距离保护

第一节距离保护的基本工作原理

距离保护的基本原理
? 距离保护是通过测量被保护线路始端电压和线路电流

的比值而动作的一种保护。也是反应了短路点到保护安装点之间阻抗大小（距离的长短），所以称这种原理的保护为距离保护，有时也称之为阻抗保护。

起动

ZI
Z
II

t

II

?1

&

出口

Z

III

t III

起动元件、阻抗测量元件（ZI、 ZII、ZIII）、时间元件和出口执行元件。

三段式距离保护
? I段：

保护区为本线路全长的80%-85%瞬时动作于本线路出口断路器； ? II段：保护区为本线路全长，t=0.5S 动作于本线路出口断路器； ? III段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性，延时动作于本线路出口断路器 ? 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 Im
?

?

? 动作阻抗：测量阻抗正好位于动作区边界上，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.

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一、阻抗继电器的动作特性
M
1

N

2

TA

P

3

TV
jX
P
I Z set

? I m

Zm
? 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。

（1）全阻抗继电器特性圆
jX jX

Z set

Z set

Z m ? Z set
?
?
R

?1

Zm
?
R

?1

o

o

Z m ? Z set

（2）动作方程

Z m ? Z set ? U m ? I m Z set
Z m ? Z set 270? ? arg ? 90? Z m ? Z set 270? ? arg U m ? I m Z set U m ? I m Z set
? ? ? ?

?

?

? 90?

全阻抗继电器交流回路的原理接线
TA

? I m
TV
? U m

? Z ?U ? I m set 1

? U 2

TA
UR

? Z I m set

? U X

? I m
TV
T
? U Y

? U m

方向阻抗继电器
? 特性：方向阻抗继电器的动作特性是以整定阻抗为直

径并且圆周经过坐标原点的一个圆，圆内为动作区，圆外为非动作区，圆周是动作边界。
? 特点：动作具有方向性；

Zoper ? Z set cos(?set ? ?oper )

方向阻抗继电器特性圆
jX jX

Z set
1 Z set 2

Z set

Z m ? Z set
?

Zm ? 1 2 Z set

Zm

o

R

o

R

比幅原理的动作方程

比相原理的动作方程
Zm 270? ? arg ? 90? Z m ? Z set 270? ? arg
?

Um
?

?

? 90?

U m ? I m Z set

方向阻抗继电器交流回路原理接线
TA
UR

? I m
TV
1? I m Z set 2 1? I m Z set 2

? U 1

? U m

? U 2

? U m
T

TA
UR

? I m
TV
T

? Z I m set

? U Y

? U m ? U m ? U m
? U X

第三

节方向阻抗继电器的特殊问题

http:///
一、方向阻抗继电器的死区及其消除措施二、阻抗继电器的精确工作电流

（一）方向阻抗继电器的死区当保护正方向出口附近发生相间短路时，母线电压为零或很小，加到继电器上的电压小于继电器动作所需要的最小电压时，方向阻抗继电器不能动作。发生此情况的一定范围，称为方向阻抗继电器的死区。

（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http:///
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：
C

L

? U m
故障前故障后

? I ?

R

? U R

u

uR ? u J

t

um

2．引入非故障相电压：
a
R ? I
L

b

? E c
? ?U ? U R J

? ?U ? U R J

? I C

? E b
Rh
I?

? U b

? U a

? (U ? ) E ab m ? E a

X L ? ? ? ? U J ? U R ? IC R ? j U ac Rh

阻抗继电器的精确工作电流：

比幅式方向阻抗继电器实际动作条件： | I m Z set | ? | KU U m ? I m Z set |? U 0
1 2 1 2 ? ? ?

当? m ? ? sen ? ? l
Z oper.K ? Z set U0 ? KU I m

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。
ZoperK
Z set 0.9Z set

I ac

Im

引入精确工作电流的意义：
? 1、它是用来衡量继电器动作阻抗与整

定阻抗之间的误差是否满足10%的要求 ? 2、当加入阻抗继电器的电流大于精工电流，说明阻抗继电器的误差在 ? 10%之内 ? 3、为了减小阻抗继电器的误差，精工电流越小越好。

第四节阻抗继电器的接线方式

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一、对阻抗继电器接线方式的要求

二、相间短路阻抗继电器的0° 接线方式
三、接地短路阻抗继电器的接线方式

对阻抗继电器接线方式的要求：

1、测量阻抗应正比于短路点到保护安装点之间的距离； 2、继电器的测量阻抗应与故障类型无关，即保护范围应不随故障类型而变化。

相间短路阻抗继电器的00接线继电器

? U m

? I m

KI 1

? U AB
? U BC
? U CA

? ?I ? I A B
? ?I ? I B C
? ?I ? I C A

KI 2

KI 3

1、三相短路:

A BC
Z

? I A

K ( 3)

? I B

? ?0 I C
l

? ?U ? ?U ? ?I ? Z l?I ? Z l ? (I ? ?I ? )Z l U AB A B A 1 B 1 A B 1

Z

( 3) KI .1

? U AB ? ? Z1l ? ?I ? I A B

2、二相短路:
? ? ?I ? ? ?I A B ?? ? ?I C ? 0 ? ?I ? Z l ?U ? ?U A A 1 KA ?? ? ? U ? I Z l ? U ? B B 1 KB ?? ? U ? E C ? C
A BC
Z

? I A

K ( 2)

? I B

? I C
l

? ? ? U ( I ? I ( 2) AB A B )

Z1l Z KI .1 ? ? ? Z1l ? ?I ? ? ?I ? I I A B A B

3、中性点直接接地电网的两相接地短路
A BC
Z

? I A

K

(1,1) AB

? I B

? ?0 I C
l

? ?I ? Z l?I ? Z l U A A L B M ? ?I ? Z l?I ? Z l U B B L A M
(1.1) Z KI .1

? ? ?I ? )(Z ? Z )l U ( I AB B L M ? ? A ? Z1l ? ?I ? ? ?I ? I I A B A B

接地短路用阻抗继电器的接线方式 --零序电流补偿式00接线

继电器

? U m

? I m
? ? K 3I ? I A 0 ? ? K 3I ? I B 0 ? ? K 3I ? I C 0

KI 1

? U A ? U B

KI 2

KI 3

? U C

? ?I ? ?I ? ?I ? ? I ? A 1 2 0 ? ? ?U ? ?U ? ?U ? ? 0? U KA K1 K2 K0 ?
? ?U ? ?I ?Zl ? U 1 K1 1 1 ? ? ?U ? ?I ? Z l? U 2 K2 2 1 ? ? ? ? U 0 ? U K 0 ? I 0 Z 0l ?

? ?U ? ?U ? ?U ? U A A1 A2 A0

Z0 ? ? ? ? Z1l ( I A ? I 0 ? I 0 ) Z1 Z ? Z 0 1 ? ? 3I ? ? Z1l ( I ) A 0 3Z1 ? ? ? K 3I ?) U Z l ( I 0 Z KI ? m ? 1 A ? Z1l ? ? ? K 3I ? I I m A 0

Z 0 ? ? ? ? Z1l ( I1 ? I 2 ? I 0 ) Z1

第五节影响距离保护正确工作的因素 http:///
一、分支线对距离保护的影响；
二、过渡电阻对距离保护的影响；

三、电力系统振荡对距离保护的影响；
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四、电压回路断线对距离保护的影响

五、线路的串联补偿电容对距离保护的影响

http:///
一、保护安装处和故障点间分支线对距离保护影响

1、助增电流的影响：

A D

Z

? I AB ? I DB

B

? I K
lK

K C

? Z l ?I ? Zl ? I I K 1 K AB 1 AB K Zm ? ? Z1l AB ? Z1l K ? ? I I AB AB ? Z1l AB ? K b Z1l K

结论1
?助增电流的存在，使AB线路A侧阻抗继电器的测量阻抗增大，这意味

着其保护范围将会缩短，相当于灵敏度下降
?解决：在整定计算中解决。灵敏度校验时引入最大分支系数.