1、1距離保護學習2011.12.302目錄v距離保護基本原理概念測量阻抗時限特性基本構成v阻抗繼電器相關術語動作特性v整定計算及其評價v距離保護的特殊問題超越問題系統振蕩問題串聯電容補償問題3距離保護的概念v電流電壓保護因簡單、可靠、并在一般情況下能夠滿足快速切除故障的要求等優點在電網中得到了廣泛的應用，但由于它宜受電網的接線及電力系統運行方式的影響，在重負荷、長距離、電壓等級高、結構復雜的等情況的電網中往往不能滿足靈敏性快速性以及選擇性的要求。因此就引入了性能更加完善的“距離保護”。v距離保護是反映故障點到保護安裝點之間的距離（阻抗），并根據距離遠近而確定是否動作及動作時間的一種保護。Lset

2、 / Zset整定距離/阻抗4測量阻抗v距離保護同時利用短路時電壓和電流的變化特征，測量電壓 和電流 的比值測量阻抗 ，來反映故障點到保護安裝處的距離。mUmImZmmmmmmmZjXRIUZ 參數系統測量電壓測量電流測量阻抗系統正常額定值負荷電流負荷阻抗系統故障降低增大線路阻抗v測量電阻與短路點到保護安裝處的距離成正比kmLZZ1Z1單位距離線路的正序阻抗Lk短路點到保護安裝處的距離5距離保護的時限特性v時限特性動作時間與整定值之間的關系v為滿足繼電保護速動性、選擇性和靈敏性的要求，目前電網中廣泛采用三段式階梯時限特性的距離保護：距離I段為速動段，II段為帶固定延時（ t ）的速動段，III

3、段時限需與相鄰下級線路的II段或III段保護配合，在其延時基礎上增加一個時間級差t 。6距離保護的基本要求v被保護線路上發生直接短路時，繼電器的測量阻抗應正比于短路點到保護安裝處的距離v應有明確的方向性v區外故障時不應超越動作v區內經過渡電阻短路時應能動作v最大負荷下不應誤動作v不受系統振蕩的影響7距離保護的構成啟動邏輯啟動邏輯 時間元件時間元件 閉鎖邏輯閉鎖邏輯 距離距離 保護保護測量元件測量元件 8阻抗繼電器v距離保護的測量元件是阻抗繼電器或距離繼電器。阻抗繼電器建立在測量阻抗的基礎上，動作特性可以阻抗方程表示也可以用電壓方程表示。距離繼電器建立在補償電壓的基礎上，動作特性也用電壓方程表示

4、，但不一定能用阻抗方程表示。9阻抗繼電器的精度v理想阻抗繼電器的動作只與測量阻抗有關，而與電流無關。實際上阻抗繼電器動作必須需要一定數值的電流。最小精工電流是來衡量距離繼電器精度的一項重要指標。v精確工作電流繼電器的動作阻抗與整定阻抗之間相差整定阻抗的10%時，加入阻抗繼電器的電流。根據阻抗繼電器的Zop=f(Iop)曲線，可以得到最大工作電流Ijg.max和最小工作電流Ijg.min當IIjg.max時，Zop減小是由于CT飽和使測量阻抗變大所致；當I50時就不宜采用距離保護。很短的線路即使末端短路母線電壓也會下降的很低，電容式PT時不能快速響應；而且短路電流很大TA的誤差也可能增大；同時U

5、min很小，易受干擾；特性阻抗圓小，受過渡電阻影響。12阻抗繼電器的速度v最新精工電流是用來評價距離繼電器精度的，檢驗Ijg.min時對繼電器的動作速度沒有要求。v檢驗繼電器的動作速度的標準時Z=0.7Zset和I=1.5Ijg.min的條件下的動作時間。v阻抗繼電器典型的動作時間特性t=f（Z）是在Z0.7Zset時快速動作，特性曲線為水平線，在0.7ZsetZZset，則 與 同相若保護范圍末端故障故障時：Zk=Zset，則0U 若保護范圍內部故障故障時：ZkZset，則 與 反相為了判別 的相位變化，引入參考向量即極化電壓 ，當 在一定范圍時繼電器啟動，當 時，繼電器動作最靈敏。可看作不

6、同特性的繼電器的區別在于所選的極化電壓不同。UUargPUPU180UargPUn補償電壓特性：UrU25動作特性極化電壓和補償電壓v當以母線電壓為極化量時，可得到具有方向性的圓特性或直線特性功率方向繼電器，當保護安裝處短路時，母線電壓為零，繼電器不能動作，從而出現電壓死區。v當以電流作為極化量時，可得到動作特性包括原點在內的各種直線，這些直線特性的繼電器沒有方向性，在反方向短路時均能夠動作。v當以Um和Im的負荷電壓作為極化量時，可得到偏移特性的繼電器，偏移程度取決Im所占比例。26距離保護整定計算v距離保護的整定計算就是根據電網的實際情況計算出距離保護I、II、III段的整定阻抗和II、I

7、II段動作時限。三段式距離保護范圍示圖v目前電網中一般采用三段式階梯時限特性的距離保護距離保I段和II段作為主保護，要求具有明確的方向性，一般采用方向性的測量元件；距離III段為后備保護，作為本元件的近后備，相鄰下級元件的遠后備以及反方向母線保護的后備，一般采用偏移特性的測量元件。27距離保護整定計算v距離I段在相鄰元件出口處短路時不應誤動即：v距離II段不應超過相鄰元件I段的保護范圍，同時動作帶有t時限，以保證選擇性。與相鄰線路的距離I段配合與相鄰變壓器的快速保護相配合KbABKABKABKABAmZKZZIIIZZIIZZIZIUZ121131311II）（即：setb.minrelset

8、ZZKZKABABZK即：relsetZ本元件的正序阻抗段可靠系數，一般取ABZK85. 08 . 0rel其中：其中：最小分支系數段保護范圍對應的阻抗相鄰元件，變壓器取線路取段可靠系數，一般取min. bsetrelI75. 07 . 08 . 0KZK為正確計算分支電路的測量阻抗，引入分支系數Kb28距離保護整定計算v距離III段應按以下原則整定同時動作時限要比保護范圍內的其他保護的最大動作時限高一個t與相鄰線路II段或III段配合整與相鄰變壓器電流電壓保護配合躲過正常運行時的最小負荷阻抗）（即：/setb.minrelsetZZKZKAB最小分支系數的阻抗鄰變壓器保護范圍對應相鄰元件或段

9、或相，變壓器取線路取段可靠系數，一般取min.b/setrel75.07 .08 .0KZKhzqrelmin.fhsetZKKKZ若采用全阻抗繼電器：）（若采用方向抗繼電器：fhsethzqrelmin.fhsetcosZKKKZmax.fhmin.fhfh.minZIU最小負荷阻抗：25. 115. 15 . 25 . 18 . 0zqrel返回系數，一般取一般取電動機的自啟動系數，可靠系數，一般取hKKKNUU95. 09 . 0fh.min壓，一般取系統正常時最小運行電流系統正常時最大負荷電fh.maxI29距離保護整定計算v靈敏度校驗距離段在本元件末端短路時的靈敏系數距離段在本元件末

10、端短路時的靈敏系數距離段在相鄰元件末端短路時的靈敏系數v精確工作電流的校驗各段保護末端短路時的最小短路電流應大于其對應阻抗繼電器的最小精確工作電流，兩著比值應大于1.525.1KlmKsetZZ路時的故障阻抗校驗范圍末端金屬性短整定阻抗靈敏系數lmK5 . 1Klm2 . 1Klm30距離保護的評價v距離保護的優點阻抗繼電器同時反映電壓和電流變化而動作，因此比電流電壓保護具有更高的靈敏度。距離I段的保護范圍不受系統運行方式的影響，其他兩段受運行方式的影響也較小。可以在多電源的復雜網絡中保證動作的選擇性。只接入了單端量電氣量，經濟性和可靠性比雙端量保護高。v距離保護的缺點距離I段值能保護線路全長

11、的80%85%，不能實現全線速動。在220kV及以上電壓等級的電網中不能滿足電力系統穩定運行的要求，不能作為主保護。由于保護同時需要電壓量和電流量，導致可靠性比電流保護低31距離保護的超越問題v超越在線路發生短路故障時, 由于各種原因, 會使得保護感受到的阻抗值比實際線路的短路阻抗值小,使得下一條線路出口短路（即區外故障）時, 保護出現非選擇性動作。穩態超越由于阻抗繼電器本身測量原理引起的區外故障保護誤動。暫態超越由于故障時的暫態分量引起的區外故障保護誤動。32穩態超越GFLGFLmmmRIIZIRIZIIUZ性，則附件分量呈純電阻單側電源時FII穩態超越一般是由過渡電阻引起的，過渡電阻RG一

12、般為純電阻，若流過過渡電阻的電流為IF，流過保護安裝處的電流為I，則繼電器在正方向故障時的測量阻抗為：的附加分量過渡電阻引起測量阻抗GFRII，附加分量呈容性超前若保護在送電側，FII，附加分量呈感性滯后若保護在受電側，FII量，則附件分量有電抗分雙側電源時FI II33過渡電阻對阻抗繼電器的影響及其應對措施v過渡電阻對阻抗繼電器的影響若過渡電阻為電弧電阻，則短路初瞬間其值最小，對阻抗繼電器影響最小，其后幾個周期其值急速增大，對阻抗繼電器影響增大；保護裝置距短路點越近或區外越近處短路，受過渡電阻的影響越大；保護裝置的整定值越小，受過渡電阻的影響越大；繼電器動作特性在+R軸方向上所占的面積越大，

13、受過渡電阻的影響越小。v防止過渡電阻影響的方法采用能容許較大過渡電阻的阻抗繼電器v采用電抗型或多邊型阻抗繼電器v正方向故障使動作特性下偏v反方向故障使動作特性上偏采用瞬時測量技術來固定阻抗繼電器的動作特性34暫態超越v暫態分量產生的原因電力系統故障時短路電流的中的自由分量電流互感器的過渡過程電容式電壓互感器的過渡過程。v防止暫態分量影響的方法濾波v硬件v軟件延時35電力系統振蕩對距離保護的影響v振蕩并列運行的系統失去同步系統振蕩時繼電保護不應動作自動解列線路（預定的解列點除外）振蕩時電流和電壓降周期性變化，測量阻抗也將周期性變化，當測量阻抗落入阻抗繼電器的動作區內時，容易引起保護誤動。當線路兩

14、側系統等效電勢相位達到180時，線路振蕩中心的電壓降下降為零，同三相短路。v振蕩的原因穩定破壞靜態穩定破壞功率傳輸超過了一次設備的穩定運行極限暫態問題破壞短路故障等原因破壞了系統功率平衡v系統振蕩時對距離保護的要求系統振蕩而無故障時，保護不應誤動區外故障而引起系統振蕩時，保護不應誤動區內故障，不論系統是否振蕩，保護不應拒動36電力系統振蕩的特征ZEEZZZEEINMNLMNMNNNZIEUv振蕩電流v母線電壓MMMZIEUv測量阻抗(M側)2ctg21j)21(ejZZZZEEMNM系統阻抗角相同則，假設振蕩時電壓和電流的變化特征振蕩時電壓和電流的變化特征MMMMMZIEIZIEIUZ37距離保護防止系統振蕩影響的措施v延時靜穩破壞前若檢測到故障后短時（160ms）開放保護動作延時躲過躲過振蕩周期內誤動時間，如距離段v不對稱分量v電氣量變化速度振蕩時電氣量的變化緩慢，而短路時變化較快測量阻抗Zm的變化余弦電壓Ucos的變化系統發生不對稱故障時會有負序或零序分量，發生三相短路時也往往會出現短時的不對稱分量，而系統振蕩而無短路時，沒有不對稱分量。不對稱分量開放保護的判據為：7 .03 .0m,ImII102取38串聯電容器對距離保護的影響