第四章 距離保護(hù)

第三章回顧相間短路的電流保護(hù)、相間短路的方向電流保護(hù)、接地短路的電流保護(hù)基本原理；整定計(jì)算；保護(hù)構(gòu)成；接線方式；等等輸電線路的電流電壓保護(hù)輸電線路上發(fā)生短路故障時(shí)，線路電流增大檢測電流保護(hù)動(dòng)作輸電線路的電流電壓保護(hù)三個(gè)特點(diǎn)：構(gòu)成簡單、可靠性好靈敏度受運(yùn)行方式影響大，有些運(yùn)行方式下保護(hù)范圍很小，甚至可能為零整定計(jì)算比較復(fù)雜在中低壓電網(wǎng)中得到較廣泛的應(yīng)用，但是，在110kV及以上網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較復(fù)雜的電網(wǎng)中較難應(yīng)用第四章輸電線路的距離保護(hù)距離保護(hù)是指能直接反映輸配電線路從保護(hù)安裝處到故障點(diǎn)之間距離（稱為故障距離）的繼電保護(hù)目前廣泛使用的距離保護(hù)的基本原理，可以簡單地描述為通過測量故障線路的正序基頻阻抗來反映故障距離第一節(jié)距離保護(hù)的基本概念第一節(jié)距離保護(hù)的基本概念保護(hù)測量阻抗（一）正常運(yùn)行正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)的測量阻抗為負(fù)荷阻抗，角度為負(fù)荷功率因數(shù)角工作電壓負(fù)荷電流負(fù)荷阻抗（二）金屬性短路金屬性短路時(shí)，保護(hù)的測量阻抗為短路點(diǎn)至保護(hù)安裝處的線路阻抗，角度為線路阻抗角殘余電壓短路電流短路阻抗實(shí)例：湖北恩施—四川張家壩500kV線路，全長150KMP=1500MW,功率因數(shù)=0.9,V=525kV166歐40歐正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)的測量阻抗為負(fù)荷阻抗。阻抗值較大，角度較小，為負(fù)荷功率因數(shù)角短路時(shí)，保護(hù)的測量阻抗為短路阻抗。阻抗值較小，角度較大，為線路阻抗角短路時(shí)，測量阻抗的大小與短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離成正比正常運(yùn)行金屬性短路第一節(jié)距離保護(hù)的基本概念根據(jù)保護(hù)的測量阻抗，能夠區(qū)分系統(tǒng)處于正常狀態(tài)還是故障狀態(tài)，可以利用測量阻抗的大小來實(shí)現(xiàn)距離保護(hù)測量阻抗所反映的線路阻抗是線路的固有參數(shù)，因此，距離保護(hù)可以基本不受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響距離保護(hù)也可構(gòu)成三段式保護(hù)，其各段保護(hù)范圍劃分以及時(shí)限配合特性與方向性三段式電流保護(hù)基本相同第一節(jié)距離保護(hù)的基本概念雖然距離保護(hù)的瞬時(shí)速動(dòng)段（即第Ⅰ段）不能保護(hù)線路全長，但是由于其測量阻抗不受系統(tǒng)運(yùn)行方式影響，具有較長的保護(hù)區(qū)，通?？蛇_(dá)線路全長的80%-85%，其它各段距離保護(hù)的靈敏度也得到明顯改善，并且整定計(jì)算較為簡單距離保護(hù)在輸配電線路，尤其是較高電壓等級(jí)的輸電線路中得到廣泛應(yīng)用第二節(jié)距離保護(hù)的基本原理和基本量(4.8)(4.11)第二節(jié)距離保護(hù)的基本原理和基本量對(duì)于三相平衡輸電線路，無論故障點(diǎn)為何種不對(duì)稱狀態(tài)，總有(4.8)和式(4.11)成立，這是構(gòu)造距離元件的基礎(chǔ)平衡三相輸電線路上各種短路故障，可以且通常采用線路故障區(qū)段的基頻正序阻抗來反映故障點(diǎn)到保護(hù)安裝處的距離通常可將距離元件分為主要應(yīng)用于接地短路故障的接地距離元件和應(yīng)用于相間短路故障的相間距離元件兩類。接地距離元件采用相電壓和經(jīng)零序補(bǔ)償?shù)南嚯娏髯鳛檩斎肓浚Q為接地距離接線方式；相間距離元件采用相間電壓和相電流差作為輸入量，稱為相間距離接線方式第二節(jié)距離保護(hù)的基本原理和基本量(4.8)(4.11)(4.12)第二節(jié)距離保護(hù)的基本原理和基本量動(dòng)作方程法：通過電壓動(dòng)作方程來判斷故障位于保護(hù)區(qū)內(nèi)還是區(qū)外的方法精確測距法簡化計(jì)算法動(dòng)作方程法一種間接反映線路故障區(qū)段的正序阻抗是否小于整定阻抗的方法對(duì)這類電壓動(dòng)作判據(jù)的研究，形成了各種性能優(yōu)良的距離測量元件，并成為國內(nèi)外實(shí)現(xiàn)距離保護(hù)的主流方法第二節(jié)距離保護(hù)的基本原理和基本量補(bǔ)償電壓：補(bǔ)償電壓，也稱為工作電壓、操作電壓：測量電壓經(jīng)保護(hù)區(qū)段線路壓降補(bǔ)償?shù)玫降谋Ｗo(hù)區(qū)末端的電壓，簡言之，就是測量點(diǎn)補(bǔ)償?shù)秸c(diǎn)的電壓第二節(jié)距離保護(hù)的基本原理和基本量第二節(jié)距離保護(hù)的基本原理和基本量基于補(bǔ)償電壓的動(dòng)作判據(jù)：經(jīng)過渡電阻短路整定誤差、測量誤差該動(dòng)作判據(jù)只反映線路正向整定阻抗范圍內(nèi)的故障，因此稱為方向距離繼電器或方向距離元件第二節(jié)距離保護(hù)的基本原理和基本量極化電壓：距離元件的動(dòng)作判據(jù)，利用比較補(bǔ)償電壓與測量電壓的相位關(guān)系實(shí)現(xiàn)比較相位，可理解為以測量電壓的相位（極性）為基準(zhǔn)來確定補(bǔ)償電壓的相位，這個(gè)作為相位比較基準(zhǔn)的測量電壓就稱為極化電壓或者極化量極化電壓或者極化量可以采用電壓相量、或多個(gè)電壓相量的線性組合、還可為序電壓，甚或?yàn)殡娏飨嗔?、或序電流相量（這時(shí)稱為極化量）。通過選擇不同的極化電壓，可以實(shí)現(xiàn)各種不同的動(dòng)作判據(jù)，形成各種不同的距離元件的動(dòng)作特性第三節(jié)距離元件靜態(tài)特性的阻抗平面分析法距離元件的動(dòng)作特性：距離元件的暫態(tài)特性：是指在線路故障以及由此引起的系統(tǒng)暫態(tài)過程中，考慮信號(hào)輸入、濾波降噪、距離測量、邏輯時(shí)序、指令輸出等各環(huán)節(jié)綜合作用時(shí)距離元件的動(dòng)作行為距離元件的靜態(tài)特性：是指在穩(wěn)態(tài)故障計(jì)算相量作用下穩(wěn)態(tài)動(dòng)作方程在各種故障情況下的動(dòng)作行為靜態(tài)特性分析是研究距離元件動(dòng)作特性分析、研制新型保護(hù)判據(jù)和事故分析的基礎(chǔ)第三節(jié)距離元件靜態(tài)特性的阻抗平面分析法動(dòng)作特性在阻抗平面上的表示：對(duì)于那些可以表示為阻抗形式判據(jù)的距離元件通常又稱為阻抗元件，如上述方向距離元件又可稱為方向阻抗元件阻抗元件在復(fù)阻抗平面上的穩(wěn)態(tài)動(dòng)作特性簡稱為阻抗特性(4.23)第三節(jié)距離元件靜態(tài)特性的阻抗平面分析法單電源網(wǎng)絡(luò)中過渡電阻對(duì)方向阻抗元件的影響：區(qū)內(nèi)金屬性短路區(qū)內(nèi)過渡電阻短路在復(fù)阻抗平面上阻抗形式的動(dòng)作區(qū)域可以比較直觀地確定距離保護(hù)帶過渡電阻的能力短路距離不同，帶過渡電阻的能力不同第三節(jié)距離元件靜態(tài)特性的阻抗平面分析法雙電源網(wǎng)絡(luò)中過渡電阻對(duì)方向阻抗元件的影響：在兩端電源系統(tǒng)中，實(shí)際過渡電阻的作用被放大了感受過渡電阻呈現(xiàn)為復(fù)阻抗特征。對(duì)于功率送端，感受過渡電阻產(chǎn)生下偏，有可能外部短路時(shí)引起超越誤動(dòng)；而對(duì)于功率受端，感受過渡電阻產(chǎn)生上偏，有可能內(nèi)部短路時(shí)引起縮范圍拒動(dòng)第三節(jié)距離元件靜態(tài)特性的阻抗平面分析法相位比較判據(jù)和幅值比較判據(jù)：(4.23)(4.26)通式：第四節(jié)常用的圓和直線特性的阻抗元件1全阻抗特性第四節(jié)常用的圓和直線特性的阻抗元件3偏移圓阻抗特性第四節(jié)常用的圓和直線特性的阻抗元件4拋圓阻抗特性第四節(jié)常用的圓和直線特性的阻抗元件圓特性的通用判據(jù)第四節(jié)常用的圓和直線特性的阻抗元件1圓阻抗特性的偏轉(zhuǎn)第四節(jié)常用的圓和直線特性的阻抗元件2圓弧構(gòu)成的阻抗特性蘋果圓阻抗特性橄欖圓阻抗特性第四節(jié)常用的圓和直線特性的阻抗元件1直線電抗特性第四節(jié)常用的圓和直線特性的阻抗元件2直線方向特性第五節(jié)距離保護(hù)的構(gòu)成與整定計(jì)算一、距離保護(hù)的時(shí)限特性第五節(jié)距離保護(hù)的構(gòu)成與整定計(jì)算二、距離保護(hù)的構(gòu)成啟動(dòng)部分。用來判別系統(tǒng)是否發(fā)生故障測量部分。快速、準(zhǔn)確地測定出故障方向和距離，并與預(yù)先設(shè)定的保護(hù)范圍相比較，給出動(dòng)作信號(hào)振蕩閉鎖部分。準(zhǔn)確判別系統(tǒng)振蕩，并將保護(hù)閉鎖電壓回路斷線部分。電壓回路斷線時(shí)將保護(hù)閉鎖配合邏輯部分。實(shí)現(xiàn)距離保護(hù)各個(gè)部分之間的邏輯配合以及三段式保護(hù)中各段之間的時(shí)限配合出口部分。在保護(hù)動(dòng)作時(shí)接通跳閘回路并發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)第五節(jié)距離保護(hù)的構(gòu)成與整定計(jì)算三、距離保護(hù)的整定計(jì)算應(yīng)用于雙側(cè)電源系統(tǒng)時(shí)：I、II段的測量元件有明確的方向性，即采用有方向性的測量元件第III段通常采用帶有偏移特性的測量元件，用較大的延時(shí)保證其選擇性第五節(jié)距離保護(hù)的構(gòu)成與整定計(jì)算三、距離保護(hù)的整定計(jì)算第五節(jié)距離保護(hù)的構(gòu)成與整定計(jì)算四、對(duì)距離保護(hù)的評(píng)價(jià)通過測量故障阻抗來確定故障所處的范圍，保護(hù)區(qū)穩(wěn)定、靈敏度高，動(dòng)作情況受電網(wǎng)運(yùn)行方式變化的影響小，能夠用在多側(cè)電源的高壓及超高壓復(fù)雜電網(wǎng)中應(yīng)用只利用了線路一側(cè)短路時(shí)電壓、電流的變化特征，有時(shí)候不能滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定性對(duì)短路切除快速性的要求距離保護(hù)的阻抗測量原理，除可以應(yīng)用于輸電線路的保護(hù)外，還可以應(yīng)用于發(fā)電機(jī)、變壓器保護(hù)中，作為其后備保護(hù)相對(duì)于電流電壓保護(hù)來說，距離保護(hù)的構(gòu)成、接線和算法都比較復(fù)雜，裝置自身的可靠性稍差第七節(jié)距離保護(hù)的振蕩閉鎖一、振蕩閉鎖的概念并聯(lián)運(yùn)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，稱為電力系統(tǒng)振蕩振蕩時(shí)，系統(tǒng)兩側(cè)等效電動(dòng)勢間的夾角可能在0～360度內(nèi)周期變化，使系統(tǒng)中電壓、電流、功率大小和方向都呈周期變化。這樣，以這些量為測量量的保護(hù)，就可能因系統(tǒng)振蕩而動(dòng)作電力系統(tǒng)振蕩屬于不正常運(yùn)行狀態(tài)，大多數(shù)情況下能夠恢復(fù)同步或解裂，所以在系統(tǒng)振蕩時(shí)，必須防止保護(hù)誤動(dòng)。用來防止系統(tǒng)振蕩時(shí)保護(hù)誤動(dòng)的措施，就稱為振蕩閉鎖電流電壓保護(hù)一般不需要采取振蕩閉鎖措施，距離保護(hù)必須采取振蕩閉鎖措施第七節(jié)距離保護(hù)的振蕩閉鎖二、電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)測量元件的影響第七節(jié)距離保護(hù)的振蕩閉鎖二、電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)測量元件的影響第七節(jié)距離保護(hù)的振蕩閉鎖二、電力系統(tǒng)振蕩對(duì)距離保護(hù)測量元件的影響振蕩時(shí)，三相完全對(duì)稱，沒有負(fù)序和零序分量出現(xiàn)；而當(dāng)短路時(shí)，總要長時(shí)或瞬間出現(xiàn)負(fù)序或零序分量振蕩時(shí)，電氣量呈現(xiàn)周期性的變化，其變化速度與系統(tǒng)功角的變化速度一致；從短路前到短路后其值突然變化，速度很快，而短路后短路電流、各點(diǎn)的殘余電壓和測量阻抗在不計(jì)衰減時(shí)是不變的振蕩時(shí)，電氣量呈現(xiàn)周期性的變化，若阻抗測量元件誤動(dòng)作，在一個(gè)振蕩周期內(nèi)動(dòng)作和返回各一次；而短路時(shí)阻抗測量元件可能動(dòng)作（區(qū)內(nèi)短路），可能不動(dòng)作（區(qū)外短路）第七節(jié)距離保護(hù)的振蕩閉鎖三、距離保護(hù)的振蕩閉鎖措施利用系統(tǒng)短路的負(fù)序、零序分量或電流突然變化短時(shí)開放保護(hù)，實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖利用阻抗變化率的不同來構(gòu)成振蕩閉鎖利用動(dòng)作的延時(shí)實(shí)現(xiàn)振蕩閉鎖系統(tǒng)發(fā)生全相或非全相振蕩時(shí)，保護(hù)裝置不應(yīng)誤動(dòng)作跳閘系統(tǒng)在全相或非全相振蕩過程中，被保護(hù)線路發(fā)生各種類型的不對(duì)稱故障，保護(hù)裝置應(yīng)有選擇性地動(dòng)作跳閘，縱聯(lián)保護(hù)仍應(yīng)快速動(dòng)作系統(tǒng)在全相振蕩過程中再發(fā)生三相故障時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)可靠動(dòng)作跳閘，并允許帶短延時(shí)1、振蕩閉鎖的基本要求2、振蕩閉鎖的措施第九節(jié)距離保護(hù)特殊問題的分析一、短路點(diǎn)過渡電阻對(duì)距離保護(hù)的影響