器。4.時(shí)間元件：作用是根據(jù)預(yù)定的時(shí)限特性確定動(dòng)作的時(shí)限，以保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性，一般采用時(shí)間繼電器。

跳閘7645ZⅠZⅡZⅢtⅡtⅢ起動(dòng)元件方向元件出口元件12238距離保護(hù)原理的組成元件框圖5ppt課件正常運(yùn)行時(shí):起動(dòng)元件1不起動(dòng)，保護(hù)裝置處于被閉鎖狀態(tài)。

如果故障點(diǎn)位于距離Ⅱ段之外的距離Ⅲ段保護(hù)范圍內(nèi)，……

如果故障點(diǎn)位于距離Ⅰ段之外的距離Ⅱ段保護(hù)范圍內(nèi)，……

如果故障點(diǎn)位于第Ⅰ段保護(hù)范圍內(nèi)，……

正方向發(fā)生故障時(shí):起動(dòng)元件1和方向元件2動(dòng)作，距離保護(hù)投入工作。跳閘7645ZⅠZⅡZⅢtⅡtⅢ起動(dòng)元件方向元件出口元件12238圖3—2距離保護(hù)原理的組成元件框圖6ppt課件5.1阻抗繼電器阻抗繼電器主要作用是測(cè)量短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處之間的距離，并與整定阻抗值進(jìn)行比較，以確定保護(hù)是否應(yīng)該動(dòng)作。

繼電器的測(cè)量阻抗：指加入繼電器的電壓和電流的比值，即

Zm可以寫成R+jX的復(fù)數(shù)形式，所以可以利用復(fù)數(shù)平面來分析繼電器的動(dòng)作特性，并用一定的幾何圖形把它表示出來。Zm=7ppt課件正方向短路時(shí)：測(cè)量阻抗在第一象限，正向測(cè)量阻抗Zm與R軸的夾角為線路的阻抗角d；反方向短路時(shí)：測(cè)量阻抗在第三象限。如果測(cè)量阻抗的相量，落在向量以內(nèi)，則阻抗繼電器動(dòng)作；反之，阻抗繼電器不動(dòng)作。

8ppt課件

阻抗繼電器的動(dòng)作特性為一個(gè)圓。如下圖所示的阻抗繼電器的動(dòng)作特性為方向特性圓，圓內(nèi)為動(dòng)作區(qū)，圓外為非動(dòng)作區(qū)。9ppt課件具有圓動(dòng)作特性的阻抗繼電器

（一）特性分析及電壓形成回路

1.全阻抗繼電器（1）幅值比較

全阻抗繼電器的動(dòng)作特性是以整定阻抗為半徑，以坐標(biāo)原點(diǎn)為圓心的一個(gè)圓，動(dòng)作區(qū)在圓內(nèi)。沒有方向性。動(dòng)作與邊界條件為：或10ppt課件

比較兩電壓量幅值的全阻抗繼電器的電壓形成回路如右圖所示。全阻抗繼電器動(dòng)作方程為（一）特性分析及電壓形成回路

比幅式繼電器的動(dòng)作與邊界條件為：11ppt課件（2）相位比較

繼電器的動(dòng)作邊界條件為:12ppt課件分子分母同乘以測(cè)量電流得（2）相位比較

令

故相位比較的動(dòng)作方程為

13ppt課件2.方向阻抗繼電器

（1）幅值比較

方向阻抗繼電器的動(dòng)作特性為一個(gè)圓，圓的直徑為整定阻抗，圓周通過坐標(biāo)原點(diǎn)，動(dòng)作區(qū)在圓內(nèi)。這種繼電器的動(dòng)作具有方向性，阻抗動(dòng)作方程為幅值比較的動(dòng)作與邊界條件為14ppt課件分子分母同乘以測(cè)量電流得（1）幅值比較|故幅值比較的動(dòng)作方程可寫成15ppt課件（2）相位比較

相位比較的方向阻抗繼電器動(dòng)作特性如下圖所示：其動(dòng)作與邊界條件為16ppt課件3.偏移特性阻抗繼電器

（1）幅值比較

偏移特性阻抗繼電器的動(dòng)作特性，圓心坐標(biāo)

,圓的半徑為，其動(dòng)作與邊界條件為兩邊同乘以測(cè)量電流得

圓的直徑為17ppt課件令

故動(dòng)作量：

制動(dòng)量：

令

故幅值比較的動(dòng)作方程可寫成18ppt課件（2）相位比較

偏移特性阻抗繼電器相位比較分析，如下圖所示:分式上下同乘以測(cè)量電流得

其相位比較的動(dòng)作與邊界條件為

19ppt課件令相位比較偏移特性阻抗繼電器的兩電氣量

故相位比較的動(dòng)作方程為20ppt課件4.直線特性阻抗繼電器

阻抗圓的半徑為無窮大時(shí)，圓特性變?yōu)橹本€特性，則幅值比較的動(dòng)作與邊界條件為兩邊同乘以測(cè)量電流得21ppt課件相位比較的動(dòng)作與邊界條件為

上式中分子分母同乘以測(cè)量得

22ppt課件總結(jié)：幅值比較的、量與相位比較的、量之間在忽略或2倍關(guān)系時(shí)，滿足下列關(guān)系或者說，滿足

23ppt課件5.3微機(jī)保護(hù)中距離特性的算法微機(jī)保護(hù)裝置根據(jù)模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供的輸人電氣量的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、運(yùn)算和判斷，以實(shí)現(xiàn)各種繼電保護(hù)的功能的方法稱為算法。按算法的目標(biāo)可分為兩大類。一類是根據(jù)輸人電氣量的若干點(diǎn)采樣值通過數(shù)學(xué)式或方程式計(jì)算出保護(hù)所反映的量值，然后與給定值進(jìn)行比較。例如為實(shí)現(xiàn)距離保護(hù)，可根據(jù)電壓和電流的采樣值計(jì)算出復(fù)阻抗的模和幅角或阻抗的電阻和電抗分量，然后同給定的阻抗動(dòng)作區(qū)進(jìn)行比較。24ppt課件這一類算法利用了微機(jī)能進(jìn)行數(shù)值計(jì)算的特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)許多常規(guī)保護(hù)無法實(shí)現(xiàn)的功能，例如作為距離保護(hù)，它的動(dòng)作特性的形狀可以非常靈活，不像常規(guī)距離保護(hù)的動(dòng)作特性形狀決定于一定的動(dòng)作方程。此外還可以根據(jù)阻抗計(jì)算值中的電抗分量推算出短路點(diǎn)距離，起到測(cè)距的作用等。另一類算法，仍以距離保護(hù)為例，它是直接模仿模擬型距離保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法，根據(jù)動(dòng)作方程來判斷是否在動(dòng)作區(qū)內(nèi)，而不計(jì)算出具體的阻抗值。算法是研究計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的重點(diǎn)之一。分析和評(píng)價(jià)各種不同的算法優(yōu)劣的標(biāo)準(zhǔn)是精度和速度。25ppt課件二、正弦函數(shù)模型的算法假設(shè)被采樣的電壓、電流信號(hào)都是純正弦特性，即不含有非周期分量，又不含有高頻分量。這樣可以利用正弦函數(shù)一系列特性，從若干個(gè)采樣值中計(jì)算出電壓、電流的幅值、相位以及功率和測(cè)量阻抗的量值。正弦量的算法是基于提供給算法的原始數(shù)據(jù)為純正弦量的理想采樣值。以電流為例，可表示為26ppt課件式中——角頻率；

——電流有效值；

——采樣間隔；

——n=0時(shí)的電流相角。實(shí)際上故障后電流、電壓都含有各種暫態(tài)分量，而且數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)還會(huì)引人各種誤差，所以這一類算法要獲得精確的結(jié)果，必須和數(shù)字濾波器配合使用。也就是說式（3—1）中的應(yīng)當(dāng)是數(shù)字濾波器的輸出，而不是直接應(yīng)用模數(shù)轉(zhuǎn)換器提供的原始采樣值。27ppt課件下面以兩點(diǎn)乘積算法為例進(jìn)行說明：

采樣值算法是利用采樣值的乘積來計(jì)算電流、電壓、阻抗的幅值和相角等電氣參數(shù)的方法，由于這種方法是利用2~3個(gè)采樣值推算出整個(gè)曲線情況，所以屬于曲線擬合法。其特點(diǎn)是計(jì)算的判定時(shí)間較短。以電流為例，設(shè)i1和i2分別為兩個(gè)相隔為π/2的采樣時(shí)刻，n1和，n2的采樣值（如圖3-1所示），即：28ppt課件圖3-1兩點(diǎn)乘積算法采樣示意圖29ppt課件根據(jù)式（3-1）有

(3-3)(3-4)式中。采樣時(shí)刻電流的相角，可能為任意值。將式（3-3）和式（3-4）平方后相加，即得

(3-5)再將式（3-3）和式（3-4）相除，得

(3-6)30ppt課件式（3-5）和式（3-6）表明，只要知道任意兩個(gè)相隔的正弦量的瞬時(shí)值，就可以計(jì)算出該正弦量的有效值和相位。如欲構(gòu)成距離保護(hù)，只要同時(shí)測(cè)出和時(shí)刻的電流和電壓、和、類似用式（3-5）和式（3-6）即可求得電壓的有效值U及在時(shí)刻的相角，即

(3-7)(3-8)31ppt課件從而可求出復(fù)阻抗的模量Z和幅角

(3-9)(3-10)

實(shí)用上，更方便的算法是求出復(fù)阻抗的電阻分量R和電抗分量L即可。將電流和電壓寫成復(fù)數(shù)形式，即

參照式（3-3）和式（3-4），可得

32ppt課件于是

(3-11)將上式的實(shí)部和虛部分開，其實(shí)部即為R,虛部則為X，因