当前位置:首页 >> 电力/水利 >>

距离保护的基本原理与构成_图文

3 电网的距离保护

同济大学电气工程系 张文豪

主要内容
? 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与对距离保护的评价 ? 3.5 距离保护的振荡闭锁 ? 3.6 故障类型判别和故障选相 ? 3.7 距离保护特殊问题的分析

? 3.8 工频故障分量距离保护

电力系统继电保护

3.1.1 距离保护的概念
距离保护是利用短路时电压、电流同时变化的特征,测量电压与电流的 比值,反应故障点到保护安装处的距离而工作的保护。 整定距离Lset——与距离保护范围相对应的距离。
G1 k3 M k1 Lset k2 Lk1 Lk2 N

G2

Lk3

Vm
反方向故障

发 生 故 障

判为区外故障 测出故障点到保护 安装处距离Lk

保护不动作
Lk>Lset

判为区外故障

保护不动作

正方向故障

电力系统继电保护

Lk<Lset

判为区外故障

保护动作

3.1.2 测量阻抗及其与故障距离的关系
? 测量阻抗 Z m
? 保护安装处的测量电压与测量电流之比
依据测量阻抗在不同情 况下幅值和相位的差异, 保护能够区分出系统出 现故障、故障发生在区 内还是区外。

V Zm ? m Im

Zm ? Zm ??m ? Rm ? jX m
参数 正常状态 Vm 额定电压 Im

Zm 负荷阻抗ZL

负荷电流

故障状态

降低

升高

线路阻抗Zk

G1

k3

M

k1 Lset k2 Lk1 Lk2

N G2

Lk3

Vm
jX Zk2 Zset Zk1

测量阻抗 Zm ? Zk ? Z1Lk ? (r1 ? jx1 ) Lk
整定阻抗 Zset ? Z1Lset
ZL

R Zk3

在线路阻抗方向上,比较测量阻抗Zm 和整定阻抗 Zset, 就可以实 现 Lk 和 Lset的比较。 Zk < Zset? Lk < Lset, 故障在保护区内 Zk > Zset? Lk > Lset, 故障在保护区外
电力系统继电保护

3.1.3 三相系统中测量电压和测量电流的选取

VA ? VkA ? I A1Z1Lk ? I A2 Z 2 Lk ? I A0 Z 0 Lk ? VkA ? [( I A1 ? I A2 ? I A0 ) ? 3I A0 ? VkA ? ( I A ? K 3I 0 ) ? Z1Lk Z 0 ? Z1 ] ? Z1Lk 3Z1

故障点处的电压 保护测量电流 A相的序电流 序阻抗 零序补偿系数

VkA ,VkB ,VkC

I A , I B , IC I A1 , I A2 , I A0
Z 0 , Z1 , Z 2
K? Z 0 ? Z1 3Z 1

VB ? VkB ? ( I B ? K 3I 0 ) ? Z1Lk

VC ? VkC ? ( I C ? K 3I 0 ) ? Z1Lk

(1)单相接地短路故障 (K(1))
A相金属性接地短路 VkA ? 0

VA ? ( I A ? K 3I 0 ) ? Z1Lk
VmA ? VA 令:

I mA ? I A ? K 3I 0

VmA ? I mA ? Z1Lk
通过测量电压和测量电流可以计算出故障距离Lk. 通过与整定距离Lset比较可以实现对故障位置和区 段的判别。 B相故障: C相故障:

VmB ? VB VmC ? VC

I mB ? I B ? K 3I 0
I mC ? I C ? K 3I 0

(2)两相接地短路故障 (K(1,1))
VkB ? VkC ? 0 BC两相金属性短路接地故障时,

VmB ? VB
VmC ? VC

? ?I ? ?K ? 3I ? I mB B 0 ? ?I ? ?K ? 3I ? I mC C 0
均能够正确反应故障距离

VmB ? I mB ? Z1Lk VmC ? I mC ? Z1Lk
VB ? VC ? ( I B ? I C ) ? Z1Lk

同样可以用来判断故障距离

(3)两相短路故障(K(2))
以AB两相金属性短路为例, VkA ? VkB

VB ? VC ? ( I B ? I C ) ? Z1Lk
令:

VmAB ? VA ? VB

? ?I ? ?I ? I mAB A B
可用来正确判断故障距离

VmAB ? I mAB ? Z1Lk

(4)三相对称短路 (K(3))
任何一相的电压、电流,两相的相间电压、电流差均可构成距 离保护。

3.1.3 三相系统中测量电压和测量电流的选取
为保护接地短路,采用接地距离保护接线方式:
? 取测量电压为保护安装处故障相对地电压 ? 测量电流为带零序电流补偿的故障相电流 ? 可正确反应:单相接地短路、两相接地短路、三相短路

为保护相间距离保护,采用相间距离保护接线方式:
? 取测量电压为两故障相的电压差 ? 测量电流为两故障相的电流差 ? 可正确反应:两相短路、两相接地短路、三相短路

电力系统继电保护

接线方式 A

接地阻抗继电器接线方式 B C AB

相间阻抗继电器接线方式
BC CA

故障类型

VmA ? VA
A B C + - -

VmB ? VB
- + -

VmC ? VC
- - +

VmAB ? V A ? VB
- - -

VmBC ? VB ? VC I mBC ? I B ? I C
- - -

VmCA ? VC ? V A I mCA ? I C ? I A
- - -

I mA ? I A ? K 3I 0 I mB ? I B ? K 3I 0 I mC ? I C ? K 3I 0 I mAB ? I A ? I B
P-g

P-p-g

AB
BC CA

+
- + - - - +

+
+ - - - - +


+ + - - - +

+
- - + - - +


+ - - + - +


- + - - + +

P-p

AB BC CA

3p

ABC

Note “+”表示保护可正确动作。 “-”表示测量阻抗比实际阻抗大。

3.1.4 距离保护的时限特性
时限特性——距离保护的动作时间 t 与故障点到 保护安装处的距离Lk之间的关系
短路点距离保护安装点近时,Zk小,动作时间短; 短路点距离保护安装点远时,Zk 大,动作时间长; 阶梯型时限特性,距离I、II、III段。

3.1.5 距离保护的构成

启动部分:判 别系统是否发 生故障

振荡闭锁部 分:防止振荡 时保护误动作

配合逻辑部 分

测量部分:在 系统故障的情 况下,快速、 准确的测定出 故障的方向和 距离,并与预 先设定的保护 范围相比较

电压回路断 线部分:电压 回路断线时, 闭锁保护

出口部分:跳 闸出口和信号 出口

电力系统继电保护

谢谢!

电力系统继电保护