相间距离保护工作原理的实现

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距离保护的基本原理及应用举例

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。 Z set
故障时，首先判断故障的方向：
若故障位于保护区的正方向上，则设法测出故障点到保护安装处的距离Lk，并将Lk与Lset相比较，若Lk小于Lset，说明故障发生在保护范围之内，这时保护应立即动作，跳开对应的断路器；若Lk大于Lset，说明故障发生在保护范围之外，保护不应动作，对应的断路器不会跳开。
方向阻抗继电器特性圆
jX
Z set
1 Z set 2
Z m 1 Z set 2
o
R
1 1 Z m Z set Z set 2 2
全阻抗继电器
特性：全阻抗继电器的动作特性是以保护安
装点为圆心、以整定阻抗Zset为半径所作的一个圆。圆内为动作区，圆外为非动作区，圆周是动作边界。特点：动作无方向性；动作阻抗与整定阻抗相等。
的测量阻抗减小，保护范围延长，可能造成保护无选择动作。解决：在整定计算中解决，计算动作电流时引入最小分支系数。
灵敏度校验：
K sen
Z 1.25 Z 12
II ( x) 2
II set
动作时间：t t
t
3、距离III段
整定原则：躲过本线路最小负荷阻抗
III set
5、整定计算举例
【例 3-1】在图所示110kV网络中,各线路均装有距离保护，已知Z sA.max=20Ω、 Z sA.min=15Ω、Z sB.max=25Ω、Z sB.min=20Ω，线路AB的最大负荷电流 I L.max=600A，功率因数为0.85，各线路每公里阻抗Z 1=0.4Ω/km，线路阻抗角 =70º ，电动机的自起动系数K ast=1.5，保护5三段动作时间=2s，正常时母线最低工作电压U L,min取等于0.9U N (U N=110kV)。试对其中保护1的相间保护短路Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ段进行整定计算。（各段均采用相间接线的方向阻抗继电器）

距离保护_精品文档

TV
Im
jX P
Zm
ZI se t
U m
2
R
3
M
1
二、阻抗继电器的构成方法
1、全阻抗继电器 2、方向阻抗继电器 3、偏移特性的阻抗继电器
全阻抗继电器
特性：全阻抗继电器的动作特性是以保护安装点为圆心、以整定阻抗Zset为半径所作的一个圆。圆内为动作区，圆外为非动作区，圆周是动作边界。
特点：动作无方向性；动作阻抗与整定阻抗相等。
I、II段为主保护，III段为后备保护
第二节阻抗继电器
测量阻抗：
•
Zm
Um
•
I 动作阻抗：测量阻抗正好位m于动作区边界上，继电
器刚好动作，这个称为继电器的动作阻抗（Zoper）。
整定阻抗（Zset）：人为给定的值，也是动作阻抗的最大值.
一、阻抗继电器的动作特性
M 1 N 2 TA
P3
（二）消除死区的方法
中心思想就是寻找一个电压来代替原来的
Um起作用，寻找出来的电压我们也管它叫极化电压（插入电压）。
方法一、采用记忆回路（同KW），主要是保证方向阻抗继电器在暂态过程中正确动作。
方法二、当稳态情况下，靠引入非故障相电压（引入第三相电压）消除两相短路的死区。
1、记忆回路： CL
I
m
Z set
|
|
KU
Um
1 2
I
m
Z set
| U0
当m sen l
Z oper.K
Z set
U0 KU Im
当继电器的起动阻抗等于0.9倍的整定阻抗时所对应的最小测量电流，称为精确工作电流。
Z operK
Z set 0.9Z se t

相间距离保护

相间距离保护摘要：1.相间距离保护的定义和作用2.相间距离保护的原理和分类3.相间距离保护的优缺点分析4.相间距离保护的应用实例5.相间距离保护的未来发展趋势正文：一、相间距离保护的定义和作用相间距离保护，简称距离保护，是电力系统中一种常用的保护方式。

其主要作用是在电力系统中检测到相间短路故障时，迅速切断故障区域的电源，以保护电力设备和人身安全。

二、相间距离保护的原理和分类相间距离保护的原理是基于电力系统中两个相位之间的电压和电流的相对距离。

当系统中发生短路故障时，电流会突然增大，导致电压降低，从而使得两个相位之间的距离变小。

距离保护就是通过检测这种距离变化，判断是否发生了短路故障。

相间距离保护主要分为以下两类：1.接地距离保护：主要用于检测系统中的接地故障。

2.非接地距离保护：主要用于检测系统中的非接地短路故障。

三、相间距离保护的优缺点分析相间距离保护具有以下优点：1.动作速度快：距离保护能够迅速检测到故障，并在短时间内切断电源，有效保护电力设备。

2.适用范围广：距离保护不仅可以用于高压电力系统，还可以用于中低压电力系统。

3.抗干扰能力强：距离保护不受系统中的负荷、电压变化等干扰因素的影响。

然而，相间距离保护也存在以下缺点：1.误动作率较高：在电力系统正常运行时，由于负荷和电压的波动，距离保护可能会误判为故障，导致误动作。

2.设备成本高：距离保护设备相对于其他保护设备，成本较高。

四、相间距离保护的应用实例相间距离保护广泛应用于各种电力系统中，例如：发电厂、变电站、输电线路等。

在这些系统中，相间距离保护可以有效地检测和保护各种相间短路故障。

五、相间距离保护的未来发展趋势随着电力系统的不断发展，相间距离保护将面临更高的技术要求。

未来的发展趋势主要包括：1.智能化：通过引入人工智能技术，提高距离保护的判断准确性，降低误动作率。

2.集成化：将距离保护与其他保护设备集成在一起，实现保护设备的协同工作，提高保护效果。

距离保护原理

选相
2、相电流差突变量选相元件
故障时突变量特征分析表1：单相接地
故障 A-G B-G
I
AB
I BC
I CA
Id
0
Id
Id
0
Id
C-G
0
Id Id
表2：两相相间短路接地
故障 BC-G
I
AB
I BC
I CA
2、直接绝对值和相位比较的实现方法
数字化保护装置中已经与集成电路型大不相同，在此不详细介绍了。
3、电压相位法实现的故障区段判断
基本原理：工作电压又称补偿电压（一般不变）；极化电压（参考电压）的不同具有不同的动作特性。
o
180
1 arg
U op UJ
180
o
90 arg
o
U ( I K 3 I 0 ) Z U 1
zd
90
o
E 2 Z 1 Z 0
Z M 1 (1
C 1M Z M 1 2 Z 1 Z 0
)E M
)[( I K 3 I0 )( Z M 1 Z m )]
o
U ( I K 3 I 0 ) Z I 0 Z d
zd
90
o
90 arg
o
( I K 3 I 0 )( Z I 0 Z d
J
Z
zd
)
90
o
90 arg
o
(Z J Z Zd
zd
)
jX
90
o
0 0
几种常见距离继电器
4、正序电压为极化的动作特性的分析

电力系统继电保护 —— 距离保护的基本原理、阻抗继电器及其动作特性

由于互感器误差、故障点过渡电阻等因素，继电器实际测量到的Zm一般并不严格地落在与Zset相同的直线上，而是落在该直线附近的一个区域中。
二、阻抗继电器的动作特性和动作方程
动作特性：阻抗继电器在阻抗复平面动作区域的形状。用复数的数学方程来描述，称为动作方程。
二、阻抗继电器的动作特性和动作方程

Zm
m

Rm

jX m
金属性短路时：Um降低，Im增大，Zm变为短路点与保
护安装处之间的线路阻抗Zk=z1Lk=(r1+jx1)Lk。短路阻抗的阻抗角就等于输电线路的阻抗角，数值较大（220kV以上不
低于75°）
二、测量阻抗及其与故障距离的关系
整定阻抗： Zset z1Lset
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
三相短路
三相对称性短路时，故障点处的各相电压相等，且在三相系统对称时均为0，此时，任何一相的电压、电流或任何两相相间的电压、电流均可作为距离保护的测量电压和测量电流，用来进行故障判断。
三、三相系统中测量电压和测量电流的选取
故障环路的概念及测量电压、电流的选取
零序电流补偿系数单相接地短路以a相接地为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取两相接地短路1以bc两相接地为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取两相接地短路2以bc两相接地为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取两相不接地短路以ab两相短路为例三三三相三相系统中测量电压和测量电流的系统中测量电压和测量电流的选取选取三相短路三相对称性短路时故障点处的各相电压相等且在三相系统对称时均为0此时任何一相的电压电流或任何两相相间的电压电流均可作为距离保护的测量电压和测量电流用来进行故障判断

电网的距离保护

阻抗继电器
阻抗继电器是距离保护的核心元件，它的作
用是用来测量保护安装处到故障点的阻抗（距离），并与整定值进行比较，以确定是保护区内部故障还是保护区外故障。
阻抗继电器分类

（1）阻抗继电器分类根据阻抗继电器的比较原理，阻抗继电器可以分为幅值比较式和相位比较式。（2）根据阻抗继电器的输入量不同，阻抗继电器可以分为单相式（第I型）和多相补偿式（第II型）两种。（3）根据阻抗继电器的动作边界（动作特性）的形状不同，阻抗继电器可以分为圆特性阻抗继电器和多边形特性阻抗继电器（包括直线特性阻抗继电器）两种。
动作不具有方向性。
动作方程两边同乘以测量电流,则方程为
U m I m Z set
若令整定阻抗为：
Z set K ur / K uv
圆的动作方程也可用下式表示：
K uvU m K ur I m
Z m Z set
方程的物理意义为：正常运行时，由于电压为额定电压、电流是负荷电流，方程不满足条件，即继电器不动作；当在保护区内发生短路故障时，电压降低，电流增大，方程满足条件，保护起动。
动作阻抗概念：
jX
Z set
set
Zm
Z op
R
m
定义
使阻抗继电器起动的最大测量阻抗。
动作阻抗特点
当加入继电器电压与电流之间的相位差为不同数值时，动作阻抗也随之而变。动作阻抗具有最大值，保护区最长。
灵敏角
当测量阻抗角等于整定阻抗角时，此时动作阻抗具有最大值，将此角度称为灵敏角。
Z m 0.5(1 ) Z set 0.5(1 ) Z set
当 1时，方程为；

什么是距离保护,距离保护原理

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。

继电保护之距离保护

范围，或反向。
距离保护的保护范围和灵敏度受运行方式的影响较小，尤其是距离保护Ⅰ段的保护范围比较稳定，同时，还具备判别短路点方向的功能。
5/59
Um 测量阻抗Z m 通常为复数，还可以表示为： Im
Um Zm Z m m Rm jX m Im Z m — 测量阻抗的幅值；
18/59
通用式 : Um UK Z1 Im K 3 I 0 m
U K U K 0 3 I0 0
U UK Z1 I K 3 I 0 Z1 I
因此，接地测量阻抗为： U Zm Z1 I K 3 I 0
3/59
3.1.1
距离保护基本原理
利用保护安装处测量电压和测量电流(适当选择接
线方式)的比值 U m / I m 所构成的继电保护方式-----称为阻抗保护。
对于输电线路，由于
U m / I m z1lm
，
U m / I m 能反映短路点到保护安装处的距离 l m ，
因此，通常也称为距离保护。其中，
U m U 1m U 2 m U 0 m
U 1 K U 2 K U 0 K Z1 I1m Z 2 I 2m Z 0 I 0m
Z1 Z 2时

U K Z1 I1 m Z1 I 2 m Z 0 I 0 m
接地距离接线方式 A相 B相 C相
UC UA UB I A k 3I 0 I B k 3I 0 I C k 3I 0
相间距离接线方式 AB相 BC相 CA相
U AB I A IB

第三章距离保护-1解析

B
C
1
2
ZT
D
1. 距离保护I段：按躲过线路末端短路整定
ZsIet1 KIrel ZAB
其中 KIrel 0.8 ~ 0.85
一、距离保护的整定计算
2. 距离保护II段：
A
B
C
1
2
ZT
D
(1)定值计算： ① 与相邻线路的距离I段配合
ZsIeIt1 KIreI l(ZAB Kb.minZsIet2)
EA A Z K3 1
Ik K1
K2
B EB
2
Zk1
Zset
jX
Zk2
Zset
Zk1
k
ZL
A
L
R
Zk3
3.1 距离保护的基本原理与构成
由三段构成
Ⅰ段主保护
Ⅱ段
Ⅲ段后备保护
二、距离保护的时限特性
指距离保护的动作时间 t与保护安装点至短
路点之间的距离的l关k 系。
3.1 距离保护的基本原理与构成
jX
B A
C
Zset
Zm Zset
Zm
R
3.2 阻抗继电器及其动作特性
二、利用复数平面分析圆特性阻抗继电器
2、方向阻抗继电器
jX
Zset C
B R
Zm A
方向阻抗继电器的特点：
（1）有死区（2） Zo随p 变m化而不同（3）有明确的方向性
3.3 阻抗继电器的接线方式
一、基本要求和接线方式
基本要求： (1) 测量阻抗正比于保护安装处到短路点之间
的距离； (2) 继电器的测量阻抗与故障类型无关;
3.3 阻抗继电器的接线方式

相间距离保护两种不用校验方式的比较

相间距离保护两种不用校验方式的比较摘要：相间距离保护是线路保护中的一种，主要用于反映线路保护中的相间故障。

本文主要对相间距离保护两种不用的计算整定方式来进行对比，详细分析了相间距离保护整定计算时不同方式的有缺陷，对于进行线路保护校验时提供了参考依据，同时也为今后的线路保护设计提供一定的参考。

关键词：线路保护相间距离整定计算Comparison of two methods of phase-to-phase distance protectionwithout calibrationLuosheng，Huang Yao Ling,Liu Xun，Chen GuoXun（State Grid Hubei Electric Power Co., Ltd. DC TransportationInspection Company Yichang 443000）Abstract: Phase-to-phase distance protection is a kind of line protection, which is mainly used to reflect phase-to-phase faults in line protection. In this paper, two different calculation and setting methods of phase-to-phase distance protection are compared, and the defects of different methods in phase-to-phase distance protection setting calculation are analyzed in detail, which provides a reference for line protection calibration and a certain reference for futureline protection design.Key words: phase-to-phase distance setting calculation of line protection1、距离保护的简单介绍距离保护利用反映故障点到保护安装处电气距离（或测量阻抗）构成的保护，并且根据距离的大小确定动作时限的一种继电保护装置。

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限 t1II 应较保护2的段动作时间 t2I 多一个 t ，
即
t1II t2I t
距离保护I段与II段联合工作，构成线路的主保护。
距离保护III段
➢ 为了作相邻线路的距离保护和断路器拒动的远后备保护，还设有距离保护III段，同时也作为本级线路距离保护I段、II段的远后备保护。
➢ 距离保护III段动作阻抗应按躲过正常负荷电流整定，而动作时限按阶梯时限原则整定，其动作时限应比所有相邻下一级线路距离保护III段动作时限最大者大一个 t，即
距离保护时限特性
下面用图（2）中保护1说明三段距离保护动作范围的阶梯时限特性
距离保护I段
距离保护1的I段是瞬时动作，其动作时限为 t1I , 它是保护本身固有的动作时间,其保护范围最
好能保护AB全长,即整定阻抗Z AB,实际上,当线路AB末端短路和相邻BC线路出口短路时,电流
相差不同,因为阻抗继电器有误差,电流和电压
互感器有误差,所以当线路BC出口短路时,距离
保护1的II段会误动。为此,距离保护1的I段动
作阻抗ZoIp1< Z AB ,引入一个小于1的可靠系数,使
ZI op1
ห้องสมุดไป่ตู้
KI rel
Z
AB
按上述原则整定动作阻抗后,它与瞬时电流速断一样,只能保护线路全长的80%―85%。为切除线路末端15%―20%范围内故障，需要设置距离保护II段。
距离保护II段
距离保护II段整定值的选择相似与电流速断保护，即II段整定值，以使保护范围不超出下一级（如有多条线路取最短者）距离保护第I段的保护范围，则保护1的II段一次侧整定值为
ZI op1
K II rel
(ZAB
ZBC
KI rel
)
KrIeIl为距离保护II段的可靠系数,取0.8。
为了获得选择性，保护1的距离II段动作时
如图（1）所示，当K点短路时，保护2的测量阻抗为ZK，保护1的测量阻抗是ZAB+ZK。由于保护1的测量阻抗比保护2的测量阻抗大，所以保护1的动作时间比保护2长。这样，故障将由保护2切除，而保护1在故障切除后返回。这时选择性的配合是适当选择各个保护
的动作阻抗和动作时间来实现的。
距离保护的作用原理图（1）网络图（2）时限图
相间距离保护工作原理的实现
距离保护的基本原理
所谓距离保护，就是指反应保护安装处至故障点的距离，并根据这一距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。短路点越靠近保护安装处，其测量阻抗就越小，则保护的时限就越短，反之，短路点越远，其测量阻抗就越大，则保护动作时限就越长。
测量保护安装处至故障点的距离，实际上是测量保护安装处至故障点的阻抗。该阻抗为保护安装处的电压与电流的比值。
t III
1
t III 2,max
t
距离保护保护性能分析
优点（1）灵敏度高（2）能保证在较短时间内有选择性切除故障（3）不受系统运行方式变化影响缺点
这种保护基于测量到的阻抗等于或小于整定值就动作,只要突然电压短时消失,距离保护就就会误动作