电网距离保护编写提纲

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1、电力系统继电保护 “电网距离保护”一章的编写提纲山东大学电气工程学院潘 贞 存2006年4于23日本章的主要内容v本章共有8节组成，即：3.1 距离保护的基本原理与构成3.2 阻抗继电器及其动作特性3.3 阻抗继电器的实现方法3.4 距离保护的整定计算及对继电保护的评 价3.5 距离保护的振荡闭锁3.6 故障类型判别与故障选相3.7 距离保护特殊问题分析3.8 工频故障分量距离保护3.1 距离保护的基本原理与构成v 第一节又有5个小节组成，分别为：3.1.1 距离保护的基本概念3.1.2 测量阻抗及其与故障距离的关系3.1.3 三相系统中测量电压电流的选取3.1.4 距离保护的时限特性3.1.

2、5 距离保护的构成 3.1 .1 距离保护的基本概念在“距离保护的基本概念”的小节中，主要讲了3个方面的内 容，即：1、电流、电压保护的优点和局限性，引入距离保护原理的必要性。这一内容的原话为：“电流、电压保护的主要优点是简单、 经济、可靠，在35kV及以下电压等级的电网中得到了广泛的应用。但是由于它们的定值选择、保护范围以及灵敏系数等受系 统运行方式变化的影响较大，难以应用于更高电压等级的复杂 网络中。为满足高电压等级复杂网络继电保护的要求，必须采 用性能更加完善的继电保护原理和装置，距离保护就是其中的 一种。” 3.1 .1 距离保护的基本概念这是很多教科书讲距离保护时都要讲的一段话，本书

3、本来不想这样讲，只想讲局限性，不讲优点，原因如下 ：因为电流、电压保护简单、经济、可靠是针对电磁式保护而言的，采用微机保护后，这一优点不再突出。1）微机式电流、电压保护的硬件配置与距离保护基本一致（为了监控的需要，目前即使是电流保护，也都 引入电压量），软件的差异也不太大，所以不再存在简 单这一优点； 3.1 .1 距离保护的基本概念2）就经济性而言，目前距离保护的价格可能高于电流、电压保护，但这仅是厂家销售策略的问题， 也是因为距离保护数量较少的问题，若配网距离保护 大量采用，其价格不会比电流、电压保护高太多，所 以经济性的优点也不再存在；3）就可靠而言，由于不存在硬件及接线上的简单，所以也

4、不会有额外高的可靠性，反而可能因为原 理上的缺陷，使可靠性降低。3.1 .1 距离保护的基本概念v 可见，在普遍采用微机保护后，简单、经济、可靠已不再是电流、电压保护独有的优点。v 讲了这句话，会给人一种误导，即认为35kV及以下电压等级电网最好（或首选）是用电流、电压保护，只有在更高电压 等级，它不能满足要求的情况下，才选择其他原理的保护。v 实际上距离保护在原理上也适合于35kV及以下电压等级电网，且动作的性能一般要优于电流、电压保护，整定计算也比 较简单，在微机保护的情况下，其硬件配置与电流、电压保护 类似（即与电流、电压保护一样简单、经济、可靠） 。3.1 .1 距离保护的基本概念总之

5、，距离保护除了软件稍微复杂一点和需要考虑TV断 线闭锁外，在其他任何方面都不逊色于电流、电压保护，所以 在配电网中，也 应该优先选用距离保护。此观点供大家商榷 。此处不讲电流、电压保护的优点，只讲其局限性，有助 于提高对此问题的认识。或许会带来配电系统继电保护配置方 面的一个革新。尽管编者持有这样的观点，但是最后在编写教材的时候 还是沿用了传统的说法，今后是否可以对电流保护重新评价， 请各位老师讨论。 3.1 .1 距离保护的基本概念2、距离保护的定义 这里强调两个观点：第一、距离保护是通过反映保护安装处到故障点的距离而 工作的，在保护区的正反向上，故障距离小于整定距离时，判 为区内故障，理想

6、情况下，若测量没有误差，整定距离应该正 好等于线路的长度，考虑到误差的存在，无延时动作的距离保 护的整定距离应该小于线路的长度，减小的程度取决于测量的 误差；第二、只要能够测出故障距离，就能够构成距离保护；3.1 .1 距离保护的基本概念3、故障距离的测量方法测量故障距离的方法包括：（1）测量阻抗法（2）行波法 目前的距离保护绝大多数都是通过测量短 路阻抗的方法来测量短路距离的，因而本书仅 介绍测量阻抗法。3.1 .1 距离保护的基本概念这样讲述有助于使学生区分距离保护和阻抗保护 的概念，即在线路保护中，阻抗保护仅是距离保护中 最常用的一种，但两者并不是同一个概念，如用其他 方法测出故障距离，

7、也是距离保护，但不再是阻抗保 护。在应用于发电机、变压器等集中参数元件的保护 时，反映测量阻抗的保护应该称之为阻抗保护，而不 应该在称为距离保护，因为这时“阻抗”与“距离”之间 不再存在线性的关系。3.1 .2 测量阻抗与故障距离的关系从这一小节开始，只讲用阻抗法实现距离保护的 方法。本小节讲述内容主要包括：（1）测量阻抗的定义；（2）系统正常运行时测量阻抗的取值；（3）不同地点金属性短路时测量阻抗的取值；（4）依据“差异”，实现“区分”；（5）给出“整定阻抗”的概念3.1 .3 三相系统测量电压和测量电流的选取这一小节的内容相当于传统教材中的距离保护接线方式， 在过去一般放在阻抗继电器原理之

8、后再讲。按照本书先故障分析、后保护原理的特点，考虑到这部分 内容故障分析的成分较多，故放在这里来讲。这部分内容的重点是：（1）要正确反映故障距离，测量电压与测量电流必须满足 的关系，即3.5式；（2）不依赖于具体故障形式的保护安装处电压、电流与故 障点电压之间的关系式，即3.6式；3.1 .3 三相系统测量电压和测量电流的选取（3）根据不同类型及相别故障情况下故障点的 边界条件，找出能够满足3.5式关系的测量电压和电 流；（4）故障环的概念。这是微机保护采用后引入 的新概念，体现了与传统距离保护中“接线”的区别。（5）接地距离接线方式和相间距离接线方式的 概念。3.1 .4 距离保护的时限特性

9、鉴于学生已经学过三段式电流保护，所以这部分 内容讲的比较简单，仅仅是给出一个概念，这部分内 容可以在讲整定计算时再讲。3.1 .5 距离保护的构成这部分内容就是简单的叙述，使学生对距离保护 的总体结构有一个大概的了解。第一节是本章的基础，通过第一节的讲述，可使 学生对距离保护有一个基本的了解。建议本节讲授2个学时。3.2 阻抗继电器及其动作特性第二节是本章的重点内容之一，它由以下几个小 节组成。3.2.1 阻抗继电器动作区域的概念3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程3.2.3 绝对值比较与相位比较之间的互换3.2.1 阻抗继电器动作区域的概念本小节主要起到一个承上启下的作用，提 出 阻抗

10、继电器动作区域的概念，给出一些常用 区域的形状。3.2.2 阻抗继电器动作特性和动作方程这一小节又是本节中的重点，首先要让学生了 解动作特性和动作方程的概念，然后重点掌握园特性 、直线特性和四边形特性。v 园特性阻抗继电器这一部分的内容与传统教材区别不大，不同之处 是先讲了偏移特性，然后将方向特性、全阻抗特性、 上抛特性等均作为偏移特性的特例引出，这样有利于 学生了解不同园特性之间的联系，使学生较容易地掌 握相关内容。园特性的偏移为非基本内容，可以不讲。3.2.2 阻抗继电器动作特性和动作方程2. 苹果形特性和橄榄形特性这一部分也是非基本内容，根据课时的情况 可以选讲，也可以不讲。在讲的情况下

11、，重点 告诉学生特性的形状可以通过哪些因素去改变 。3.2.2 阻抗继电器动作特性和动作方程3. 直线特性在传统距离保护中，直线特性应用不多，但 在微机保护中直线特性有较多应用，它也是组 成某些四边形特性的基础，所以直线特性应该 有一定的讲解。常用的直线特性包括电抗特性、电阻特性和 方向特性三种。3.2.2 阻抗继电器动作特性和动作方程4. 四边形特性四边形特性在微机保护中得到广泛应用，所 以本部分内容也比较重要，应该重点讲解。本 书给出了两种实现方法，并且对第二种进行了 较详细的讲解。（该特性比较具有代表性，有 较强的耐受过渡电阻能力、防稳态超越能力和 躲负荷能力，四方公司的保护就采用这样一

12、种 特性）3.2.2 阻抗继电器动作特性和动作方程5. 复合特性概念性的讲一下即可。3.2.3 绝对值比较与相位比较的互换这一小节的内容与传统教材没有区别，可以 根据课时情况选讲。整个第二节的内容建议用23个学时讲授。3.3 阻抗继电器的实现方法这一节也是本章的重点，本来其内容可以合并到第 二节，但是考虑到一节内容太多层次不容易划分、学 生接受起来也比较困难，所以就单列了一节。这一节 相当于是第二节的续，它包括以下几个小节。 3.3.1 绝对值比较原理的实现3.3.2 相位比较原理的实现3.3.3 比较工作电压相位法实现故障区段判断3.3.4 阻抗继电器的精确工作电流与精确工作电压3.3 阻抗

13、继电器的实现方法在本节的概述部分，根据动作于跳闸的距离 保护装置仅需要知道故障发生在区内还是区外 ，而不需要具体知道区内的什么位置或区外的 什么位置的特点，给出了阻抗继电器两种不同 实现方法。一种需要先算出测量阻抗，然后判 断是否落在动作区内；另一种不需要算出测量 阻抗，间接地判断它是在区内还是区外。3.3.1 绝对值比较原理的实现这一小节包括两部分内容。一是模拟式距离保护中绝对值比较的实现；二是数 字式保护中绝对值比较的实现。因为模拟式距离保护已经基本淘汰，所以模拟式实 现方法仅做简介即可。尽管目前的数字式保护中很少用绝对值比较原理实 现（全阻抗除外），但是作为可行的方法之一，此处 还是做了

14、介绍，数字式实现方法中应着重讲一下测量 阻抗的计算方法。3.3.2 相位比较原理的实现 这一小节也包括“模拟式距离保护中相位比较 的实现和数字式保护中相位比较的实现”两部分 内容。模拟式实现方法让学生自己看仅做简介即可 。数字式保护中相位比较的实现方法是本小节 的重点，特别是相量比较方式，应重点介绍。 瞬时采样值比较方式可以根据课时情况选讲。3.3.3 比较工作电压相位法实现故障 区段判断本小节是本节的重点之一，它讲述了距离保护的另外一种 实现方式（前面直接根据特性方程实现，本处根据工作电压的 相位） 1、基本原理给出工作电压的定义，分析在不同位置处短路时其相位的 变化，导出通过比较工作电压与

15、测量电压之间的相位差来判断 故障区段的判据。说明它与方向阻抗继电器的统一，指出动作 特性经过座标原点的方向阻抗继电器的优点和问题，引入参考 电压（极化电压）的概念，提出选择参考电压的原则。3.3.3 比较工作电压相位法实现故障 区段判断2、以正序电压为参考电压的测量元件（1）不同故障情况下正序电压的分析讲课时可以仅选其中的12种故障即可（2）动作特性分析若课时充足，可以进行公式推导，课 时紧张的情况下，直接给出结论也可。本小节中第94页有两个小错误，3.3.3 比较工作电压相位法实现故障 区段判断公式3.90中有个错误 ， 为便于理解，最好将该公式分成两步3.3.3 比较工作电压相位法实现故障

16、 区段判断3.3.3 比较工作电压相位法实现故障 区段判断第94页图3.21也有个小错误，漏了一个减号 。 公式3.93也存在与3.90同样的问题。3、以记忆电压为参考电压的测量元件讲明它的作用即可。3.3.4 阻抗继电器的精确工作电流与 精确工作电压在数字式保护中，精确工作电压、电流的概 念已经不太重要，此部分内容选讲。第三节内容可以安排34学时。3. 4 距离保护的整定计算与对距离 保护的评价本节内容也是较为基本的内容，可以安排12学时 讲授，重点是II段整定中分支系数的概念和III段整定 的几个原则。对距离保护的评价部分简单说一下（可靠性稍差的 结论应否定）3. 5 距离保护的振荡闭锁振荡闭锁也是距离保护中较为重要的内容， 在课时充足的情况下应该详细讲述，在课时较 少时，最好也要安排0.51课时的时间介绍概 念，叙述基本方法。3. 5 距离保护的振荡闭锁本节包括四个小节，分别为： 3.5.1 振荡闭锁的概念3.5.2 振荡对距离保护测量元件的影响3.5.3 振荡闭锁的措施3.5.4 振荡过程中再故障的判断3.5.1 振荡闭锁的概念振荡的概念振