故障点的过渡电阻对阻抗继电器的影响及其消除方法

福州大学2013届毕业设计论文过渡电阻对不同特性阻抗继电器的影响分析指导教师：姓名：学院：班级：时间：联系方式：摘要距离保护用电压与电流的比值（即阻抗）反映保护安装处到短路点距离的远近构成的继电保护，又称阻抗保护。

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。

但故障输电线路中存在较大的过渡电阻时，很容易引起距离保护拒动或误动。

本文介绍了距离保护的基本知识，分析了过渡电阻分别针对单电源、双电源线路距离保护中采用的不同阻抗继电器特性，并用MATLAB对电力系统运行及故障进行仿真分析，得出过渡电阻对保护的影响及消除其影响的有效措施。

关键词：距离保护MATLAB仿真阻抗继电器过渡电阻AbstractDistance protection with the ratio of voltage and current (i.e., impedance) reflect the protection installed place to short-circuit point of distance relay protection, also known as the impedance protection. Compared with the current protection and voltage protection, distance protection performance influenced by system operation mode is smaller. But when there is a larger transition resistance fault in transmission line, it is easy to cause distance protection. Refusing action and error actionThis paper introduces the basic knowledge of the distance protection, transition resistance were analyzed respectively for single power supply, power supply circuit adopts different impedance relay in distance protection features, and use MATLAB simulation analysis of power system operation and fault, the effect of transition resistance for the protection and the effective measures to eliminate its effects.Key words: Distance protection MATLAB simulation Impedance relayTransition resistance目录摘要 (2)Abstract (3)前言 (5)第一章电网的距离保护 (7)1.1 距离保护的基本概念 (7)1.2 距离保护的时限特性 (7)1.3 距离保护的组成 (8)1.3.1起动元件 (8)1.3.2方向元件 (8)1.3.3距离元件 (9)1.3.4时间元件 (9)1.4阻抗继电器 (9)第二章仿真软件 (15)2.1 Matlab 的简介 (15)2.2 Simulink的简介 (17)第三章过渡电阻对距离保护影响及解决措施 (18)3.1 距离保护 (18)3.2 过渡电阻 (19)3.3 过渡电阻对距离保护的影响及解决措施 (19)3.3.1 过渡电阻对单侧电源线路的影响 (19)3.3.2 过渡电阻对双侧电源线路的影响 (20)3.3.4减小过渡电阻对距离保护影响的措施 (21)第四章模型建立与仿真 (24)4.1模型建立 (24)4.2不同场合过渡电阻的影响 (26)4.2.1 单侧电源线路上过渡电阻的影响 (27)4.2.2 双侧电源线路上过渡电阻的影响 (27)第五章消除过渡阻抗算法及仿真结果 (28)5.1消除过渡阻抗算法 (28)5.2仿真结果 (30)参考文献 (33)前言随着电网规模越来越庞大，电压等级越来越高，如何有效、安全、可靠地提高输送能力，是我国电网面临的迫切需要解决的问题。

自动迅速有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证故障部分迅速恢复正常运行。

反应电器元件不正常运行状态，并根据运行维护条件而动作于发出信号或跳闸。

2、电力系统对继电保护的四个基本要求是什么分别对这四个基本要求进行解释正确理解”四性”的统一性和矛盾性.选择性：电力系统发生故障时，保护装饰仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围。

速动性：尽可能快地切除故障灵敏性：在规定的保护范围内，对故障情况的反应能力。

满足灵敏性要求的保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏的正确的反映出来。

可靠性：保护装置规定的保护范围内发生了应该动作的故障时，应可靠动作，即不发生拒动；而在其他不改动作的情况下，应可靠不动作，即不发生误动作。

继电保护的科学研究设计制造和运行的绝大部分工作是围绕着如何处理好这四个基本要求之间的辩证统一关系而进行的。

3、继电保护装置的组成包括那几个部分各部分的功能是什么测量部分：测量从被保护对象输入的有关电气量进行计算，并与已给定的整定值进行比较，根据比较的结果，给出“是”“非”“大于”“不大于”等于“0”或“1”性质的一组逻辑符号，从而判断保护是否该启动。

逻辑部分：根据测量部分各输出量大小，性质，输出的状态，出现的顺序或其组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定时候应该使断路器跳闸货发出信号，并将有关命令传给执行部分。

执行部分：根据逻辑部分输出的信号，完成保护装置所担负的任务，如被保护对象故障时，动作与跳闸，不正常运行时，发出信号，正常运行时，不动作等。

4、何谓主保护、后备保护和辅助保护远后备和近后备保护有何区别各有何优、缺点主保护：反映被保护元件本身的故障，并以尽可能短的时限切除故障的保护。

后备保护：主保护或断路器拒动时用来切除故障的保护，又分为近后备保护和远后备保护。

辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行时而增设的简单保护。

继电保护专题实验报告欧阳学文一、实验目的本实验以研究过渡电阻对距离保护的影响为目的，通过实验数据观察过渡电阻增加时保护的动作状况，最后得出过渡电阻对距离保护影响的结论。

二、实验内容实验分为单电源和双电源两部分，包含单侧电源三相短路、单侧电源单项接地短路，双电源空载线路上三相短路，保护安装在送电测的的线路上三相短路与保护安装在受电侧的线路上三相短路这五种故障形式，其中，对于接地故障设置过渡电阻从0.01欧姆~300欧姆变化，相间短路过渡电阻变化为0.01~16欧姆，并研究故障点位于保护范围的10%、50%、90%处时保护的动作情况。

三、实验理论分析（一）单端电源时过渡电阻对阻抗继电器的影响如图所示，若线路首端故障经电弧，则距离保护的测量阻抗分别为，。

本段线路出口发生经过渡电阻短路故障时，若过渡电阻较大，本段距离保护I可能拒动，前一级距离保护II段可能越级跳闸，使距离保护失去选择性。

保护装置距离短路点越近，受过渡电阻的影响越大；保护定值越小，则相对受电阻的影响越大。

单端电源经过渡电阻短路（二）双电源时过渡电阻对阻抗继电器的影响如图所示，在双电源系统线路上发生经过渡电阻短路时，由两侧电源系统提供短路电流，双电源时经过渡电阻短路安装在M侧的阻抗继电器测得的阻抗为，其中附加阻抗，为超前的相角，为超前的相角。

由于对侧电源的助增作用使得过渡电阻产生的影响要复杂的多：1）若超前于，则>0，附加阻抗呈容性；2）若滞后于，则<0，附加阻抗呈感性；若故障前M侧为送电测，N为受电侧，则超前于；故障发生初期两侧电源相位关系不变，则超前于，M侧的附加阻抗呈容性，将造成阻抗继电器保护范围的伸长，M侧距离保护可能超越。

若故障前M侧为受电测，N为送电侧，则滞后于；故障发生初期两侧电源相位关系不变，则滞后于，M侧的附加阻抗呈感性，将造成阻抗继电器保护范围的缩短，M侧距离保护可能拒动。

四、实验结果分析（一）单侧电源1、三相短路故障相测量阻抗的计算值为：，其中利用上式分别计算故障点位于保护范围的10%、50%、90%且过渡电阻依次为0.01Ω、0.5Ω、2Ω、4Ω、8Ω、16Ω时的测量阻抗理论值，并与实际测量值进行对比，其结果如表1所示。

距离保护一、选择题1.距离保护是以距离(A)元件作为基础构成的保护装置。

A ：测量 B)启动 C ：振荡闭锁 D ：逻辑1、距离保护装置一般由（D ）组成A ：测量部分、启动部分；B ：测量部分、启动部分、振荡闭锁部分；C ：测量部分、启动部分、振荡闭锁部分、二次电压回路断线失压闭锁部分；D ：测量部分、启动部分、振荡闭锁部分、二次电压回路断线失压闭锁部分、逻辑部分；2、距离保护的动作阻抗是指能使阻抗继电器动作的（B ）A ：大于最大测量阻抗的一个定值B ：最大测量阻抗C ：介于最小测量阻抗与最大测量阻抗之间的一个值D ：最小测量阻抗3．以电压U 和(U-IZ)比较相位，可构成(B)。

A ：全阻抗特性的阻抗继电器B ：方向阻抗特性的阻抗继电器C ：电抗特性的阻抗继电器D ：带偏移特性的阻抗继电器4．加到阻抗继电器的电压电流的比值是该继电器的(A)。

A ：测量阻抗B ：整定阻抗C ：动作阻抗5．如果用Z m 表示测量阻抗，Z set 表示整定阻抗，Z act 表示动作阻抗。

线路发生短路，不带偏移的圆特性距离保护动作，则说明(B)。

A ；act set set ,m Z Z Z Z <<B ：act set set ,m Z Z Z Z ≤≤C: act set set ,m Z Z Z Z <≤ D: act set set ,m Z Z Z Z ≤≤6．某距离保护的动作方程为90<270J DZ J Z Z Arg Z -<︒，它在阻抗复数平面上的动作特性是以+DZ Z 与坐标原点两点的连线为直径的圆。

特性为以+DZ Z 与坐标原点连线为长轴的透镜的动作方程(δ>0°)是(B)。

．A ：90+<270+J DZ J Z Z Arg Z δδ-<︒B ：90+<270J DZ J Z Z Arg Z δδ-<︒-C ：90-<270+J DZ J Z Z Arg Z δδ-<︒ D ：90-<270J DZ J Z Z Arg Z δδ-<︒-7．模拟型方向阻抗继电器受电网频率变化影响较大的回路是(C)。

第四节 影响距离保护正确工作的因素及采取的防止措施一、短路点过渡电阻对距离保护的影响保护1的测量阻抗为g R ，保护2的测量阻抗为g AB R Z +。

由图(b)可见，当g R 较大时，可能出现1.J Z 已超出保护1第Ⅰ段整定的特性圆范围，而2.J Z 仍位于保护2第Ⅱ段整定的特性圆范围以内。

此时保护1和保护2将同时以第Ⅱ段的时限动作，因而失去了选择性。

结论：保护装置距短路点越近时，受过渡电阻的影响越大，同时保护装置的整定值越小，则相对地受过渡电阻的影响也越大。

对图3—36（a ） 所示的双侧电源的网络，短路点的过渡电阻可能使量阻抗 增大，也可能使测量阻抗减小。

保护1和保护2的测量阻抗分别为αj g d d g d d d BJ e R I I R I I I U Z 1111===αj g d d AB d A J e R I I Z I UZ 112+==A 12B C 1L 2L gR (a )图3-35 过渡电阻对不同安装地点距离保护的影响（a ）电网接线图；（b ）保护范围图1.j (b)(a )()图3-36 双侧电源通过 短路的接线图及阻抗电流向量图gR (a )系统图；(b )向量图式中 α—d I 超前1d I的角度。

当α为正时，测量阻抗增大，当α为负时，测量阻抗的电抗部分将减小。

在后一种情况下，可能导致保护无选择性的动作。

过渡电阻主要是纯电阻性的电弧电阻R g ，且电弧的长度和电流的大小都随时间而变化，在短路开始瞬间电弧电流很大，电弧的长度很短，R g 很小。

随着电弧电流的衰减和电弧长度的增长，R g 随着增大，大约经0.1～0.15秒后，R g 剧烈增大。

减小过渡电阻对距离保护影响的措施 （1）采用瞬时测定装置它通常应用于距离保护第Ⅱ段。

原理接线如图3—37所示。

（2）采用带偏移特性的阻抗继电器 保护2的测量阻抗Zcl2=Zd+Rg当过渡电阻达Rg1时，具有椭圆特性的阻抗继电器开始拒动。