距离保护的基本原理与构成解析ppt课件.ppt

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1、3 3 电网的距离保护电网的距离保护距离保护的基本原理与构成距离保护的基本原理与构成阻抗继电器的动作特性阻抗继电器的动作特性阻抗继电器的实现方法阻抗继电器的实现方法距离保护的整定计算距离保护的整定计算距离保护的振荡闭锁距离保护的振荡闭锁故障类型判别和故障选相故障类型判别和故障选相工频分量的距离保护工频分量的距离保护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距离保护的概念距离保护的概念测量阻抗与故障距离的关系测量阻抗与故障距离的关系三相系统中测量电压和测量电流的选取三相系统中测量电压和测量电流的选取距离保护的延时特性距离保护的延时特性距离保护的构成距离保护的构成3.1.1

2、3.1.1 距离保护的概念距离保护的概念 电压、电流保护主要优点是简单、经济、可靠，主要用电压、电流保护主要优点是简单、经济、可靠，主要用于于35kV35kV及以下电网中。缺点是受系统运行方式的影响大，及以下电网中。缺点是受系统运行方式的影响大，难以满足更高等级的复杂电网的要求。难以满足更高等级的复杂电网的要求。因此需要采用更完善的继电保护装置，距离保护就是其因此需要采用更完善的继电保护装置，距离保护就是其中一种。中一种。距离保护是利用短路发生时电压、电流同时变化的特征，距离保护是利用短路发生时电压、电流同时变化的特征，测量电压和电流的比值测量电压和电流的比值，该比值反应了故障点到保护安装该比

3、值反应了故障点到保护安装处的距离处的距离，如果短路点距离如果短路点距离小于小于整定值，则保护动作。整定值，则保护动作。1E2E12k1k2UsetL1kL2kL3kL距离保护的整定值：距离保护的整定值： setLk1点短路时：点短路时： 1kLsetL，保护，保护1不动作。不动作。 2kLk3点短路时：点短路时： 3kL为区外故障，保护为区外故障，保护1不动作。不动作。 ?如何测量故障点距离？如何测量故障点距离？3.1.2 3.1.2 测量阻抗及其与故障距离的关系测量阻抗及其与故障距离的关系1.测量阻抗测量阻抗 测量阻抗测量阻抗（Measuring Impedance)用用 来表示，定义为保护

4、安装处来表示，定义为保护安装处的电压的电压 和电流和电流 之比，即：之比，即：mZmUmImmmIUZmmmmmZjXRZ测量电阻测量电阻 测量电抗测量电抗幅值幅值阻抗角阻抗角1E1ULDkkkmLzLjxrZZ111)(k1z输电线路单位长度的阻抗。输电线路单位长度的阻抗。当系统正常运行时，当系统正常运行时， 近似为额定电压，近似为额定电压， 为负荷电流，此时电压和为负荷电流，此时电压和 电流的比值电流的比值 就是就是负荷阻抗负荷阻抗。负荷阻抗的功率因素一般不低于。负荷阻抗的功率因素一般不低于0.9，所以，所以 的幅值较大，阻抗角较小（一般不大于的幅值较大，阻抗角较小（一般不大于25.8）。

5、）。 mZmZmUmI当出现短路时，当出现短路时， 减小，减小， 增大。此时电压和电流的比值增大。此时电压和电流的比值 为保护安装为保护安装处到短路点的处到短路点的输电线路的阻抗输电线路的阻抗。因为输电线路的电抗参数一般远大于其电阻。因为输电线路的电抗参数一般远大于其电阻参数，所以此时参数，所以此时 的幅值较正常负荷为小，且阻抗角较大。此时：的幅值较正常负荷为小，且阻抗角较大。此时：mZmZmUmImUmI 因为测量阻抗因为测量阻抗 和整定阻抗和整定阻抗 均和输电线路的长度成均和输电线路的长度成正比，因此，判断故障距离正比，因此，判断故障距离 是否小于整定距离是否小于整定距离 ，可以，可以通过

6、判断测量阻抗通过判断测量阻抗 是否小于整定阻抗是否小于整定阻抗 来实现。来实现。1E2E12k1k2UsetL1kL2kL3kLjXR2kZsetZ1kZLZ3kZmZmZsetZkLsetLmZsetZ3.1.33.1.3 三相系统中测量电压和测量电流的选择三相系统中测量电压和测量电流的选择单相系统的测量电压和测量电流单相系统的测量电压和测量电流 在单相系统中，测量电压选择保护安装处的电压，测量电流取被保在单相系统中，测量电压选择保护安装处的电压，测量电流取被保护元件中的电流，发生金属性短路时，有：护元件中的电流，发生金属性短路时，有： 当测量电压和测量电流满足类似上述正比关系时，才可以通过

7、测量当测量电压和测量电流满足类似上述正比关系时，才可以通过测量阻抗来反映故障距离。阻抗来反映故障距离。mkmkmmmILzIZIZU1三相系统的电压和电流关系三相系统的电压和电流关系 在三相系统的情况下，可能发生不同类型的故障。在各种不对在三相系统的情况下，可能发生不同类型的故障。在各种不对称短路时，称短路时，故障相和非故障相的电压和电流的关系是不一样的，所以首先故障相和非故障相的电压和电流的关系是不一样的，所以首先利用对称分量法讨论出现故障时三相的电压和电流关系，再单独讨论每一利用对称分量法讨论出现故障时三相的电压和电流关系，再单独讨论每一种短路类型下电压电流的选择方法。种短路类型下电压电流

8、的选择方法。1E2E12kLkUkIUM同理：同理： kAkAkAkAALzILzILzIUU002211kAAAAkALzzzzIIIIU1110002133）（kAkALzIKIU10)3(kBkBBLzIKIUU10)3(kCkCCLzIKIUU10)3(零序电流零序电流补偿系数补偿系数1.1.单相接地短路单相接地短路 设设A A相接地短路，则相接地短路，则 。此时，。此时，A A相的方程变为：相的方程变为：若取若取则则A A相的方程可写为：相的方程可写为：这说明这说明A A相可通过测量阻抗判断故障范围。相可通过测量阻抗判断故障范围。kAALzIKIU10)3(0kAU03IKIIUUA

9、mAm，mkmILzU1对非故障相对非故障相(B(B相和相和C C相相) )而言而言kCkCCkBkBBLzIKIUULzIKIUU1010)3()3(不等于不等于0 0，所以公式无法写成正比形式，即无法通过，所以公式无法写成正比形式，即无法通过测量电压和电流的比值来判断故障距离。测量电压和电流的比值来判断故障距离。实际中，实际中，非故障相的电压和电流接近正常工作时的情况，所以非故障相的电压和电流接近正常工作时的情况，所以其测量电压和电流的比值应接近正常负荷，一般大于其测量电压和电流的比值应接近正常负荷，一般大于距离保护的整定值，保护装置一般都不会动作。距离保护的整定值，保护装置一般都不会动作

10、。2.2.两相接地短路两相接地短路 设设B B、C C两相接地短路，则两相接地短路，则 ，对，对B B、C C两相有：两相有：取：取：则则B B、C C相测量电压和电流的关系可写为：相测量电压和电流的关系可写为：kCCkBBLzIKIULzIKIU1010)3()3(00kCkBUU，003,3IKIIUUIKIIUUCmCCmCBmBBmB，kmCmCkmBmBLzIULzIU11说明故障相的测量电压和电流说明故障相的测量电压和电流的比值能够反映故障距离。的比值能够反映故障距离。 对非故障相对非故障相A A相而言：相而言：所以所以 无法写成正比形式，故而无法写成正比形式，故而A A相的测量电

11、压相的测量电压和电流无法反映故障的距离。和电流无法反映故障的距离。 实际中，实际中，A A相的电压和电流都接近正常工作时的情况，相的电压和电流都接近正常工作时的情况，所以由所以由 算出的距离一般都大于距离保护的整定值，算出的距离一般都大于距离保护的整定值，保护不会动作。保护不会动作。0kAUkAkAALzIKIUU10)3(mAmAIU,对对B B、C C两相接地短路，还有另一种选择测量电压和电流的方法，即将两相接地短路，还有另一种选择测量电压和电流的方法，即将B B、C C两相的方程相减，有两相的方程相减，有kCCkBBLzIKIULzIKIU1010)3()3(kCBCBLzIIUU1)(

12、kmBCmBCLzIU1说明故障相的测量电压之差和测量电流说明故障相的测量电压之差和测量电流 之差的比值也能够反映故障距离。之差的比值也能够反映故障距离。mBCUmBCI 对于两相接地短路故障，距离保护的输入信号（测量对于两相接地短路故障，距离保护的输入信号（测量电压和测量电流）可以有两种选择：电压和测量电流）可以有两种选择：（1 1）任一故障相的电压和电流；）任一故障相的电压和电流；（2 2）故障两相的电压差和电流差。）故障两相的电压差和电流差。3.3.两相不接地短路两相不接地短路 设设B B、C C两相短路，则两相短路，则 ，对，对B B、C C两相有：两相有：将将B B、C C的方程相减

13、，有：的方程相减，有：kCkCCkBkBBLzIKIUULzIKIUU1010)3()3(0kCkBUU单独取一相的电压电流相除单独取一相的电压电流相除无法反映故障距离。无法反映故障距离。kCBCBLzIIUU1)(mBCUmBCIkmBCmBCLzIU1两相不接地短路时两相不接地短路时只能用电压只能用电压/ /电流的电流的差值作为测量值。差值作为测量值。4.4.三相对称短路三相对称短路 三相对称短路时，由于故障点处的各相电压相等，且三相对称时三相对称短路时，由于故障点处的各相电压相等，且三相对称时都等于零，即都等于零，即所以此时三相的方程变为：所以此时三相的方程变为：0kCkBkAUUUkC

14、CkBBkAALzIKIULzIKIULzIKIU101010)3()3()3( 可见，无论是任取一相的电压、电流相除还是取任意两相之间的电可见，无论是任取一相的电压、电流相除还是取任意两相之间的电压、电流之差相除，均可算出故障距离。压、电流之差相除，均可算出故障距离。5.5.故障环路和测量电压故障环路和测量电压/ /电流的选择电流的选择故障环路故障环路故障电流可以流通的通路称为故障环路。用故障环路上的故障电流可以流通的通路称为故障环路。用故障环路上的电压作为测量电压，环路中流通的电流作为测量电流，它们之间的关系电压作为测量电压，环路中流通的电流作为测量电流，它们之间的关系满足：满足：kmkm

15、mmmLZIZIZIU1由此计算出的测量阻抗，能够正确反映保护安装处到故障点的距离。由此计算出的测量阻抗，能够正确反映保护安装处到故障点的距离。ABCABCABCABC003IKIIUUAmAAmA，CBmBCBmBCmCCmCBmBBmBIIIUUUIKIIUUIKIIUU，000033CBmBCBmBIIIUUU，或故障环路：故障环路：5.5.测量电压和电流的选择方法测量电压和电流的选择方法 距离保护装置应取距离保护装置应取故障环路上的电压、电流故障环路上的电压、电流来计算故障距离，非来计算故障距离，非故障环路的电压、电流计算出的距离一般都大于保护装置的整定距离。故障环路的电压、电流计算出

16、的距离一般都大于保护装置的整定距离。 （1 1）接地距离保护接地距离保护：测量电压取保护安装处故障相的对地电压，：测量电压取保护安装处故障相的对地电压，测量电流为测量电流为带零序电流补偿带零序电流补偿的故障相电流。的故障相电流。 （2 2）相间距离保护相间距离保护：测量电压取保护安装处两故障相的电压差，：测量电压取保护安装处两故障相的电压差，测量电流为两故障相的电流差。测量电流为两故障相的电流差。3.1.43.1.4 距离保护的延时特性距离保护的延时特性 距离距离I I段保护：和电流速断保护类似段保护：和电流速断保护类似 距离距离IIII段保护：和限时电流速断保护类似段保护：和限时电流速断保护

17、类似 距离距离IIIIII段保护：和过电流保护类似段保护：和过电流保护类似3.1.53.1.5 距离保护的构成距离保护的构成距离保护装置启动部分：启动部分：判别电力系统是否发生故障；判别电力系统是否发生故障；测量部分：测量部分：( (核心核心) ) 判断故障的方向和距离，与预设判断故障的方向和距离，与预设 值进行值进行 比较，区内时动作；比较，区内时动作；振荡闭锁部分：振荡闭锁部分：防振荡时保护装置误动防振荡时保护装置误动 ；电压回路断线部分：电压回路断线部分：防测量电压消失后保护误动；防测量电压消失后保护误动； 配合逻辑部分：配合逻辑部分：各部分逻辑配合及时序配合；各部分逻辑配合及时序配合； 出口部分：出口部分：包括跳闸出口及信号出口包括跳闸出口及信号出口 ；