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1超高压输电线路继电保护第一部分——距离保护的基本概念李斌2主要内容一、距离保护的定义二、距离保护的时限特性三、距离保护的组成四、距离保护的接线五、距离保护的动作特性电流保护的主要优点是简单、经济及工作可靠。
但是，电流保护的灵敏性直接受电网运行方式的影响，所以，在上电压的复杂网络中，它们很难满足选择性、灵敏性以及快速切G5一、距离保护的定义如图，当k 点短路时，保护l 的测量阻抗是Zk ，保护2的测量阻抗是Zab+Zk 。
由于保护1距短路点较近，保护2距短路点较远，所以应使保护1的动作时间比保护2的动作时间短，故障将由保护1切除，而保护2不致误动作，这样就保证了有选择性地切除故障线路。
而选择性的满足，是靠各个保护的整定值和动作时限相互配合来实现的。
阻抗继电器的主要作用是测量短路点到保护安装地点之间的阻抗，并与整定阻抗值进行比较，以确定保护是否应该动作。
它是距离保护装置的核心元件。
6主要内容一、距离保护的定义二、距离保护的时限特性三、距离保护的组成四、距离保护的接线五、距离保护的动作特性距离保护的动作时间与保护安装地点至短路点之间距离的关系，称为距离保护的时限特性。
为了满足速动性、选择性和灵敏性的要求，广泛应用具有三段动作范围的阶梯型时限特性，并分别称距离只能保护线路全长的（末端（15为了作为相邻线路保护装置和断路器拒绝动作的远后备保护，同时也作为距离III 段。
二、距离保护的时限特性一般距离保护动作时限采用阶梯型三段式动二、距离保护的时限特性11主要内容一、距离保护的定义二、距离保护的时限特性三、距离保护的组成四、距离保护的接线五、距离保护的动作特性三、距离保护的组成1.测量元件三、距离保护的组成2.起动元件三、距离保护的组成3.振荡闭锁三、距离保护的组成4.失压闭锁三、距离保护的组成17主要内容一、距离保护的定义二、距离保护的时限特性三、距离保护的组成四、距离保护的接线五、距离保护的动作特性18四、距离保护的接线阻抗继电器对接线方式的基本要求：为了使阻抗继电器能正确测量短路点到保护安装处的距离，加入其中的电压Uj 和电流Ij 应该满足以下要求：（1）继电器的测量阻抗正比于短路点到保护安装地点之间的距离；（2）继电器的测量阻抗与故障类型无关，即保护范围不随故障类型而变化。
什么是距离保护，距离保护原理系统在正常运行时，不可能总工作于最大运行方式下，因此当运行方式变小时，电流保护的保护范围将缩短，灵敏度降低；而距离保护，顾名思义它测量的是短路点至保护安装处的距离，受系统运行方式影响较小，保护范围稳定。
常用于线路保护。
距离保护的具体实现方法是通过测量短路点至保护安装处的阻抗实现的，因为线路的阻抗成正比于线路长取?BR>在前面的分析中大家已经知道：保护安装处的电压等于故障点电压加上线路压降，即UKM=UK+△U；其中线路压降△U并不单纯是线路阻抗乘以相电流，它等于正、负、零序电流在各序阻抗上的压降之和，即△U=IK1*X1+ IK2*X2+ IK0*X0 。
接下来我们先以A相接地短路故障将保护安装处母线电压重新推导一下。
因为在发生单相接地短路时，3IO等于故障相电流IKA；同时考虑线路X1=X2 则有：UKAM=UKA+IKA1* X LM1+ IKA2* X LM2+ IKA0* X LM0=UKA+IKA1*X LM1+ IKA2*X LM1+ IKA0*X LM0+ (IKA0* X LM1－IKA0* X LM1)=UKA+ X LM1(IKA1+ IKA2+ IKA0)+ IKA0（X LM0－X LM1）=UKA+X LM1*IKA+ 3IKA0（X LM0－X LM1）*X LM1/3X LM1=UKA+X LM1*IKA[1+（X LM0－X LM1）/3X LM1]令K=（X LM0－X LM1）/3X LM1则有UKAM=UKA+IKA*X LM1(1+K)或UKAM=UKA+IKA*X LM1(1+K)=UKA+X LM1(IKA+KIKA)=UKA+X LM1(IKA+K3I KA0)同理可得UKBM=UKB+ X LM1(IKB+K3I KB0)UKCM=UKC+ X LM1(IKC+K3I KC0)这样我们就可得到母线电压计算得一般公式：UKΦM=UKΦ+ X LM1(IKΦ+K3I0)该公式适用于任何母线电压的计算，对于相间电压，只不过因两相相减将同相位的零序分量K3I KC0减去了而已。
距离保护距离保护是指利用阻抗元件来反应短路故障的保护装置。
目录概念距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗）。
并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。
该装置的主要元件为距离（阻抗）继电器，它可根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至短路点间的阻抗值，此阻抗称为继电器的测量阻抗。
当短路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短；当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗增大，动作时间增长，这样就保证了保护有选择性地切除故障线路。
用电压与电流的比值(即阻抗)构成的继电保护，又称阻抗保护，阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与距离保护电流的比值：U/I=Z，也就是短路点至保护安装处的阻抗值。
因线路的阻抗值与距离成正比，所以叫距离保护或阻抗保护。
距离保护分为接地距离保护和相间距离保护等。
距离保护分的动作行为反映保护安装处到短路点距离的远近。
与电流保护和电压保护相比，距离保护的性能受系统运行方式的影响较小。
特性当短路点距保护安装处近时，其量测阻抗小，动作时间短;当短路点距保护安装处远时，其量测阻抗大,动作时间就增长，这样保证了保护有选择性地切除故障线路。
距离保护的动作时间 (t)与保护安装处至短路点距离(l)的关系t=f(l),称为距离保护的时限特性。
为了满足继电保护速动性、选择性和灵敏性的要求，目前广泛采用具有三段动作范围的时限特性。
三段分别称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，它们分别与电流速断、限时电流速断及过电流保护相对应。
距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的，它的保护范围为本线路全长的80～85％;第Ⅱ段与限时电流速断相似,它的保护范围应不超出下一条线路距离第Ⅰ段的保护范围，并带有高出一个△t的时限以保证动作的选择性;第Ⅲ段与过电流保护相似，其起动阻抗按躲开正常运行时的负荷参量来选择，动作时限比保护范围内其他各保护的最大动作时限高出一个△t。
组成(1)测量部分，用于对短路点的距离测量和判别短路故障的方向。
(2)启动部分，用来判别系统是否处于故障状态。
当短路故障发生时，瞬时启动保护装置。
有的距离保护装置的启动部分兼起后备保护的作用。
(3)振荡闭锁部分，用来防止系统振荡时距离保护误动作。
(4)二次电压回路断线失压闭锁部分，当电压互感器（TV）二次回路断线失压时，它可防止由于阻抗继电器动作而引起的保护误动作。
但当TV断线时保护可以选择投/退“TV断线相过流保护”。
(5)逻辑部分，用来实现保护装置应有的性能和建立各段保护的时限。
装置构成一般情况下,距离保护装置由以下4种元件组成。
①起动元件：在发生故障的瞬间起动整套保护，并可作距离保护为距离保护的第Ⅲ段。
起动元件常取用过电流继电器或低阻抗继电器。
②方向元件：保证保护动作的方向性，防止反方向故障时保护误动作。
方向元件可取用单独的功率方向继电器，也可取用功率方向继电器与距离元件结合构成方向阻抗继电器。
③距离元件：距离保护装置的核心部分。
它的作用是量测短路点至保护安装处的距离。
一般采用阻抗继电器。
④时限元件：配合短路点的远近得到所需的时限特性，以保证保护动作的选择性。
一般采用时间继电器。
阻抗继电器阻抗继电器的类型很多，实现原理也不尽相同。
最常用的有全阻抗继电器、方向阻抗继电器、具有偏移距离保护特性的阻抗继电器等。
它们的起动特性在阻抗复平面上是一个圆(见图)。
圆的大小根据整定值调整继电器得到。
当阻抗继电器量测到的阻抗落在圆内时，继电器起动；当量测到的阻抗落在圆外时，继电器不动。
阻抗继电器的动作特性除圆以外还有直线特性、割线特性、平行四边形特性等。
接线方法用作相间故障的距离保护一般采用0°接线，接入阻抗继电器的电量为同名相的两相电压差与两相电流距离保护差，即妧AB与夒A-夒B(妧BC与夒B-夒C，妧CA与夒C-夒A)。
量测到的是至故障点的线路正序阻抗，与距离成正比。
对于长距离输电线路的距离保护的起动元件，为了得到较好的避越负荷的能力，送电端的阻抗继电器可采用-30°接线方式,即接入电量为妧AB与-夒B；受电端的阻抗继电器可采用+30°接线，即接入电量为妧AB与夒A。
用作接地短路的距离保护要考虑零序电流引起的电压降落,必须采用零序补偿。
接入阻抗继电器的电量应为同名相电压与同名相电流加零序补偿，即妧A与夒A+3k夒0。
式中k为线路每相相间互感阻抗与正序阻抗之比,I0为零序电流。
注意事项任何距离继电器均需克服机械阻力或阈电压才能动作，所以输入继电器的电流不能太小。
输入继电器的电流较小时，继电器的起动阻抗将下降，使距离继电器的实际保护范围缩短，这将影响到与相邻线路距离元件的配合，甚至引起非选择性动作。
为把起动阻抗的误差限制在一定范围内,规定了精确工作电流这一指标。
当输入电流等于时,继电器的起动阻抗下降到整定值的90％；当输入电流大于时,就可保证起动阻抗的误差在10％以内。
因此精确工作电流愈小,则继电器愈灵敏。
对于方向阻抗继电器，在近处发生短路时存在电压死区，即继电器拒绝动作。
为了改善它的动作性能，常采用极化回路以消除电压死区。
当系统发生振荡时，靠近系统振荡中心处的距离保护所测得的电压很低、电流很大，即阻抗很小。
为避免在系统振荡时距离保护装置误动作，应加设振荡闭锁装置。
在电压互感回路断线时也将造成距离保护误动作，也应增设闭锁元件距离保护原理系统在正常运行时，不可能总工作于最大运行方式下，因此当运行方式变小时，电流保护的保护范围将缩短，灵敏度降低；而距离保护，顾名思义它测量的是短路点至保护安装处的距离，受系统运行方式影响较小，保护范围稳定。
常用于线路保护。
距离保护的具体实现方法是通过测量短路点至保护安装处的阻抗实现的，因为线路的阻抗成正比于线路长度。
在前面的分析中大家已经知道：保护安装处的电压等于故障点电压加上线路压降，即UKM=UK+△U；其中线路压降△U并不单纯是线路阻抗乘以相电流，它等于正、负、零序电流在各序阻抗上的压降之和，即△U=IK1*X1+ IK2*X2+ IK 0*X0 。
接下来我们先以A相接地短路故障将保护安装处母线电压重新推导一下。
因为在发生单相接地短路时，3IO等于故障相电流IKA；同时考虑线路X1=X2 则有：UKAM=UKA+IKA1* X LM1+ IKA2* X LM2+ IKA0* X LM0=UKA+IKA1*X LM1+ IKA2*X LM1+ IKA0*X LM0+ (IKA0* X LM1－IKA0* X LM1)=UKA+ X LM1(IKA1+ IKA2+ IKA0)+ IKA0（X LM0－X LM1）=UKA+X LM1*IKA+ 3IKA0（X LM0－X LM1）*X LM1/3X LM1=UKA+X LM1*IKA[1+（X LM0－X LM1）/3X LM1]令K=（X LM0－X LM1）/3X LM1则有UKAM=UKA+IKA*X LM1(1+K)或UKAM=UKA+IKA*X LM1(1+K)=UKA+X LM1(IKA+KIKA)=UKA+X LM1(IKA+K3I KA0)同理可得UKBM=UKB+ X LM1(IKB+K3I KB0)UKCM=UKC+ X LM1(IKC+K3I KC0)这样我们就可得到母线电压计算得一般公式：UKΦM=UKΦ+ X LM1(IKΦ+K3I0)该公式适用于任何母线电压的计算，对于相间电压，只不过因两相相减将同相位的零序分量K3I KC0减去了而已。
一、接地阻抗继电器的测量阻抗我们希望，故障时加入阻抗继电器的电压、电流测量值ZJ=UJ/IJ正好成正比于保护安装处至短路点的线路阻抗Z LM对于单相接地阻抗继电器来说，如果按相电压、相电流方式接线，则故障时继电器的测量阻抗ZJ=UJ/IJ=Z LM(IKΦ+K3I0)/IKΦ当金属性单相接地短路时UKΦ=0= (1+K)Z LM它不能正确反映保护安装处至短路点的线路阻抗Z LM那么为了使阻抗继电器测量阻抗ZJ正好等于保护安装处至短路点的线路阻抗Z LM我们可以在构成阻抗继电器上做文章，使ZJ=Z LM(IKΦ+K3I0)/(IKΦ+K3I0)=Z LM也就是说使继电器的计算用电压等于相电压、计算用电流等于IKΦ+K3I0，常规继电器构成上可以采用IKΦ+K3I0复合滤序器实现，微机保护更简单，直接通过软件算法实现。
ZJ=UJ/(IKΦ+K3I0)的接线方式称为带零序电流补偿的接地阻抗继电器。
接地阻抗保护一般采用该种接线。
二、相间阻抗继电器的测量阻抗在前面两相短路的分析中，我们得出：IKABM=2IKAMUKABM=2IKAM*X1M则有母线处测量阻抗ZJ=2IKAM*X1M/2IKAM=X1M因此对于相间阻抗继电器来说，如果按相间电压、对应相间电流方式接线，则故障时继电器的测量阻抗ZJΦΦ=UJΦΦ/IJΦΦ= 2IKΦ*Z LM/2 IKΦ=Z LM能够正确反映保护安装处至短路点的线路阻抗Z LMZJΦΦ=UJΦΦ/IJΦΦ的接线方式称为相间阻抗继电器的0。
接线，相间距离一般采用该种接线。
三、正、反向短路故障测量阻抗比较假设为金属性短路，故障点电压为零规定正方向：电流由母线指向线路为正方向；电压以电压升为正方向如下图示：1、正方向短路故障测量阻抗：ZJ=UJ/IJ=ZLM2、反方向短路故障测量阻抗：ZJ=UJ/IJ=－ZLM由上式可以看出：在特定的正方向下，测量阻抗具有明显的方向性；也就是说正向故障实际上是由保护装置背侧电源作用的结果；而反向故障是由对侧电源作用的结果。
四、距离保护的实现方法不论是常规保护还是微机保护为了实现对一次设备的保护，首先要按照我们的意愿确定一个固定的动作特性（相对应有一个动作方程），若计算出的测量阻抗Z J落在动作特性内部，继电器就动作。
阻抗继电器一般应包含两个量1）补偿电压或工作电压2）极化电压或参考电压工作电压UOP=UJ－IJZZD通过这个等式可以看出，IJZZD实际上是保护安装处至整定点的压降。
那么母线电压减去保护安装处至整定点的压降实际上就是整定点的电压。
即保护范围末端的电压。
现在我们结合下图来看一下工作电压UOP在正向区内、正向区外及反方向故障时同测量电压UJ测量的相位关系。
在正向区内K1点发生短路，ZJ<ZZD则UOP=UJ－IJZZD=－IJ(ZZD－ZJ)UJ=IJZJUOP与UJ反向；在正向区外K2点发生短路，ZJ>ZZD则UOP=UJ－IJZZD=IJ(ZJ－ZZD)UJ=IJZJUOP与UJ同向；在反方向K3点发生短路，ZJ>ZZD则UOP=UJ－IJZZD=－IJ(ZJ+ZZD)UJ=－IJZJUOP与UJ同向；所以可以通过比较UOP与UJ的相位关系来判断区内、区外及反向故障。
