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1、第二节 距离保护原理,（一）距离保护的理论基础:欧姆定律,阻抗测量,电路中通过的电流与它两端的电压成正比，与它的电阻成反比。,（二）距离保护安装处电压计算公式,输电线路上该相的压降是该相上的正序、负序、和零序压降之和,K零序电流补偿系数。,短路点的该相电压。,输电线路上该相从短路点到保护安装处的压降。,M,K,Z,距离保护安装处电压计算公式,保护安装处相间电压的计算公式为：,短路点的相间电压。,两相电流差,输电线路上从短路点到保护安装处的两相压降之差。,M,K,Z,（三）、阻抗继电器动作原理,是保护安装处的电压，也叫极化电压,是阻抗继电器的工作电压,Es,N,M,ER,F1,F2,F3,F1,
2、F2,F3,UM,UOP,ES,ER,（四）方向阻抗继电器,以灵敏角和Zset为直径作圆,1、方向阻抗继电器动作方程,（2）幅值与相位比较间关系,3、偏移特性阻抗继电器,以灵敏角yZset为直径作圆,（五）多边形阻抗继电器 多边型阻抗继电器反应故障点过渡电阻能力强、躲过负荷能力好，因此在微机保护中应用的相对广泛。,四边形阻抗继电器,动作方程：,特点：测量阻抗落入四边形区域内，保护动作。但保护不具方向性。,（六）方向性多边形阻抗继电器 为了减小过渡电阻对阻抗保护的影响，各边都采用了倾斜角，特性如图所示。,动作方程：,方向判别的动作方程为：,（七）工频变化量距离保护原理,Rg,UF,U,U,I,I
3、,Rg,S,M,ZS,N,ZMF,ZNF,ZR,R,UF,ZR,Rg,UL,IL,M,ZS,N,ZMF,ZNF,UF,Rg,Um,I,正常状态,故障附加状态,1、区内故障时,S,ZS,M,Zk,Zset,R,ZR,N,S,ZS,M,Zk,Zset,R,ZR,N,2、区外故障,3、反向故障,根据动作条件UFUop可推出动作方程,根据比幅式动作方程推出比相式动作方程,R,jx,Zset,Zk+Zset,根据此图可以看出工频变化量距离保护比稳态距离保护防过渡电阻能力强,但微机保护找不到UF，各个厂家根据经验进行规定,单相接地故障电压：U=（1+K）Im*Zset相间故障电压： U=2Im*Zset,
4、许继快速距离保护举例,工频变化量距离：,Uop为保护范围末端电压; 代表保护范围末端电压变化量大于 动作；否则不动作。,对相间阻抗继电器:对接地阻抗继电器：,其物理概念是整定点的电压，即由保护安装处求得的补偿到保护范围末端的电压。,适用于全相及非全相强过渡电阻能力不受系统振荡影响动作速度极快具有明确的方向性,快速距离保护的特点：,工频变化量距离校验：工频变化量距离定值取相间I段阻抗定值,1、加故障电流I=2IN，分别摸拟A、B、C相单相接地瞬时性故障（同时应满足故障电压在0-UN范围内）及AB、BC、CA相间瞬时性故障，（同时应满足故障电压在0-100V范围内）；2、模拟单相接地故障电压：U=
5、（1+K）I*ZZ+（1-1.38m)UN 模拟相间故障电压：U=2I*ZZ+（1-1.3m）*100 式中：m=0.9 ；1.1 ；2；3、快速距离段在m=1.1时应可靠动作，在m=0.9时应可靠不动作，在m=2时动作时间小于10ms,装置面板相应灯亮； 注意将阻抗角整定为90，施加电流滞后电压90。 故障前后电压的相位不应该发生变化。,1、过渡电阻的经验值,220KV过渡电阻按100330KV过渡电阻按150500KV过渡电阻按300750KV过渡电阻按4501000KV过渡电阻按600,(九）过渡电阻对阻抗继电器的影响,2、附加阻抗的几种特性,（1）附加阻抗不等于过渡电阻,IF,3、IF
6、与IM的相位关系,过渡电阻Za是阻感性,过渡电阻Za是阻性,过渡电阻Za是阻容性,4、附加过渡电阻对继电器的影响,阻感性、阻性区内拒动,阻容性出口短路时拒动,阻容性区外误动,阻容性反方向出口短路时拒动,5、功角对过渡电阻的影响,超越：区外故障误动称为动作超越,M侧呈阻容性：区外超越，出口短路有死区反 方向出口短路宜超越,短线路保护：M侧区外误动,N侧区内拒动,（十）分支电流（助增电流和外汲电流）对阻抗继电器的影响,Kb为助增系数，在助增电流作用下，助增系数1。这样，阻抗继电器的测量阻抗等于从短路点K到保护安装处的阻抗ZK+ZL，在助增电流作用下，继电器的测量阻抗加大了。在整定阻抗不变的情况下阻
7、抗继电器测量阻抗加大意味着保护范围的缩小，如果助增电流越大，保护范围缩小得越多。助增系数的大小与助增电源EP和背后电源ES的运行大小有关，所以它与系统的运行方式有关。,1、助增电流,注：1、由于距离保护第段只保护线路的一部分，在本线路故障只要不是T接线路，从短路点到保护安装处之间不会有其他分支，因此不会出现分支电流，所以距离保护第I段在区内金属性短路时的测量阻抗固定的反应从短路点到保护安装处的线路阻抗，它不受运行方式变化的影响。 2、距离保护第、段由于保护范围伸到相邻线路上去了，在本线路末端的母线上可能存在分支电流，因此距离第、的保护范围将受运行方式变化的影响，该影响主要体现在助增系数上。所以
8、，距离保护第、段的整定计算中要考虑运行方式（助增系数）变化的影响。,2、外汲电流的影响,在外汲电流的作用下助增系数Kb1这样，在外汲电流作用下继电器的测量阻抗减小了。在整定阻抗不变的情况下阻抗继电器测量阻抗的减少意味着保护范围的伸长，如果外汲电流越大，保护范围伸长得越多。,（十一）交流失压对距离保护工作的影响以及断线闭锁原理,防止TV断线时保护误依靠两个措施,1、电流起动元件把关2、靠电压断线闭锁保护,TV断线的判据,1、当（UAUBUC）8V，且起动元件不起动，延时1.25S发TV二次回路异常信号并闭锁保护。本判据不能反应电压互感器二次的三相断线。,3、当使用线路电压互感器时，除满足（UAU
9、BUC）8V，U10.08N）或者跳闸位置继电器（TWJ）不动作的条件，延时1.25S发TV二次回路异常信号并闭锁保护。,2、当使用母线电压互感器时，满足（UAUBUC）8V，U130V，且起动元件不起动，延时1.25S发TV二次回路异常信号并闭锁保护。,3、断线闭锁动作后发TV断线信号，并闭锁相应的保护。当电压二次回路恢复正常经XXS延时后，装置自动恢复正常运行，解除对保护的闭锁。,1、系统振荡时电气量变化特点定义：并列运行的系统或发电厂失去同步的现象称为振荡。特点：电力系统振荡时两侧等效电动势的夹角 在 作周期性变化。原因：切除短路故障时间过长、误操作、发电厂失磁或故障跳闸、断开某一线路或
10、设备等造成系统振荡。,（十二）振荡闭锁原理,产生的影响：电力系统振荡时，将引起电压、电流大幅度变化，对用户产生严重影响。,要求：在振荡过程中不允许保护发生误动作。,振荡时电气量变化的特点：,（1）电流作大幅度变化,系统振荡时，设 超前 的相位为 ，两侧电势相等，系统中各元件阻抗角相等，振荡电流为：,振荡电流滞后电势差角为：,系统M、N点的电压为：,当,最大。,特点：正常运行时负荷电流幅值保持不变，振荡电流幅值作周期变化。,（2）全相振荡时，系统保持对称性，系统中不含负序、零序分量，只有正序分量。短路时，一般将出现负序分量或零序分量。,（3）系统电压作大幅度变化,其中,，M母线电压最高。,当m=
11、0.5时，M母线电压为零。,M越趋近0.5。变化幅度越大。,若认为系统总阻抗角与被保护线路阻抗角相等，则可在保护安装处侧得振荡中心电压。,（4）振荡时电气量变化速度与短路故障时不同，短路故障时电气量变化是突变的。,（5）短路与振荡流过被保护线路两侧电流方向、大小是不相同的。,2、系统振荡时测量阻抗特性分析,（1）测量阻抗变化轨迹,M侧测量阻抗为：,当 时，测量阻抗变化轨迹为一直线。,（2）测量阻抗变化率,其中：,计及,时，阻抗变化率最小，即,测量阻抗变化率为,只要适当选择保护开放条件，可保证保护不误动。,3、短路与振荡的区分,要求：短路时应开放保护；振荡时可靠闭锁保护；振荡过程中发生短路，保护
12、能正确动作；振荡平息后自动复归。,（1）利用电气量变化速度不同区分短路故障和振荡,短路时Z2、Z1几乎同时动作；,振荡时Z2、Z1先后动作。动作时间差在 以上。,(2)判别测量阻抗变化率检测振荡,阻抗变化率,4、振荡过程中对称短路故障的识别,1）利用检测振荡中心电压来识别,振中电压表达式,电弧电压表达式,若发生三相短路，电弧电压不超过额定电压的6%，振荡中心电压始终小于额定电压6%不变。,为安全 值应比计算大。,2）利用测量阻抗变化率识别,振荡过程中测量阻抗为负荷阻抗，具有较大值；振荡过程中发生三相短路故障时，电阻分量为线路电阻，具有较小值。变化率不满足要求，可判定发生了三相短路故障。,小结：,1、电力系统振荡将引起电压、电流大幅度的变化；,2、振荡中心的电压变化最为显著；,3、振荡时电气量变化速度与短路故障时不同；,4、振荡中心电压为零值是短时间的，而三相短路故障，故障未被切除前短路点电压一直为零；,5、振荡过程中对称短路故障的识别可利用检测振荡中心电压、测量阻抗变化率进行识别。,
