110KV输电线路继电保护系统设计..docx

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1、华北理工大学轻工学院Qing Gong College North China University of Science and Technology毕业设计说明书设计题目：110KV输电线路继电保护系统设计 学生姓名：陈芋材学 号:201524390701专 业：电气工程及其自动化班 级：2015q电气7班所属学院：电气信息学院指导教师：张执超 讲师2019 年 6月 15日摘 要摘 要在现在的电网中，输电线路显得尤其重要，输电线路和电网系统的安全有着紧密的联系。一个出问题，另一个也就会出故障。所以，如何快速而有准确的去解决问题，这便给输电线路的保护提了很高的一个要求。因为我要完成对110

2、KV高压输电线路的保护配置，所以我会按照书上以及资料上的配置原理，对自己选择的保护线路和方式进行系统的计算还有校验，以此作为继电保护的判据。然后计算这个线路中发生短路的时候，可以根据它的状况来看看这个输电线路是怎么运行的，下一步就是看看这些线路它 设备我们该怎么去选择保护，比如变压器、输电线路、发电机等等一些重要的设备，我想选择它的主保护是距离保护和纵联差动保护，两者结合查缺补漏，达到更加安全的效果。后备保护采用的是复合电压启动过电流保护。然后再分析母线保护原理，选用了完全电流差动保护，它具有简单可靠的特点。接着我可以看看这条输电线路其中的电力系统正常工作的时候它是怎么运行的，还有它会发生哪种

3、故障，然后根据发生的状况，清楚它的工作原理和方式。关键词 继电保护;微机继电保护;短路电流;整定计算;距离保护I- -AbstractAbstractInthecurrentpowergrid,thetransmissionlineisparticularlyimportant,andthereisacloserelationshipbetweenthetransmissionlineandthesecurityofthepowergridsystem.Ifonegoeswrong,theotherwillgowrong.Therefore,howtosolvetheproblemquickl

4、yandaccuratelyputsforwardahighrequirementfortheprotectionoftransmissionlines.BecauseIneedtocompletetheprotectionandconfigurationof110KVhigh-voltagetransmissionline,IwillcarryoutsystematiccalculationandverificationoftheprotectionlineandmodeIchooseaccordingtotheconfigurationprincipleinthebookanddata,a

5、sthecriterionofrelayprotection.Thencalculatingshort-circuitinthisline,canaccordingtotheconditionthatitwilllookathowthetransmissionlineisrunning,thenextstepistolookattheselinesitwhatshouldwechoosetoprotectequipment,suchastransformer,transmissionlines,generatorsandsoonsomeimportantequipment,Iwanttocho

6、oseitisthedistanceprotectionofmainprotectionandlongitudinaldifferentialprotection,thecombinationof20,toachievetheeffectofmoresecure.BackupprotectionUSEScompoundvoltagestartingcrosscurrentprotection.Thentheprincipleofbusprotectionisanalyzed,andthecompletecurrentdifferentialprotectionisselected.Andthe

7、nIcanlookatthistransmissionlineandseehowitworkswhenthepowersystemisworkingproperly,andwhatkindoffailuresithas,andthenfigureouthowitworksandhowitworksbasedonwhatsgoingon.Keywords Relay protection; Microcomputer relay protection; Short circuit current; Setting calculation; Distance protectionII- -目录目

8、录摘 要IABSTRACTII第1章 绪论11.1 选题背景11.2 输电线路保护的现状及发展11.3 论文主要内容11.4 本章小结2第2章 输电线路故障分析与保护配置32.1 引起故障的原因32.2 找出输出电路故障点的方法42.3解决故障的方法42.4 短路简介及类别52.5 输电线路保护主要形式62.6 输电线路保护的整定计算方法62.7 本章小结10第3章 输电线路保护原理与整定计算113.1 输电线路保护的概述113.2距离保护的概念123.3 距离保护的基本构成133.4 距离保护定值配合的基本原则193.5本章小结19第4章 继电保护的配置方式204.1 变压器的保护配置204

9、.2 输电线路保护配置214.3 发电机保护配置224.4本章小结23第5章 微机保护装置硬件设计245.1微机保护装置的硬件构成245.2装置结构255.3监控模块255.4线路保护程序设计255.5本章小结28结 论29参考文献30致 谢32-III-第1章 绪论第1章 绪论1.1 选题背景 因为在露天环境下，分布着许许多多的架空线路，而且长时间处于运行状态中，又因为平时可能会受到火灾，或者周围的一些自然环境发生改变等等诸多影响，可能会导致输电线路在运行的时候会发生一些故障。在过去的很多时间里，因为要杜绝这类不安全事故（短路故障）的发生，但同时还得保证输电线路得保持运行状态，那么就有必要对

10、线路进行检测，保护和修缮。在高压输电线路保护的现实运用中，常常会发生故障，这就影响了继电保护装置的积极功能，在工作过程中，可能运行的设备就会特别多，保障电气设备的安全运行才可以提高输配电的服务质量水平。对于110KV输电线路的运行而言，加强继电保护的应用是重中之重，而当高电压电力系统出现故障时，如果有继电保护的话，就会对它发出报警信号，从这一点就看出来了电气系统继电保护的必要性。1.2 输电线路保护的现状及发展随着当代人的生活越来越好，所以人们也更加渴望可以提高电力系统的应用，这对电力企业而言就是一个很大的挑战，保障输电线路运行的安全稳定是基础的工作。110KV输电线路继电保护的应用是比较关键

11、的，它可以保障输电线路安全运行的重要环节，根据一些资料可以知道，因为高压线路尤其的稳定，而且有各种各种的保护要求，又因为高压线路可以安装线路纵联保护、距离保护和电流保护等许许多多的方式，可是电流保护对于110KV输电线路有一定的局限性，所以个人认为用距离保护比较好。在我们国家里边，许许多多的大型电网中，大部分都会选择距离保护，因为距离保护（敏感性、快速性、选择性）可以很好的反映出许多状况，也可以很迅速的解决一些问题，特别的符合条件。当供电成本降低的时候，我们就可以采取一些相对合理的方案去让输电线路更好的运行，这就是所谓的低本金，高回报，所以，可以明确的一点就是必须得改善输电线路的保护方式，这就

12、显得很重要。1.3 论文主要内容了解并掌握110KV输电线路继电保护情况：1、分析110KV电力系统正常工作的时候，它会发生哪些故障。2、清楚电力系统在正常工作时是如何运行的。3、深究距离保护的是由哪些部分组成的，以及它是为什么工作的，还有它是如何工作的。4、选择一个输电线路，知道它的继电保护是什么样子的。1.4 本章小结本章主要说明这次设计的选题背景，还有输电线路的发展前景，以及本篇论文主要的论述问题和目标。- 3-第2章 输电线路故障分析与保护配置第2章 输电线路故障分析与保护配置在外边的环境里，分布着许许多多的架空线路，而且长时间处于运行状态中，又因为平时可能会受到火灾，或者周围的一些自

13、然环境发生改变等等诸多影响，可能会导致输电线路在运行的时候会发生一些突发性的意外。2.1 引起故障的原因1. 雷击故障当输电线路正常工作的时候，突然来一声爆雷，很有可能会发生故障，而它可以分为好几种类型，导线和金属可能会对横担构件放电，而且第一片绝缘子也可能会对导线放电，复合绝缘子之间会相互放电等等很多类型，而且雷击状况的出现会让低零值绝缘子钢帽发生爆裂，可能会导致发生断电。2. 风偏故障在一个杆塔上的部分，导线可能会在它的旁边放电，而且导地线间也可以相互放电，而前者也可以分成直线杆塔和耐张杆塔的放电，要是有小规模的风，还可以引起导线发生改变，而且当导线的距离减小，场强加大的时候，金具和杆塔构

14、件会出现小规模的高场强，这往往很容易放电。3. 鸟害这种情况出现的原因有粪道闪络和鸟粪污闪，鸟粪闪络事先没有任何的征兆，有一定的不确定性，而且一般不会被发现，小鸟一般选择在清晨排泄，可是早上的气温低、湿度大，所以鸟害的危险性就大大增加。而另一种情况是鸟粪在潮湿或者雨雾的气候中，这样子可以出现沿绝缘子表面的闪络。在阴暗潮湿的环境下，闪络电压可能会被一些因素影响，比如鸟粪它的多少还有它所占据的地方大小和距离长短，因为污染的距离很长，可能会出现闪污。4. 覆冰故障当出现覆冰的故障时，会出现很多种情况，覆冰后因为和地相隔的距离问题，或者因为导线不足等情况，会发生放电，而这则很容易引起跳闸和其他不安全的

15、隐患，很难进行抢救，会影响人们生活和生产。5. 山火故障在一些传统节日当中，人们会放烟花，点爆竹，这很可能会让线路发生瘫痪，而且很容易引发不安全的事故。6. 其他原因当然，这些原因也仅仅只是一部分，还有其他的重要原因，因为往往会有突发的情况会让输电线路出现一些故障，很大程度上会有一些莫名的外力会导致故障，而这些故障出现的后果会更加严重。2.2 找出输出电路故障点的方法其实只要了解无论是当输电线路正常工作的时候、还是发生故障时，很清楚它们的特点的话，就可以很方便的找出发生问题的线路了，而且每种情况都有对应的方法，雷击查定位，算杆号，找出问题的地方，鸟害测距离，有的还需要人工上杆检查，而由于外力引

16、起的故障点，需要仔细的分析核对，然后解决问题，每种问题发生的原因都可以通过对应的方法去解决。2.3解决故障的方法1. 防雷措施首先你得对这条线路必须得熟悉，也有必要对数据进行一定的检验，并且记录下来，还得综合雷电定位系统对线路进行系统化分析，并结合经验，找出经常发生故障的地点，然后再进行一定的防雷保护的方法。2. 防风偏措施在进行此项措施时，必须得清楚你所设计的线路的天气情况，而且还得分析经常发生故障地区的资料，这样子才可以提高标准，要是有不同地区的天气状况，也得详细的去检查，然后去改正。3. 防鸟害措施一般这种措施还是比较好办的，要么就是防着小鸟过来，要么就是把它赶走，第一种就是避免鸟屎形成

17、大量导电的物体，所以我们尽量避免它落在我们的输电线路上，可以安装挡板，网等等保护器具，而赶鸟的配置就更高了，有专门赶鸟的东西。因为这个比较容易，可以因地制宜。 4. 防覆冰措施这个保护措施实施起来的时候，会有一定的难度，因为这个措施必须得避开一些很多的线路，可是在同时也得有数据，还得观察，这样子才可以更加规范的设计线路。而且天气原因也或多或少的影响线路的设计。5. 其他防治措施可以专门成立一个保护线路的工作组，各司其职，有条不紊的进行工作，每天每时每刻，都有专人负责着自己所负责的路段，针对一些很特别的路段我们应该更加要防范，总之，保护线路，人人有责。2.4 短路简介及类别当整个电力系统都在有条

18、不紊的运行时，很有可能会发生短路，因为相与地或者相与相之间很可能会发生这种情况，那么会有很大的短路电流产生。其中的火线也被叫做相线，要是有三条火线，那就叫做三相，它有一样的电压、频率，可是相序（也叫做时间）是不一样的，短路可以分为下边几种： 单相接地短路 两相短路 两相接地短路 三线对称短路图2.1 常见短路故障1、单相接地短路这种情况的出现很特别，必须要求两个设备的电位都是0，某种意义上来说是一样的，指的是一根相线，还有大地电位，而且没有出现问题的两相电压和正常电压很相似，电流也趋于正常，所以它们的工作状态的差别也就不是很大。2、两相短路所有的两相导体要是当它们以自身最小的阻抗和金属发生直接

19、联系的话，可以叫做以上的名称。3、两相短路接地在三相得供电系统运行的过程中，要是两相的导线和大地的相线交织在一起，任意的两相导线都可以，都被成为两相短路接地，这个时候故障点两相电压都是0。4、三相对称短路这个是指三条相线全部有短路的状况发生，而且发生这种情况时，它们出问题的每一处相电压都是一样的，而且当它们对称时，都是零，这个时候输电线路会发生很严重的短路情况，会特别伤害电力系统，因为电力系统在正常工作的时候，它的一次设备在工作的时候会受很多原因影响，比如外力、或者线路绝缘老化、等等一些安全性不能得到保证的操作会引起线路发生故障。2.5 输电线路保护主要形式1、电流保护当输电线路正常供电的时候

20、，它的电源部分会流过一定的负荷电流，当它越接近电源，那么电流会变得越来越大，如果这条线路有三相短路的状况发生，则线路中会有很大的短路电流流过，要是幅值增加的话，就可以称之为过电流保护。2、距离保护当输电线路处在正常运行的状态时，输电线路起点处的电压和电流会有一个比值，而这个比值表示着一定的含义，表示着这条输电线路和供电负荷的等值阻抗和功率因素角，也叫做负荷阻抗角，那么当这个比值比较大的时候，它的角就会变得很小，因为当线路发生短路后，它的比值不是很大，我们可以借鉴测量阻抗幅值和阻抗元件，便可以形成距离保护（低阻抗保护）。3、低电压保护在线路基本没问题的情况下，不同的变压器上的母线电压都在一定的幅

21、值内发生波动，越靠近母线，电压就越高。可是当发生短路的时候，它们就会有一点点的降低，离得越近，降得越低，甚至短路点的相间降到零，地电压可能也是，所以我们可以根据短路电压幅值的变化来进行低电压保护。4、差动保护当电力元件在内外两侧发生短路的时候，它的两侧相量会发生变化，这个时候，我们可以采取电流差动保护的方法。这么做的理由是当线路两侧的电流相位不相等的时候，便可以采取这一种保护，同理，我们也可以对输电线路构成方向比较式纵联保护，也不乏其他保护。在通信通道的条件下，我们可以比较元件正常工作和发生故障时电气量的差异保护，这就叫做纵联保护。这种保护只在元件内部出问题时工作，可以很快地作用于故障点，它是

22、有很多优点的，好多高压输电网或者发电机、变压器、电动机等等，都会首选它做主保护。2.6 输电线路保护的整定计算方法本次输电线路主保护采取距离保护，还有一部分零序电流保护，以下是概述：零序保护（1）零序电流保护大多数有四段式保护。（2）零序电流段定值可以分为两种方式，一种是有方向的，还有一种是无方向的，当有这种情况出现的时候，我们可以选择避开线路中出现故障最严重的地方，然后再进行零序电流的整定，可是既要避开整个线路，还得让它在非全相运行的时候进行最大的零序电流的整定，那么就可以采用单相重合闸。（3）零序电流段定值：要是它的相邻线路配置可以正常在纵联保护的作用下工作的话，那么便可以避开一些线路的故

23、障点，并进行整定，要不然的话，就得按照相邻线路在非全相运行中不退出运行的时候，所采取的零序电流段共同来整定；要还是无法满足一定条件的话，就采用零序电流段来整定，当然，它还得避开对侧变压器的另一侧母线发生接地故障时流过的零序电流。（4）零序电流段定值：它的要求比较低，灵敏度到了规定的条件就行，不过还得注意的是，任何电流的整定都得按一定的要求去进行，这种条件是当一个线路工作时，和它相邻的线路在非全相运行的时候，还不会退出工作状态，这样可以结合零序电流段去一起整定，当然，也可以加上零序电流段。（5）而这种保护在我们经常碰到的运行方式里，它的灵敏系数要符合以下要求的延时段（比如四段式中的第三段）当满足

24、50km的时候灵敏系数不小于1.5；当距离在50200Km的时候灵敏系数不小于1.4；当距离在200Km以上线路时灵敏系数不小于1.3:；（6）我们必须得学会各种各样的运行方式，以及分析它的故障类型，这样子才有利于我们计算线路发生故障时的最小零序电流，然后进行分析，选择这种保护的最不利的运行方式和故障类型，然后求出它的最小值。 （7）零序电流段定值最后边的那一段不应该比300A大，这时要求我们结合零序电流段和零序电流段共同来配合整定。要是单相重合闸的时间大于一秒钟的话，我们不仅要考虑正常情况，还必须得考虑非全相运行中健全相故障的选择性配合，这个就要求零序电流段的时间级差要大于单相重合闸两个以上

25、。要是进行单相重合闸，可以降一个级差，这样可以尽快的排除故障。（8）在线路中，因为零序电流保护和接地距离保护同时工作的时候，它们的原理是不一样的，所以可能会很难一起工作，为了方便我们计算，公式如下： 式（3-1）中：可靠系数， 1.1；零序分支系数和正序分支系数中最大的那一个； 当两个线路紧挨着的时候，接地距离最靠后的单相接地那块所流过的最大零序电流接地距离保护 （1）接地距离保护可以分成三段式。（2）接地距离段定值：当通过躲开本线路对侧母线发生故障时，可以进行整定。（3）接地距离段定值：当本线路末端出现金属性故障的时候，便进行灵敏度整定，也可以和接地距离段配合，要是配合不合适的话，就可以采用

26、纵联保护配合整定，可是阻抗定值就必须得是在避开相邻线路末端故障时所进行的整定，时间可取1秒，要是还不合适的话，再按照和接地距离段配合一起整定。要是相邻线路没有接地距离保护的时候，接地距离的段和段可以一起配合整定，为了方便，我们可以只单方面认定相邻线路单相接地故障的条件，而两相短路接地故障可以通过接地距离段来把选择性呈现出来。可用以下简化计算公式： 可靠系数；当相邻线路零序电流段或者段单相接地距离保护末端出现故障时，此时它的最小助增系数（选正序与零序中最小的那一个）本线路正序阻抗； 相邻线路零序电流段(或段)保护范围所对应的线路正序阻抗值。（4）接地距离段：可以与接地距离段一块整定，要是不合适，

27、再与接地距离段配合，要是线路上有阶段式零序电流保护，那么接地距离段便不再适合，只能退出运行。（5）接地距离保护时，本线路末端会发生故障，我们可以采用灵敏度的延时段保护，那么它的灵敏系数如下：当距离是50km 以下线路时，系数不小于1.5；当距离是50200km 线路时，系数不小于1.4；当距离是200km 以上线路时，系数不小于1.3。（6）零序电流补偿系数K是按照计算获得，它是由实测的正序阻抗和零序阻抗比值决定的：。实用值宜小于或接近计算值。 （7）要是遇到四边形特性的阻抗元件，它的电阻和电抗要根据范围去决定，电阻还得考虑最小的，当整定两个的时候，就得综合考虑，它们的暂态超越问题和避开渡电阻

28、的能力。 相间距离保护（1）相间距离保护可以分为为三段式。（2）起动元件按照本线路或者保护动作区末端非对称发生故障时，可以采用足够的灵敏度进行整定，而且最重要的是当它发生三相短路时还能够顺利启动，要求如下： 负序电流分量的起动元件在工作的时候，在末端发生了金属性两相短路故障的情况，并且灵敏系数大于4.单独的零序或者负序电流分量工作时，在线路末端发生单相和两相接地故障的时候，灵敏系数大于4.负序电流分量起动元件工作的时候，在距离段保护动作区末端发生金属性两相短路故障，灵敏系数大于2.单独的零序或负序电流分量起动元件在工作时，在距离段保护动作区末端发生金属性单相和两相接地故障，灵敏系数大于2。当相

29、电流突变量起动元件在正常运行时，本线路末端发生各类金属性短路故障，灵敏系数大于4；在距离段保护动作区末端各类金属性故障时，灵敏系数大于2。灵敏度的校验 距离段保护既是本线路保护段的近后备保护，也是本线路保护段的近后备保护，又是相邻下级设备的远后备保护，它的灵敏度计算方法如下：当本线路近后备保护时，本线路末端短路的时候，计算公式如下：当作相邻元件或设备的近后备保护的时候，要是相邻元件末端发生短路，则计算公式如下：式中 分支系数最大值相邻设备（线路、变压器等）的阻抗动作时间的整定 距离III段的动作时限，应比与之配合的相邻元件保护动作时间（相邻II段或III段）高出一个时间级差，动作时限整定为式中

30、 与本保护配合的相邻元件保护II段或III段最大动作时间。2.7 本章小结 本章主要讲述了在输电线路正常运行的时候会发生哪些故障，以及它的故障分析情况，还有它的输电线路保护整定的计算方法，这些都是对输电线路都是非常重要的，所以了解它发生的故障就显得很重要，我们也应该对它的整定计算方法进行一定的了解，尤其是距离保护，它是这次输电线路主要采取的一种保护方式。- 33-第3章 输电线路保护原理与整定计算第3章 输电线路保护原理与整定计算3.1 输电线路保护的概述因为在输电线路中，要满足继电保护的条件，可以给电路配置三段相间距离保护、三段接地距离保护、三段方向零序电流保护、三相一次重合闸保护的基本保护

31、，以下是对它们的详细叙述三相接地距离保护在我国许许多多的高电压电网中，有一些电力系统的接地故障是总故障的六成以上，它们也可能会有特别大的短路电流出现，而且这种保护有一定的优越性，因为它与相间距离保护共同用了一个硬件，仅仅是计算的方法不一样，所以可以采取三段接地距离保护，而且、段可以设为主保护，段选为后备保护。三段相间距离保护这一种保护方式是因为出现了很多输电线路的故障，比如三相短路或者特别多的两相短路，因为电力系统对距离段保护的作用是微乎其微的，而且、段也只会在一定的条件下受影响，而且比电流、电压保护所作用的效果要弱一些，因此我们可以把高于110KV的高压线路采取三段式相间距离保护，、段为主保

32、护，段为后备保护。三段方向零序电流保护因为反应接地故障被电力系统影响的很小，可是会让那个点的电阻很大，又因为此保护会发生很高的接地故障的情况，所以可以考虑用零序电流保护作为接地距离的后备保护，可以把灵敏的、段方向零序电流保护运用在线路中。三相一次重合闸当输电线路发生故障时，很多的情况都是瞬时性的，很大程度上是因为天气不好，或者有小鸟之类的，而当线路发生故障跳闸的时候，那么瞬时性故障源会消失，我们安装的重合闸可以自动重合闸一次，便可以正常使用，这样子很节能，还很经济，让我们觉得很安全。选取保护的重要性以及原因一般来说，当高压电网工作的时候，既可以选用距离保护，也可以用零序保护，因为前者里边包含了

33、相间和接地距离两种不同的保护，它可以准确无误的显示输电线路中出现的一些状况，因为有高电阻接地，我们有必要配备零序电流保护。距离保护和零序电流保护有一个显著的特点，就是他们两都属于阶段配合式保护，因为高压电网在运行的过程中，可能会突发性的出现一些故障，我们不能及时解决，所以前面两种保护可以作为后备保护，一旦成为后备保护，我们便要重视它，当线路出现故障时，这两种保护都将会发生变化，就是将变成主保护，为线路提供保护，而且这两种保护也将为邻线提供后备保护功能。距离保护它的重点就是反应阻抗，它的灵敏度特别好，而且电力系统对它的影响没有很大，它自身也可以很好的避开负荷电流，即使在相间或者发生了接地故障，它

34、也还是还有具有很高的灵敏性，但美中不足的是还得配置一定的零序电流保护，尤其是零序电流保护最小定值的保护段，这个适合大接地电阻的短路故障，所以在不能去掉零序电流的时候，可以减少线路的保护段数。上述两种保护都是按阶梯特性构成，它们工作的时候，一定是同种故障的时候，这个时候就必须得注意各个保护之间相互接地保护配合，最重要的是要注意与相邻的线路之间的接地保护配合，如果装了两种不同短路故障的保护时，那么我们可以在相同原理的线路保护中去进行整定，当然，得注意线路保护的合理配置，一定要在很有利的环境去整定配合。针对于通用型后备保护，我们需要注意的是要把后备保护做好，因为它的功能比较强大，可进行许许多多的组合

35、，而且对于一些复杂的网络结构，它的实用性就显得尤为重要，所以它可以成为最好的配置，更大的激发了后备保护的潜能。3.2距离保护的概念距离保护的工作原理：简单、经济、可靠是电流电压的特点，在很多电网中都得到了应用，但由于它们的局限性比较突出，不能够满足更大，更好的线路要求，所以，为了满足更大的需求，必须采取一些更加完善，性能更加优化的继电保护装置，自然而然，就属于距离保护，它是利用在线路工作的时候，可能会发生短路，那么在这个时候会有电流和电压呈现出新的变化，这个时候要是测出它们两的的数值，然后计算出比值，那么这个数值会有一定的意义，意义就是表示输电线路发生故障的时候，它的故障点到所保护安装点的距离

36、，要是我们的整定值比短路点距离大的话，那便可以叫做距离动作的保护，换句话说，其实就是测量保护安装处到故障点两点的阻抗大小，所以也被叫做阻抗保护。图3-1 距离保护作用原理如图3-1所示，距离保护按照以上原理图工作的，它的阻抗是由一个比值表示，其实就是被保护线路最开始端的测量电压和测量电流的比值，也叫做测量阻抗。当输电线路正常工作的时候，它的测量阻抗，也叫做负荷阻抗，它是因为额定电压和线路负荷电流两个点之间的阻抗较大。当线路不正常运行时，测量阻抗反应短路点到保护安装处的线路阻抗，它与距离成正比，它的比值较小， 而且短路点越是接近保护安装处，母线残压很小，短路电流就会变大，其比值越来越小，保护渐渐

37、的开始动作，反应了短路点的远近，当时进入动作区时，保护动作。因此，短路点到保护安装处的距离可以表示阻抗的大小，也属于距离保护，而距离保护刚好的最大测量阻抗值叫做动作阻抗（起动阻抗），用表示。因为距离保护反应的比值是阻抗，所以也被叫做阻抗保护。因为线路阻抗只受电力系统运行变化影响，其余和电流电压无关，也就是说这种保护受影响因素很单一。3.3 距离保护的基本构成距离保护由以下几种部分组成： 启动部分这一组成的部分其实就是让我们查看一下电力系统工作的时候有没有正常运行，它的要求很简单，如若他的后备保护不正常工作的时候，应该可以很迅速的让输电线路投入工作，在一些距离保护时，这个部分是通过硬件电路元件实

38、现的，而且它还可以判断负序电流、零序电流、负序与零序复合电路，不同的启动元件可以通过不同的控制去实现。 测量部分这个部分在距离保护显得尤为重要，能力越大，责任越大，也意味着当电力系统不正常工作的时候，我们不仅仅要求测量出发生故障点的方向和距离，还得要求它的快速性准确性，接下来可以和之前正常运行的数据进行比较，要是还出现故障，就选择让它动作，如果不是，那就动作。 振荡闭锁部分电力系统可能不是很稳定，所有有的会发生振荡，原因有好多，有的是因为短路，有一些不是，所以可能距离保护无法发挥作用，但是这个时候它的电流、电压会呈现出来一定的规律变化，但也可能会出现失误，为了防止失误，那就对这个元件提出了更高

39、的要求，这个时候要是这个部分可以很快地其作用的话，把需要保护的部分进行闭锁，那就会具备以下条件：a系统发生全相或非全相振荡时，保护装置不应误动作跳闸。b系统在发生全相或非全相振荡过程中，被保护线路发生各种类型的不对称故障，保护装置应有选择性地动作跳闸，纵联保护仍应快速动作。 c系统在全相振荡过程中再发生三相故障时，保护装置应可靠动作跳闸，并允许带短延时。 电压回路断线闭锁部分由于一些外界因素导致回路发生断线，此时将会造成保护测量电压的消失，可能使距离保护的元器件测量装置收不到信号。为了防止这种情况的发生，可以把保护装置关闭，以免出现误动作。 配合逻辑部分此部分主要是用来让这种保护系统的各板块之

40、间的配合更具有逻辑化，除此之外，也能让三段式距离保护中相邻线路之间的时限配置更加准确稳定的匹配。 出口部分这个部分的作用主要是依靠跳闸装置的动作和信号反馈，根据系统各段发出的信号与保护装置的接收端相配合做出跳闸动作。 距离保护各段动作特性：这种保护通常有三段，根据不同的需求也可以设置成四段。用来保护全线路的80%85%，而且它的动作时间往往不会超过0.030.1s这个区间，这就是段保护。下一段保护按阶梯特性与相邻保护配合，它的动作时间一般为0.51.5s，优势就在于它能够有选择的且迅速排除全线路范围内的故障，这就是第段保护。一个系统的线路的主保护就是由上述两段保护构成，往往系统中作为后备保护的

41、是第（）段，动作时间通常在2s以上。表格 1距离保护的评价 由于距离保护主要反映阻抗值，一般来说其灵敏度较高，受电力系统运行方式变化的影响较小，运行中躲开负荷电流的能力强。在本线路故障时，装置第段的性能基本上不受电力系统运行方式变化的影响（只要流过装置的故障电流不小于阻抗元件所允许的精确工作电流）。当故障点在相邻线路上时，由于可能有助增作用，对于第、段，保护的实际动作区可能随运行方式的变化而有所变化，但在一般情况下，均能满足系统运行的要求。由于只利用了线路一侧短路时电压、电流的变化特征，距离保护I段的整定范围为线路全长的80%85%，这样在双侧电源线路中，有30%40%的区域内故障时，只有一侧

42、的保护能无延时地动作，另一侧保护需经0.5s的延时后跳闸。在220KV及以上电压等级的网络中，有时候不能满足电力系统稳定性对短路切除快速性的要求，也就是说距离保护不能作为高压电网的主保护，因而，还应配备能够全线快速切除故障的纵联保护作为电网的主保护。 距离保护的阻抗测量原理，除了能够应用于输电线路的保护外，还可以应用于发电机、变压器保护中，作为后备保护。 相对于电流、电压保护来说，距离保护的构成、接线和算法都比较复杂，装置自身的可靠性稍差。距离保护接线方式通过上述理论的了解，对加入保护的电压和电流有如下的要求：1、当测量阻抗值的时候，有个很重要的原因，那就是短路点，还有保护的安装位置也有关系，

43、距离越远，阻抗值越大。2、无论系统出现什么类型的故障，测量的阻抗值都不会发生变化。下面将对相与相之间发生短路故障时的测量阻抗进行概述：1、三相短路图3.2 三相短路时测量阻抗的分析从上图我们可以清晰地知道三个阻抗元件在三相短路的情况下，三相的一些参数是对称的。特此，我们以来说明。把短路点至保护装置间的距离设置为l ，线路的正序阻抗用来表示，所以，我们可以得出的关系式为因此，可以得出在发生三相短路时的测量阻抗为2、两相短路图3.3 AB两相短路时测量阻抗的分析在上图里，我设置两相之间发生了相间短路，由于发生了故障，对系统造成了许多影响，其中故障回路的电压为的测量阻抗为由于这种情况下阻抗值和发生三

44、相故障短路时的相同，所以才能使M1元器件接受信号动作。为什么造成该值相对较高，因为对阻抗元件来说，流经它本身的电压是来自非故障相与相之间的电压，而且是在两相短路的前提下，还必须满足电流流过的时候只有一个故障相电流，多一个都不行，还必须要求这个值和其他的数值比来说比较小才可以。这样子的话，短路点的数值就必须要求比测量的阻抗要小，要是测量不正确的话，那就没有办法去启动。换一句话来说，要是有两相短路的状况出现，那只能测量短路阻抗，还是很准确的那种，也可以把电路点测出来，但这样子不会让三个阻抗元件一起连接，还不能使用。这表明，当两相短路时，只可以进行准确测量和操作短路阻抗。同样，分析和两相短路表明，相

45、应地，电路点可以精确测量和操作。这就是三个阻抗元件被使用并连接到不同相位的原因。3、中性点直接接地电网中的两相接地短路在下图中，我假设AB两相发生接地短路故障。这种模式的特点就是它的电流能够从地面流回。所以，。图3.4 AB两相接地短路时测量阻抗的分析从图中我们可以设置两个“线对地”传输线，选取A相和B相作为模型，可以把互感器耦合在一起。把输电线路的自感阻抗参数设置为，而每千米的互感阻抗参数用来表示，因此，通过分析得出保护安装处的故障相电压为我们把阻抗元件测量阻抗用表示，即下式：从公式中可以看出，当发生两相接地短路时，测得的阻抗与系统发生三相短路故障时的参数值一样，保护收到信号能采取动作。接地

46、距离保护的接线方式这种保护方式表现的一种方式就是它可以正确地把输电线路中出现接地故障的形式表现出了，它是在零序电流作用到电力系统中没有效果的时候，这样子自然而然这种保护方式就成为了首选，这也得考虑它和地面距离保护的关系。在单相接地故障出现的时候，它的相电压会下降，而它的电流会增加，它的这种系统，会表现出很高的相与相间电压。所以我们可以利用阻抗元件来避免上述结果。以A相阻抗元件来说：；为了验证上述理论是否具有可行性，现对此做出分析：分别把发生故障时的电压和电流分解为对称分量，则在每一个不一样的序列里边，会有等效网络，而下边的公式会把电力系统的母线对称分量电压和短路点的对称分量电压表现出来：因此，保护安装地点母线上的A相电压即应为：假如采用和的接线方式时