输电线路新型距离保护

前言

角注符号说明

第一章 概述

第一节 距离保护作用及基本工作原理

第二节 距离保护的时限特性

第三节 距离保护的组成

第四节 距离保护的分类

第二章 基础知识

第一节 横向短路故障分析

第二节 非全相运行分析

第三节 铁芯元件

第四节 继电式触发电路

第五节 模拟量工作电压形成回路

第六节 数字量工作电压的形成

第七节 模拟量的幅值比较和相位比较

第八节 数字式相位比较

第九节 幅值比较和相位比较的比较量间的转换

第十节 模拟阻抗的形成

第十一节 开头量输入、输出回路

第三章 反应接地故障的阻抗继电器

第一节 接线方式

第二节 极化电压的作用

第三节 环形整流化相方式工作的接地方向阻抗继电路

第四节 过流电阻地接地方向阻抗继电器性能的影响

第五节 堆序电抗继电路

第六节 以正序电压为极化量的接地方向阻抗继电器

第七节 突变量阻抗继电器（接地）

第八节 四边形特性接地方向阻抗继电器

第九节 复合特性接地方向阻抗继电器

第四章 反应相间故障的阻抗继电器

第五章 阻隔抗继电器的技术指标和参数

第六章 多相补偿阻抗继电器

第七章 距离保护选相

第八章 距离保护起动

第九章 距离保护振荡闭锁

第十章 距离保护断线失压闭锁

第十一章 距离保护的运行和影响正确工作的因素

第十二章 保护装置实例

主要参考文献2100433B

由于微机在继电保护领域中的应用，使高压输电线路保护发生了根本变化，作为核心部分的新型距离保护，几乎覆盖了高压输电线路保护所有新原理和新技术。鉴于此，本书也作了较为全面的分析和讨论。对距离保护中的选区相和起动部分，书中对各种突变量和稳态数字式选相元件的工作队原理、性能特点以及实现方法作了分析和讨论；对数字式突变量起动元件及浮动门槛技术等作了较为全面的论述。对于距离保护中的振动闭锁和断线失压闭锁，与传统距离保护中的相比，有了全新的分析，并就平行双回路和串联补偿电容对距离保护工作的影响及其相关措施也作了全面的分析和讨论。本书还系统地介绍了LFP-901、LFP-902（RCS-901、RCS-902）型和PSL-601、PSL-602型超高压线路成套微机保护装置。

本书主要作为从事继电保护运行、维护、调试、制造等工程技术人员的专业读物，也作为电力系统运行及其管理人员的读物，还可供从事电气设计人员的参考和大专院校的教学参考。

《输电线路距离保护》 。首先分析了以阻抗测量实现距离测量的距离保护中出现的问题及其解决方法，系统地分析了阻抗继电器的构成及其性能，着重分析了交叉极化类方向阻抗继电器的可变特性和分析方法，归纳分析了距离保护装置各主要部分的构成和距离保护在高压线路上应用的问题。

《输电线路距离保护》从阐述基本原理出发，还介绍了阻抗法故障测距的方法，并分析了故障测距中阻抗测距与距离保护中阻抗测距的不同要求。原理分析最终应落实于应用，书中实例还介绍了新型微机距离保护装置的构成。

《输电线路距离保护》可供电力系统从事相关工作的设计、制造、运行及科研人员和高等院校师生参考。2100433B

接地距离保护原理特性

距离保护和电流保护一样是反应输电线路一侧电气量变化的保护。在电网中，将输电线路一侧的电压、电流加到阻抗继电器中，阻抗继电器反应的是它们的比值，称之为阻抗继电器的测量阻抗。

反应输电线路一侧电气量变化的保护一定要满足两个条件。首先，它必须区分正常运行和短路故障。其次，它应该能反应短路点的远近。正常运行时，加在阻抗继电器上的电压是额定电压，电流是负荷电流。阻抗继电器的测量阻抗是负荷阻抗。短路时，加在阻抗继电器上的电压是母线处的残压，电流是短路电流。阻抗继电器的测量阻抗是短路阻抗，。由于，，因而。所以，阻抗继电器的测量阻抗可以区分正常运行和短路故障。如果在K点发生金属性短路，短路点到保护安装处的阻抗为，流过保护的电流为，则保护安装处的电压为。阻抗继电器的测量阻抗是。这说明阻抗继电器的测量阻抗反应了短路点到保护安装处的阻抗，也就是反应了短路点的远近。所以可以用它来构成反应一侧电气量的保护。

由于阻抗继电器的测量阻抗反应了短路点的远近，也就是反应了短路点到保护安装处的距离，所以把以阻抗继电器为核心构成的反应输电线路一侧电气量变化的保护称做距离保护。

距离保护相对于电流保护来说，其突出的优点是受运行方式变化的影响小。距离保护第Ⅰ段只保护本线路的一部份，在保护范围内金属性短路时，一般在短路点到保护安装处之间没有其它分支电流，所以它的测量阻抗完全不受运行方式变化的影响。距离保护第Ⅱ、Ⅲ段其保护范围伸到相邻线路上，在相邻线路上发生短路时，由于在短路点和保护安装处之间可能存在分支电流，所以它们在一定程度上将受运行方式变化的影响。

由于阻抗继电器的测量阻抗可以反应短路点的远近，所以可以做成阶梯型时限特性。短路点越近，保护动作得越快；短路点越远，保护动作得越慢。第Ⅰ段按躲过本线路末端短路（本质上是躲过相邻元件出口短路）继电器的测量阻抗(也就是本线路阻抗)整定。它只能保护本线路的一部份，其动作时间是保护的固有动作时间（软件算法时间），不带专门的延时。第Ⅱ段应该可靠保护本线路的全长，它的保护范围将伸到相邻线路上，其定值一般按与相邻元件的瞬动段例如相邻线路的第Ⅰ段定值相配合整定。第Ⅲ段除作为本线路Ⅰ、Ⅱ段的后备外，也作为相邻元件保护的后备。所以它除了在本线路末端短路要有足够的灵敏度外，在相邻元件末端短路也应有足够的灵敏度，其定值一般按与相邻线路Ⅱ、Ⅲ段定值相配合并躲最小负荷阻抗整定。

接地距离保护一般公式

在系统中，线路上K点发生短路。保护安装处的相电压应该是短路点的该相电压与输电线路上该相的压降之和。输电线路上该相的压降是该相上的正序、负序、和零序压降之和。如果考虑到输电线路的正序阻抗等于负序阻抗，保护安装处相电压的计算公式为：

（2-8）

式中——相。A、B、C。

、、——流过保护的该相的正序、负序、零序电流。

、、——短路点到保护安装处的正、负、零序阻抗。

K——零序电流补偿系数。。为输电线路相间的互感阻抗。

——短路点的该相电压。

——输电线路上该相从短路点到保护安装处的压降。

保护安装处的相间电压可以认为是保护安装处的两个相电压之差。考虑到如（2-8）式所示的相电压的计算公式后，保护安装处相间电压的计算公式为：

（2-9）

式中——两相相间。、BC、CA。

——短路点的相间电压。

——两相电流差。

——输电线路上从短路点到保护安装处的两相压降之差。两相上的项相抵消。

（2-8）、（2-9）两式是短路时保护安装处电压计算的一般公式。

接地距离保护分析

工作电压

极化电压

动作方程(2-10)

1.正方向故障

正向单相接地短路。以为例。

分析A相接地阻抗继电器。假设短路前空载，下面各式中的电流都是故障分量电流。用系统图里的参数来表达工作电压和极化电压：

式中：

、、是正、负、零序电流分配系数。动作方程：

（2-11）

动作方程对应的动作特性是以（ ）和两点的连线为直径的圆。该圆向第Ⅲ象限带有偏移。

2.反方向故障：

反向单相接地短路。以为例。

分析A相接地阻抗继电器。假设短路前空载，下面各式中的电流都是故障分量电流：

（2-12）

(2-13)

式中的表达式如上式所示。其值在0.75到0.87之间。是保护正方向的等值阻抗。

将（2-12）和（2-13）两式代入动作方程(2-10)，并消去分子分母中的得：

动作方程对应的动作特性是以（ ）和两点的连线为直径的圆。该圆向第Ⅰ象限上抛，远离了座标原点。

当反方向发生单相接地短路时，继电器的测量阻抗落在第Ⅲ象限。即使在反方向出口或母线发生短路，过渡电阻的附加阻抗是阻容性的话，测量阻抗进入第Ⅱ象限也进入不了圆内。所以在反向发生单相接地短路时该继电器有良好的方向性。

当短路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短;当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗大，动作时间就增长，这样保证了保护有选择性地切除故障线路。距离保护的动作时间 （t）与保护安装处至短路点距离（l）的关系t=f（l），称为距离保护的时限特性。为了满足继电保护速动性、选择性和灵敏性的要求，广泛采用具有三段动作范围的时限特性。三段分别称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，它们分别与电流速断、限时电流速断及过电流保护相对应。

距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的，它的保护范围为本线路全长的80～85%；第Ⅱ段与限时电流速断相似，它的保护范围应不超出下一条线路距离第Ⅰ段的保护范围，并带有高出一个△t的时限以保证动作的选择性;第Ⅲ段与过电流保护相似，其起动阻抗按躲开正常运行时的负荷参量来选择，动作时限比保护范围内其他各保护的最大动作时限高出一个△t。