第三章 电网的距离保护 第一节
距离保护的作用原理
一﹑基本概念
电流保护的优点：简单﹑可靠﹑经济。缺点：选择性﹑灵敏性﹑快速性很难满足要求（尤其35kv 以上的系统）。
距离保护的性能比电流保护更加完善。
Z d
U d
.
.
.
.
1f
e f d
d d ld I U Z I U Z Z =
<=
=，反映故障点到保护安装处的距离——距离保护，它基
本上不说系统的运行方式的影响。
二﹑距离保护的时限特性
距离保护分为三段式： I 段：AB I
dz Z Z )85.0~8.0(1=，瞬时动作 主保护 II 段：)(2
1I dz AB II K II dz Z Z K Z +=，t=0.5’’ III 段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性。————后备保护
第二节 阻抗继电器
阻抗继电器按构成分为两种：单相式和多相式
单相式阻抗继电器：指加入继电器的只有一个电压U J （相电压或线电压）和一个电流I J （相电流或两相电流之差）的阻抗继电器。
J
J J I U Z .
.
=
——测量阻抗
Z J =R+jX 可以在复平面上分析其动作特性
它只能反映一定相别的故障，故需多个继电器反映不同相别故障。
多相补偿式阻抗继电器：加入的是几个相的补偿后的电压。它能反映多相故障，但不能利用测量阻抗的概念来分析它的特性。
本节只讨论单相式阻抗继电器。
一﹑阻抗继电器的动作特性、
PT
l
d PT l l
PT J
J J n n Z n n I U n I n U I U Z ⨯=⨯
=
=
=
1
.
1.
1.
1.
.
.
BC 线路距离I 段内发生单相接地故障，
Z d 在图中阴影内。
由于1）线路参数是分布的， Ψd
有差异
2)CT,PT 有误差 3）故障点过渡电阻 4）分布电容等 所以Z d 会超越阴影区。
因此为了尽量简化继电器接线，且便于制造和调试，把继电器的动作特性扩大为一个圆，见图。
圆1：以od 为半径——全阻抗继电器（反方向故障时，会误动，没有方向性） 圆2：以od 为直径——方向阻抗继电器（本身具有方向性） 圆3：偏移特性继电器
另外，还有椭圆形，橄榄形，苹果形，四边形等
二﹑利用复数平面分析阻抗继电器
它的实现原理：幅值比较原理 B A U U .
.
≥
J
相位比较原理 90arg 90.
.
≤≤-D
C U U
（一） 全阻抗继电器 特性：以保护安装点为圆心（坐标原
点），以Z zd 为半径的圆。圆内为动作区。 Z dz.J ——测量阻抗正好位于圆周上，继电器刚好动作，这称为继电器的起动阻抗。
无论Ψd 多大，zd J dz Z Z =.，它没有方向性。
1. 幅值比较原理：zd J Z Z ≤
两变同乘J I .
，且J J J U Z I .
.
=，所以zd J J Z I U .
.
≤，这也就是动作方程。 2.
90arg
90≤-+≤-J
zd J
zd Z Z Z Z
分子分母同乘以I J ，
90arg
90.
.
.
.≤-+≤-J
zd J J zd J U Z I U Z I
（二） 方向阻抗继电器 以Z zd 为直径，通过坐标原点的圆。圆内为动作区。Z dz.J 随ΨJ 改变而改变，当 ΨJ 等于Z zd 的阻抗角时，Z dz.J 最大，即保护范围最大，工作最灵敏。
Ψlm ——最大灵敏角，它本身具有方向性。
1. 幅值比较原理：
zd zd J Z Z Z 2
1
21≤-
J
zd J zd J J Z I Z I U .
..
2
121≤-
2. 相位比较原理： 90arg
90≤-≤-J
zd J
Z Z Z
90arg
90.
.
.
≤-≤-J
zd J J U Z I U
（三） 偏移特性阻抗继电器 正方向：整理阻抗Z zd 反方向：偏移-αZ zd (α<1) 圆内动作。圆心
zd zd zd Z Z Z Z )1(21
)(210αα-=-=
半径：
zd Z )1(2
1
α+ Z dz.J 随 ΨJ 变化而变化,但没有安全的方向性。
1. 幅值比较原理
zd J Z Z Z )1(2
1
0α+≤
- zd
J Z Z )1(2
1
)1(21αα+≤--
.
.
.
.
)1(2
1
)1(21zd J zd J J Z I Z I U αα+≤--
2. 相位比较原理
90arg
90≤-+≤-J
zd zd
J Z Z Z Z α
90arg
90.
.
.
.≤-+≤-J
zd J zd J J U Z I Z I U α
总结三种阻抗的意义：
1） 测量阻抗Z J ：由加入继电器的电压U J 与电流I J 的比值确定。
J
J J I U .
.
arg
=ϕ
2） 整定阻抗Z zd ：一般取继电器安装点到保护范围末端的线路阻抗。
全阻抗继电器：圆的半径
方向阻抗继电器：在最大灵敏角方向上圆的直径
偏移特性阻抗继电器：在最大灵敏角方向上由原点到圆周的长度。
3） 起动阻抗（动作阻抗）Z dz.J ：它表示当继电器刚好动作时，加入继电器的电压U J 和
电流I J 的比值。
除全阻抗继电器以外：Z dz.J 随ΨJ 的不同而改变。当ΨJ =Ψlm 时，Z dz.J =Z zd ，此时最大。
三﹑阻抗继电器的构成
主要由两大基本部分组成：电压形成路和幅值比较或相位比较回路。
U A ﹑U B ﹑U C ﹑U D 基本上是由U J 和I J Z zd 组合而成。而U J 可直接从PT 二次侧取得，必要时经YB 变换。而I J Z zd 则经过DKB 获得。 （一） 方向阻抗继电器交流回路的原理接线
zd J A
Z I U .
.
2
1= J c U U ..=
交流回路
交流回路
