1、电力系统继电保护原理华北电力大学一绪 论1 电力系统继电保护的作用 n（1）当电力系统发生故障时，自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障设备迅速恢复正常运行；n（2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有、无经常值班人员）而动作于发出信号、减负荷或跳闸。2 继电保护的基本原理继电保护的基本原理 电力系统发生故障后，工频电气量变化的主要特征是： v（1）电流增大。 v（2）电压降低。v（3）电流与电压之间的比值和相位角改变。 v（4）不对称短路时，出现相序分量。正确区分正常运行与故障状态正确区分区内故障与区外故障3 继电保
2、护装置的组成 微机保护的硬件结构微机保护的硬件结构n继电保护主要由AC板、CPU板、继电器板、显示面板和电源、开关量输入输出板（简称开入开出板）等模块构成。4 对继电保护装置的基本要求n(1) 选择性 选择性就是指当电力系统中的设备或线路发生短路时，其继电保护仅将故障的设备或线路从电力系统中切除，使停电范围尽可能的小。当故障设备或线路的保护或断路器拒绝动作时，应由相邻设备或线路的保护将故障切除。 4 对继电保护装置的基本要求n( 2) 速动性 速动性是指继电保护装置应尽可能快地切除故障。快速切除故障，对电力系统的运行及电气设备是有利的。从发生故障到故障切除所用的时间保护动作时间+断路器分闸时间
3、4 对继电保护装置的基本要求v(3) 灵敏性 灵敏性是指：在最不利条件下在保护装置 对故障的反应能力。 最不利条件：系统为最小运行方式 保护范围末端短路 短路电流最小的短路类型v 灵敏性通常用灵敏系数来衡量。4 对继电保护装置的基本要求n4可靠性 不拒动 不误动 正确动作率=正确动作次数/动作总次数 X100%5 各种保护的保护范围配合 二 基 础 知 识1.互感器2.变换器3.对称分量滤过器高电压大电流互感器低电压小电流变换器更小弱电元件继电器对称分量滤过器序分量一次二次(一).互感器 1 电压互感器电压互感器一般分为电磁式和电容式两种。TV一次电压额定值为电网的额定电压二次电压(线)额定值
4、为100V电压互感器的一、二次线圈额定电压之比，称为电压互感器的变比 (1) 电磁式电压互感器误差:幅值误差U角度误差受负荷的大小及其功率因数角的影响1UU2U2IeI1ZIe)(212ZZIL )(2121221ZZIZIUUUUe1UU2U2IeI1Z2Z1IeZLZ (2) 电容式电压互感器1U1C2CTLZ2U121120UCCCU空载时的情况(2) 电容式电压互感器22112112)(1UZCCjUCCCUL121121UCCZjCULU.1C2CLZ2U121120UCCCU负载时的分析误差来源在于负荷电流在等值电源内阻抗上的压降。(3) 电压互感器的工作特点和要求： 一次绕组与高
5、压电路并联；二次绕组不允许短路（短路电烧毁TV） 变换的准确性。二次绕组有一点直接接地；，装有熔断器； (4) 电压互感器的接线方式1）单相电压互感器接线可测量某两相之间的线电压；也可用在中性点直接接地系统中测量相对地电压 电压互感器的接线方式2） V-V 接线用来测量各相间电压，但不能测量相对地电压 电压互感器的接线方式3）一台三相三柱式电压互感器Y,Y0接线 用于测量线电压电压互感器的接线方式4）一台三相五柱式电压互感器的接线 它既能测量线电压和相电压，又可以用作绝缘监察装置 。 电压互感器的接线方式5）三个单相三绕组电压互感器Yn,y0,d接线 用于测量线电压、相电压和零序电压误差有二：
6、幅值误差%*10100IIII121相位误差 72I2U22ZIeU11ZI2U2IeI1Z2Z1IeZLZeU1U1UeI1II误差与负荷阻抗的大小成正比，与励磁阻抗成反比。(1)电流互感器的误差2 电流互感器一次线圈额定电流已标准化二次线圈额定电流为5A或1A电流互感器的一、二次线圈额定电流之比，称为电流互感器的变比 TA*I1I2(2)电流互感器的工作特点和要求：1)一次绕组与高压回路串联，I1只取决于所在高压回路电流，而与二次负荷大小无关； 2) 二次回路不允许开路，否则会产生危险的高电压，危及人身及设备安全；3) 二次回路必须有一点直接接地，防止一、二次绕组绝缘击穿后产生对地高电压，
7、但仅一点接地；4) 变换的准确性。 (3).电流互感器的接线方式三相星形接线方式两相不完全星形接线两相差接线方式ACBKA三角形接线方式IIIACBKAaKAbKAc 电压变换器（YVM）的工作原理与电压互感器完全相同。但由于电压变换器是专用设备，二次负荷是固定不变的，因此，其幅值误差可以计入变压比之内。但是角度误差是不能计入的。(二)变换器1 电压变换器L1L2mnRZLW1W2R2211WWII111212WWInIIITAM112R2IKRnIRIUUITAM忽略励磁电流：当 Ifh = 0 时：2 电流变换器2I1IfhI2I1IeIeZRI2UTAMR112IKIZRZRUIeeR3
8、 电抗变压器RW1*W2TX1I2U1IeIeZRI2U2U1IeIRI改变角,对幅值稍有影响(三) 对称分量滤过器1 对称分量滤过器的基本原理)(31)(31)(3102221cbaacbaacbaaFFFFFaFaFFFaFaFF23j21ea23j21eaoo240j2120j其中三相五柱式电压互感器2 零序电压滤过器03)(1UnUUUnUUUUTVCBATVcbamn用三个单相式电压互感器接于发电机中性点的电压互感器保护装置内部合成零序电压)3(1)(10unbTACBACBATAcbamnIInIIIIIInIIII3 零序电流滤过器 对于采用电缆引出的送电线路，广泛采用零序电流互
9、感器的接线获得零序电流。 采用零序电流互感器的优点是没有不平衡电流，同时接线也更简单。0, 0, 02100IIUUBCAB00mnU当加入零序电压时：所以因为113CXR 223RXC参数：AUBUCU1C1R2C2R1I2ImnU4 电阻电容式负序电压滤过器当加入正序电压时：021121CRmnCRUUUUU1ABU1BCU1CAU1I2I1RU1CU2CU2RU4 电阻电容式负序电压滤过器113CXR 223RXC参数：AUBUCU1C1R2C2R1I2ImnU当加入负序电压时：6022125 . 1jABCRmneUUUU若改变输入的相序（A，C，B），则为正序滤过器。 2ABU2BC
10、U2CAU1I2I1RU1CU2CU2RU2mnU4 电阻电容式负序电压滤过器113CXR 223RXC参数：AUBUCU1C1R2C2R1I2ImnU电阻电感型负序电流滤过器 ACBAwwwww31,0MCBMXIIjE)(RnIIULBAR0MRmnEUU参数： 图中C是作角度误差补偿用的 由左图可得： AI.BI.CI.0.3ITAMTXmnU.ME.CRmn5 负序电流滤过器 加入零序电流：000)(0.0000mnLBARMCBMURnIIUXIIjE 加入正序电流：TAM有角度误差，TX的转移阻抗不是纯电抗，故在TAM副边加一电容，以补偿角误差。0.1RMmnUEU则1.1.1BC
11、MATAMIjXRInMLBXnR3即 要使1A.I1B.I1C.IM1BC.M.XI jERIn1U1A.LBR.1BC.I 加入负序电流：RMRmnUEUU.2.22A.I2B.I2C.IM2BC.M.XI jERIn1U2A.LBR.2BC.I21IKI将负序电流滤过器的关系 MLBXnR3破坏即可。 在上述做法的基础上，增加一个电流变换器加入零序电流。02211IKIKI复合电流：复合电流：6 复合电流滤过器 三三 阶段式电流保护及重合闸阶段式电流保护及重合闸(一) 输电线路保护的配置n1035kV单电源输电线路：阶段式电流保护（I、II主保护；III后备保护）n单电源环网或多电源辐射
12、型网络：方向电流保护（I、II主保护；III后备保护）n110kV输电线路：距离保护及零序电流保护（I、II主保护；III后备保护）n220500kV输电线路：全线速动保护（主保护）,距离保护及零序电流保护（后备保护）(二) 重合闸工作方式o 10110kV输电线路：三相一次重合闸，包括停用、三重二种工作方式。o 220500kV输电线路：综合重合闸，包括停用、三重、单重、综重四种工作方式。(三) 相间故障电流及方向电流保护o 相间故障电流保护对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。它是三段式电流保护的第段。 1 电流速断保护kIk1k.B.maxIlK2Iset.1Imi
13、nlmaxlabk.B.maxIrelIset.1IKI式中：3121Irel.K(1)动作电流的整定kIk1k.B.maxIlK2Iset.1Iminlmaxlab)(%.maxSI1setABmin231ZIEZll(2)最小保护范围校验要求(1520)%特例：n线路-变压器组 2 限时电流速断保护kIlIset.1IIset.2IIIset.1IIset.2IIrelIIset.1IKI式中：2111IIrel.K(1)动作电流的整定tttI2II1(2)动作时限的选择t 通常取为0.5s应比下一条线路速断保护的动作时限高出一个时间阶梯t。IIset.1minBksenIIK.按系统最小
14、运行方式下，线路末端发生两相短路时的短路电流进行校验要求1.3(3)灵敏度的校验3 过电流保护(1)动作电流的整定（1）大于流过该线路的最大负荷电流 L.maxI（2）外部故障切除后电动机自起动时，应可靠返回 k1L.maxssss.maxIKIL.maxssIIIrelss.maxIIIrelreIKKIKIreL.maxssIIIrelrereIIIsetKIKKKII(2)动作时限的选择III2ttlIII3tIII4tIII5t按阶梯原则选择 ttttIII6t(3)灵敏性的校验（1）作为近后备时采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的电流来校验，要求5131sen.KIIIsetmi
15、nksenIIK.1 13.灵敏性的校验（2）作为远后备时采用最小运行方式下相邻线路末端两相短路时的电流来校验，要求21sen.KIIIsetminksenIIK.1 1123456k1sen.4sen.3sen.2sen.1KKKK在各个过电流保护之间，要求灵敏系数互相配合321k24 电流保护的整定计算算例ABDQF1QF2CQF3Dk1kV354 . 9max. sZ3 . 6min. sZkmlBC62kmlAB254 . 0/1kmZ电流保护的整定计算算例1K)(1310)254 . 03 . 6(337000)3(1AIk计算三相短路电流最大运行方式最小运行方式)(1100)254
16、 . 04 . 9(337000)3(1AIk电流保护的整定计算算例2K)(520)6225(4 . 03 . 6337000)3(2AIk计算三相短路电流最大运行方式最小运行方式)(483)6225(4 . 04 . 9337000)3(2AIk电流保护的整定计算算例)(157213102 . 1)3(max. 11 .AIKIkIrelIop计算保护1的电流速断保护动作电流二次值)(2 .265/300157211 .1 .AnIKITAIopconIopr电流保护的整定计算算例)(89. 3)4 . 9157221037(4 . 01)23(13max.11minkmZIEZLsIop计
17、算保护1的电流速断保护计算最小保护范围%6 .15%1002589. 3电流保护的整定计算算例)(6245202 . 1)3(max. 22 .AIKIkIrelIop计算保护1的限时电流速断保护动作电流二次值)(4 .115/3004 .68611 .1 .AnIKITAIIopconIIopr)(4 .6866241 . 12 .1 .AIKIIopIIrelIIop电流保护的整定计算算例)(5 . 01 .sttIIop计算保护1的限时电流速断保护动作时限灵敏系数校验39. 14 .686866. 011001 .)2(min. 1IIopkIIsenIIK电流保护的整定计算算例)(17
18、49 . 03595. 03109cos36min.maxmax.AUPIwl计算保护1的过电流保护AB线路最大负荷电流动作电流)(32085. 0/1743 . 12 . 1/max.1 .AKIKKIrelssIIIrelIIIop电流保护的整定计算算例)(35 . 05 . 22 .1 .stttIIIopIIIop计算保护1的过电流保护动作时限灵敏系数校验98. 2320866. 011001 .)2(min. 1IIIopkIIIsenIIK3 . 1320866. 04831 .)2(min. 2IIIopkIIIsenIIK 5 相间故障方向电流保护o 为什么要加功率方向继电器？
19、 在单电源环网或双侧电源网络中为了保证保护动作的选择性。900接线o 所谓900接线方式是指系统三相对称，COS=1时，加入继电器的电流超前电压900。 接线图 功率方向继电器的动作区：设设045rUsen0135045功率方向继电器的动作区：设设030rUsen0120060 r1)cos(rksensen 取30或45；rrrrIUarg ： 加入功率方向继电器的电压和电流之夹角 ：输电线路的阻抗角，取决于线路参数；：当 时，：功率方向继电器的内角；功率方向继电动作最灵敏。i090 四个角度：(1)各种相间短路时的动作情况AIBICIkAUBUCU)(rI)(rBCUUrA90krA)90
20、cos(kABCrAIUP900内角的选择范围：（1）正方向三相短路以KWA为例：分析正方向出口两相短路（以分析正方向出口两相短路（以BC两相短路为例）两相短路为例）AEBECEBICI)EE(21EZ2ZEEEZIEUUCBBssCBBskBCB AAEU 60,30k取取分析正方向出口两相短路（BC两相短路）BCEBIkCIAAUEBECEBUCU)I (rrCAUU rB)(rI)U(UrABrCKWA：0IIAr KWC：分析正方向出口两相短路（以分析正方向出口两相短路（以BC两相短路为例）两相短路为例）0UUBCr 不动作不动作KWB：动作动作动作动作 UU,IICArBr 30IU
21、argBCArB UU,IIABrCr 30IUargCABrC分析正方向远方两相短（以BC两相短路为例）AAUEBBUE CCUE BCEBIkCI)(rI)U(UrCArB)I (r)U(UrABrCKWA：0IIAr KWC：分析正方向远方两相短路（BC两相短路）0UUBCr不动作不动作KWB：动作动作动作动作 ,UU,IICArBr 60IUargBCArB ,UU,IIABrCr 0IUargCABrC小结: 采用90接线方式的优缺点优点： 对各种两相短路都没有死区。 适当选择内角后，对线路上各种相间故障都能保证动作的方向性。缺点： 三相短路时仍有死区。 (2) 方向性电流保护整定计
22、算特点(1)(1)电流速断保护的整定计算电流速断保护的整定计算dIlIset1IIset2I )(IIset2带方向IEIIEk1.maxIKIset1IKI k1.maxIKIset2IKIk2.maxIKIset2IKI必须同时考虑正反方向短路当：IsetI1k2.maxI当：IsetI2k1.maxI保护2带方向保护2不带方向同一线路两侧的电流速断保护，定值小者加方向元件,定值大者不加方向元件。IEIIEIset2Iset1II 保护保护1 1可不加可不加KW v电流速断保护电流速断保护方向元件的装设原则方向元件的装设原则 对同一变电站的电源出线，动作延时长的可不加KW，动作延时小的或相
23、等时要加KWKW。 (2)(2)过电流保护方向元件的装设原则过电流保护方向元件的装设原则四 零序电流及零序方向电流保护1 零序电量特点零序电压v故障点的零序电压3U0最高，离故障点越远，3U0越低。v变压器中性点接地处3U0=0。1零序电量特点零序电流v零序电流的分布与中性点接地变压器的位置有关。与电源的位置、数目无关。v零序电流的大小与线路及中性点接地变压器的零序阻抗有关。 1零序电量特点零序功率v故障线路上，零序功率的方向与正序相反，从线路母线。v故障线路上，零序电流的方向由母线线路。2 零序电量特点电压、电流相位关系v相位差由ZT10的阻抗角决定，与被保护线路的零序阻抗及故障点的位置无关
24、0033argIUT1000ZI3MMU3 零序电压的获得v用三个单相式电压互感器3 零序电压的获得v三相五柱式电压互感器3 零序电压的获得 接于发电机中性点的PT3 零序电压的获得 集成电路3 零序电压的获得 微机保护中：cbauuuu034 零序电流的获得 零序流过滤器4 零序电流的获得 零序电流互感器4 零序电流的获得 变压器中性点CT4 零序电流的获得v微机保护中：cbaiiii035 零序电流保护vI段:零序电流速断保护v220k V 及以上:灵敏I段,不灵敏I段vII段:零序电流限时速断保护vIII段:零序过电流保护6 零序方向电流保护v零序电流分布6 零序方向电流保护v零序功率方
25、向元件v电磁型继电器的灵敏角：+700v微机保护的灵敏角：-11006 零序方向电流保护v零序功率元件的灵敏角UC3U0UAUBIAsen=-1100灵敏线UC3U0UAUBIA-3U0sen=700灵敏线7 测定开口三角的接线测定开口三角的接线VUUAAa7 .57|VUUUUUUcCbaCCc3 .42|VUUUaBBb8760cos7 .5710021007 .57|022UAa+UBb+UCc+UAUBUC五五 电网的距离保护电网的距离保护v 距离保护的基本原理距离保护的基本原理v 电流保护的优点:简单可靠经济，其缺点v:保护范围或灵敏度受系统运行方式的变化影响很大。随着电力系统的不断
26、扩大、电压等级的增高（特别是35kV以上的系统），系统运行方式的变化越来越大，电流保护的选择性灵敏性快速性很难满足要求。距离保护受系统运行方式的影响小，因此在高压、超高电网中广泛采用距离保护。不同状态网络图 v（a）正常运行时电流、电压 v (b) 短路故障时电流、电压不同状态的测量阻抗 1 阻抗继电器阻抗继电器v阻抗继电器是距离保护的核心元件。其主要作用v是测量短路点到保护安装地点之间的阻抗,并与v整定的阻抗值进行比较,以确定保护是否应该动v作。测量阻抗-加于继电器端子上电压电流的比值动作阻抗-继电器刚好动作时的阻抗;整定阻抗-对应一定保护范围的继电器阻抗用复平面分析阻抗继电器动作特性 2
27、阻抗继电器的接线（1）对阻抗继电器接线方式的基本要求：v1）阻抗继电器的测量阻抗应与故障点到保护安装处的距离成正比，即ZmLK。v2）阻抗继电器的测量阻抗与故障的类别无关。相间距离保护采用零度接线方式可正确反应的故障类型CBUUBAUUACUUBAIIACIICBII)3(K)2(K)1 . 1(K接地距离保护可正确反应的故障类型BUAUCU03 I kIA03 I kIC03 I kIB采具有零序电流补偿的接线方式)3(K)1(K)1 . 1(K 微机距离保护的主要功能突变量起动元件 阻抗测量元件 振荡闭锁 静稳定破坏检测 选相模块 区段划分PT二次断线判别 分相跳闸 三相跳闸 跳闸出口 后
28、加速A相电流元件BC阻抗元件 后备跳闸 0秒加速二段 0秒加速三段 1 .5秒加速三段 X相近加速 距离三段 0.5s一段 1S二段整组复归 AN、BN、CN、AB、BC、CA相电流差突变量元件 I、II、III段、转换性故障判别 园特性的方向阻抗测量元件zdZjXR 园特性阻元件动作方程幅值比较动作方程半径测量阻抗圆心大于|)1 (21|)1 (21|zdkzdZZZ|)1 (21|)1 (21|zdkzdZZZ10偏移特性RjXsetZ0set-Z0Z|21|21|zdkzdZZZ0方向阻抗特性RjXsetZ01|kzdZZ全阻抗特性RjXsetZ0 园特性阻元件动作方程相位比较动作方程0
29、0270arg90极化电压补偿电压00270arg90PzdkkUZIU 1000270arg90zdkzdkZZZZ1000270arg90kzdkZZZ00270arg90zdkzdkZZZZ方向特性全阻抗特性偏移特性 四边形及多边形方向阻抗测量元件jXRjXR3 由输电线路的微分方程计算R、X的方法1111dtdiLRiuttt1222dtdiLRiuttt ZAIkULR、1kiki1ki1t2t11kkkttt、ST1kuku1ku1t2t11kkkttt、ST211kktuuu212kktuuu211kktiii212kktiiiSkkTiiD11SkkTiiD12 2112211
30、2DiDiDuDuRtttt21121221DiDiiuiuXtttttt4 工频变化量方向阻抗测量元件ZOPUU|OPUZU工频变化量补偿电压门槛电压zdOPZIIUU)(.MN zdZ2F1F3F正方向区内故障反方向故障正方向区外故障I1FU3FE1FE2FEQF2QF11F2F3FU1FEOPUUOPU2FE 3FEUOPU 正方向区内故障反方向故障正方向区外故障 I I0SESZKZgR0REUFE正方向故障的系统图 正方向故障的阻抗动作特性 SZIU)(KSFZZIE)(ZzdZIZzdIUUSOPFzEU取： | )(| )(|KSSZZIZzdZI | )(| )( |skszd
31、ZZZZ jXzdZSKZZRkZsZSzdZZ正方向故障的阻抗动作特性 0SEdZI0REgRkZUzdZFESZ反方向故障的系统图 反方向故障的阻抗动作特性 sZIU)(KsFZZIE)(ZzdZIZzdIUUsOPFzEU取： | )(| )(|KssZZIZzdZI | )( | )( |KssZZZzdZkZjXzdZsZR反方向故障的阻抗动作特性| )| )( |sksZZZzdZ5 电力系统振荡对距离保护的影响 发电机与系统之间或两系统之间功角的周期性摆动现象称为振荡振荡原因：静稳定破坏故障切除慢发电机失磁非同期合闸双侧电源系统 (1)系统振荡时电压电流的变化规律MENELZMZ
32、NZMUIMENELZMZNZMUIMENEIMUNUZUkNLMNMZZZEEIMMMZIEUNNNZIEUMz21ZIEU22MsinZEII01803605407209002cosMzEU U0180360540720900MUNUzU(2)系统振荡时测量阻抗的变化规律MMMMMMm1ZeZZIEIZIEIUZj2121jctgej22)21()21 (2MMmctgZjZZZjctgZZRjXMNMZZ260mZ22)21(ctgZjZZZMmSRRjXMN60mZ9022)21(ctgZjZZZMmRjXMN60mZ9018022)21(ctgZjZZZMmRjXMN60mZ9018
33、027022)21(ctgZjZZZMmRjXMN60mZ9018027030022)21(ctgZjZZZMm22)21(ctgZjZZZMm系统振荡时测量阻抗的轨迹RjXMN60mZ90180270300OO系统振荡时测量阻抗的变化轨迹 (3)系统振荡对距离保护的影响 （1) 系统振荡对安装在不同地点的距离保护的影响MENEMZNZABZBCZCDZARRRjXjXBCOO 5mZ1mZ3mZ(4)系统振荡对不同特性的阻抗继电器的影响方向阻抗继电器),(32全阻抗继电器),(413RjX124Z360Tt(5)对振荡闭锁回路的要求 1）当系统只发生振荡而无故障时，应可靠闭锁保护2）区外故障
34、而引起系统振荡时，应可靠闭锁保护3）区内故障，不论系统是否振荡，都不应闭锁保护* 单纯振荡，突变量元件不动作，用距离保护三段或相电流元件判断，保护不开放解决方法* 发生故障，突变量元件动作，短时（0.15-0.16秒）开放距离保护I、II段，III段可用延时躲过振荡的影响 在振荡中又发生故障，识别故障防止误动的方法1 增加延时。I段带0.5秒延时，II段带1秒延时III段延时大于最大振荡周期2 用负序和零序分量识别不对称故障|102ImII3 用线路压降的有功分量加延时识别对称短路KUcos66. 0m|102ImII08. 0|cos|03. 0Ums500ms15025. 0|cos|.
35、0U6 影响距离保护正确工作的因素影响距离保护正确工作的因素v（1）故障点的过渡电阻。v（2）故障点与保护安装处之间的分支电流。v（3）电压互感器二次回路断路线。v（4）系统振荡等。(1)故障点过渡电阻的影响v单侧电源时过渡电阻的影响 单侧电源线路上过渡电阻的影响 gRgmRZ1gABmRZZ2（1）使继电器的测量阻抗增大，保护范围缩短（3）线路越短，受过渡电阻的影响越大BCARRjXjXI1ZI2ZII2ZII1ZgR（2）可能导致保护无选择性动作双侧电源线路上过渡电阻的影响 对送电侧 附加阻抗呈容性，测量阻抗的电抗部分将减小 jeKRZRIIZZgkgkkkm1MNRjXI1ZRZ1mZk
36、Z0SEkI REkIkIMNgRkZkIkIkI SERE双侧电源线路上过渡电阻的影响 对受电侧 附加阻抗呈感性，测量阻抗的电抗部分将增大 0kIjeKRZRIIZZgkgkkkm 2gR kIkIsERE4QF2QF3QF1QFZv双侧电源时过渡电阻的影响 SEkI REkIMNRjXI1ZRZm2ZkZ(2) 分支电流的影响v1）助增电流的影响v1）助增电流的影响KbraABKABBKABABKBKABABmLZKLZLZIILZILZILZIZ111111v2）汲出电流的影响KbraABKABBKABABKBKABABLZKLZLZIILZILZILZIZm11121121(3)电压互
37、感器二次回路断线的影响mmmIUZ/0, 0mmZU运行中，测量阻抗当电压互感器二次回路断线时保护误动作。为防止这种误动作，设一闭锁装置，当出现电压互感器二次回路断线时将距离保护闭锁，退出运行。7 距离保护的整定计算v距离保护的I段:v按输电线路全长阻抗的80%-85%整定。v距离保护的II段：v 按与相邻线路的距离I段配合v 按与相邻的变压器差动保护配合7 距离保护的整定计算v距离保护的III段:v按与相邻线路的距离II段配合。v按与相邻线路的距离III段配合。v按躲过最小负荷阻抗整定。 25Xs1.max 25Xmin. 2s 20Xs1.min距离保护的整定计算算例30Xmax. 2sM
38、VA5 .31ST%5 .10%UKA350IAB.L.max0.9cost9=0.5sABCTPTCDQF2 QF5QF6QF1QF3 QF4 QF8QF1030KM60KM60KM80KMEt10=1.5sQF73/115E2s1kVEs4 . 0/Z1km0k703 .16535. 031109 . 0Zmax.min.L.minLLIU1 .445 .31115105. 0100Z22TTNKSUU距离保护的整定计算算例24604 . 0ZBC12304 . 0ZAB线路变压器负荷阻抗计算4 .202485. 0Zset.3I距离保护的整定计算算例)(8 . 0Z3 .min.IIse
39、t.1IsetbABZKZ2 .101285. 0Zset.1I1)距离I段的整定2)距离II段的整定19. 1215. 1303012202)15. 01 (Kmax. 2max. 2min. 1b.minBCBCssABsZZXXZX29)4 .2019. 112(8 . 0)(8 . 0Z3 .min.IIset.1IsetbABZKZ距离保护的整定计算算例与变压器保护配合)(7 . 0Zmin.IIset.1TbABZKZ07. 230301220Kmax. 2max. 2min. 1b.minssABsXXZX2 .72) 1 .4407. 2(8 . 0ZIIset.1与变压器保护
40、配合的最小分支系数取以上两者中小者 29ZIIset.1sttI5 . 0t3II142. 21229K1 .IIsenABIIsetZZ距离II段的动作时间距离II段的灵敏系数3 .165)8 .2570cos(1 . 112 . 15 .163)cos(Z00min.set.1lkreMsrelLABKKKZ3)距离III段的整定计算按方向阻抗继电器计算躲避过最小负荷阻抗的定值stt25 . 15 . 03t9III1距离III段的整定计算距离III段的动作时间-按阶梯时间原则stt5 . 215 . 12t10III1取动作时间较长者2.5秒8 .13123 .165K1 .IIIsen
41、ABsetZZ近后备-对本线路末端故障的灵敏度距离III段的灵敏系数远后备-对相邻线路末端故障的灵敏度BCbABsetZKZZmax.1 .IIIsen(2)K48. 225251225Kmin. 2min. 2max. 1b.maxssABsXXZX远后备-对变压器故障的灵敏度距离III段的灵敏系数远后备-对相邻线路末端故障的灵敏度31. 22448. 2123 .165KIIIsen(2)48. 225251225Kmin. 2min. 2max. 1b.maxssABsXXZX远后备-对变压器故障的灵敏度距离III段的灵敏系数36. 11 .4448. 2123 .165KIIIsen(
42、2)六 高压输电线路的高频保护1.高频保护的构成 电气量 继电保护发信机收信机收信机发信机继电保护电气量 通道 第一类是纵联方向保护。 高频距离（闭锁/允许）保护 高频负序方向（闭锁/允许）保护 高频零序方向（闭锁/允许）保护 高频突变量方向（闭锁/允许）保护 第二类是差动纵联保护 高频相差保护 导引线差动保护 光纤纵差保护 微波分相电流差动保护 1 同时反应输电线路各侧的电气量2 必须具有信号传输通道3 保护具有绝对的选择性，不需与邻线保护配合4 对相邻线路的故障不具备后备性纵联式保护的特点高频保护的分类：高频闭锁突变量方向（工频变化量）保护高频闭锁负序方向保护高频闭锁零序方向保护高频闭锁距
43、离保护以上也可按允许信号构成高频突变量方向（工频变化量）保护可反应全相、非全相状态下各种故障，不受系统振荡、负荷电流的影响，动作速度快。缺点是只能反映故障初瞬的情况，不能反映稳态的故障情况。方向元件的灵敏度受系统运行方式变化的影响。高频闭锁负序方向保护主要缺点是不能可靠反映三相短路。灵敏度也受运行方式变化的影响。非全相运行再故障时保护不能可靠动作。可反映各种不对称故障。不受振荡和平行线零序互感的影响。 高频闭锁距离保护： 保护范围基本固定。可兼作下一线路的后备保护。 缺点是受系统振荡影响大。受过渡电阻影响保护范围可能伸长或缩短。采用方向特性正方向出口故障有死区。有串补电容时保护性能变坏。TV二
44、次断线保护误动。考虑分布参数时测量阻抗与故障点距离不成正比。分相电流差动保护不受振荡的影响，具有绝对的选择性，缺点是受输电线路分布电容影响大。具有选相功能，受过渡电阻的影响小。750kV线路每公里电容电流：)(7948. 13/750314102 .139AkVF传送自然功率时的负荷电流为：A1698当线路长度为1000kM时：)(8 .17947948. 11000A自然功率：电场能量与磁场能量平衡时的状态，输电线路既不消耗无功，也不产生无功。222|CZCLIU|/CZIU|32CnZUPCnZUI/LICU221150kV线路自然功率：MWPn7 .5533239311503相电压补偿式
45、方向高频保护可反映全想状态下各种故障和非全相状态下除两相接地短路外的各种故障。不受振荡的影响。不能反应三相短路。高频通道的构成方式 收发信机保护收发信机保护保护装置跳闸的条件是：两侧正方向元件均动作；两侧都不发信；收不到闭锁信号；SS S SS SQF1QF2QF3QF4QF5QF6ABCDK高频闭锁信号 高频闭锁信号 S S S S S S123456ABCDK近故障点一侧：正方向元件不动作且收到闭锁信号；远故障点一侧：正方向元件动作但收到闭锁信号；闭锁式高频保护的问题1 发信元件与停信元件的灵敏度配合问题2 外部故障切除时远故障点侧保护误动问题3 外部故障近故障点侧发信元件拒动造成远故障点
46、侧保护误动问题4 单侧电源内部故障问题5 环网故障切除功率倒方向问题环网中功率倒向示意图 MNP6QF4QF3QF2QF5QF1QF 高频闭锁方向保护的组成框图t1t2t3保护跳闸条件（1）高定值起动元件（突变量电流元件）动作（2）正方向测量元件动作（3）先收到57ms信号（4）然后收不到高频信号 相相制高频保护通道音频接 口保护结 合 滤波器载 波机同左侧 键控逻辑频率合成器逻辑处理收信监 视发信收信载波机G GT1 T1T2 T2T1+T2 T1+T2音频接口功能示意图 S S S S S SKQF1QF2QF3QF4QF5QF6ABCD区内故障本侧正方向元件动作同时收到对侧的允许信号 S
47、 S S S S SkQF1QF2QF3QF4QF5QF6ABCD区外故障近故障点一侧：正方向元件不动作远故障点一侧：收不到对侧的允许信号 1.区内故障通道破坏引起的问题 采用允许信号时，高频通道一旦破坏，将造成内部故障保护拒动。 解决方法采用解除闭锁式（微机保护中采用）起动前鉴频信号正常起动后收不到允许信号相间故障本侧正方向元件可靠动作2.单侧电源内部故障的问题单电源内部故障时，由于另一侧未合闸，方向元件不动作，不能向合闸侧发出高频允许信号，因此，合闸侧保护拒动。QF1A QF2Bk 采用三跳回授功能收到对侧允许信号本侧断路器为三跳位置向对侧发出允许信号解决方法闭 锁 式允 许 式高频保护通
48、道相地制、正常通道无高频电流相相制、正常通道有监频信号收发信机单频率、调幅式移频键控式，多频率发信元件突变量电流元件、反方向元件正方向元件，发允许信号停信元件正方向元件无停信元件高频信号作用闭锁保护允许保护跳闸优缺点通道破坏区内故障保护不拒动对通道无经常性监视正常对通道有监视通道破坏区内故障保护拒动 高频保护中的方向测量元件负序功率方向元件的动作区反应负序电压与负序电流的相位关系2AU2AI动作区零序功率方向元件的动作区反应零序电压与零序电流的相位关系0AU0AI动作区工频变化量方向元件 SEREMFUNFU QF1 QF2 FF点发生单相金属性接地的系统0SE0REMNFU QF1 QF2
49、FSEREMFUN QF1 QF2 F正常负荷状态短路附加状态 MIFN0SEUFU0RESZQF1QF2正方向故障的事故系统图 SZIU111SZIU222SSSSZIZIMIZIMZIUMUU11212122112112)(dcomZIZIU121212argdZIU1212arg正方向元件动作判据反方向元件动作判据0112112180)()(argdcomSdcomSZZZZIZZI01121120argdSdSZZZIZI 反方向故障的事故系统FUMIN0REFUSZ QF1QF2111sZIU222sZIU11212122112112)(ssssZIZIMIZIMZIUMUU0112
50、1120)()(argdcomsdcomsZZZZIZZI0112112180argdSdsZZZIZI方向元件动作区01212120270arg90dcomZIZIU结 论正方向故障时：反方向故障时：元件可靠不动作元件可靠动作，元件可靠不动作元件可靠动作，3 适应过渡电阻能力强。4 可适用于具有串联补偿电容的高压输电线路。5 对于大系统长线路加入补偿阻抗，灵敏度不会降低。2 非全相运行、系统振荡方向元件的性能不受影响。 1 分析所得结论与故障类型无关优 点4 输电线路的光纤纵差保护输电线路的纵联差动保护)()(NCNMCMdIIIII稳态差动电流稳态制动电流)()(NCNMCMresIIII
