第三章 电网的距离保护srp

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1、第三章第三章 电网的电网的距离保护距离保护第一节 距离保护概述 v一、距离保护的基本概念一、距离保护的基本概念v电流保护对于容量大、电压高和结构复杂的网络，难于满足电网对保护的要求。一般只适用于35kv及以下电压等级的配电网。v对于110kv及以上电压等级的复杂电网，必须采用性能更加完善的保护装置，距离保护就是适应这种要求的一种保护原理。v距离保护距离保护：反应保护安装地点至故障点之间的距离，并根据距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。v主要元件为距离继电器，可根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至故障点间的阻抗值。距离保护保护范围通常用整定阻抗 的大小来实现。setZv正常运行时保护

2、安装处测量到的阻抗为负荷阻抗 ，即v (3-1)v式中 被保护线路母线的相电压，测量电压；v 被保护线路的电流，测量电流；v 测量电压与测量电流之比，测量阻抗。v在被保护线路任一点发生故障时，保护安装处的测量电压为 ，测量电流为故障电流 ，这时的测量阻抗为保护安装处到短路点的短路阻抗 ，v v (3-2)LmmmZIUZmUmImZkmUUkIkZkkkmmmZIUIUZ当短路点在保护范围以外时，即当短路点在保护范围以外时，即 时继电器不动。时继电器不动。当短路点在保护范围内，即当短路点在保护范围内，即 继电器动作。继电器动作。mZsetZmZsetZv二、时限特性二、时限特性v距离保护的动作

3、时间t与保护安装处到故障点之间的距离l的关系称为距离保护的时限特性，目前获得广泛应用的是阶梯型时限特性，称为距离保护的、段ZZZ312保 护 3的 I段保 护 3的 II段保 护 3的 III段I3tI2tII2tII3tIII3ttIII2tI1t图 3-1距 离 保 护 的 时 限 特 性lACBv距离保护的第段是瞬时动作的， 是保护本身的固有动作时间。以保护3为例，其起动阻抗的整定值必须躲开这一点短路时所测量到的阻抗 ，即 。考虑到阻抗继电器和电流、电压互感器的误差，需引入可靠系数 （一般取0.80.85）：v为了切除本线路末端15%20%范围以内的故障，需要设置距离保护第段。距离段整定

4、值的选择不超过下一条线路距离段的保护范围，同时高出一个 的时限，以保证选择性。v引入可靠系数 ，则保护3的起动阻抗为ItABZABIact.3ZZrelKAB)85. 08 . 0(Zact.3ZtrelK)Z(Zact.2ABrelact.3ZK距离段和段的联合工作构成本线路的主保护。v三、距离保护的组成三、距离保护的组成v 三段式距离保护装置一般由以下四种元件组成，其逻辑关系如图3-2所示。 v 876543?出口元件跳闸12图3-2 距离保护原理的组成元件框图起动元件方向元件?ZIZIIZIIItIIItII第二节 阻抗继电器阻抗继电器v阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，其主要作用是测

5、量短路点到保护安装处之间的距离，并与整定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作。阻抗继电器按其构成方式可分为单相式和多相补偿式。v单相式阻抗继电器是指加入继电器的只有一个电压 (可以是相电压或线电压)和一个电流 （可以是相电流或两相电流之差）的阻抗继电器。 和 的比值称为继电器的测量阻抗 。由于 可以写成 的复数形式，所以可以利用复数平面来分析这种继电器的动作特性，并用一定的几何图形把它表示出来。 mUmImUmImZmZjXR ABC(a)TAIZm.Um.ICRjXB(b)ATVBCIset85. 0ZZBCZIsetZk图3-3 用复数平面分析阻抗继电器的特性 （a）系统图；(b)阻抗特

6、性图v一、具有圆及直线动作特性的阻抗继电器一、具有圆及直线动作特性的阻抗继电器v单相式圆特性和直线特性阻抗继电器的构成方法有两种：比幅式阻抗继电器，比相式阻抗继电器。v（一）特性分析及电压形成回路v1全阻抗继电器v（1）幅值比较v全阻抗继电器的动作与边界条件为：v v或v msetZZmmmsetIZIZzsetzmRjXOk图34 全阻抗继电器的动作特性v比较两电压量幅值的全阻抗继电器的电压形成回路：TATXm.IAZIsetm.BTMmUTV图35 全阻抗继电器幅值比较电压形成回路Bv（2）相位比较v相位比较的动作特性如图3-6 所示，继电器的动作与边界条件为 与 的夹角小于等于 ，即v

7、(3-6)v两边同乘以电流量得v (3-7)v上式中， 量超前于 量时 角为正，反之为负。构成相位比较的电压形成回路如图3-7所示。msetZZmsetZZ90arg90msetmsetZZZZ9090argarg90msetmsetCDUUUUDCzsetzmRjXOzset-jXRRjXzmzsetzmzset-zm(a)(b)(c) 图36 相位比较方式分析全阻抗继电器的动作特性（a）测量阻抗在圆上；（b）测量阻抗在圆内；（c）测量阻抗在圆外zmzset+zmzset-zmzsetzset+zmzset+zmOOm.ITXTMsetmZIm.U图 3 7 全 阻 抗 继 电 器 相 位

8、比 较 电 压 形 成 回 路DCsetmZIv2.方向阻抗继电器v(1) 幅值比较zsetRjXOzsetzsetRjXOzmzm(b)(a)set21Zzmzm-set21Z 图38 方向阻抗继电器的动作特性 （a）幅值比较的分析（b）相位比较的分析-v方向阻抗继电器的动作特性为一个圆，动作具有方向性，幅值比较的动作与边界条件为：v (3-8)v两边同乘以电流得v (3-9)setmset2121ZZZBZIUZIAsetmmsetm2121m.ITX.A.BTMm.U图39 方向阻抗继电器幅值比较电压形成回路setm21ZIsetm21ZIv（2）相位比较v相位比较的方向阻抗继电器动作特

9、性如图3-8（b）所示，其动作与边界条件为v (3-10)v分式上下同乘以电流v (3-11)v方向阻抗继电器相位比较的电压形成回路，如图3-10所示。90arg90mmsetZZZ90arg90yykUUUm.Im.UTX.C.DTM图 3 10 方 向 阻 抗 继 电 器 相 位 比 较 电 压 形 成 回 路setm21ZIv3偏移特性阻抗继电器v（1）幅值比较v 偏移特性阻抗继电器的动作特性，圆的直径为 与 之差。图311 偏移特性阻抗继电器动作特性zsetRjXOzmOset.ZsetZsetZ)(21)(21setsetmsetsetZZZZZsetmmsetm)1(21)1(21

10、ZIUZI动作条件： 两边同乘以电流：v（2）相位比较v偏移特性阻抗继电器相位比较分析，如图3-12所示，其相位比较的动作与边界条件为v两边同乘以电流得v (3-15)v偏移特性阻抗继电器幅值比较和相位比较的电压形成回路与方向阻抗继电器的类似，这里从略。90arg90setmmsetZZZZ90argarg90setmmmsetmCDZIUUZIv4直线特性阻抗继电器msetm2ZZZBUZIUAmsetmm290arg90setsetmZZZ90arg90setmsetmmZIZIU幅值比较动作条件：相位比较动作条件：O(a)(b)jXRCOjXRACmset2ZZset2Zset2Zset

11、ZsetZmZsetmZZ mZAAAv(二)阻抗继电器的比较回路 v具有圆或直线特性阻抗继电器可以用比较两个电气量幅值的方法来构成，也可以用比较两个电气量相位的方法来实现。电压形成比幅回路mUmI执行（输出）ABBA（a）电压形成比幅回路mUmI执行（输出）DC90arg90CD（b）图3-15 阻抗继电器的构成原理方框图 （a）幅值比较 （b）相位比较v1 微机保护中幅值比较的实现：v设由傅氏算法算出的电压和电流实、虚部分别用 、 和 、 表示， UmIRmUjUUURUIURIIIImIRmIjIIImm2I2RIRRI2I2RIIRRIRIRmmmjXRIIIUIUjIIIUIUjII