线路距离保护

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220kV线路距离保护设计探究

作者：王振中

来源：《建筑工程技术与设计》2014年第23期

摘要：本文主要通过对输电线路的距离保护的阐述，根据已知系统的接线图，来确定保护1距离保护三段的整定值并校验各段的灵敏度，同时分析系统在最小运行方式下振荡时，保护1各段距离保护的动作情况。最后分析动作过程并采用MATLAB建立系统模型进行仿真分析输出系统正常状态和故障状态下的电流和电压波形，判断系统是否会出现继电器的误动作并分析其动作与否的原因。

关键词：220kV线路；距离保护设计；MATLAB建模

引言：线路保护是电力系统中不可缺少的装置，对维护变电站电力系统安全有着重要的作用。大多电流电压保护，其保护范围要随系统运行方式的变化而变化。距离保护是广泛运用在220KV及以上电压输电线路中的一种保护装置。

1.输电线路距离保护基本原理

1.1距离保护原理图的绘制

线路距离保护可构成三段式距离保护，其中距离保护第Ⅰ、Ⅱ段作为线路的主保护，距离保护第Ⅲ段为本线住保护的近后备保护和相邻元件的远后备保护。由此可以得到如图所示的距离保护的原理框图。图中距离保护第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的测量元件，叫阻抗元件或阻抗继电器，KT为延时特性元件，用于三段式保护的选择性，KS为信号元件，用于对相应的故障发出相应的信号。这些元件综合构成输电线路三段式距离保护装置。

1.2距离保护原理图过程分析

根据图中所示，图中阻抗测量值与整定值Zset进行比较，当Zm大于Zset时，测量元件有输出，反之，无输出。2KT和3KT分别是距离保护第Ⅱ、Ⅲ段的延时元件，它作为时序逻辑判断元件。延时元件2KT用于判别故障是否在距离保护第Ⅰ段保护范围外的被保护线路内，故障点在该保护范围内时，延时元件2KT输出跳闸信号；否则2KT不输出跳闸信号；延时元件3KT则用于判别是否本线路发生了故障而主保护据动和判别是否相邻元件发生了故障而相邻元件保护或断路器据动，若出现上述举动情况，则延时元件3KT会有输出，使本线断路器跳闸。元件1是电流或阻抗测量元件，作为整套距离保护的启动元件，判断是否发生故障，发生故障时有输出；元件2和3分别是振荡元件和电压互感器二次断线闭锁元件，分别在系统振荡和电压互感器二次断线时有输出，经非门闭锁保护，可防止保护误动作。1KS、龙源期刊网

220kV线路距离保护设计探究

摘 要：本文对220kV线路距离保护实施方案进行了设计研究，供同行借鉴参考。

关键词：220kV线路 距离保护 重合闸

一、220kV线路保护的基本原理

1.距离保护的基本原理

(1)距离保护的概念。距离保护是利用短路时电压电流同时发生变化的特征，测量电压与电流的比值，反映故障点到保护安装处的距离的工作保护。

(2)距离保护的构成。距离保护一般由启动、测量、振荡闭锁、电压回路断线闭锁、配合逻辑和出口等几部分组成。

(3)阻抗继电器及其动作特性。在距离保护中，阻抗继电器的作用就是在系统发生短路故障时，通过测量故障环路上的测量阻抗Zm，并将它与整定阻抗Zset相比较，以确定出故障所处的区段，在保护范围内部发生故障时，给出动作信号。

1)圆特性。圆特性阻抗继电器，有全阻抗圆、方向阻抗圆、偏移阻抗圆，后者是传统继电保护中应用最为广泛的阻抗继电器。其中全阻抗圆特性无方向性，方向阻抗圆存在电压死区，偏移阻抗圆特性是前两者的综合，特性较好，应用较多。

2)四边形特性。四边形特性阻抗继电器综合了电阻电抗型直线特性，并考虑了阻抗的方向性，是一种较为精确反映故障测量阻抗边界的阻抗继电器，具有良好的抗过渡电阻的能力。在传统继电保护中，因难于实现而很少使用。但随着微机保护的出现，这些功能在微机中非常容易实现，因此得到了广泛应用。

圆特性的阻抗元件在整定值较小时，动作特性圆也就比较小，区内经过渡电阻短路时，测量阻抗容易落在区外，导致测量元件拒动作；具有多边形特性的阻抗元件可以克服这些缺点，能够同时兼顾耐受过渡电阻的能力和躲负荷能力。

2.自动重合闸的基本原理

(1)自动重合闸的作用。大多数发生在送电线路上的故障都是瞬时性的，在线路被继电保护迅速断开以后，电弧即行熄灭，此时，如果把断开的线路断路器再合上，就能够恢复正常供电。由于重合闸装置本身投资很低，工作可靠，因此，在电力系统中得到了广泛的应用。

线路距离保护设计之浅见

引言：线路保护是电力系统中不可缺少的装置，对维护变电站电力系统安全有着重要的作用。大多电流电压保护，其保护范围要随系统运行方式的变化而变化。距离保护是广泛运用在220KV及以上电压输电线路中的一种保护装置。

1.输电线路距离保护基本原理

1.1距离保护原理图的绘制

线路距离保护可构成三段式距离保护，其中距离保护第Ⅰ、Ⅱ段作为线路的主保护，距离保护第Ⅲ段为本线住保护的近后备保护和相邻元件的远后备保护。由此可以得到如图所示的距离保护的原理框图。图中距离保护第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的测量元件，叫阻抗元件或阻抗继电器，KT为延时特性元件，用于三段式保护的选择性，KS为信号元件，用于对相应的故障发出相应的信号。这些元件综合构成输电线路三段式距离保护装置。

1.2距离保护原理图过程分析

根据图中所示，图中阻抗测量值与整定值Zset进行比较，当Zm大于Zset时，测量元件有输出，反之，无输出。2KT和3KT分别是距离保护第Ⅱ、Ⅲ段的延时元件，它作为时序逻辑判断元件。延时元件2KT用于判别故障是否在距离保护第Ⅰ段保护范围外的被保护线路内，故障点在该保护范围内时，延时元件2KT输出跳闸信号；否则2KT不输出跳闸信号；延时元件3KT则用于判别是否本线路发生了故障而主保护据动和判别是否相邻元件发生了故障而相邻元件保护或断路器据动，若出现上述举动情况，则延时元件3KT会有输出，使本线断路器跳闸。元件1是电流或阻抗测量元件，作为整套距离保护的启动元件，判断是否发生故障，发生故障时有输出；元件2和3分别是振荡元件和电压互感器二次断线闭锁元件，分别在系统振荡和电压互感器二次断线时有输出，经非门闭锁保护，可防止保护误动作。1KS、2KS、3KS为距离保护第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段保护的信号元件，当相应段的保护动作时，相应段的信号元件动作输出保护动作的报警信号。

2.距离保护MATLAB建模

目前电子计算机已广泛应用于电力系统的分析计算。其中MATLAB软件是一种面向对象、交互式的程序设计语言，在工业界与学术界有着广泛应用，主要用于矩阵运算，同时在自动控制模拟、数值分析、动态分析、数字信号处理、等方面也具有很大的的工能，它的基本数据元素是不需要定义的数组，其程序设计语言结构完整，移植性很高。通过对其的有效运用可以高效率地解决一些工业计算问题，尤其是关于矢量和矩阵的计算。MATLAB设计中，很关键的一个环节是原始数据的填写格式，它直接的关系到程序使用的灵活性与方便性。主要应从使用的角度出发对原始数据输入格式进行设计，原则要求是简单明了，方便修改。

页脚内容10

继电保护原理课程设计

题目名称： 110KV输电线路距离保护设计

系 别： 物理与电气工程系

专 业： 电气工程及其自动化

学 号：

姓 名：

指导老师：

日 期：

页脚内容10 继电保护原理课程设计任务书

原始资料：

如下图所示网络，系统参数为：

kVE3/115， 151GX， 102GX ， 103GX， kmL441， kmL403，IIIt1=0.5s，max.bK=kmLCB50，kmLDC30，kmLED20，线路阻抗 km/4.0， 85.0IrelK，

8.0IIrelK， 15.1relK， AIBA300max， AIDC200max， AIED150max， 5.1ssK，

2.1reK,，32.2max.bK，s5.01IIIt。对线路L1、L3进行距离保护的设计。（对2、9处进行保护设计）

设计要求：

本文要完成的内容是对线路的距离保护原理分析及整定计算，并根据分析和整定结果，合理的选择继电保护设备设备，并选择正确的安装方式，以确保安装设备安全、可靠地运行。

主要参考资料：

[1] 杨启逊主编.微机型继电保护基础[M].北京:中国电力出版社,2009.

[2] 贺家李主编.电力系统继电保护原理[M].北京:中国电力出版社,2010.

[3] 张保会主编.电力系统继电保护[M].北京:中国电力出版社,2005.

[4] 傅知兰. 电力系统电气设备选择与实用计算[M]. 北京：中国电力出版社，2004.