电网距离保护含笔记 第三章电网的距离保护第一节距离保护的作用原理一﹑基础概念电流保护的优点：简单﹑可靠﹑经济缺点：选择性﹑灵敏性﹑快速性极难满足要求 尤其35kv以上的系统 距离保护的性能比电流保护愈加完善 反应故障点到保护安装处的距离——距离保护，它基础上不说系统的运行方法的影响 二﹑距离保护的时限特征距离保护分为三段式： I段瞬时动作主保护II段t=’’III段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特征————后备保护第二节阻抗继电器阻抗继电器按组成分为两种：单相式和多相式单相式阻抗继电器：指加入继电器的只有一个电压Uj 相电压或线电压 和一个电流Ij 相电流或两相电流之差 的阻抗继电器 ——测量阻抗Zj=R+jX能够在复平面上分析其动作特征它只能反应一定相其余故障，故需多个继电器反应不一样相别故障 多相赔偿式阻抗继电器：加入的是多个相的赔偿后的电压它能反应多相故障，但不能利用测量阻抗的概念来分析它的特征 本节只讨论单相式阻抗继电器 一﹑阻抗继电器的动作特征、Bc线路距离I段内发生单相接地故障，Zd在图中阴影内 因为1 线路参数是分布的，Ψd有差异2)cT,PT有误差3 故障点过渡电阻4 分布电容等因此Zd会超越阴影区。
所以为了尽可能简化继电器接线，且便于制造和调试，把继电器的动作特征扩大为一个圆，见图 圆1：以od为半径——全阻抗继电器 反方向故障时，会误动，没有方向性 圆2：以od为直径——方向阻抗继电器 本身含有方向性 圆3：偏移特征继电器另外，还有椭圆形，橄榄形，苹果形，四边形等二﹑利用复数平面分析阻抗继电器它的实现原理：幅值比较原理相位比较原理 一 全阻抗继电器特征：以保护安装点为圆心 坐标原点 ，以Zzd为半径的圆圆内为动作区 ——测量阻抗恰好在圆周上，继电器刚好动作，这称为继电器的起动阻抗 不论Ψd多大，，它没有方向性 1.幅值比较原理： 两变同乘，且，因此，这也就是动作方程 2.相位比较原理分子分母同乘以Ij， 二 方向阻抗继电器以Zzd为直径，经过坐标原点的圆圆内为动作区随Ψj改变而改变，当Ψj等于Zzd的阻抗角时，最大，即保护范围最大，工作最灵敏 Ψlm——最大灵敏角，它本身含有方向性 1.幅值比较原理： 2.相位比较原理： 三 偏移特征阻抗继电器正方向：整理阻抗Zzd反方向：偏移-αZzd圆内动作圆心半径： 随Ψj改变而改变,但没有安全的方向性。
1.幅值比较原理2.相位比较原理总结三种阻抗的意义： 1 测量阻抗Zj：由加入继电器的电压Uj和电流Ij的比值确定 2 整定阻抗Zzd：通常取继电器安装点到保护范围末端的线路阻抗 全阻抗继电器：圆的半径方向阻抗继电器：在最大灵敏角方向上圆的直径偏移特征阻抗继电器：在最大灵敏角方向上由原点到圆周的长度 3 起动阻抗 动作阻抗 ：它表示当继电器刚好动作时，加入继电器的电压Uj和电流Ij的比值 除全阻抗继电器以外：随Ψj的不一样而改变当Ψj=Ψlm时，=Zzd，此时最大 三﹑阻抗继电器的组成关键由两大基础部分组成：电压形成路和幅值比较或相位比较回路 UA﹑UB﹑Uc﹑UD基础上是由Uj和IjZzd组合而成而Uj可直接从PT二次侧取得，必须时经yB变换而IjZzd则经过DkB取得 一 方向阻抗继电器交流回路的原理接线其它的继电器的交流回路的组成，可参考此图自行作成 二 幅值比较回路将UA和UB分别整流后进行幅值比较，有两种类型： 1．均压式UA整流后在R1上产生Ua，UB整流后在R2上产生Ub 继电器反应Uab=Ua-Ub而动作 2．环流式UA整流后在R1回路产生Ia,UB整流后在R2回路产生Ib。
继电器反应Ia-Ib而动作 三 相位比较回路它是以测定Uc和UD同时为正的时间来判定它们的相位 2．脉冲式比相电路加移相器后移相90º，第三节阻抗继电器的接线方法一﹑基础要求要使Zj正比于ld，且和故障类型无关 二﹑常见接线方法参见P90，表3-2，其中0º接线，+30º接线和-30º接线的阻抗继电器用于反应多种相间短路相电压和含有k3I0赔偿的相电流接线用于反应多种接地故障 三﹑分析 一 母线残压计算公式： 假设：Z1=Z2，不计负荷电流 其中：k=/3Z1，零序赔偿系数 同理： 二 0º接线方法的分析 设nPT=nl=1 1．三相短路因为三相对称，继电器1，继电器2，继电器3工作情况完全相同，因此就以继电器1为例分析 同理Zj2=Zj3=Z1ld结论：在三相短路时，Zj1，Zj2，Zj3均等于短路点到保护安装处点的线路正序阻抗 2．两相短路以Bc两相短路为例 结论：接于故障环路的阻抗继电器能够正确反应保护安装处到故障点之间的线路正序阻抗其他两只阻抗继电器的测量阻抗很大，不会动作这也就是为何要用三个阻抗继电器并分别接于不一样相间的原因 3．中性点直接接地电网的两相接地短路依然以Bc两相接地短路为例结论：同两相短路。
三 接地短路阻抗继电器的接线方法以A相接地短路为例可见：它能正确测量以短路点到保护安装处之间线路正序阻抗 均不动因此必需采取三个阻抗继电器 该接线方法能正确反应两相短路和三相短路 自行分析 第四节方向阻抗继电器的特征分析因为方向阻抗继电器的应用最为广泛，故深入分析之 一﹑方向阻抗继电器的死区和清除方法 一 产生死区的原因在保护正方向出口发生相间短路时，Uj=0，继电器不动作发生这种情况的一定范围，就称为“死区” 1．幅值比较式而实际上，继电器的实施元件动作需要一定的功率，因此继电器不动 2．相位比较式因为Uj=0，无法比相，因此继电器不动 二 消除死区的方法引入极化电压UP，要求以下： 1 和Uj同相位2 出口短路时，UP应含有足够的数值或能保持一段时间逐步衰减到零 三 获取极化电压的方法分析以下： 1．记忆回路它是由一个R，L，c组成的工频串联谐振电路 因为wL=1/wc，电路呈纯阻性，因此当出口短路时，Uj=0借助谐振，Up在一定时间内逐步衰减，其相位保持原先的相位不变这就相当于把原先的电压记忆下来，故称为“记忆回路” 2．引入非故障电压正常运行时，UAB较大，RS又很大。
IR关键由UAB产生，第三相电压基础上不起作用 当AB相间短路时，UAB=0，记忆回路发挥作用但Up将逐步衰减到零，此时第三相电压的作用将表现出来 因为，因此IS和UAc同相位 见左边向量图，Up和UAB同相位因此出口两相短路时，因为第三相电压而产生的Up可确保继电器的方向性但三相短路时，无第三相电压，故不能消除出口三相短路的死区 其它方法：集成电路保护中，利用高Q值的50HZ带通有源滤波器响应特征的时间延迟，起到记忆作用 微机保护中，可用故障前电压和故障电流比相来实现 二 极化电压的引入对方向阻抗继电器初态特征的影响稳态特征：在正常运行和短路后达成稳态时的继电器动作特征 初态特征：在发生短路的最初瞬间，继电器的动作特征 短路发生后，Up有一个过渡过程继电器特征则由初态特征逐步向稳态特征过渡 1．稳态特征分析分析以下： 1 幅值比较式BAB’A’当临界动作时，，因此引入Up不改变继电器的静态特征 而当正方向出口短路时，Uj=0能满足，故能消除死区，且能预防反方向出口短路时误动 2 相位比较式因为Up和Uj同相位，因此因此极化电压Up并不改变继电器的稳态特征而正方向出口短路时，，而。
因此继电器能够正确判别方向，即能消除死区 2．初态特征 设nl=nPT=1 1 正方向短路时：空载其动作特征是以Zzd，-Zs末端连线为直径的圆 结论：1 初态特征圆包含坐标原点，故确保出口短路时可靠动作 2 初态特征圆比稳态特征圆大，有利于躲过渡电阻的影响 3 正方向的保护范围不变 2 反方向短路时其动作特征是Zzd，Z0’末端的连线为直径的圆 结论：在反方向短路时，继电器有明确的方向性 第五节阻抗继电器的准确工作电流阻抗继电器式利用测量阻抗来反应故障点的位置，即和的比值，其动作特征在理想条件下是常数，也就是说和无关 例：全阻抗继电器 整流型 理想临界动作条件：.即实际上实施元件是需要动作功率的，即实际临界动作条件为： 由此可见，和，相关 的关系曲线可绘制以下图由图可见，当较小时，将比整定阻抗显著减小，即实际的保护范围将比整定范围小，这将影响到和它相邻的保护的配合，而可能引发非选择性动作 每个阻抗继电器全部有它实际的曲线，为了把动作阻抗和整定阻抗的差距限制在一定的范围内，要求了准确工作电流这项指标 准确工作电流：是指继电器的动作阻抗和整定阻抗之间的差距等于整定阻抗的10％ 即＝ 时，加入阻抗继电器的电流。
记做 当保护范围末端短路时，应大于或等于，才能确保，此误差在选择可靠系数时已考虑 第六节影响距离保护正确动作的原因及预防方法阻抗继电器的测量阻抗时受很多原因影响的关键有： ①．短路点的过渡电阻； ②．电力系统振荡； ③．保护安装处和故障点之间有分支电路； ④．cT,PT的误差； ⑤．PT二次回路断线； ⑥．串连赔偿电容 本节着重讨论①,②两原因的影响及对应的方法 一.短路点过渡电阻的影响及对应方法： 短路通常是非金属性的，即存在过渡电阻使得测量阻抗改变，保护范围可能缩短，可能超范围或反方向误动 一 .过渡电阻的影响： 1.过渡电阻的性质： ————电弧电阻————电弧电阻，杆塔电阻，大地电阻阻抗继电器感受到的可能不是纯电阻性的 其中为附加阻抗，，α为超前的角度讨论：①.,单侧电源网络纯电阻性增大②..双侧电源网络受电侧α>0,电阻电感性电抗部分增大送电侧α<0,电阻电容性电抗部分减小2.单侧电源网络中过渡电阻的影响Bc线路出口经短路当较大，超出其Ⅰ段范围而落入Ⅱ段范围内，而仍在Ⅱ段的保护范围内，则保护1和2将同时以第Ⅱ段时限动作，造成保护误动 小结：①.短路点距保护安装处越近，影响越大，反之影响越小； ②.保护装置整定值越小，相正确受过渡电阻影响越大3.双侧电源网络中过渡电阻的影响： Bc线路出口经短路m侧为送电侧①.保护3：正方向出口短路，α<0，落在第四象限，拒动②.保护2：反方向出口短路，落在第二象限，误动③.保护1：区外短路，落入动作特性圆，误动以上分析是针对方向阻抗继电器，对其它特性阻抗继电器也有类似的情形。
一般而言，阻抗继电器动作特性在＋R轴方向上所占面积越大，受过渡电阻的影响就越小 二 .减小过渡电阻的方法： 两种方法： ①．在保护范围不变的前提下，采取动作特征在＋R轴方向上有较大面积的阻抗继电器 参看P105.图358 ②.采取瞬时测量装置： ——电弧长度，——电弧电流 短路初瞬，较小，较大 有非周期分量 ，因此很小； ～后，拉长，减小 非周期分量衰减 ，因此增大 距离Ⅰ段：t小于40ms，很小，能够忽略不计距离Ⅱ段：t为或很长，应采取方法 距离Ⅲ段：因为特征圆较大，影响较小所谓瞬时测量，就是把距离元件的最初动作状态经过起动元件的动作固定下来当电弧电阻增大时，距离元件不会因为电弧电阻的。