华北电力大学课程-电力系统继电保护(黄少锋教课件.ppt

1、1 1/77/77第第 3 3 章章 电网的距离保护电网的距离保护2 2/77/77一、距离保护基本原理一、距离保护基本原理 二、阻抗继电器动作特性及其实现方法二、阻抗继电器动作特性及其实现方法三、距离保护的整定计算三、距离保护的整定计算 及对距离保护的评价及对距离保护的评价 四、距离保护的振荡闭锁四、距离保护的振荡闭锁五、故障类型判别及故障选相五、故障类型判别及故障选相六、距离保护特殊问题的分析六、距离保护特殊问题的分析七、工频故障分量距离保护七、工频故障分量距离保护3 3/77/77第第3.13.1节节 距离保护基本原理及构成距离保护基本原理及构成电流保护：反映故障电流大小。电流保护：反映

2、故障电流大小。简单、经济、工作可靠，但是，受系统运行方简单、经济、工作可靠，但是，受系统运行方式变化的影响较大，难以满足高压和超高压电网快式变化的影响较大，难以满足高压和超高压电网快速、有选择性地切除故障的要求。速、有选择性地切除故障的要求。一般适用于一般适用于35kV及以下电网。及以下电网。因此，还需要研究其他方式的保护，以便克服因此，还需要研究其他方式的保护，以便克服电流保护的不足。电流保护的不足。4 4/77/77 过电流保护过电流保护 低电压保护低电压保护 阻抗（距离）保护阻抗（距离）保护 纵联差动保护纵联差动保护(高频、微波、光纤高频、微波、光纤)零序或负序分量保护零序或负序分量保护

3、 瓦斯保护、过热保护等瓦斯保护、过热保护等短路的主要特征归纳：短路的主要特征归纳：1 1）电流增大）电流增大2 2）电压降低）电压降低3 3）阻抗减小）阻抗减小4 4）两侧电流大小和相位的差别）两侧电流大小和相位的差别 5 5）不对称分量出现）不对称分量出现6 6）非电气量）非电气量5 5/77/77 所以，还能所以，还能反映短路点到保护安装处的距离反映短路点到保护安装处的距离 lm ，因此，也称为：距离保护。因此，也称为：距离保护。对于输电线路，由于对于输电线路，由于3.1.1 3.1.1 距离保护基本原理与构成距离保护基本原理与构成 利用保护安装处测量电压和测量电流的比值利用保护安装处测量

4、电压和测量电流的比值 所所构成的继电保护方式称为阻抗保护，构成的继电保护方式称为阻抗保护，mmIUm1mmmlzZIU 。短短路路点点的的距距离离抗抗；线线路路单单位位长长度度的的正正序序阻阻其其中中，)km(lzm1。即：即：mmmZIU 如果计算出具体的数值，还具有测距的功能。如果计算出具体的数值，还具有测距的功能。6 6/77/77 依据测量阻抗在不同情况下的依据测量阻抗在不同情况下的“差异差异”，保护就，保护就能够区分出系统是否发生故障，以及故障发生的能够区分出系统是否发生故障，以及故障发生的范围范围正向及范围，或反向正向及范围，或反向。11 KmlzZ 21 KmlzZ 正比关系（三

5、个短路点位置的例子）正比关系（三个短路点位置的例子）31 KmlzZ 7 7/77/77 距离保护的保护范围和灵敏度受运行方式的影响距离保护的保护范围和灵敏度受运行方式的影响较小，尤其是距离保护较小，尤其是距离保护段的保护范围比较稳定，段的保护范围比较稳定，同时，还具备判别短路点方向的功能。同时，还具备判别短路点方向的功能。，称称为为距距离离保保护护。反反映映距距离离护护；反反映映阻阻抗抗，称称为为阻阻抗抗保保mm1mmmmllzZIUZ 二者几乎反映了同一个性质。二者几乎反映了同一个性质。细微的区别：一个侧重保护的范围；细微的区别：一个侧重保护的范围；另一个侧重具体的测量数值。另一个侧重具体

6、的测量数值。8 8/77/77示示为为：通通常常为为复复数数，还还可可以以表表测测量量阻阻抗抗mmmIUZ 测测量量电电抗抗。测测量量电电阻阻；测测量量阻阻抗抗角角；测测量量阻阻抗抗的的幅幅值值；mmmmmmmmmmmXRZjXRZIUZ 既然是复数，就既然是复数，就可以用极坐标或直角坐标的形式可以用极坐标或直角坐标的形式来表示。来表示。9 9/77/77 测量阻抗具有以下的测量阻抗具有以下的“差异差异”：1）系统正常运行时系统正常运行时 。一一般般小小于于额额定定电电流流；为为负负荷荷电电流流，一一般般有有：近近似似等等于于额额定定电电压压；30IUmmm 表表示示。用用负负荷荷状状态态LL

7、LmmmZIUIUZ 1010/77/772）短路时短路时 KKKmmmljxrlzZIUZ111 ，视视线线路路而而定定。的的角角度度一一般般在在其其中中，008570z1 将二者以及其它的阻抗情况用直角坐标系表示将二者以及其它的阻抗情况用直角坐标系表示出来，并标注出横轴和纵轴的物理含义，于是，出来，并标注出横轴和纵轴的物理含义，于是，出现了出现了R-X复平面复平面，这样，这样，可以更直观地了解测可以更直观地了解测量阻抗与动作范围的关系。量阻抗与动作范围的关系。1111/77/7711 KmlzZ 21 KmlzZ 31 KmlzZ LZ3KZMMRjXL 似乎设计为这似乎设计为这样的判别区

8、域样的判别区域setZ1KZ2KZ1212/77/7711 KmlzZ 21 KmlzZ 31 KmlzZ LZ3KZMMRjXL setZ似乎设计为这似乎设计为这样的判别区域样的判别区域但通常设计为但通常设计为一个一个“面面”的区域的区域1KZ2KZ1313/77/77 因此，通常将阻抗继电器的保护范围扩大为一个因此，通常将阻抗继电器的保护范围扩大为一个面或圆的形式。当测量阻抗落在这个范围内时，阻面或圆的形式。当测量阻抗落在这个范围内时，阻抗元件动作；否则不动作。抗元件动作；否则不动作。这个保护范围的边界叫做：整定阻抗。用下面的这个保护范围的边界叫做：整定阻抗。用下面的符号表示：符号表示：设

9、计为一个设计为一个“面（区域）面（区域）”的理由的理由 考虑到二次侧的测量阻抗受下列因素影响：考虑到二次侧的测量阻抗受下列因素影响：1 1）电流、电压互感器误差；）电流、电压互感器误差；2 2）输电线路阻抗角的角度差；）输电线路阻抗角的角度差；3 3）过渡电阻的影响等（后面再分析）。）过渡电阻的影响等（后面再分析）。setZ1414/77/773.1.3 3.1.3 距离保护距离保护的接线方式的接线方式 接线方式接线方式 采用何种测量电压和测量电流？采用何种测量电压和测量电流？希望或要求：希望或要求：1 1）能够反映短路点到保护安装处的正序阻抗；）能够反映短路点到保护安装处的正序阻抗；2 2）

10、适合于任何的短路类型。）适合于任何的短路类型。但遗憾的是，到目前为止，还没有一种接线方式但遗憾的是，到目前为止，还没有一种接线方式能够同时满足上述的能够同时满足上述的 2 2个要求。个要求。同学们可以探索更好的接线方式同学们可以探索更好的接线方式！1515/77/77 经过分析、研究、比较，目前，常用的接线方式经过分析、研究、比较，目前，常用的接线方式有有2 2种：种：（1 1）相间距离相间距离 0 0接线方式。接线方式。（2 2）带零序补偿的）带零序补偿的接地距离接地距离0 0接线方式。接线方式。ABZCAZBCZABUBAII BCUCBII CAUACII(仍假设仍假设:Cos:Cos=

11、1,=1,即即A A相电压、电流同相位相电压、电流同相位)AZCZBZAU0AI3KI BUCU0BI3KI 0CI3KI 1616/77/77 经过分析、研究、比较，目前，常用的接线方式经过分析、研究、比较，目前，常用的接线方式有有2 2种：种：（1 1）相间距离相间距离 0 0接线方式。接线方式。（2 2）带零序补偿的）带零序补偿的接地距离接地距离0 0接线方式。接线方式。ABZCAZBCZABUBAII BCUCBII CAUACII(仍假设仍假设:Cos:Cos=1,=1,即即A A相电压、电流同相位相电压、电流同相位)AZCZBZAU0AI3KI BUCU0BI3KI 0CI3KI

12、具具体体线线路路为为已已知知的的参参数数零零序序补补偿偿系系数数1103zzzK1717/77/77 下面详细分析接线方式的测量情况。下面详细分析接线方式的测量情况。mImUKUKl Klz,z,z021 从从K点点“往左侧看往左侧看”（右侧类似），有：（右侧类似），有：21ilzZIZUUIZUUIZUUKiimKmmKmmKm、，其其中中，0000022221111 1818/77/77 从从K点点“往左侧看往左侧看”（右侧类似），有：（右侧类似），有：21ilzZIZUUIZUUIZUUKiimKmmKmmKm、，其其中中，0000022221111 下面详细分析接线方式的测量情况。下面

13、详细分析接线方式的测量情况。mImUKUKl Klz,z,z021左式是一个通用表达式左式是一个通用表达式 实际上，正、负、零实际上，正、负、零三序的电压表达式在任三序的电压表达式在任何情况下均反映：何情况下均反映：K点与点与M点之间的关系点之间的关系1919/77/77 mmmKZZIZIZIZU00211121 时时 由此可以得到：由此可以得到：mmmmUUUU021 mmmKKKIZIZIZUUU002211021 mmmmKIZZIIIZU0010211 mmKIZZIZU0101 mmmmIZIIIZ10211 为了组合出：为了组合出：mmIZIZ01102020/77/77 mmK

14、IZZIZU0101 mmKIZZIZU010133 的的形形式式到到在在电电流流测测量量中中，直直接接得得mI03 mmKIZZIZU010133 11ZZ mmKIZZZIZU0110133 mmKIKIZU013 1Z为为了了提提取取110Z3ZZK 2121/77/77 1101101101103333zzzlzlzzZZZZZZKKKKKK 实际上，零序补偿系数实际上，零序补偿系数K代表了多重含义：代表了多重含义：单位长度的参数单位长度的参数 线路全长的参数线路全长的参数 全全长长全全长长lzlzz1103 K实际上实际上应当是一个应当是一个平均值平均值，且为可测量的已知数。，且为可

15、测量的已知数。2222/77/77 因此，三相的因此，三相的M点与点与K点在任何情况下的点在任何情况下的通用表通用表达式达式为：为：mmKmIKIZUU013 ,此时要想得到反映短路点此时要想得到反映短路点K到保护到保护安装处安装处M的正序阻抗的正序阻抗 Z1，那么，只要进行下面的计，那么，只要进行下面的计算就可以实现：算就可以实现：此式的分析过程还包含了接线方式的产生过程。此式的分析过程还包含了接线方式的产生过程。0UK 如果如果1m0mmm0mKmZI3KIUI3KIUU K1Z实实际际为为带零序补偿的带零序补偿的0 00 0接线方式接线方式 2323/77/77 三相的三相的M点与点与K

16、点在任何情况下的点在任何情况下的通用表达式通用表达式为：为：mmKmIKIZUU013 于是，保护的各相测量电压为：于是，保护的各相测量电压为：m0m.C1K.Cm.Cm0m.B1K.Bm.Bm0m.A1K.Am.AI3KIZUUI3KIZUUI3KIZUUm.AmK.AKm.AmIIUUUU ，如果分析或计算如果分析或计算A相，那么，应当取相，那么，应当取A相的电气量：相的电气量：2424/77/77 三相的三相的M点与点与K点在任何情况下的点在任何情况下的通用表达式通用表达式为：为：mmKmIKIZUU013 于是，保护的各相测量电压为：于是，保护的各相测量电压为：m0m.C1K.Cm.C

17、m0m.B1K.Bm.Bm0m.A1K.Am.AI3KIZUUI3KIZUUI3KIZUU m0m.B1K.Bm0m.A1K.Am.Bm.Am.ABI3KIZUI3KIZUUUU 如果分析或计算如果分析或计算ABAB相，那么，应当取相，那么，应当取ABAB相的电气量：相的电气量：m.Bm.A1K.ABm.ABIIZUU 2525/77/77 下面具体分析各种测量阻抗的情况：下面具体分析各种测量阻抗的情况：（1 1）正常运行）正常运行 LmLmIIUU）、表表示示：负负荷荷阻阻抗抗（CBAZIUI3KIUZLLL0m ）、表表示示：负负荷荷阻阻抗抗（CABCABZI3U3IUZLm 绝对值大，角

18、度小（一般小于绝对值大，角度小（一般小于3030度）。度）。接地阻抗：接地阻抗：相间阻抗：相间阻抗：2626/77/77 （2 2）三相短路）三相短路（以下分析中，无下标（以下分析中，无下标m时，均表示为测量量）时，均表示为测量量）0UUKK 因因mmKmIZIZUU 11 得得：1ZIUZm 能反映短路点距离。能反映短路点距离。其中，其中，KlzZ11 相间测量阻抗：相间测量阻抗：。或或可表示可表示保护中，未说明时，保护中，未说明时，全长全长1K11Z,Z:Z2727/77/77103ZIKIUZm IZIKIZUUK1013 能反映短路点的距离。能反映短路点的距离。：因因此此，接接地地测测

19、量量阻阻抗抗为为 000I3UUKK mmKmIKIZUU:013 通通用用式式2828/77/77 （3 3）两相相间短路（设）两相相间短路（设BC相）相）0 BCKUBCBCBCKBCIZIZUU11 得得：相间测量阻抗为：相间测量阻抗为：BC mmKmIKIZUU:013 通通用用式式1ZIUIIUZBCBCCBBCBC 2929/77/77AEBECEBUCUBCUBICI1ZIUZ:BCBCBC 刚才推导了刚才推导了3030/77/77AEBECEBCUBICI1ZIUZ:BCBCBC 刚才推导了刚才推导了BABBAABABIUIIUZ,但但分子大，分母小分子大，分母小 CBBBCA

20、BIIIUU1ZZAB 1ZZ:CA 同理，有同理，有ABU3131/77/77C、A相测量阻抗与相测量阻抗与B相类似分析，绝对值较大。相类似分析，绝对值较大。ACKBKBCKUUU,U210 但但1ZZB 一一般般情情况况下下，有有：BBKBBBIUZIKIUZ 103 BC两相相间短路时，接地测量阻抗：两相相间短路时，接地测量阻抗：013IKIZUUBBKB 3232/77/77 （4 4）两相接地短路（设）两相接地短路（设BC相）相）类似分析，可得：类似分析，可得：1ZIUIIUZBCBCCBBCBC 101033ZIKIUZIKIUZBBKBBB 103ZIKIUZCCC 1ZZA但是

21、但是3333/77/77 （5 5）单相接地短路（设）单相接地短路（设A相）相）0UAK 101033ZIKIUZIKIUZAAKAAA ，且绝对值通常较大。，且绝对值通常较大。均不能正比于均不能正比于、其余的测量阻抗其余的测量阻抗1ZZZZZZCABCABCB mmKmIKIZUU:013 通通用用式式3434/77/770 0接线方式的测量阻抗归纳：接线方式的测量阻抗归纳：为：接地故障相为：接地故障相 1)1(ZZK 1)3(ZZZZZZZKCABCABCBA、为：故障相为：故障相1)2(ZZK 为：接地故障相为：接地故障相为：故障相为：故障相 11)1,1(ZZZZK 。均均为为故故障障

22、分分量量时时，有有：阻阻抗抗测测量量中中，电电气气量量接接线线方方式式的的相相间间、接接地地在在K11m0ZZZ0 包含非故障相的电气量时，测量阻抗的幅值通常包含非故障相的电气量时，测量阻抗的幅值通常偏大。偏大。3535/77/7703IkIUAA 03IkIUBB 03IkIUCC BAABIIU CBBCIIU ACCAIIU 3636/77/77),(K11)3(K)(K1)2(K接地阻抗的接地阻抗的0接线方式接线方式相间阻抗的相间阻抗的0接线方式接线方式接线方式可以反映的故障类型：接线方式可以反映的故障类型：阻抗元件为阻抗元件为“欠量动作欠量动作”，故测量阻抗偏大时，故测量阻抗偏大时，

23、影响较小。影响较小。3737/77/77 顺便说明：顺便说明：在一些特殊情况下，当故障在一些特殊情况下，当故障相的测量阻抗动作时，非故障相的测量阻相的测量阻抗动作时，非故障相的测量阻抗（包含非故障相电气量的测量阻抗）有抗（包含非故障相电气量的测量阻抗）有可能也会动作，为此，在单相故障需要仅可能也会动作，为此，在单相故障需要仅跳开单一的故障相时，还需要采用选相元跳开单一的故障相时，还需要采用选相元件予以辅助确定。件予以辅助确定。3838/77/77 3.1.4 3.1.4 距离保护距离保护的时限特性的时限特性 与单电源的电流保护类似：与单电源的电流保护类似：三段式配置，时限特性设计方法一致。三段

24、式配置，时限特性设计方法一致。3939/77/773.1.5 3.1.5 距离保护的构成距离保护的构成IZIIIZIIItIIZIIt故障范围故障范围、方向方向实际的逻辑相当复杂，尤其是振荡闭锁部分。实际的逻辑相当复杂，尤其是振荡闭锁部分。4040/77/77 3.2 3.2 阻抗继电器及其动作特性阻抗继电器及其动作特性 重述一遍：考虑到二次侧的测量阻抗受电流、电重述一遍：考虑到二次侧的测量阻抗受电流、电压互感器和输电线路阻抗角的角度差等因素影响，压互感器和输电线路阻抗角的角度差等因素影响，因此，通常将阻抗继电器的保护范围扩大为一个面因此，通常将阻抗继电器的保护范围扩大为一个面或圆的形式。当测

25、量阻抗落在这个范围内时，阻抗或圆的形式。当测量阻抗落在这个范围内时，阻抗元件动作；否则不动作。元件动作；否则不动作。这个保护范围的边界叫做：整定阻抗。用下面的这个保护范围的边界叫做：整定阻抗。用下面的符号表示：符号表示：setZ4141/77/7711 KmlzZ 21 KmlzZ 31 KmlzZ 2KZ1KZLZ3KZMMRjXL setZ回顾一下动作区域回顾一下动作区域4242/77/77 在在距离保护的各种动作区域中，常用的一种形式距离保护的各种动作区域中，常用的一种形式是：是：圆特性圆特性。典型的圆特性如下：。典型的圆特性如下：方向特性方向特性setZjXRsen 最最大大灵灵敏敏角

26、角sen 整定阻抗是圆的直整定阻抗是圆的直径（绝对值最大径（绝对值最大保护范围最大）保护范围最大）大部分设计为圆内动作大部分设计为圆内动作希望：希望：线路阻抗角等线路阻抗角等 于最大灵敏角。于最大灵敏角。4343/77/77 在在距离保护的各种动作区域中，常用的一种形式距离保护的各种动作区域中，常用的一种形式是：是：圆特性圆特性。典型的圆特性如下：。典型的圆特性如下：方向圆特性可以判断：方向圆特性可以判断：短路范围和方向。短路范围和方向。但是，出口短路时需要但是，出口短路时需要“记忆记忆”。这是这是最常用特性之一。最常用特性之一。方向特性方向特性setZjXRsen 4444/77/77 偏移

27、特性可以判断：偏移特性可以判断：短路范围，没有出口死短路范围，没有出口死区。区。但是，反方向出口短但是，反方向出口短路会误动。路会误动。通常应用于断路器合通常应用于断路器合闸时。闸时。偏移特性偏移特性setZjXRsen 4545/77/77 全阻抗特性可以判断：全阻抗特性可以判断：短路范围。短路范围。但是，没有方向性。但是，没有方向性。较少采用。较少采用。没有最大灵敏角的概没有最大灵敏角的概念。念。全阻抗特性全阻抗特性setZjXR4646/77/77 22020rRRXXmm 各种圆特性的动作方程各种圆特性的动作方程一、幅值比较动作方程一、幅值比较动作方程 要点：要点：圆周上任何一点到圆心

28、的距离均等于半径圆周上任何一点到圆心的距离均等于半径。于是有：于是有：rZZm 0 圆圆的的半半径径。圆圆心心坐坐标标；、圆圆心心相相量量；其其中中，rRXZ000或或（直角坐标系）（直角坐标系）（极坐标系）（极坐标系）4747/77/77以偏移阻抗特性为例。以偏移阻抗特性为例。setZsetZ setsetZZ 0Z setsetset0Z1212ZZZ setsetsetZZZr 1212RjX2 2）再求圆心相量）再求圆心相量1 1）圆的半径）圆的半径偏移度，为正的常数。偏移度，为正的常数。4848/77/77 setsetmZZZ 121121，即即可可得得到到偏偏移移圆圆特特性性代代

29、入入rZZm 0的的幅值比较幅值比较动作方程：动作方程：set0setZ121ZZ121r 和和将将4949/77/77当当=0=0 时，就是方向圆的幅值动作方程，即：时，就是方向圆的幅值动作方程，即：setsetmZZZ 121121setsetmZZZ2121 当当 =1=1 时时,就是全阻抗圆的幅值动作方程，即：就是全阻抗圆的幅值动作方程，即：setmZZ 偏移特性的偏移特性的幅值比较幅值比较动作方程：动作方程：5050/77/77jXsetZRsetZ mZ setmsetmZZZZ 二、相位比较动作方程二、相位比较动作方程 要点：要点：圆周上任何一点到直径两端点之间的圆周上任何一点到

30、直径两端点之间的 夹角均夹角均等于等于9090。msetZZ setmZZ 5151/77/77jXsetZRsetZ msetZZ mZsetmZZ 090 setmmsetmZZZZargZ 有：有：的圆周（右侧）上时，的圆周（右侧）上时，在如图所示在如图所示于是，于是，setmsetmZZZZ 二、相位比较动作方程二、相位比较动作方程 圆周上任何一点到直径两端点之间的夹角均圆周上任何一点到直径两端点之间的夹角均等于等于9090。5252/77/77考虑测量阻抗落在另一半的圆周时考虑测量阻抗落在另一半的圆周时jXsetZRsetZ msetZZ mZsetmZZ 5353/77/77考虑测

31、量阻抗落在另一半的圆周时考虑测量阻抗落在另一半的圆周时jXsetZRsetZ mZsetmZZ 090arg setmmsetmZZZZZ 有有：侧侧）上上时时，在在如如图图所所示示的的圆圆周周（左左于于是是，msetZZ 5454/77/77jXsetZRsetZ msetZZ mZsetmZZ 090 setmmsetZZZZarg 00090090 在圆周时在圆周时mZ归纳，并确定动作范围。归纳，并确定动作范围。5555/77/77009090 setmmsetZZZZarg 因此，考虑圆周和圆内为动作区域之后，偏移阻抗因此，考虑圆周和圆内为动作区域之后，偏移阻抗特性的特性的相位比较相位

32、比较动作方程为：动作方程为：同样，有：同样，有：（1 1）当）当=0=0时，就是方向圆时，就是方向圆 的相位比较方程。的相位比较方程。（2 2）当）当=1=1时，就是全阻抗时，就是全阻抗 圆的相位比较方程。圆的相位比较方程。00090090 5656/77/77 整定阻抗整定阻抗不是不是圆的直径时，圆的直径时，有：有：009090 mmsetZZZargsetZRjX 整定阻抗整定阻抗是是圆的直径时，有：圆的直径时，有：setZ009090 mmsetZZZarg 090角度为：角度为：0905757/77/77setZRjX setZ 009090mmsetZZZarg 090角度为：角度为

33、：mmsetmmsetZZZargZZZarg5858/77/77 按照上述思路，可以得到任意圆特性的幅值比较按照上述思路，可以得到任意圆特性的幅值比较和相位比较的动作方程。和相位比较的动作方程。微机保护中，较多采用幅值比较的方法。微机保护中，较多采用幅值比较的方法。还可以采用阻抗的幅值比较方法实现功率方向的还可以采用阻抗的幅值比较方法实现功率方向的直线特性，如下图。直线特性，如下图。5959/77/77setZjXR2setZmZsetmZZ 时，有：时，有：红线上红线上的垂直平分线的垂直平分线在在当当setmZZ等等腰腰三三角角形形msetmZZZ 红线以下红线以下为动作区域时，为动作区域

34、时，msetmZZZ 有有：“或或”依据依据ZmZm落在动作区域时，谁大谁小确定！落在动作区域时，谁大谁小确定！6060/77/77setsetjXZ jXR的的位位置置，故故可可任任意意。上上述述分分析析中中，没没有有限限定定setZRjXsetsetRZ 此方法还可以应用于电流保护的功率方向元件中。此方法还可以应用于电流保护的功率方向元件中。6161/77/77mI 回顾一下功率方向元件：回顾一下功率方向元件：30UUmm mU90 90 动作动作0IURemm 动作方程用动作方程用“阻抗阻抗”表示时，有：表示时，有：上述的分析方法还可以应用于电流保护中的功率上述的分析方法还可以应用于电流

35、保护中的功率方向元件。方向元件。6262/77/77mI 功率方向元件动作区域的拓展：功率方向元件动作区域的拓展：（非非90900 0的动作区域）的动作区域）动作区域动作区域mU 动作区域动作区域mU6363/77/77 另外，两个或多个的园特性还可以构成另外，两个或多个的园特性还可以构成“与与”、“或或”的关系，组合出其它特性。的关系，组合出其它特性。橄榄型特性橄榄型特性 苹果型特性苹果型特性（两圆（两圆“与与”）（两圆（两圆“或或”）6464/77/77 还有如下的特性：还有如下的特性：setZ 提高提高ZsetZset定值（保证灵敏度），另外，加电阻定值（保证灵敏度），另外，加电阻线来防

36、止负荷情况下的误动。线来防止负荷情况下的误动。min.LZ6565/77/77 多边形特性多边形特性常用特性之一常用特性之一 （淡化了最大灵敏角的概念）（淡化了最大灵敏角的概念）setR0RjXsetX 与园特性比与园特性比较，多边形特较，多边形特性的保护范围、性的保护范围、耐过渡电阻能耐过渡电阻能力容易兼顾。力容易兼顾。6666/77/773.3 3.3 阻抗元件的实现方法阻抗元件的实现方法 6767/77/77一、微机距离保护中幅值比较的实现一、微机距离保护中幅值比较的实现 在在微机保护基础微机保护基础课程中，将介绍：课程中，将介绍：来自来自TVTV的测量电压和来自的测量电压和来自TATA

37、的测量电流，通过各自的模的测量电流，通过各自的模拟量输入回路，经过低通滤波、采样保持、拟量输入回路，经过低通滤波、采样保持、A/DA/D转换后变为相应的数字量，然后采用一定的数字转换后变为相应的数字量，然后采用一定的数字滤波算法，计算得到相应的相量。滤波算法，计算得到相应的相量。IRmIRmjIIIjUUU如：如：当然，测量电压、测量电流应当与接线方式对当然，测量电压、测量电流应当与接线方式对应。应。6868/77/77IRIRmmmjIIjUUIUZ IRIRjIIjII 2222IRIRIIIUIUjIIIUIUIRRIIIRR 2222IRIRIIIUIUXIIIUIURIRRImIIR

38、Rm（同乘以）（同乘以）6969/77/77 所以，利用测量阻抗中的电抗分量，还可以实所以，利用测量阻抗中的电抗分量，还可以实现故障距离的测量（测距），即：现故障距离的测量（测距），即：代入通用表达式：代入通用表达式：rZZm 0或：或：22020rRRXXmm 与与整整定定阻阻抗抗相相关关。、其其中中，rRX001 1、园特性、园特性 对于架空输电线路，存在：对于架空输电线路，存在：KmlxX1 1xXlmK km/4.03.0 x1 一次侧：一次侧：7070/77/77setR0RjXsetXmsetmRkXX1 msetmXkRR2 m3mRkX 考虑误差考虑误差8mmXR 2 2、多边

39、形特性、多边形特性7171/77/77二、阻抗继电器的精确工作电压与精确工作电流二、阻抗继电器的精确工作电压与精确工作电流 非计算机构成的阻抗继电器，都需要克服一个动非计算机构成的阻抗继电器，都需要克服一个动作门槛，而计算机实现的方式也会由于下面的情况作门槛，而计算机实现的方式也会由于下面的情况造成测量误差（以电抗为例）。造成测量误差（以电抗为例）。222IIUIUIIIUIUXIRRIIRIRRIm 由于电流测量有误差（相对、绝对误差），导致由于电流测量有误差（相对、绝对误差），导致出现：出现：2 IIUIUXIRRIm7272/77/77 当电流很小时，当电流很小时，会极大地影响了电抗的测

40、量（上会极大地影响了电抗的测量（上式还应当考虑对分子的影响）式还应当考虑对分子的影响）。因此，都需要限定一个最小的测量电流因此，都需要限定一个最小的测量电流称为最小精确工作电流，简称称为最小精确工作电流，简称精工电流精工电流。setZmIsetZ.90min.acImax.acI继电保护允许的最大误差继电保护允许的最大误差10%电流工作的范围电流工作的范围7373/77/77 在微机保护中，影响最小精确工作电流、最大精在微机保护中，影响最小精确工作电流、最大精确工作电流的主要原因：确工作电流的主要原因：max.acI2）：变换器的传变特性、：变换器的传变特性、A/DA/D的位数及其量化误差、的

41、位数及其量化误差、噪声、噪声、计算过程的有效位数等。计算过程的有效位数等。min.acI1）：变换器的饱和特性影响等。：变换器的饱和特性影响等。线路保护设计规范线路保护设计规范（20072007年发布）的要求：年发布）的要求：在（在（0.050.052020）IN 或者（或者（0.10.14040）IN 时测量误时测量误差不大于差不大于5 5。7474/77/77setZ动作阻抗动作阻抗实际的动作实际的动作 边界边界OPZ测量阻抗测量阻抗接线方式的接线方式的 计算值计算值mmIU几个阻抗术语的区别几个阻抗术语的区别整定阻抗整定阻抗用于确定希用于确定希望望 构成的构成的动动作区域作区域7575/

42、77/77KmmZIU1 理论上，当计算量都是故障的电气量时，有：理论上，当计算量都是故障的电气量时，有：这是一个理想的、纯工频稳态量的情况。实际上，这是一个理想的、纯工频稳态量的情况。实际上，暂态的成分是十分复杂的，存在谐波、非周期分量、暂态的成分是十分复杂的，存在谐波、非周期分量、计算误差等因素的影响，因此，测量有误差。计算误差等因素的影响，因此，测量有误差。7676/77/77 为此，为此，规定：整定值处的允许装置误差为规定：整定值处的允许装置误差为5%！setZ以内必须动作以内必须动作setZ95.0必须不动必须不动以上以上setZ50.1 5%称为暂态超越范围称为暂态超越范围 可动，

43、可动，可不动可不动 (限定误差限定误差)！7777/77/77 动作速度的考核动作速度的考核setZ时的动作速度时的动作速度针对短路点位于针对短路点位于setZ70%标准规定：标准规定：高压线路无延时保护的动作速度高压线路无延时保护的动作速度 不大于不大于30mssetZ7.07878/77/77设相位比较方程为：设相位比较方程为：幅值比较方程、幅值比较方程、相位比较方程之间的相互转换相位比较方程之间的相互转换 设幅值比较方程为：设幅值比较方程为：0DC090ZZarg90 BAZZ CZDZ时时0DC90ZZarg DCZZ DCZZ ，有有：DCDCZZZZ 也有：也有：时时,90ZZar

44、g0DC 7979/77/77设相位比较方程为：设相位比较方程为：幅值比较方程、幅值比较方程、相位比较方程之间的相互转换相位比较方程之间的相互转换 设幅值比较方程为：设幅值比较方程为：0DC090ZZarg90 BAZZ DCDC0DCZZZZ90ZZarg 时时合并合并90度的度的角度比较后，有：角度比较后，有：动作量动作量 制动量制动量 两种方程的边界是一致的。两种方程的边界是一致的。8080/77/77设相位比较方程为：设相位比较方程为：设幅值比较方程为：设幅值比较方程为：0DC090ZZarg90 BAZZ CZDZ时时0DC090ZZarg0 DCZZ DCZZ ，有有：DCDCZZ

45、ZZ 也有：也有：时时,0ZZarg90-0DC0 090 8181/77/77设相位比较方程为：设相位比较方程为：设幅值比较方程为：设幅值比较方程为：0DC090ZZarg90 BAZZ CZDZ时时0DC090ZZarg0 DCZZ DCZZ ，有有：DCDCZZZZ 也有：也有：时时,0ZZarg90-0DC0 非非090 8282/77/77设相位比较方程为：设相位比较方程为：设幅值比较方程为：设幅值比较方程为：0DC090ZZarg90 BAZZ CZDZDCZZ DCZZ DCDCZZZZ 090 以外时以外时在在0DC090ZZarg90 CZDZ8383/77/77设相位比较方

46、程为：设相位比较方程为：0DC090ZZarg90 CZDZDCZZ DCZZ DCDCZZZZ 090 CZDZDCZZ DCZZ 090 090 DCDCZZZZ 8484/77/77综合上述分析，可知：综合上述分析，可知：因此，若取：因此，若取：的条件时，的条件时，满足满足0DC090ZZarg90 DCDCZZZZ 也也满满足足：DCBDCAZZZZZZ则幅值比较方程与相位比较方程是一致的。则幅值比较方程与相位比较方程是一致的。8585/77/77同样，若已知幅值比较方程为：同样，若已知幅值比较方程为：BAZZ CZDZBZAZ090 可得：可得：BADBACZZZZZZ2121二者存

47、在互换关系二者存在互换关系 8686/77/77 DCBDCAZZZZZZ二者之间的互换关系可以归纳为：二者之间的互换关系可以归纳为：BADBACZZZZZZ2121及及论是类似的。论是类似的。时，可以自己分析。结时，可以自己分析。结0DC0270ZZarg90 在第一章的电流方向保护中，功率方向元件的幅值在第一章的电流方向保护中，功率方向元件的幅值比较、相位比较的转换关系与此类似。比较、相位比较的转换关系与此类似。学习距离保护之后，再回头去理解功率方向元件，学习距离保护之后，再回头去理解功率方向元件，就更容易理解，也更巩固了。就更容易理解，也更巩固了。8787/77/77三、整流型距离保护中

48、幅值比较的实现三、整流型距离保护中幅值比较的实现 以方向阻抗特性为例，动作方程为：以方向阻抗特性为例，动作方程为：setsetmZZZ2121 同乘以同乘以 后，得到电压量的比较方程：后，得到电压量的比较方程：mImsetmsetmmIZIZIZ2121 mmmUIZ 可设定可设定setZ218888/77/77方向阻抗继电器方向阻抗继电器(圆圆)的电压形成回路的电压形成回路(非微机非微机)mImImU2121IKIKUK setUIZKK 其其中中，msetmsetmIZ21IZ21U setsetm2121ZZZ 阻阻抗抗动动作作方方程程：mI同同乘乘以以UK同同乘乘以以(降低电压降低电压

49、)(形成电压量，便于连接形成电压量，便于连接)8989/77/77方向阻抗继电器方向阻抗继电器(圆圆)的电压形成回路的电压形成回路(非微机非微机)mImImU2121IKIKUK 电压形式：电压形式：mUUK电压量的构造电压量的构造三个电压量三个电压量9090/77/77方向阻抗继电器方向阻抗继电器(圆圆)的电压形成回路的电压形成回路(非微机非微机)mImImU2121IKIKUK 电压形式：电压形式：mUUKmImI21IKI21K9191/77/77方向阻抗继电器方向阻抗继电器(圆圆)的电压形成回路的电压形成回路(非微机非微机)mImImU2121IKIKUK 电压形式：电压形式：mUUK

50、电压量的构造电压量的构造三个电压量三个电压量mI21IKmI21IK9292/77/77方向阻抗继电器方向阻抗继电器(圆圆)的电压形成回路的电压形成回路(非微机非微机)mImImU2121IKIKUK 电压形式：电压形式：mUUKmI21IK电气的连接电气的连接mImU21IKUK 左左侧侧：9393/77/77方向阻抗继电器方向阻抗继电器(圆圆)的电压形成回路的电压形成回路(非微机非微机)mImImU2121IKIKUK 电压形式：电压形式：mUUKmI21IKmImU21IKUK 左左侧侧：mI21IK右右侧侧：调整阻抗角调整阻抗角9494/77/77方向阻抗继电器方向阻抗继电器(圆圆)的