3.距离保护

实验八 距离保护及方向距离保护整定一、实验目的1．熟悉阶段式距离保护及方向距离保护的工作原理和基本特性。

2．掌握时限配合、保护动作阻抗（距离）和对DKB 、YB 的实际整定调试方法。

二、预习与思考1．什么是距离保护？距离保护的特点是什么？ 2．什么是距离保护的时限特性？3．什么是方向距离保护？方向距离保护的特点是什么？4．方向距离保护的Ⅰ段和Ⅱ段为什么在单电源或多电源任何形状的电网中都能够保证有选择性地切除故障线路？5．阶段式距离保护中各段保护是如何进行相关性配合的？ 6．在整定距离保护动作阻抗时，是否要考虑返回系数。

三、原理说明1．距离保护的作用和原理电力系统的迅速发展，使系统的运行方式变化增大，长距离重负荷线路增多，网络结构复杂化。

在这些情况下，电流、电压保护的灵敏度、快速性、选择性往往不能满足要求。

电流、电压保护是依据保护安装处测量电流、电压的大小及相应的动作时间来判断故障是否发生以及是否属于内部故障，因而受系统的运行方式及电网的接线形式影响较大。

针对被保护的输电线路或元件，在其一端装设的继电保护装置，如能测量出故障点至保护安装处的距离并与保护范围对应的距离比较，即可判断出故障点的位置从而决定其行为。

这种方式显然不受运行方式和接线的影响。

这样构成的保护就是距离保护。

以上设想，表示在图8-1中。

图中线路A 侧装设着距离保护，由故障点到保护安装处间的距离为l ，按该保护的保护范围整定的距离为zd l ，如上所述，距离保护的动作原理可用方程表示：ad l l ≤。

满足此方程时表示故障点在保护范围内，保护动作；反之，则不应动作。

图8-1 距离保护原理说明 Z —表示距离保护装置距离比较的方程两端同乘以一个不为零且大于零的z 1（输电线每千米的正序阻抗值）得到：11d zd Z z l z l =≤ ( 8-1 ) 式（8-1）称为动作方程或动作条件判别式。

表明距离保护是反应故障点到保护安装处间的距离（或阻抗）并与规定的保护范围（距离或阻抗）进行比较，从而决定是否动作的一种保护装置。

一、名词解释：1、主保护：满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。

2、高频闭锁距离保护：利用距离保护的启动元件和距离方向元件控制收发信机发出高频闭锁信号，闭锁两侧保护的原理构成的高频保护。

3、二次设备：是指对一次设备的工作进行监测、控制、调节、保护以及为运行、维护人员提供运行工况或生产指挥信号所需的低压电气设备。

4、重复接地：将零线上的一点或多点，与大地进行再一次的连接叫重复接地。

5、距离保护：是利用阻抗元件来反应短路故障的保护装置。

因阻抗元件反应接入该元件的电压与电流的比值（U/I=Z），即反应短路故障点至保护安装处的阻抗值，而线路的阻抗与距离成正比，所以称这种保护为距离保护或阻抗保护。

6、零序保护：在大短路电流接地系统中发生接地故障后，就有零序电流、零序电压和零序功率出现，利用这些电量构成保护接地短路的继电保护装置统称为零序保护。

零序电流保护就是常用的一种。

7、后备保护：是指当某一元件的主保护或断路器拒绝动作时，能够以较长时限（相对于主保护）切除故障元件的保护元件。

8、高频保护：就是故障后将线路两端的电流相位或功率方向转化为高频信号，然后利用输电线路本身构成一高频电流通道，将此信号送至对端，以比较两端电流相位或功率方向的一种保护。

9、电力系统安全自动装置：是指防止电力系统失去稳定和避免电力系统发生大面积停电的自动保护装置。

10、电力系统事故：是指电力系统设备故障或人员工作失误，影响电能供应数量和质量并超过规定范围的事件。

11、谐振过电压：电力系统中一些电感、电容元件在系统进行操作或发生故障时可形成各种振荡回路，在一定的能源下，会产生串联谐振现象，导致系统某些元件出现严重的过电压。

12、断路器失灵保护：当系统发生故障，故障元件的保护动作而断路器操作失灵拒绝跳闸时，通过故障元件的保护作用于本变电站相邻断路器跳闸，有条件的还可以利用通道，使远端有关断路器同时跳闸的接线称为断路器失灵保护。

5.5距离保护的整定计算及对距离保护的评价（Setting Calculation of Distance Protection and Assessment to it ）5.5.1距离保护的整定计算原则（Setting Calculation Principle of Distance Protection ）距离保护装置一般也都采用三段式阶梯时限特性，在进行整定计算时，要计算各段的设定阻抗、动作时限和进行灵敏性校验。

当距离保护用于双侧电源的电力系统时，一般要求Ⅰ、Ⅱ段的测量元件都要具有明确的方向性，即采用具有方向性的测量元件。

第Ⅲ段作为本条线路的近后备、相邻下一级线路的远后备和反向母线保护的后备，所以第Ⅲ段通常采用采用带有偏移特性的测量元件。

下面以图5-27所示电网为例，来说明各段保护的具体整定原则。

设线路AB 、BC 均装有三段式距离保护，对保护1各段进行整定计算。

图5-27 距离保护整定计算网络图1、距离保护第Ⅰ段整定计算11z L K Z B A rel set -I I ⋅= (5-74)I r e lK ——可靠系数，一般取0.8~0.85。

2、距离保护第Ⅱ段整定计算（1）与相邻线路距离保护第Ⅰ段相配合。

为了保证在下级线路上发生故障时，上级线路保护Ⅱ段不至于误动，保护1的Ⅱ段的动作范围不应该超出保护2的Ⅰ段的动作范围，再考虑到分支系数，保护1的Ⅱ段的整定阻抗可按照下式进行计算：)(2min 1I ⋅⋅II II ⋅+=set b AB rel set Z K Z K Z (5-75)式中，II rel K 为可靠系数，一般取0.8；分支系数的定义和电流保护中相似，即当线路BC上发生故障时，ABBC b I I K =。

为确保在各种运行方式下保护1的Ⅱ段的保护范围不超过保护2的Ⅰ段的保护范围，分支系数取各种情况下的最小值。

（2）躲开线路末端变压器低压侧出口处短路时的阻抗值。

当被保护线路的末端母线接有变压器时，距离Ⅱ段应与变压器的快速保护相配合，其保护范围不超过变压器快速保护的范围。

第三章：电网距离保护1.距离保护的定义和基本原理：距离保护：是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的壁纸，反映故障点到保护安装处的距离而工作的保护。

基本原理：按照继电保选择性的要求，安装在线路两端的距离保护仅在下路MN内部故障时，保护装置才应该立即动作，将相应的断路器跳开，而在保护区的反方向或本线路之外正方向短路时，保护装置不应动作。

与电流速断保护一样，为了保证在下级线路的出口处短路时保护不误动作，在保护区的正方向（对于线路MN的M侧保护来说，正方向就是由M指向N的方向）上设定一个小于本线路全长的保护范围，用整定距离Lset来表示。

当系统发生短路故障时，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，跳开相应的断路器；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。

若故障位于保护区的反方向上，则无需进行比较和测量，直接判断为区外故障而不动作。

｝通常情况下，距离保护可以通过测量短路阻抗的方法来间接地测量和判断故障距离。

2.几种继电器的方式：苹果特性：有较高的耐受过渡电阻的能力，耐受过负荷的能力比较差；橄榄特性正好相反。

电抗特性：动作情况至于测量阻抗中的电抗分量有关，与电阻无关，因而它有很强的耐过渡电阻的能力。

但是它本身不具有方向性，且在负荷阻抗情况下也可能动作，所以通常它不能独立应用，而是与其他特性复合，形成具有复合特性的阻抗原件。

电阻特性：通常也与其他特性复合，形成具有复合特性的阻抗原件。

多边形特性：能同时兼顾耐受过渡电阻的能力和躲负荷的能力。

3测量阻抗：Zm定义为保护安装处测量电压Um&与测量电流Im&之比，即Um&/Im&动作阻抗：使阻抗原件处于临界动作状态对应的阻抗（Zop）。

A B 1C234第3.4 节距离保护的整定计算及其评价与电流保护类似，距离保护一般也都采用相互配合的三段式配置方式，即分成距离Ι段、Ⅱ段和Ⅲ段。

距离Ι段和距离Ⅱ段作为本级线路的主保护，距离Ⅲ段作为本线路的近后备和相邻线路的远后备。

保护1的各段保护范围A B 1C234第3.4节距离保护的整定计算及其评价与电流保护类似，距离保护一般也都采用相互配合的三段式配置方式，即分成距离Ι段、Ⅱ段和Ⅲ段。

距离Ι段和距离Ⅱ段作为本级线路的主保护，距离Ⅲ段作为本线路的近后备和相邻线路的远后备。

保护2的各段保护范围一、距离保护的整定计算1、距离保护Ι段的整定距离保护Ι段为瞬时速动段，同电流Ι段一样，它只反应本线路的故障，为保证动作的选择性，在本线路末端或下级线路始端故障时，应可靠地不动作。

保护1保护2A B 1C234AB rel setZ K Z ⋅'='1.1、距离保护Ι段的整定为保证动作的选择性，在本线路末端或下级线路始端故障时，应可靠地不动作。

线路全长的正序阻抗--AB Z 0.850.8～可靠系数，一般取--rel K 可靠系数主要考虑的是：各种影响因素的相对误差。

如：继电器测量误差、互感器误差和参数测量误差等。

在线路较短时，还应当考虑绝对误差。

1Z l K AB rel ⋅⋅'=s t 01='%~%K Z Z K rel AB.set sen 85801001=⋅'='='动作时限：灵敏性校验：保护范围稳定，基本上不受运行方式的影响。

（固有的测量时间）灵敏度＝可靠系数，不必验算。

A B 1C2342、距离保护Ⅱ段的整定为弥补距离Ι段不能保护本线路全长的缺陷，增设距离Ⅱ段，要求它能够保护本线路的全长，保护范围需与下级线路的距离Ι段(或距离Ⅱ段)相配合。

保护3的I 段保护1的II 段正确的设计——>实现相互配合A B 1C234A B 1C234保护3的II 段保护1的错误II 段错误的设计——>保护1、3的II 段都动作保护1的正确II 段保护1属于误动！2、距离保护Ⅱ段的整定为弥补距离Ι段不能保护本级线路全长的缺陷，增设距离Ⅱ段保护，要求它能够保护本线路的全长，保护范围需与下级线路的距离Ι段或距离Ⅱ段相配合。

距离保护的工作原理(一)距离保护的工作原理•引言–说明距离保护的重要性和应用范围–概述距离保护的工作原理•距离保护的基本原则–定义距离保护及其作用–表明距离保护的基本原则：确保安全距离、预防接触、减少风险•距离保护的工作方式–分析距离保护系统的组成部分：传感器、控制器、执行器–详细介绍传感器的工作原理•接收物体的位置和运动信息•通过射频、激光等技术测量距离•将数据传送给控制器进行处理–详细介绍控制器的工作原理•分析传感器数据并进行分析•根据设定的距离阈值判断是否触发保护措施•控制执行器执行相应的动作–详细介绍执行器的工作原理•根据控制信号执行动作，如停止机器、开启防护罩等•监测执行器状态反馈给控制器•距离保护的应用–工业领域：机床、自动化生产线等–建筑工地：塔吊、吊篮等–运输行业：无人驾驶车辆、物流仓储等•距离保护的发展趋势–引入人工智能技术优化距离保护系统–结合大数据分析提高保护效果–更小、更智能的传感器和执行器的研发•结论–总结距离保护的工作原理–强调距离保护的重要性及其应用前景引言距离保护是一种重要的安全措施，用于防止人员或物体接触危险区域或设备。

无论在工业领域、建筑工地还是运输行业，距离保护都扮演着关键的角色。

本文将深入解释距离保护的工作原理，以及它在不同领域的应用。

距离保护的基本原则距离保护的目标是确保安全距离、预防接触并减少风险。

通过设置合适的距离阈值，一旦物体或人员接近危险区域，距离保护系统将通过控制器和执行器采取适当的措施来保护安全。

距离保护的工作方式距离保护系统通常由三个主要组件组成：传感器、控制器和执行器。

下面将对每个组件的工作原理进行详细介绍。

传感器的工作原理传感器是距离保护系统中最关键的组件之一。

它负责检测物体的位置和运动信息，并测量其与危险区域的距离。

传感器可以使用射频、激光等技术来进行距离测量，将得到的数据传送给控制器进行处理。

控制器是距离保护系统的大脑，负责分析传感器数据并根据设定的距离阈值来判断是否需要触发保护措施。

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 dU d....1fe f dd 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 Idz Z Z )85.0~8.0(1=，瞬时动作 主保护 II 段：)(21Idz AB IIK IIdz 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。

JJ 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PTld PT l lPT JJ 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..≤≤-DC U U（一） 全阻抗继电器 特点），以Z zd 为半径的圆。

第1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。

，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：，瞬时动作主保护II段：，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。

——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：幅值比较原理相位比较原理（1）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，，它没有方向性。

1. 幅值比较原理：两变同乘，且，所以，这也就是动作方程。

2. 相位比较原理分子分母同乘以I J，（2）方向阻抗继电器以Z zd为直径，通过坐标原点的圆。

3距离保护的整定计算一、距离保护第一段 1.动作阻抗(１)对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定，即取2．动作时限秒。

二、距离保护第二段1．动作阻抗（1）与下一线路的第一段保护范围配合，并用分支系数考虑助增及外汲电流对测量阻抗的影响，即式中为分支系数（2）与相邻变压器的快速保护相配合取（1）、（2）计算结果中的小者作为。

2. 动作时限AB K dzZ k Z '='⋅10≈'t ()BC k fz AB k dzZ K K Z K Z '+''=''⋅1fzK min ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=ABBCfz II K ()B fz AB k dzZ K Z K Z +''=''⋅11⋅''dzZ 12CABA '图3-50 电力系统接线图AZ 'BABZ BCZ Z 'Z ''Z '''00.5tZ 'Z ''Z '''00.5t3AZ 12CABA '图3-50 电力系统接线图AZ 'BABZ BCZ Z 'Z ''Z '''00.5tZ 'Z ''Z '''00.5t3AZ保护第Ⅱ段的动作时限，应比下一线路保护第Ⅰ段的动作时限大一个时限阶段，即3.灵敏度校验如灵敏度不能满足要求，可按照与下一线路保护第Ⅱ段相配合的原则选择动作阻抗，即这时，第Ⅱ段的动作时限应比下一线路第Ⅱ段的动作时限大一个时限阶段，即三、 距离保护的第三段 1．动作阻抗按躲开最小负荷阻抗来选择，若第Ⅲ段采用全阻抗继电器，其动作阻抗为式中2．动作时限保护第Ⅲ段的动作时限较相邻与之配合的元件保护的动作时限大一个时限阶段，即3．灵敏度校验作近后备保护时作远后备保护时式中，K fz 为分支系数，取最大可能值。