输电线路的距离保护学习教案

会计学1输电输电(shdin)线路的距离保护线路的距离保护第一页，共38页。了解了解(lioji)距离保护的工作原理、主要组距离保护的工作原理、主要组成元件及动作时限特性。成元件及动作时限特性。熟练地掌握运用熟练地掌握运用(ynyng)幅值比较原理和相位幅值比较原理和相位比较原理在复平面上分析阻抗继电器的动作特性，比较原理在复平面上分析阻抗继电器的动作特性，以及运用以及运用(ynyng)这两种原理构成各种常用继电这两种原理构成各种常用继电器的方法。器的方法。掌握阻抗继电器用于相间短路的基本接线方式掌握阻抗继电器用于相间短路的基本接线方式；了解阻抗继电器用于接地保护的基本接线方式。；了解阻抗继电器用于接地保护的基本接线方式。Chapter 4 输电线路的距离保护输电线路的距离保护第2页/共38页第二页，共38页。掌握影响距离保护掌握影响距离保护(boh)正确工作的因正确工作的因素，主要要求：素，主要要求：掌握过渡电阻对距离(jl)保护工作的影响及其防止措施；掌握电力系统振荡的影响及其防止措施；掌握分支电流的影响及其防止措施；了解电压回路断线的影响及其防止措施；熟练地掌握熟练地掌握(zhngw)三段式距离保护的整定三段式距离保护的整定计算原则和整定计算方法。计算原则和整定计算方法。本章基本要求本章基本要求第3页/共38页第三页，共38页。4.1 距离保护距离保护(boh)作用原理和构作用原理和构成成4.2 阻抗元件的动作特性阻抗元件的动作特性(txng)和动作和动作方程方程4.3 阻抗元件阻抗元件(yunjin)的接线方的接线方式式4.4 影响阻抗元件测量阻抗精度的因素影响阻抗元件测量阻抗精度的因素4.5 相间距离保护的整定计算相间距离保护的整定计算第4页/共38页第四页，共38页。4.1.14.1.1、距离、距离(jl)(jl)保护的概念保护的概念(Concept of Distance (Concept of Distance Protection)Protection)思考：电流、电压保护的主要优点是简单、可靠、思考：电流、电压保护的主要优点是简单、可靠、经济，但是，对于容量大、电压高或结构复杂的网经济，但是，对于容量大、电压高或结构复杂的网络，它们难于满足电网对保护的要求络，它们难于满足电网对保护的要求(yoqi)。电。电流、电压保护一般只适用于流、电压保护一般只适用于35kV及以下电压等级及以下电压等级的配电网。对于的配电网。对于110kV及以上电压等级的复杂网，及以上电压等级的复杂网，线路保护采用何种保护方式？线路保护采用何种保护方式？解决解决(jiju)方方法：法：采用一种新的保护方式采用一种新的保护方式距离保护。距离保护。返回返回第5页/共38页第五页，共38页。4.1.14.1.1、距离、距离(jl)(jl)保护的概念保护的概念距离保护：是反应保护安装处至故障点的距离距离保护：是反应保护安装处至故障点的距离，并根据，并根据(gnj)(gnj)距离的远近而确定动作时限的距离的远近而确定动作时限的一种保护装置。一种保护装置。 测量保护(boh)安装处至故障点的距离，实际上是测量保护(boh)安装处至故障点之间的阻抗大小，故有时又称之为阻抗保护(boh)。 返回返回第6页/共38页第六页，共38页。LmmmZIUZmUkkZIUIUZmmm残残4.1.2 距离保护距离保护(boh)的作用原理的作用原理ABCZ正常情况下：正常情况下： 测量测量(cling)(cling)阻抗阻抗 k故障时：故障时： 测量阻抗测量阻抗 1234图4-1 距离保护接线原理图mI第7页/共38页第七页，共38页。距离保护的实质(shzh)是用测量阻抗 与被保护线路的整定阻抗 比较。当短路点在保护范围以外时，即 时， 继电器不动作；当短路点在保护范围以内时，即 时， 继电器动作。距离保护又称为低阻抗保护.setmZZ setZ图4-1 距离保护(boh)接线原理图Z1234mZsetmZZ mUmIk第8页/共38页第八页，共38页。 使距离保护装置刚能动作(dngzu)的最大测量阻抗。三个重要三个重要(zhngyo)(zhngyo)的基本概念的基本概念整定阻抗整定阻抗(zkng)Zset(zkng)Zset： 测量阻抗测量阻抗Z Zm m：加入继电器的电压、电流的比值。起动阻抗起动阻抗Z Zopop指编制整定方案时，根据保护范围给出的阻抗。发生短路时，当测量阻抗等于或小于整定阻抗时继电器动作。第9页/共38页第九页，共38页。跳闸起动 Z Z Ztt1&出口图42 三段式距离保护组成的单相逻辑框图振荡闭锁元件PT二次断线闭锁元件1起动元件起动元件故障瞬间故障瞬间(shn jin)起动整套保起动整套保护装置护装置,根据根据被保护线路被保护线路的不同，可的不同，可选用过电流选用过电流继电器、低继电器、低阻抗继电器阻抗继电器。距离元件（阻抗距离元件（阻抗(zkng)元件）元件）测量短路点到保护安测量短路点到保护安装处的距离（即测量装处的距离（即测量阻抗阻抗(zkng)。时间元件时间元件按照故按照故障点到保护安装处的远障点到保护安装处的远近，根据预定的时间特近，根据预定的时间特性确定动作的时限，以性确定动作的时限，以保证动作的选择性，一保证动作的选择性，一般采用时间继电器。般采用时间继电器。返回返回第10页/共38页第十页，共38页。 阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，其阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，其主要作用是测量短路点到保护安装处的阻抗，并主要作用是测量短路点到保护安装处的阻抗，并与整定阻抗值进行与整定阻抗值进行(jnxng)比较，以确定保护是比较，以确定保护是否动作。否动作。 阻抗阻抗(zkng)继电器按其构成方式的不同继电器按其构成方式的不同可分为单相式和多相式两种。可分为单相式和多相式两种。 何谓何谓单相式阻抗继电器单相式阻抗继电器和和多相补偿式阻抗继多相补偿式阻抗继电器电器？返回返回第11页/共38页第十一页，共38页。 阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，其阻抗继电器是距离保护装置的核心元件，其主要作用主要作用(zuyng)是测量短路点到保护安装处的是测量短路点到保护安装处的阻抗，并与整定阻抗值进行比较，以确定保护是阻抗，并与整定阻抗值进行比较，以确定保护是否动作。否动作。 阻抗继电器按其构成方式的不同可分为阻抗继电器按其构成方式的不同可分为(fn wi)单相式和多相式两种。单相式和多相式两种。第12页/共38页第十二页，共38页。mmmIUZ 单相式阻抗继电器中加入继电器的只有一个电压单相式阻抗继电器中加入继电器的只有一个电压(diny)(可以是相电压可以是相电压(diny)或线电压或线电压(diny)和一个电流和一个电流 （可以是相电流或两相电流之差）的阻（可以是相电流或两相电流之差）的阻抗继电器，抗继电器， 和和 的比值称为继电器的测量阻抗的比值称为继电器的测量阻抗 ，即：即： Zm可以写成R+jX的复数形式，所以(suy)可以利用复数平面来分析继电器的动作特性，并用一定的几何图形把它表示出来。 第13页/共38页第十三页，共38页。 多相补偿式阻抗继电器则是一种多相式继电器多相补偿式阻抗继电器则是一种多相式继电器，加入继电器的是几个相的补偿后电压，它的主要，加入继电器的是几个相的补偿后电压，它的主要优点是可反映不同相别组合的相间或接地短路，但优点是可反映不同相别组合的相间或接地短路，但由于加入继电器的不是单一的电压和电流由于加入继电器的不是单一的电压和电流(dinli)(dinli)，因此就不能利用测量阻抗的概念来分，因此就不能利用测量阻抗的概念来分析它的特性，而必须结合给定的系统、给定的短路析它的特性，而必须结合给定的系统、给定的短路点和给定的故障类型对其动作特性进行具体的分析点和给定的故障类型对其动作特性进行具体的分析。 下面下面(xi mian)我们将主要讨论单相式阻我们将主要讨论单相式阻抗继电器。抗继电器。第14页/共38页第十四页，共38页。AB321ZZZC距离距离(jl)(jl)保护分为三段式：保护分为三段式：段：段：ZIset.3=(0.80.85)ZAB ZIset.3=(0.80.85)ZAB 瞬时瞬时(shn (shn sh)sh)动作动作 NoImage段段：ZIIset.3=Krel(ZAB+KrelZIset.2) 段：躲最小负荷阻抗，阶梯段：躲最小负荷阻抗，阶梯(jit)时限特性时限特性 后备保护后备保护主保护主保护图4-3 单侧电源网络接线返回返回第15页/共38页第十五页，共38页。距离保护距离保护(boh)(boh)的动作时间的动作时间 t t 与保护与保护(boh)(boh)安装处安装处到故障点的距离到故障点的距离 l l 之间的关系称为距离保护之间的关系称为距离保护(boh)(boh)的的时限特性。时限特性。= tI2t= tIII2tAB321ZZZCtI3tII3tIII3tI2tII2tI1tIII2保护保护3 3的的段段保护保护3 3的的段段保护保护3 3的的段段lt图图4 44 4 距离保护的时限特性距离保护的时限特性返回返回(fnhu)第16页/共38页第十六页，共38页。返回返回(fnhu)第17页/共38页第十七页，共38页。4.2.1 继电器的动作特性继电器的动作特性(txng)和动作方程的和动作方程的概念概念返回返回(fnhu)第18页/共38页第十八页，共38页。ZIop.1=0.85ZBC K ZBC其中：k 线路(xinl)阻抗角 整定阻抗角 ZK 测量阻抗反方向发生短路时： Zk在第三(d sn)象限正方向发生短路时： Zk在第一象限dZset 阻抗继电器的动作特性部分不阻抗继电器的动作特性部分不 不是一条直线，而应是包含该不是一条直线，而应是包含该 线段在内的某些简单图形。线段在内的某些简单图形。kIABZC(a)TATVkUABC图44 用复数平面分析阻抗继电器的特性 （a）系统图 （b）阻抗特性图jXR(b)kZk第19页/共38页第十九页，共38页。1）线路参数是分）线路参数是分 布，布，差异差异; 2) TA,TV有误差有误差;3）故障点过渡电阻）故障点过渡电阻;4）分布电容等）分布电容等; 所以所以Zk会超越阴影会超越阴影 区。因此为了尽区。因此为了尽 量简化继电器接线量简化继电器接线(ji xin) ，且便于制造和，且便于制造和 调试，把继电器调试，把继电器 的动作特性扩大的动作特性扩大 为一个圆或四边为一个圆或四边 形等。形等。kIABZC(a)TATVkUABC图34 用复数平面分析阻抗继电器的特性 （a）系统图 （b）阻抗特性图jXR(b)Zset.1=0.85ZBCZBCdZsetkZk由于(yuy)：第20页/共38页第二十页，共38页。 单相式阻抗继电器的构成方式单相式阻抗继电器的构成方式(fngsh)(fngsh)有两种有两种：对电气量的幅值进行比较（比幅式阻抗继电器）和：对电气量的幅值进行比较（比幅式阻抗继电器）和对电气量的相位进行比较（比相式阻抗继电器）。对电气量的相位进行比较（比相式阻抗继电器）。 圆特性阻抗圆特性阻抗(zkng)继电器主要有全阻抗继电器主要有全阻抗(zkng)继电器、方向阻抗继电器、方向阻抗(zkng)继电器、偏移阻继电器、偏移阻抗抗(zkng)继电器等。继电器等。 下面我们来讨论这些圆特性阻抗继电器的动作特下面我们来讨论这些圆特性阻抗继电器的动作特性和动作方程。性和动作方程。返回返回第21页/共38页第二十一页，共38页。（1 1）幅值比较）幅值比较(bjio)(bjio)msetZZ动作与边界条件：动作与边界条件：,mmsetmZIBZIA令令 比幅式继电器的动作与边界条件比幅式继电器的动作与边界条件为：为：BA图45 全阻抗继电器的动作特性RjXZm(Zcl)Zset (Zzd)返回返回第22页/共38页第二十二页，共38页。（2 2）相位）相位(xingwi)(xingwi)比较比较动作动作(dngzu)(dngzu)与边界条件与边界条件: :90arg90msetmsetZZZZ( a )( a )Zset-mZsetZZmZm+setZjXjXoR R( b )( b )ZsetmZZset+mZjXjXoR RZset-mZ( c ( c ) )ZmZ m+setZZset-mZjXjXoR RZset返回返回(fnhu)第23页/共38页第二十三页，共38页。2 2）、方向）、方向(fngxing)(fngxing)阻抗继电器阻抗继电器（1 1）幅值比较）幅值比较(bjio)(bjio)动作动作(dngzu)(dngzu)与边界条件：与边界条件：（2 2）相位比较）相位比较动作与边界条件：动作与边界条件：setsetmZZZ212190arg90mmsetZZZ动作特性动作特性 返回返回第24页/共38页第二十四页，共38页。3 3）、偏移）、偏移(pin y)(pin y)特性阻抗继电器特性阻抗继电器（1 1）幅值比较）幅值比较(bjio)(bjio)动作动作(dngzu)(dngzu)与边界条件：与边界条件：RjXoZsetZm图49(a）偏移特性阻抗继电器的动作特性osetZsetoZZ)1 (21ZmZoZoosetomZZZZ其其中中：，此方程即为，此方程即为全阻抗继电器动作方程。全阻抗继电器动作方程。，此方程即为，此方程即为方向阻抗继电器动作方程；方向阻抗继电器动作方程；setoZZ210，若若0oZ1，若若setmsetmmZIZIU)1 (21)1 (21omsetmommZIZIZIU返回返回第25页/共38页第二十五页，共38页。（2 2）相位）相位(xingwi)(xingwi)比较比较动作(dngzu)与边界条件：RjXoZsetZm图49（b）偏移特性阻抗继电器的相位比较分析osetZZsetZmZm+Zset90arg90setmmsetZZZZ返回返回(fnhu)第26页/共38页第二十六页，共38页。mmAIKUKU21mmBIKUKU43令令 mAIKU2m3BUKU041 KK(1)(1)当当时时， BAUU 若若m3m2UKIKmIK3setZKK32令令全阻抗全阻抗(zkng)继电器绝对值比较动作方程继电器绝对值比较动作方程msetZZ32KKZm返回返回(fnhu)第27页/共38页第二十七页，共38页。mIAIKUmImBIKUKU3， 若若BAUUmImmIIKUKIK3mIK3setIZKK213令令方向阻抗继电器绝对值比较方向阻抗继电器绝对值比较(bjio)动作方程动作方程01KIKKK42(2)(2)当当，即，即： ，33KKZKKImIsetsetmZZZ2121返回返回(fnhu)第28页/共38页第二十八页，共38页。上式即表示偏移特性圆特性上式即表示偏移特性圆特性 24KK 若若 时，时，可知合理可知合理(hl)地选择系数地选择系数K1、K3、K2、K4，并经过适当的变换，可得到各种阻抗圆特性的动作方程。，并经过适当的变换，可得到各种阻抗圆特性的动作方程。 mAIKU2mmBIKUKU43，01K(3)(3)令令时，时，mIK3若若BAUUmmmIKUKIK432圆的半径圆的半径(bnjng)矢量矢量圆心圆心(yunxn)矢量矢量34m32KKZKK上式即表示上抛圆或下抛圆特性上式即表示上抛圆或下抛圆特性 若若24KK 时，时，圆的表达式圆的表达式返回返回第29页/共38页第二十九页，共38页。4.2.34.2.3、直线、直线(zhxin)(zhxin)特性阻抗继电器特性阻抗继电器（1 1）幅值比较）幅值比较(bjio)(bjio)（2 2）相位）相位(xingwi)(xingwi)比较比较1 1、电抗特性、电抗特性图示阴影区为该阻抗元件的动作区图示阴影区为该阻抗元件的动作区 ，直线，直线1为为jx的垂直平分线。的垂直平分线。 9021)21(arg90setsetmZZZ电抗特性电抗特性 称为纯电抗特性，称为纯电抗特性，直线直线1以下所示半平以下所示半平面面动作方程：msetmZZZ动作方程：jxZset当当返回返回第30页/共38页第三十页，共38页。mmZRZ2、电阻、电阻(dinz)特性特性（1）幅值比较(bjio)称为称为(chn wi)纯电阻特性，直纯电阻特性，直线线1以左所示半平面以左所示半平面（2）相位比较9021)21(arg90setsetmZZZ电阻特性电阻特性 动作方程：动作方程：RZset当当返回返回第31页/共38页第三十一页，共38页。 3、功率方向、功率方向(fngxing)特性特性功率功率(gngl)方向特性方向特性 setmsetmZZZZ（1）幅值比较(bjio)（2）相位比较90arg90setmZZ小结：直线特性一般不单独应用，而是与其他特小结：直线特性一般不单独应用，而是与其他特性复合，形成具有复合特性的阻抗元件。性复合，形成具有复合特性的阻抗元件。动作方程：动作方程：返回返回第32页/共38页第三十二页，共38页。 由于由于(yuy)(yuy)圆特性阻抗继电器存在以下两个圆特性阻抗继电器存在以下两个缺点：缺点：(1)(1)受短路点过渡电阻的影响受短路点过渡电阻的影响(yngxing)(yngxing)较较大；大；(2)(2)长距离重负荷线路时长距离重负荷线路时, ,躲负荷阻抗的能力躲负荷阻抗的能力差。差。为此，很多距离保护中的阻抗测量元件均采为此，很多距离保护中的阻抗测量元件均采用了四边形阻抗特性。用了四边形阻抗特性。 四边形阻抗继电器四边形阻抗继电器的的动作特性动作特性在复平面上是在复平面上是各种形状的四边形，四边形以内为继电器的各种形状的四边形，四边形以内为继电器的动作区，四边形以外为非动作区。动作区，四边形以外为非动作区。返回返回第33页/共38页第三十三页，共38页。setmmXXtgR132ctgXRRctgXmsetmm图图4-12（a）和（）和（b）所示即为微机）所示即为微机(wi j)型成套线路保护中两种常见的四边形阻抗特性。型成套线路保护中两种常见的四边形阻抗特性。返回返回(fnhu)第34页/共38页第三十四页，共38页。返回返回(fnhu)第35页/共38页第三十五页，共38页。第36页/共38页第三十六页，共38页。返回返回(fnhu)第37页/共38页第三十七页，共38页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第38页/共38页第三十八页，共38页。