第三章-电网距离保护课件.ppt

1、第三章第三章 电网距离保护电网距离保护3.1 3.1 距离保护的基本原理与构成距离保护的基本原理与构成3.1.1 3.1.1 距离保护的概念距离保护的概念概念：概念：距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值（测量阻抗），反应故障点到保护测量电压与电流的比值（测量阻抗），反应故障点到保护安装处的距离（线路阻抗）而工作的保护。安装处的距离（线路阻抗）而工作的保护。故障时，电流增大，电压降低，测量阻抗减少故障时，电流增大，电压降低，测量阻抗减少距离保护为反应测量阻抗减小而动作的欠量保护距离保护为反应测量阻抗减小而动作的欠量保护距

2、离保护的类型：距离保护的类型：3.1.2 3.1.2 几个阻抗的定义几个阻抗的定义1、测量阻抗、测量阻抗Zm：保护安装地点的测量电压与流过保护的电流的比值；保护安装地点的测量电压与流过保护的电流的比值；是变化量，随着加入继电器的电压电流的变化而变化；是变化量，随着加入继电器的电压电流的变化而变化；（1）负荷阻抗）负荷阻抗ZL：正常运行条件下，额定电压与负荷电流的比值；正常运行条件下，额定电压与负荷电流的比值；（2）短路阻抗）短路阻抗Zd：发生故障时，保护安装地点的残压与流过保护的短路发生故障时，保护安装地点的残压与流过保护的短路电流的比值（线路阻抗）；电流的比值（线路阻抗）；2、整定阻抗、整定

3、阻抗Zset：保护安装地点到保护范围末端的线路阻抗；能使继电保护安装地点到保护范围末端的线路阻抗；能使继电器动作的最大阻抗。整定阻抗是一个定值，测量阻抗小于器动作的最大阻抗。整定阻抗是一个定值，测量阻抗小于整定阻抗，阻抗继电器就会动作。整定阻抗，阻抗继电器就会动作。3.1.33.1.3三相系统中测量电压和测量电流的选取（保护三相系统中测量电压和测量电流的选取（保护的接线方式）的接线方式）kAkAkAkAALzILzILzIUU002211kAkAkAAAAkALzIKIULzzzzIIIIU1011100021)3(33)(kCkCCkBkBBLzIKIUULzIKIUU1010)3()3(K

4、零序电流补偿系数，零序电流补偿系数，1103zzzK要求：要求：继电器的测量阻抗正比于保护安装地点到故障点之继电器的测量阻抗正比于保护安装地点到故障点之间的距离，且与故障类型无关。间的距离，且与故障类型无关。假设假设21zz 3.1.3.1单相接地短路故障单相接地短路故障kAkAALzIKIUU10)3(kAALzIKIU10)3(kAUA相发生接地短路相发生接地短路 为零为零03,IKIIUUAmAAmA令令上式可写成上式可写成kmAmALzIU1 算出的测量阻抗能够正确反应故障距离，从而可以算出的测量阻抗能够正确反应故障距离，从而可以实现对故障区段的比较和判断。实现对故障区段的比较和判断。

5、结论：结论：接地短路距离保护采用具有零序电流补偿的相电流相接地短路距离保护采用具有零序电流补偿的相电流相电压接线，可以正确反应各种接地故障时，从保护安装地电压接线，可以正确反应各种接地故障时，从保护安装地点到故障点的距离，测量阻抗与故障类型无关。点到故障点的距离，测量阻抗与故障类型无关。接线：接线：正常运行方式下，正常运行方式下，加入继电器的电压电流的，加入继电器的电压电流的夹角为夹角为三个继电器的电压和电流分别为：三个继电器的电压和电流分别为：00001cosACCACBBCBAABIIUJIIUJIIUJ,:,:,:3213.1.3.2 相间故障相间故障 对对两相接地短路故障两相接地短路故

6、障，两相不接地短路两相不接地短路，三相对称，三相对称短路，以短路，以B、C两相为例：两相为例：结论：结论：相间短路距离保护采用相间短路距离保护采用 接线，可以正确反应各种相接线，可以正确反应各种相间故障时，从保护安装地点到故障点的距离，测量阻抗与间故障时，从保护安装地点到故障点的距离，测量阻抗与故障类型无关。故障类型无关。00kCkCCkBkBBLzIKIUULzIKIUU1010)3()3(kCBCBLzIIUU1)(则：则：可以正确反应故障距离可以正确反应故障距离3.1.5 3.1.5 距离保护的构成距离保护的构成1、启动部分、启动部分 用来判断系统是否发生故障用来判断系统是否发生故障2、

7、测量部分、测量部分 距离保护的核心，判断故障是否发生在保护区内。距离保护的核心，判断故障是否发生在保护区内。3、振荡闭锁部分、振荡闭锁部分 系统发生振荡时，保护可靠不动作。系统发生振荡时，保护可靠不动作。4、电压回路断线部分、电压回路断线部分 电压回路断线时，保护可靠不动作。电压回路断线时，保护可靠不动作。5、配合逻辑部分、配合逻辑部分 实现距离保护各部分之间的逻辑配合。实现距离保护各部分之间的逻辑配合。6、出口部分、出口部分 在保护动作时接通跳闸回路，发出相应的信号。在保护动作时接通跳闸回路，发出相应的信号。3.2 3.2 阻抗继电器及其动作特性阻抗继电器及其动作特性3.2.1 3.2.1

8、阻抗继电器动作区域的概念阻抗继电器动作区域的概念（3 3）动作方程动作方程：阻抗继电器的动作特性的数学方程的描述：阻抗继电器的动作特性的数学方程的描述可以按照可以按照幅值幅值比较方式构成动作方程比较方式构成动作方程可以按照可以按照相位相位比较方式构成动作方程比较方式构成动作方程（1）测量阻抗）测量阻抗Zm，与整定阻抗，与整定阻抗Zset相比较，小于时，相比较，小于时，保护判断为内部故障的区域。保护判断为内部故障的区域。（2）动作特性动作特性：阻抗继电器动作区域的形状，称为动作特性。阻抗继电器动作区域的形状，称为动作特性。阻抗继电器形式不同，动作区域也不相同，包括圆阻抗继电器形式不同，动作区域也

9、不相同，包括圆形、四边形等形、四边形等 重点介绍重点介绍圆形特性圆形特性的阻抗继电器的阻抗继电器3.2.2 3.2.2 圆特性阻抗继电器圆特性阻抗继电器3.2.2.1 3.2.2.1 偏移圆特性阻抗继电器偏移圆特性阻抗继电器 特性圆，特性圆，圆心位于圆心位于特性圆半径为：特性圆半径为：动作阻抗随加入继电器的电流和电压的夹角的变化动作阻抗随加入继电器的电流和电压的夹角的变化而变化，当夹角和正向整定阻抗的夹角相同时（而变化，当夹角和正向整定阻抗的夹角相同时（最大灵最大灵敏角敏角），阻抗继电器的动作阻抗最大。），阻抗继电器的动作阻抗最大。12setsetZZ偏移率，偏移率，偏移圆特性阻抗继电器的特性

10、方程偏移圆特性阻抗继电器的特性方程 （1）幅值比较方式）幅值比较方式动作阻抗动作阻抗：使阻抗元件处于临界动作状态对应的阻抗，称：使阻抗元件处于临界动作状态对应的阻抗，称为动作阻抗。为动作阻抗。（2）相位比较方式）相位比较方式3.2.2.2 3.2.2.2 方向圆特性阻抗继电器方向圆特性阻抗继电器 动作特性：动作特性：以以 为圆心；为圆心；以以 为半径；为半径；圆周过原点作特性圆圆周过原点作特性圆特点：特点：（1）具有明确的方向性；）具有明确的方向性；（2）保护出口处可能有死区；）保护出口处可能有死区；（3）在整定阻抗的方向上（最大灵敏角），动作阻抗）在整定阻抗的方向上（最大灵敏角），动作阻抗等

11、于整定阻抗，达到最大。等于整定阻抗，达到最大。（1）幅值比较方式构成的特性方程）幅值比较方式构成的特性方程 （2）相位比较方式构成的特性方程）相位比较方式构成的特性方程3.2.2.3 3.2.2.3 全阻抗圆特性阻抗继电器全阻抗圆特性阻抗继电器 动作特性：动作特性：（1）以保护安装地点为圆心，）以保护安装地点为圆心，以整定阻抗为半径，作特性圆以整定阻抗为半径，作特性圆（2）没有方向性；）没有方向性；（3）动作阻抗恒等于整定阻抗；）动作阻抗恒等于整定阻抗；（1）幅值比较方式构成的特性方程）幅值比较方式构成的特性方程 （2）相位比较方式构成的特性方程）相位比较方式构成的特性方程3.2.2.4 3.

12、2.2.4 三种圆特性阻抗继电器的比较三种圆特性阻抗继电器的比较 幅值比较方式构成的特性方程幅值比较方式构成的特性方程全阻抗继电器：全阻抗继电器：方向阻抗继电器：方向阻抗继电器：偏移特性阻抗继电器：偏移特性阻抗继电器：通式：通式：相位比较方式构成的特性方程相位比较方式构成的特性方程全阻抗继电器：全阻抗继电器：方向阻抗继电器：方向阻抗继电器：偏移特性阻抗继电器：偏移特性阻抗继电器：通式：通式：3.3 3.3 阻抗继电器实现方法阻抗继电器实现方法3.3.1 3.3.1 绝对值比较原理的实现绝对值比较原理的实现在该式两端乘以测量电流：在该式两端乘以测量电流：幅值比较方式构成的特性方程通式：幅值比较方

13、式构成的特性方程通式：以以方向阻抗继电器方向阻抗继电器为例，说明幅值比较的实现：为例，说明幅值比较的实现：setmsetmmZIZIU2121mU：测量电压：测量电压mI：测量电流：测量电流setZ：整定阻抗：整定阻抗：电压形式的绝对值比较方程：电压形式的绝对值比较方程在该式两端乘以一个无量纲的系数在该式两端乘以一个无量纲的系数Ku：setmsetmmZIZIU2121setumsetummuZKIZKIUK2121令：令：setuIZKK 则上式可写成：则上式可写成：mImImuIKIKUK2121该式可在模拟阻抗继电器中实现该式可在模拟阻抗继电器中实现比较电压在模拟阻抗继电器中实现比较电压

14、在模拟阻抗继电器中实现TV：电压互感器；：电压互感器；T：电压变换器；：电压变换器；Ku：电压变换器的变：电压变换器的变换系数，没有量纲换系数，没有量纲UR：电抗互感器，输入来自电流互感器；：电抗互感器，输入来自电流互感器；KI：电抗互感器的变换系数：电抗互感器的变换系数 有量纲有量纲setuIZKK 3.3.2 3.3.2 相位比较原理的实现相位比较原理的实现在该式两端乘以测量电流：在该式两端乘以测量电流：相位比较方式构成的特性方程通式：相位比较方式构成的特性方程通式：oDCoUU90arg90：电压形式的相位比较方程：电压形式的相位比较方程以以方向阻抗继电器方向阻抗继电器为例，说明相位比较

15、的实现：为例，说明相位比较的实现：setuIZKK 令：令：uIsetKKZ即：即：3.3.3 3.3.3 模拟阻抗继电器的精确工作电流模拟阻抗继电器的精确工作电流 P97P97已知：已知：电抗变换器的变换系数电抗变换器的变换系数KI受电抗变换器的饱和程度的影响受电抗变换器的饱和程度的影响即：即：电抗变换器的输入电流较小和较大的时候电抗变换器的输入电流较小和较大的时候KI都将变小，都将变小，只有在一个适当的范围内时，才可以看作是一个常数。只有在一个适当的范围内时，才可以看作是一个常数。阻抗继电器的动作阻抗也将发生变化：阻抗继电器的动作阻抗也将发生变化：精工电流：精工电流：启动阻抗等于启动阻抗等于0.9倍的整定阻抗时，所对应的阻抗继倍的整定阻抗时，所对应的阻抗继电器的工作电流，为最小精确工作电流电器的工作电流，为最小精确工作电流 和最大精确和最大精确工作电流工作电流最小精确工作电流的校验：最小精确工作电流的校验：流入继电器流入继电器 最小电流应是最小精确工作电流的最小电流应是最小精确工作电流的1.52倍倍