电网距离保护.ppt

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1、第三章 电网距离保护,3 . 1 距离保护的基本原理与构成 3 . 1 . 1 距离保护的概念距离保护（ distance protection ）是利用短路发生时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，该比值反应故障点到保护安装处的距离，如果短路点距离小于整定值则动作的保护。,整定距离,故障距离,故障距离,故障距离,3.1.2测量阻抗及其与故障距离的关系,在距离保护中，测量阻抗Zm 来表示，它定义为保护安装处测量电压 与测量电流 之比，即,在电力系统正常运行时，Um近似为额定电压，Im 为负荷电流，Zm为负荷阻抗。,电力系统发生金属性短路时，Zm 变为短路点与保护安装处之间的线路阻抗

2、Zk。与短路距离 Lk 成线性正比关系，即,短路阻抗的阻抗角就等于输电线路的阻抗角，数值较大（对于 220kv 及以上电压等级的线路，阻抗角一般不低于 75 ) ，阻抗性质以电感性为主。,正常运行时阻抗角为数值较小的功率因数角,短路阻抗的阻抗角,整定阻抗,保护区内,保护区外,保护区外,3 . 1 . 3 三相系统中测量电压和测量电流的选取,+IA0Z1LK - IA0Z1LK,故障环路的概念,在系统中性点直接接地系统中故障电流流通的通路称为故障环路 单相接地短路：故障电流在故障相与大地之间流通； （相一地） 两相接地短路:故障电流在两个故障相与大地之间、以及两个故障相之间流通； （相一地） （

3、相一相） 两相短路时:故障电流在两个故障相之间流通； （相一相） 三相短路时:故障电流在三相之间流通。 （相一地） （相一相）,为保护接地短路，取接地短路的故障环路为相一地故障环路，测量电压为保护安装处故障相对地电压，测量电流为带有零序电流补偿的故障相电流。称为接地距离保护接线方式。对于相间短路，故障环路为相一相故障环路，取测量电压为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，称为相间距离保护接线方式。,常用接线方式,各种短路故障只有符合：,才能得到正确的故障阻抗,在三相短路时，三个继电器的测量阻抗均等于短路点到保护安装地点的线路正序阻抗。三个继电器均能正确动作。,在两相短路时，只

4、有接于故障环路的阻抗继电器的测量阻抗等于短路点到保护安装地点的线路正序阻抗。其余两只阻抗继电器的测量阻抗较大，不会误动作。这也就是为什么要用三个阻抗继电器并分别接于不同相间的原因,在两相接地短路时，只有接于故障环路的阻抗继电器的测量阻抗等于短路点到保护安装地点的线路正序阻抗。其余两只阻抗继电器的测量阻抗较大，不会误动作。,相间距离保护：0接线方式可以正确反应三相短路、两相短路、两相接地短路，不能正确反应单相接地短路。,1 单相接地短路,以 A 相单相接地短路故障为例,A相测量阻抗能够正确反应故障的距离,非故障相 B， C的UKB与UKC不为0.测量阻抗接近负荷阻抗，测量距离大于整定距离，不会动

5、作。,具有零序电流补偿的0接线方式的分析,2 两相接地短路 以 B C两相接地故障为例,B、C能够正确地反应故障距离,非故障相 A 相由于UKA不能够正确地反应故障距离,3 两相不接地短路,以 BC 两相故障为例,接地距离保护：带零序电流补偿的接线方式不能正确反应两相短路。,4 三相对称短路,任何一相的电压、电流或任何两相的相间电压、两相电流差作为距离保护的测量电压和电流，都可以用来进行故障判断。,两种接线方式的阻抗继电器在各种不同类型的短路时动作情况，见表 3 . 1 思考：若要反映各种故障，实际接线中要采用多少个继电器？为什么？,3 .1 . 4距离保护的延时特性 ：时限整定同三段式保护,

6、3 . 1 . 5 距离保护的构成,1 启动部分：来判别电力系统是否发生故障 2 测量部分：测定出故障方向和距离并与预先设定的保护范围相比较。 3 振荡闭锁部分：防止出现保护误动 4 电压回路断线部分：防止出现保护误动 5 配合逻辑部分： 6 出口部分,3 . 2 阻抗继电器及其动作特性,3.2.1 阻抗继电器动作区域的概念阻抗继电器的作用通过测量故障环路上的测量阻抗Zm，并将它与整定阻抗 Zset 相比较，以确定故障所处的区段，在保护范围内部故障时，给出动作信号。Zm 一般并不能严格地落在与 Zset 相同的直线上，而是落在该直线附近的一个区域中。在阻抗复平面上，其动作的范围应该是一个包括Z

7、set对应线段在内，但在 Zset 的方向上不超过 Zset 的区域. 区域以内时，判断为区内故障 区域以外时，判断为区外故障， 区域的边界就是阻抗继电器的临界动作边界。,3 . 2 . 2 阻抗继电器的动作特性和动作方程 阻抗继电器在阻抗复平面动作区域的形状，称为动作特性. 1 圆特性阻抗继电器 偏移圆特性、方向圆特性、全阻抗圆特性和上抛圆特性 偏移圆特性:圆内为动作区，圆外为非动作区.,绝对值比较原理,测量点到圆心的距离半径,相位比较动作方程 当测量阻抗落在右下部分圆周的任一点上时，有,当测量阻抗落在左上部分圆周的任一点上时，有,当测量阻抗落在圆内任一点时，有,当测量阻抗 Zm 的阻抗角与

8、正向整定阻抗 Zset1 的阻抗角相等时，此时继电器最为灵敏，所以Zset1的阻抗角也称为最灵敏角。一般取为被保护线路的阻抗角。偏移圆特性的阻抗继电器特点：在反向故障时有一定的动作区。偏移特性的阻抗元件通常用在距离保护的后备段（如第 3 段）中。,（2）方向圆特性 令Zset2=0，Zset1=Zset2 则动作特性变化成方向圆特性,绝对值比较动作方程为,相位比较动作方程为,方向圆特点： 在整定阻抗的方向上，动作阻抗最大，正好等于整定阻抗；其他方向的动作阻抗都小于整定阻抗；在整定阻抗的相反方向，动作阻抗降为0.反向故障时不会动作，阻抗元件本身具有方向性。方向圆特性的阻抗元件一般用于距离保护的主

9、保护段（1段和 2段）中。,（3）全阻抗圆特性 令Zset2 = - Zset1 ，Zset1=Zset 则动作特性变化成方向圆特性,绝对值比较动作方程为,相位比较动作方程为,全阻抗圆特点：各个方向上的动作阻抗都相同，它在正向或反向故障的情况下具有相同的保护区，即阻抗元件本身不具方向性。全阻抗圆特性的阻抗元件可以应用于单侧电源的系统中；当应用于多测电源系统时，应与方向元件相配合。,(4)上抛圆与下抛圆特性-与偏移圆特性的动作方程式完全相同,上抛圆特性与另一方向圆特性组合成 8 字形特性，可作为距离保护的启动元件,（5）特性圆的偏转,圆的直径变大，测量元件在整定方向上的保护区不变，但其他方向的保

10、护区有可能会伸长，应采取必要的措施，防止区外故障时测量元件误动作。,2 .苹果形特性和橄榄形特性阻抗元件,苹果形特性的阻抗元件有较高的耐受过渡电阻的能力。耐受过负荷的能力比较差。橄榄特性的阻抗元件耐受过负荷能力较强，但耐过渡电阻能力较差。,3 直线特性的阻抗元件,是圆特性阻抗元件的特例：圆心在无穷远处，而直径趋向于无穷大. 直线特性可分为电抗特性、电阻特性和方向特性几种。 (1)电抗特性,Zm 处于临界时：,左侧,右侧,Zm在动作特性直线下方（动作区）,不具有方向性，且在负荷阻抗情况下也可能动作,(2)电阻特性。,电阻特性阻抗形式的绝对值比较动作方程和相位比较动作方程分别为,准电阻特性,( 3

11、 )方向特性。,绝对值比较动作方程和相位比较动作方程分别为,4 多边形特性的阻抗元件,圆特性的阻抗元件的不足： 在整定值较小时，动作特性圆也就比较小，区内经过渡电阻短路时，测量阻抗容易落在区外，导致测量元件拒动作； 而当整定值较大时，动作特性圆也较大，负荷阻抗有可能落在圆内，从而导致测量元件误动作。 具有多边形特性的阻抗元件可以克服这些缺点，能够同时兼顾耐受过渡电阻的能力和躲负荷的能力,Zm-Zset2,Zm-Zset2,方向四边形特性：设测量阻抗 Zm 的实部为 Rm ，虚部为 Xm,第 4象限部分,第 2象限部分,第 1象限部分,3 . 2 . 3 绝对值比较与相位比较之间的相互转换,设绝

12、对值比较动作方程中左侧的阻抗记为ZB，右侧的阻抗记为ZA，则绝对值比较动作条件的一般表达式为,设相位比较动作方程中分子、分母的阻抗分别用 Zc 和ZD表示，则相位比较动作条件的一般表达式为,4 个量之间关系为,3 . 3 阻抗继电器的实现方法,阻抗继电器一般根据已经导出的绝对值比较动作方程和相位比较动作方程来实现.3 . 3 . 1 绝对值比较原理的实现 电压形式的绝对值比较方程,绝对值比较阻抗继电器的实现,电压变换器,输出电压与输人电压同相位幅值为,电抗变换器:电流变换为电压,成导数关系。故可滤除直流分量,KI :阻抗量纲,改变匝数可以改变变换系数的值，改变调节绕组中的调节电阻，可以改变其阻

13、抗角。,同除以,令,方向圆特性阻抗继电器,3 . 3 . 2 相位比较原理的实现 电压形式相位比较方程,分子、分母同除以,令,方向圆阻抗特性,3 . 3 . 3 比较工作电压相位法实现的故障区段判断 1 比较工作电压相位法的基本原理 工作电压又称为补偿电压：保护安装处测量电压Um与测量电流 Im 的线性组合。即,正方向区外 k2点短路时,K1,K2,母线 M 处的残余电压,整定点 z 点的残余电压,相位相同,正方向区内 k1 点短路时,母线 M 处的残余电压,整定点 z 点的残余电压,相位相反,反方向 k3 点短路时,N侧电源在母线 M 处的残余电压,N侧电源整定点 z 点的残余电压,相位相同

14、,动作条件为,=180,在实际的系统中，由于互感器误差、过渡电阻等因素的存在，相位差在 180左右的一个范围内，测量元件就应该动作,方向圆特性,多个负号，两边减180,阻抗继电器的死区,在,中,Um称为参考电压或极化电压作为判断口 Uop 相位的参考,当在保护安装处正方向出口发生金属性相间短路时，母线电压降到零或很小，加到继电器的电压（Um）为零或者小于继电器动作所需的最小电压时，方向继电器会出现死区。测量阻抗 Zm 的阻抗值都很小，正好处于阻抗元件临界动作的边沿上，有可能出现正向出口短路时拒动或反向出口短路时误动的情况。,应选择相位不随故障位置变化、在出口短路时不为0的电压量作为比相的参考电

15、压,参考电压用Uref表示,动作的条件,2 以正序电压为参考电压的测量元件,正序电压是由三相电压组合而成的，用它来作为参考电压就相当于在参考电压中引入了非故障相电压。,接地距离接线方式参考电压取相电压 如：Uref=UA1 相间距离接线方式参考电压取线电压 如：Uref=UAB1,不同故障情况下正序参考电压的变化分析,l ) A 相单相接地短路。,正序电压与故障前相电压相位相同，幅值等于该相故障前电压的2/3,U0A,U0B,U0C,UC,UB,2 ) AB 两相接地短路。,出口两相接地故障时，两故障相正序电压的相位都与对应相故障前电压的相位相同。幅值等于故障前电压的1/3。 故障相间正序电压

16、的相位与故障前相间电压的相位相同，幅值等于故障前电压的1/3.,3 ) AB 两相短路。,两故障相正序电压的相位都与对应相故障前电压的相位相同，幅值等于故障前电压的1/2。 故障相间正序电压的相位与该故障前相间电压的相位相同，幅值等于 故障前相间电压的1/2。,U0A,U0B,U0C,UC,UA,UB,60,4 ）三相对称短路。,出口三相短路时，各相正序电压都为0 ，正序参考电压将无法应用。,以正序电压为参考电压的测量元件的动作特性。,参考电压等于相应相或相间的正序电压,参考电压等于正序电压负值,动作特性完全相同,以正序电压负值做参考电压,为例分析动作特性,按接地距离接线方式，设发生区内K2点

17、单相接地故障时：,M侧保护处正序电压,由复合序网得到,M侧系统电源电动势,短路点的等值电动势，假设,短路点看入的等值正序、零序阻抗,M 侧系统的正序阻抗,正序电流 M 侧分流系数,Kc 为大于 0 的实常数不会对比相有任何影响,对照偏移圆阻抗特性得到：方向圆变为偏移圆，正向出口短路时，测量阻抗明确地落在动作区内，不再处于临界动作的边沿，能够可靠地动作。与整定阻抗相同的方向圆特性相比，该偏移圆的直径要大得多因而其耐受过渡电阻的能力要比方向圆特性强。该偏移特性是在正向故障的前提下导出的，所以动作区域包括原点并不会失去方向性。,设发生区内K3点单相接地故障时：保护安装处实际电流的方向与规定的正方向相

18、反。,对比两式得：方向圆变为上抛圆。 反向出口短路时，测量阻抗在原点附近，远离动作区域，可靠不动。 反向远处短路时， Zm 位于第三象限，不可能落人动作圆内，所以也不会动作。 以正序电压为参考电压的测量元件具有明确的方向性。,不会对比相有任何影响,3 以记忆电压为参考电压的测量元件,出口三相对称性短路时三相电压都降为0，为克服这个缺点，可以利用故障前的电压，作为测量元件的参考电压。 以相间接线方式的AB相继电器为例： 以记忆电压为参考电压的测量元件的动作条件为：,正向故障时,正向出口三相短路时，测量阻抗明确地落在动作区内，能够可靠地动作， 耐受过渡电阻的能力比方向圆特性强。,反方向三相短路时,

19、以记忆电压为参考电压的测量元件也具有明确的方向性。,传统的模拟式距离保护中，记忆电压是通过 LC 谐振记忆回路获得的，由于回路电阻的存在，记忆量是逐渐衰减的，故障一定时间后，记忆电压将衰减至故障后的测量电压，动作特性将变成经过原点的方向圆特性。正向故障时为偏移圆特性、反向故障时为上抛圆特性，仅在故障刚刚发生、记忆尚未消失时是成立的，所以称之为初态特性。数字式保护中，记忆电压就是存放在存储器中的故障前电压的采样值，不存在衰减问题，所以特性不会随时间的变化而变化。但故障发生一定时间后，电源的电动势变化，将不再等于故障前的记忆电压，所以记忆电压仅能在故障后的一定时间内使用。,3 . 3 . 4 阻抗

20、继电器的精确工作电流与精确工作电压,阻抗继电器的整定阻抗由电抗互感器 UR 的变换系数 KI，和电压变换器 T 的变比系数 Ku 决定.在输入电流较小或较大时，相当于继电器的整定阻抗变小，从而使其动作阻抗也将变小。为保证动作的可靠性，实现绝对值比较原理的比较电路有一定的动作门槛。,两侧同除以,在保护区的末端附近金属性短路时,Zm 的阻抗值大于整定值的1/2。,理论上ZOP=Zset等于动作阻抗，实际ZOP=0.9Zset,最小精确工作电压,最小精确工作电流,最大精确工作电流,测量元件精确工作电流的校验，一般是指对最小精确工作电流的校验。要求在保护区内发生短路时，通入继电器的最小电流不小于最小精

21、确工作电流，并留有一定的裕度，裕度系数不小于 1 . 5 2 ，即在阻抗继电器应用于较短线路情况下，由于线路末端短路时测量电压可能较低，需对最小精确工作电压进行校验。线路较长时，一般不用校验精确工作电压。,3.4 距离保护的整定计算与对距离保护的评价,3 . 4 . 1 距离保护的整定计算 要求，段有明确的方向性，即采用具有方向性的测量元件。 第 段为后备段：近后备、相邻下一级线路保护的远后备和反向母线保护的后备，所以第 段通常采用带有偏移特性的测量元件。,1 距离保护第 l 段的整定 距离保护 l 段为无延时的速动段,一般取 0 . 8 0 . 85,2 距离保护第 段的整定 （1）分支电路

22、对测量阻抗的影响,k 点发生三相短路时，保护 1 处的测量阻抗为,( 2 ) 段的整定阻抗 应按以下两个原则进行计算： l ）与相邻线路距离保护段相配合。 段的动作范围不应该超出下级保护 段的动作范围。2 ）与相邻变压器的快速保护相配合 动作范围不应超出变压器快速保护的范围。,一般取 0 . 8,变压器阻抗,取较小者作为整定阻抗,（3）灵敏度校验。,如果 K sen不满足要求，则距离保护 1 的段应改为与相邻元件的保护 段相配合,（4 ）动作延时的整定,3 距离保护第 段的整定,按以下几个原则计算：,1 ）按与相邻下级线路距离保护 或 段配合整定。,一般取 0 . 8,2 ）按与相邻下级变压器

23、的电流、电压保护配合整定。,一般取 0 . 8,3 ）按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定。,最小负荷阻抗,考虑电动机自启动的情况，若采用全阻抗特性,Kss=Issmax/ILmax=ZLmin/Zssmin,Zre=KrelZssmin=KrelZLmin/Kss,ZreZssmin可靠返回,Kre=Zre/Zset,Krel一般取0. 8 0.85,Kss取 1. 5 2.5,Kre取 1.15 1.25,若采用方向圆特性阻抗继电器,按上述三个原则进行计算，取其中的较小者作为距离 段的整定阻抗,（2）灵敏度校验。,作为近后备时，,作为远后备时，,（3）动作延时的整定。,应比与之配合的相邻设备

24、保护动作延时大一个时间级差 t，距离 段一般不经振荡闭锁，其动作延时不应小于最大的振荡周期（ 1.5 2.5 S）,4 将整定参数换算到二次测,5 整定计算举例,为了得出最小的分支系数 ，应取电源 G1 的最大运行方式下的等值阻抗 ，取电源 G2 的最小运行方式下的最大等值阻抗,2 ）按躲开相邻变压器低压侧出口k2 点短路整定,3 . 4 . 2 110kV 线路保护配置110kV 系统一般是大电流接地系统，需要接地保护功能。接地保护可采用接地距离保护，也可采用零序电流保护。,3 . 4 . 3 对距离保护的评价,优点： 保护区稳定，灵敏度高，动作情况受电网运行方式变化的影响小. 可以应用于发

25、电机、变压器保护中，作为后备保护。 缺点： 有 30 40 的区域内故障时，只有一侧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，因而，还应配备能够全线快速切除故障的纵联保护。 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。,3 . 5 距离保护的振荡闭锁,3 . 5 . 1 振荡闭锁的概念电力系统振荡:并联运行的电力系统或发电厂之间出现功率角大范围周期性变化的现象. 属于严重的不正常运行状态，而不是故障状态.振荡闭锁：防止系统振荡时保护误动的措施。,3 . 5 . 2 电

26、力系统振荡对距离保护测量元件的影响,线路中的电流和母线 M 、 N 上的电压分别为：,功角,电动势差的有效值为：,线路电流的有效值为,电流随变化的轨迹， =180时达到最大值。,=180时Uos=0,电压最低的这一点称为振荡中心,若系统各部分的阻抗角都相等,振荡中心的位置就位于阻抗中心1/2Z。 相当于三相短路。,1 电力系统振荡时电流、电压的变化规律,2 电力系统振荡时测量阻抗的变化规律,保护安装处 M 到振荡中心点OS的线路阻抗，与功角无关。,Zm 末端随变化的轨迹 =0时，Zm 位于复平面的右侧，其值为无穷大； 当 =180时，测量阻抗最小。,当M1/2时,即保护安装在送电端且振荡中心位

27、于保护的正方向时，振荡时测量阻抗末端轨迹的直线OO在第一象限内与Z 相交测量阻抗可能穿越动作区;M = 1/2时,保护安装处 M 正好就是振荡中心，该阻抗等于 0 ，测量阻抗末端轨迹直线在坐标原点处Z 与相交，肯定穿越保护动作区； 当M1/2时，即振荡中心在保护的反方向上，振荡时测量阻抗末端轨迹的直线在第三象限内与Z 相交，是否会引起保护误动，视保护的动作特性而异。,面积越大，受震荡影响越大。,措施： 1、延长保护装置动作时间，主要用于第三段。 2、压低整定值。 3、对阻抗继电器要求配备振荡闭锁。,如用方向圆特性时， 同时满足M1/2 则是否误动取决于的变化。,电力系统振荡与短路时电气量的差异

28、 目的：用以构成振荡闭锁元件，实现振荡时闭锁距离保护。,3 . 5 . 3 距离保护的振荡闭锁措施 1 利用电流的负序、零序分量或突变量，实现振荡闭锁 系统没有故障时：距离保护一直处于闭锁状态。 当系统发生故障时：短时开放距离保护允许保护出口跳闸，若在开放的时间内，阻抗继电器动作，说明故障点位于阻抗继电器的动作范围之内，将故障线路跳开；若在开放的时间内阻抗继电器未动作，则说明故障不在保护区内，重新闭锁。,自保持,故障判断元件，主要有反映电压、电流中负序分量或零序分量的判断元件和反映电流突变量的判断元件两种。,几种情况的讨论,1、区内故障。启动元件启动，短时开放Tdw时间内一段或二段有足够时间动

29、作。若故障在一段内，则Tdw应大于保护固有时间。若故障在二段内，则Tdw应大于保护完成自举得时间。 综合考虑，Tdw不小于0.1s。 2、区外故障引起的振荡启动元件会启动。 Tdw的时间不应大于振荡导致的测量阻抗进入动作区的时间，一般Tdw取0.15S 3、区外故障引起的振荡中再次发生故障由于再一次故障处理中只开放一次，再次故障无法识别。,2 利用测量阻抗变化率不同构成振荡闭锁 短路故障时：测量阻抗 Zm 由负荷阻抗 ZL 突变为短路阻抗ZK； 系统振荡时：测量阻抗由负荷阻抗缓慢变为保护安装处到振荡中心点的线路阻抗。 原理：在 KZI 动作后先开放一个 t 的时间，如果在这段时间内 KZ2 动

30、作，去开放保护，直到 KZ2 返回；如果在 t 的时间内 KZ2 不动作，保护就不会被开放。,整定值较高,整定值较低,初始状态：闭锁0 短时开放 t,3 利用动作的延时实现振荡闭锁,电力系统振荡时，距离保护的测量阻抗是随角的变化而不断变化的，当 角变化到某个角度时，测量阻抗进入到阻抗继电器的动作区，而当 角继续变化到另一个角度时，测量阻抗又从动作区移出，测量元件返回。实践经验表明，对于按躲过最大负荷整定的距离保护段阻抗元件，测量阻抗落入其动作区的时间小于 1 1 . 5s ，只要距离保护 段动作的延时时间大于 1 1 . 5s ，系统振荡时保护 段就不会误动作。,3 . 5 . 4 振荡过程中

31、再故障的判断,当振荡过程中又发生不对称短路时，重新开放保护的条件：,振荡过程中又发生三相对称性故障时动作判据为：,振荡过程中又发生三相故障时，上式会一直被满足，而在仅有系统振荡时，仅在较短的时间内满足，其余时间都不满足。配合一个延时时间就能够区分出三相故障和振荡。,3 . 6 故障类型判别和故障选相,在 220kV 及以上电压等级的超高压线路中，由于系统稳定的要求，需要实现分相跳闸，即单相故障只跳故障相，多相故障才跳三相，要求保护装置除能够测量出故障距离外，还应能选出故障的相别。 数字式保护常用相电流差突变量选相。,首先根据测量电流中是否含有零序分量，判定是接地短路还是不接地短路。 如果是接地

32、,若满足,为 A 相单相接地短路故障,若满足,为 B 相单相接地短路故障,为 C相单相接地短路故障,若满足,当上述条件都不满足时，判定为两相接地故障。求三个相电流差突变量的最大值，与之对应的两相就是故障相。,若无零序电流，则判定故障为非接地故障,若满足,为 AB 相短路故障,若满足,为 B C相短路故障,为 CA相短路故障,若满足,当上述条件都不满足时，判定为三相短路故障。,3 . 7 距离保护特殊问题的分析,3 . 7 . 1 短路点过渡电阻对距离保护的影响 1 过渡电阻的性质 短路点的过渡电阻：短路点的过渡电阻 Rg 是指当接地短路或相间短路时，短路点电流经由相导线流入大地流回中性点或由一

33、相流到另一相的路径中所通过物质的电阻。,电弧电阻,相导线与大地之间的接触电阻,金属杆塔的接地电阻,中间物质如：树木或其他物体,2 单侧电源线路上过渡电阻对距离保护的影响保护安装处测量电压和测量电流的关系：,测量阻抗值增大,阻抗角变小,当 BC 线路始端 B 经过渡电阻 Rg短路时， 失去选择性,3 双侧电源线路上过渡电阻的影响 保护安装处测量电压和测量电流的关系：,Rg对测量阻抗的影响，取决于对侧电源提供的短路电流大小及 相位关系。,若在故障前 M 端为送端，N 侧为受端，则 M 侧电源电动势的相位超前 N 侧。Ik的相位将超前 I”k，表现为容性的阻抗，它的存在有可能使总的测量阻抗变小。反之

34、则表现为感性的阻抗，它的存在使测量阻抗变大。在系统振荡加故障的情况下， Ik的与 I”k之间的相位差在 0 -360 的范围内变化，此时 A 处的测量阻抗变化轨迹是个圆。,造成距离保护 1 段误动作,因过渡电阻的存在而导致保护测量阻抗变小，进一步引起保护误动作的现象，称为距离保护的稳态超越。,克服过渡电阻影响的措施： 1、面积扩大，如2段按下级线路3段整定。 2、向R轴倾斜。,3 . 7 . 2 线路串联补偿电容对距离保护的影响,串接补偿电容后，短路阻抗与短路距离之间不再成线性正比关系，将使距离保护无法正确测量故障距离。,保护 3 感受到的测量阻抗就等于补偿电容的容抗，保护 3 将拒动； 保护

35、 2 的阻抗继电器感受到的测量阻抗为反向补偿电容的容抗值，保护 2 可能误动作 保护 1 感受到的测量阻抗将是线路A B的阻抗与电容容抗之和，总阻抗值减小，也可能会落人其动作区，导致保护 1误动作。,减少串联补偿电容影响的措施： 对于保护2，采用直线型动作特性附加电流速断保护（解决正向部分线路不在保护区的问题）克服反方向误动。用负序功率方向元件闭锁误动的保护2。（三相对称故障时不能闭锁） 选取故障前的记忆电压为参考电压来解决保护3的拒动。（方向圆变偏移圆） 通过整定计算来减小串联补偿电容对保护1的影响（保护范围减小）,如图，全系统阻抗角均匀为80度。ZG1=ZG2=15欧，ZAB=30欧,Z6

36、SET=24欧，Z6SET=32欧。保护6一二段采用方向圆继电器，在距离A母线20欧处发生经15欧过渡电阻短路，EG1超前EG2相位角0度和30度时保护6一二段的动作情况。,3 . 8 工频故障分量距离保护,3 . 8 . 1 工频故障分量的概念,在任何运行方式、运行状态下系统故障时，保护安装处测量到的全电压Um，全电流 Im，可以看作是故障前状态下电压 u0,I 0与故障分量电压 u 、电流 i 的叠加.,故障分量的特点： 故障点的故障分量电压最大、系统中性点的故障分量电压为零； 保护安装处的故障分量电压、电流间相位关系由保护安装处到背侧系统中性点间的阻抗决定，不受系统电动势和短路点过渡电阻

37、的影响。 故障分量包括工频故障分量和故障暂态分量，二者都可以用来作为继电保护的测量量。保护的动作性能基本不受负荷状态、系统振荡等因素的影响。,3 . 8 . 2 工频故障分量距离保护的工作原理,保护安装处的工频故障分量电流、电压：,取工频故障分量距离元件的工作电压为,保护区内 k1 点短路,正向区外 k2 点短路,反向区外 k3 点短路,即比较工作电压与非故障状态下短路点电压U0的大小，就能够区分出区内与区外的故障. 动作判据:,3 . 8 . 3 工频故障分量距离保护的动作特性,正方向故障,正向故障时，特性圆的直径很大，有很强的允许过渡电阻能力。,临界动作情况下 Zm 的轨迹, I一般与 i 同相位不存在由于对侧电流助增引起的稳态超越问题,反方向故障,反方向短路-Zm 位于第三象限，具有明确的方向性。,3 . 8 . 4 工频故障分量距离保护的特点及应用不反应故障前的负荷量和系统振荡，动作性能基本上不受非故障状态的影响，无需加振荡闭锁； 不反应其中的高次谐波分量，动作性能较为稳定； 距离继电器的动作判据简单，动作速度较快； 距离继电器具有明确的方向性，因而既可以作为距离元件，又可以作为方向元件使用； 距离继电器本身具有较好的选相能力。,