电力系统继电保护基础知识讲座输电线路的距离保护.pptx

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1、第一节 距离保护的作用原理和构成一、距离保护的作用原理一、距离保护的作用原理测量阻抗 负荷阻抗 短路阻抗mmmIUZ第1页/共75页第一节 距离保护的作用原理和构成一、距离保护的作用原理分析结论：一 保护安装处的测量阻抗能区分正常状态与故障状态，两者在大小和角度上均有明显的差别；二 保护安装处的测量阻抗能区分故障点的远近，故障点离保护安装处越远，测量阻抗越大；三 金属短路时的测量阻抗只与故障点至保护安装处的距离有关，而与系统运行方式无关。整定阻抗 Zset第2页/共75页第一节 距离保护的作用原理和构成二、距离保护的构成与三段式电流保护比较，三段式距离保护的差别：1.测量元件是阻抗元件，而不是

2、电流元件；2.增加了两个闭锁元件；3.整套保护中每相均有启动元件，可以增强保护的可靠性。第3页/共75页第一节 距离保护的作用原理和构成三、三段式距离保护的延时特性第4页/共75页第二节 阻抗元件的动作特性和动作方程一、什么是阻抗元件的动作方程和动作特性 所谓阻抗元件的动作特性是指阻抗元件动作范围的图形表示，而动作方程是阻抗元件动作范围的数学表达式。第5页/共75页第二节 阻抗元件的动作特性和动作方程一、什么是阻抗元件的动作方程和动作特性方向阻抗继电器的整定阻抗角称最大灵敏角 第6页/共75页第二节 阻抗元件的动作特性和动作方程二、圆特性阻抗继电器的动作方程1.全阻抗继电器的动作方程(1) 绝

3、对值比较动作方程setmZZ第7页/共75页第二节 阻抗元件的动作特性和动作方程 二、圆特性阻抗继电器的动作方程 1. 全阻抗继电器的动作方程(2) 、相位比较动作方程90arg90msetmsetZZZZ第8页/共75页第二节 阻抗元件的动作特性和动作方程二、圆特性阻抗继电器的动作方程2、方向阻抗继电器的动作方程(1) 绝对值比较动作方程 setsetmZZZ2121第9页/共75页第二节 阻抗元件的动作特性和动作方程二、圆特性阻抗继电器的动作方程2、方向阻抗继电器的动作方程(2) 相位比较动作方程 90arg90mmsetZZZ第10页/共75页第二节 阻抗元件的动作特性和动作方程二、圆特

4、性阻抗继电器的动作方程3、透镜形阻抗特性mmmsetUUIzargmmsetzzzarg第11页/共75页第二节 阻抗元件的动作特性和动作方程二、圆特性阻抗继电器的动作方程4.其它圆特性及其动作方程第12页/共75页第二节 阻抗元件的动作特性和动作方程二、圆特性阻抗继电器的动作方程4.其它圆特性及其动作方程第13页/共75页第二节 阻抗元件的动作特性和动作方程三、直线特性及其动作方程第14页/共75页第二节 阻抗元件的动作特性和动作方程三、直线特性及其动作方程第15页/共75页第二节 阻抗元件的动作特性和动作方程三、直线特性及其动作方程Zset2=ZsetZset1第16页/共75页第二节 阻

5、抗元件的动作特性和动作方程四、四边形特性阻抗继电器第17页/共75页第二节 阻抗元件的动作特性和动作方程四、四边形特性阻抗继电器第18页/共75页第三节 阻抗元件的接线方式及精工电流、精工电压一、相间短路单相式阻抗元件的0接线方式第19页/共75页第三节 阻抗元件的接线方式及精工电流、精工电压 一、相间短路单相式阻抗元件的0接线方式第20页/共75页第三节 阻抗元件的接线方式及精工电流、精工电压 一、相间短路单相式阻抗元件的0接线方式-30接线用于长线重负荷的原因可作如下简单分析 mZBkBkBBABIlZIlZIaIU113013jkelZ第21页/共75页第三节 阻抗元件的接线方式及精工电

6、流、精工电压 二、接地短路阻抗元件的接线方式第22页/共75页第三节 阻抗元件的接线方式及精工电流、精工电压 三、阻抗继电器的精工电流和精工电压 当阻抗元件的动作阻抗Zop=0.9Zset时，加入阻抗元件的电流Im称为阻抗元件的最小精确工作电流，用Iacmin表示，简称精工电流。 mumIUKIK0UUKIKmumIsetopZZmuIKU0第23页/共75页第五节 阻抗元件电路的构成方法及方向阻抗元件举例一、阻抗保护整定值的 模拟和调整 比较绝对值的全阻抗继电器 setmZZsetmUUuIITATTVsetKZZnnnZM第24页/共75页第五节 阻抗元件电路的构成方法及方向阻抗元件举例

7、二、阻抗元件电路的构成方法1、绝对值比较的方向阻抗继电器原理电路 将 代入 setsetmZZZ2121ImImmuZI21ZI21UKuIITATTVsetKZZnnnZImmuBZI21UKU ImAZI21U第25页/共75页第五节 阻抗元件电路的构成方法及方向阻抗元件举例 二、阻抗元件电路的构成方法2、比较相位的方向阻抗继电器原理电路90arg90mmsetZZZ muImCuUKZIUK muDuUKUK第26页/共75页第五节 阻抗元件电路的构成方法及方向阻抗元件举例 三、方向阻抗元件举例1、整流型方向阻抗元件方向阻抗继电器都有“死区”问题 PmIAUIZU，mIPmuBIUUKU

8、Z 第27页/共75页第五节 阻抗元件电路的构成方法及方向阻抗元件举例 三、方向阻抗元件举例1、整流型方向阻抗元件 第一种方法，用电阻、电感和电容组成的谐振回路即记忆回路或极化回路，以获取极化电压。 第28页/共75页第五节 阻抗元件电路的构成方法及方向阻抗元件举例 三、方向阻抗元件举例1、整流型方向阻抗元件 第29页/共75页第五节 阻抗元件电路的构成方法及方向阻抗元件举例 三、方向阻抗元件举例1、整流型方向阻抗元件 第二种获取极化电压的办法，需要电压零线 第30页/共75页第五节 阻抗元件电路的构成方法及方向阻抗元件举例 三、方向阻抗元件举例2.比较相位原理的集成电路方向阻抗元件的原理电路

9、框图第31页/共75页第五节 阻抗元件电路的构成方法及方向阻抗元件举例 四、极化电压对相位比较方向阻抗元件的影响频率变化使极化电压与测量电压不同相 第32页/共75页第五节 阻抗元件电路的构成方法及方向阻抗元件举例 四、极化电压对相位比较方向阻抗元件的影响msetsetopmCosCosZZZ第33页/共75页第五节 阻抗元件电路的构成方法及方向阻抗元件举例 四、极化电压对相位比较方向阻抗元件的影响0时阻抗元件的圆特性的变化特征 1、阻抗特性圆发生偏移2、阻抗特性圆变大 3、不同的系列阻抗特性圆均以整定阻抗为公共弦 4、可能导致阻抗原件不正确动作第34页/共75页第六节 影响阻抗元件测量阻抗精

10、度的因素1.短路点的过渡电阻；2.电力系统发生振荡；3.保护至故障点间的分支电路；4.电压互感器二次断线；5.线路串联电容补偿装置； 6.输电线非全相运行；7.系统频率变化；8.极化电压的相位；9. 电压互感器和电流互感器的稳态误差；10.短路中的暂态分量及互感器的过渡过程等。 第35页/共75页单电源网中过渡电阻对测量阻抗的影响 第六节 影响阻抗元件测量阻抗精度的因素 一、短路点过渡电阻对测量阻抗的影响： RZZABm1RZm2第36页/共75页第六节 影响阻抗元件测量阻抗精度的因素 一、短路点过渡电阻对测量阻抗的影响：双电源网中过渡电阻的影响第37页/共75页目前减小过渡电阻影响的办法有以

11、下几种：1、采用耐过渡电阻能力强的阻抗元件： 采用承受过渡电阻能力增强的阻抗元件。例如苹果形特性的阻抗元件，电抗型继电器，四边形特性的阻抗继电器等。2、用瞬时测量装置 用瞬时测量装置固定短路开始时过渡电阻很小时的测量阻抗及动作状态，防止因过渡电阻增加时导致的保护不正确动作。3、从本章第五节中知，用极化电压相位变化可使阻抗元件圆特性右移，这种向右移动后的动作特性圆有利于提高阻抗元件承受过渡电阻的能力。第六节 影响阻抗元件测量阻抗精度的因素 一、短路点过渡电阻对测量阻抗的影响：第38页/共75页第六节 影响阻抗元件测量阻抗精度的因素 二、电力系统振荡对测量阻抗的影响1.系统振荡时，电流、电压和测量

12、阻抗的变化及对保护的影响22)21(CtgZjZmZm第39页/共75页第六节 二、电力系统振荡对测量阻抗的影响 1.系统振荡时，电流、电压和测量阻抗的变化及对保护的影响(a) 任意处的测量阻抗变化轨迹(b) m=1/2时测量阻抗变化轨迹 (c) m1/2时测量阻抗变化轨迹(d) m1/2时测量阻抗变化轨迹第40页/共75页第六节 二、电力系统振荡对测量阻抗的影响 1.系统振荡时，电流、电压和测量阻抗的变化及对保护的影响第41页/共75页第六节 二、电力系统振荡对测量阻抗的影响 1.系统振荡时，电流、电压和测量阻抗的变化及对保护的影响振荡对保护影响 1.对于系统中离振荡中心不同距离处的保护装置

13、所受振荡的影响不同2.而对同一处保护采用不同特性的阻抗元件而言，采用全阻抗元件比采用方向阻抗元件受振荡影响大，采用透镜形阻抗特性受振荡的影响更小，如图4-38所示。3.当保护延时大于系统振荡周期（T秒）时，保护不受影响。第42页/共75页第六节 二、电力系统振荡对测量阻抗的影响 2、振荡闭锁装置的构成原理(1) 利用电气量变化速度不同构成振荡时，电流、电压、阻抗等变化一般是周期性较缓慢。短路时，其电流电压等发生突变。第43页/共75页第六节 二、电力系统振荡对测量阻抗的影响 2、振荡闭锁装置的构成原理(2)利用短路时出现负序分量或零序分量的特点构成 系统发生不对称短路时，系统中出现负序分量，即

14、使是三相短路也会出现瞬间的负序分量；而系统振荡时，三相电气量对称，不存在负序分量。 第44页/共75页第六节 影响阻抗元件测量阻抗精度的因素 三、保护与故障点间分支电路对测量阻抗的影响(a) 助增电源的影响第45页/共75页第六节 影响阻抗元件测量阻抗精度的因素 三、保护与故障点间分支电路对测量阻抗的影响（b）分支线路的影响 第46页/共75页第六节 影响阻抗元件测量阻抗精度的因素 四、电压互感器二次断线的影响(a)电压互感器二次C相断线 (b)磁平衡断线闭锁装置第47页/共75页第六节 影响阻抗元件测量阻抗精度的因素 四、电压互感器二次断线的影响第48页/共75页第七节 相间距离保护的整定计

15、算及对距离保护的评价 一、相间距离保护的整定计算 二、对距离保护的评价 三、相间距离保护整定计算举例 第49页/共75页第七节 相间距离保护的整定计算及对距离保护的评价 一、相间距离保护的整定计算1、相间距离保护第I段的整定 相间距离保护第I段的整定值主要是躲过本线路的末端相间故障。 若被保护对象为单回线带终端变压器（即线路变压器组），则送电侧线路距离保护第I段可按保护范围伸入变压器内部整定。第50页/共75页第七节 相间距离保护的整定计算及对距离保护的评价 一、 相间距离保护的整定计算 1、相间距离保护第I段的整定 第51页/共75页第七节 相间距离保护的整定计算及对距离保护的评价 一、 相

16、间距离保护的整定计算 1、相间距离保护第I段的整定 第52页/共75页第七节 相间距离保护的整定计算及对距离保护的评价 一、 相间距离保护的整定计算 2、相间距离保护第II段的整定第53页/共75页第七节 相间距离保护的整定计算及对距离保护的评价 一、 相间距离保护的整定计算 2、相间距离保护第II段的整定第54页/共75页若相邻元件多于二个时，则取所有与相邻元件相间短路保护第I段配合计算值中的最小者为整定值。相间距离保护第II段的动作时间为： 秒5 . 01IIOPt第七节 相间距离保护的整定计算及对距离保护的评价 一、 相间距离保护的整定计算 2、相间距离保护第II段的整定第55页/共75

17、页第七节 相间距离保护的整定计算及对距离保护的评价 一、 相间距离保护的整定计算 2、相间距离保护第II段的整定第56页/共75页第七节 相间距离保护的整定计算及对距离保护的评价 一、 相间距离保护的整定计算 3、相间距离保护第III段的整定 第57页/共75页第七节 相间距离保护的整定计算及对距离保护的评价 一、 相间距离保护的整定计算 3、相间距离保护第III段的整定 第58页/共75页相间距离保护第III段的灵敏度校验 作为近后备时，5 . 13 . 11ABIIIsetIIIsenZZK 作为远后备时，2 . 1ZKZZKBCmaxbABIII1setIIIsen 第七节 相间距离保护

18、的整定计算及对距离保护的评价 一、 相间距离保护的整定计算 3、相间距离保护第III段的整定 第59页/共75页当灵敏度不满足要求时 若相邻元件为线路， 可与相邻线路相间距离保护第 III 段整定阻抗配合，其整定值为： III3setminbIIIrelABIIIrelIII1setZKKZKZ 相间距离保护第 III 段的动作时间为 tttIII3OPIII1OP 第七节 相间距离保护的整定计算及对距离保护的评价 一、 相间距离保护的整定计算 3、相间距离保护第III段的整定 第60页/共75页当灵敏度不满足要求时 若相邻元件为变压器，则与变压器相间短路后备保护配合，取第 III 段的整定值

19、为： IIIsetTbIIIrelABIIIrelIIIsetZKKZKZmin1 相间距离保护第 III 段的动作时间为：tttIIIOPTIII1OP IIIOPTt 变压器后备保护动作时间 第七节 相间距离保护的整定计算及对距离保护的评价 一、 相间距离保护的整定计算 3、相间距离保护第III段的整定 第61页/共75页第七节 相间距离保护的整定计算及对距离保护的评价 二、对距离保护的评价 在多电源网络甚至复杂电网中距离保护能较好地满足动作的选择性要求 距离保护的第I段可瞬时动作切除第I段保护区内故障的保护。 距离保护比电流电压保护的灵敏度好且基本上不受系统运行方式的影响，保护区相对比较

20、稳定； 距离保护的可靠性相对电流电压保护要低。第62页/共75页第七节 相间距离保护的整定计算及对距离保护的评价 四、相间距离保护整定计算举例第63页/共75页第64页/共75页解： (1) 断路器 1QF 处距离保护各段整定计算： a、 为配合方便，先求出 1、3、4 断路器处保护第 I 段的整定值，故： 658 .103045.08 .0ZKZABIrelI1set 6568.133845.08 .0ZKZBCIrelI3set 6532.226245.08 .0ZKZCDIrelI4set 断路器 1、3、4QF 处距离保护第 I 段的动作时间为： 0tttI4OPI3OPI1OP 第6

21、5页/共75页b、断路器 1QF 处保护第 II 段整定计算： 1QF 处保护的相邻元件为 BC 线和并联运行的变压器 T，当 1QF 处距离保护第 II 段与 BC 线第 I 段配合时为： I3setminbABIIrelII1setZKZKZ 而 maxsBABminsAABBABBABABBCminbZZZ1II1IIIIIK 72. 1303045. 081 57. 2153045. 0101ZZZ1KminsBABmaxsAmaxb 6562.296568.1372. 13045. 08 . 0ZII1set 第66页/共75页当和变压器配合时，因为MVA3 . 6ST，按技术规程

22、2.3.3.2 条，应装纵差保护，故变压器 I 段保护范围应至低压母线 E 上，故： 65)ZKKZK(ZTminbIIrelABIIrelII1set 6535.4272. 18 . 03045. 08 . 0 6507.69 8 . 0KIIrel，TTZ21Z(考虑两台变压器并列运行)，72. 1Kminb 选6562.29ZII1set为整定值。距离保护第 II 段的动作时间为秒5 . 0tII1OP。 第 II 段保护的灵敏度为： 5 . 119. 23045. 062.29ZZKABII1setIIsen 满足灵敏度要求。 第67页/共75页C、 距离保护第 III 段整定计算：

23、因为采用方向阻抗元件， 故距离保护第 III 段的整定值应按以下条件整定： 第一、 躲最小负荷阻抗，即 LsetmaxLeIIIrelIII1setCosI3U9 . 0KZ 9 . 0CosL，故26L，而65set 653 .672665Cos4 . 031159 . 035. 0ZIII1set 按与相邻距离保护第 III 段在动作时间配合，第 III 段距离保护的动作时间为：5 . 2tIII1op秒 第68页/共75页第二、 相邻线距离保护第 II 段配合，即： II3setminbrelABrelIII1setZKKZKZ， 8 . 0KKrelrel I4setminbBCIIr

24、elII3setZKZKZ， 1Kminb 6554.3132.223845. 08 . 0ZII3set II3setminbABIII1setZKZ8 . 0Z 6554.3172. 13045. 08 . 0 6520.54 应取6520.54ZIII1set为相间距离保护第 III 段的整定值。 按与相邻距离保护第 II 段配合，第 III 段距离保护的动作时间为：tttIIOPIII1op IIOPt为相邻线路重合后不经振荡闭锁的距离保护第 II 段的动作时间（因保护范围未伸出相邻变压器另一侧母线） 应取第 III 段的动作时间为III1OPt=2.5 秒 第69页/共75页距离保护

25、第 III 段的灵敏度校验： 作为近后备时，5 . 101. 43045. 020.54ZZKABIII1setsen 作为远后备时，94. 045. 03857. 23045. 020.54ZKZZKBCmaxbABIII1setsen 可见，作为近后备保护时可满足灵敏度要求，作为 BC 线远后备保护时却不满足灵敏度要求，作为变压器的远后备保护时更不满足灵敏度要求， 故应考虑取653 .67ZIII1set为整定值， 这时灵敏度得到提高， 为 1.17，接近满足要求。 第70页/共75页(2)系统在最小运行方式下振荡时，1QF 处保护的动作行为： 为此， 应求系统在最小运行方式下振荡时最小测

26、量阻抗min.mZ， 即0180时保护安装处的测量阻抗为： Zm21Zmin.m 5 .5310303045. 01010ZZZZmmaxsBABmaxsAmaxsA maxsBABmaxsAZZZZ 6575.16655 .535 .531021Zmin.m I1setmin.mZZ， 而III1setII1setmin.mZZZ 第71页/共75页可见，在最小运行方式下系统振荡mZ的轨迹线穿过阻抗保护第II和第III段测量元件的动作特性圆， 如图所示，距离保护第 II、III 段的阻抗元件将误动。系统振荡可能使距离保护第 II 段发生误动作。因此，在距离保护装置中必须增加振荡闭锁元件。 第72页/共75页第73页/共75页故 障 点 应 在 断 路 器1Q F相 间 距 离 保 护 的第 段 保 护 范 围 内 ，而此 时 由 于 短 路 点 过 渡电 阻 的 影 响 ， 使mZ如例 图 3 所 示 ，却 落 在 距离 保 护 第 II 段 和 第 III段 的 动 作 特 性 圆 内 ，故这 时 距 离 保 护 第I段将 拒 动 而 由 距 离 保 护第 II 段 动 作 ， 降 低 了保 护 的 速 动 性 。 第74页/共75页感谢您的观看！第75页/共75页