電力系統繼電保護原理華北電力大學電力系統繼電保護原理華北電力大學1一緒論一緒論21電力系統繼電保護的作用

（1）當電力系統發生故障時，自動、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統中切除，使故障元件免于繼續遭到破壞，保證其他無故障設備迅速恢復正常運行；（2）反應電氣元件的不正常運行狀態，并根據運行維護的條件（例如有、無經常值班人員）而動作于發出信號、減負荷或跳閘。1電力系統繼電保護的作用32繼電保護的基本原理

電力系統發生故障后，工頻電氣量變化的主要特征是：（1）電流增大。（2）電壓降低。（3）電流與電壓之間的比值和相位角改變。（4）不對稱短路時，出現相序分量。正確區分正常運行與故障狀態正確區分區內故障與區外故障2繼電保護的基本原理

電力系統發生故障后，工頻電43繼電保護裝置的組成3繼電保護裝置的組成5微機保護的硬件結構

繼電保護主要由AC板、CPU板、繼電器板、顯示面板和電源、開關量輸入輸出板（簡稱開入開出板）等模塊構成。微機保護的硬件結構

繼電保護主要由AC板、CPU板、繼電器64對繼電保護裝置的基本要求

(1)選擇性選擇性就是指當電力系統中的設備或線路發生短路時，其繼電保護僅將故障的設備或線路從電力系統中切除，使停電范圍盡可能的小。當故障設備或線路的保護或斷路器拒絕動作時，應由相鄰設備或線路的保護將故障切除。4對繼電保護裝置的基本要求

(1)選擇性74對繼電保護裝置的基本要求

(2)速動性速動性是指繼電保護裝置應盡可能快地切除故障。快速切除故障，對電力系統的運行及電氣設備是有利的。從發生故障到故障切除所用的時間保護動作時間+斷路器分閘時間4對繼電保護裝置的基本要求

(2)速動性從發生故障到84對繼電保護裝置的基本要求

(3)靈敏性靈敏性是指：在最不利條件下在保護裝置對故障的反應能力。最不利條件：系統為最小運行方式保護范圍末端短路短路電流最小的短路類型靈敏性通常用靈敏系數來衡量。4對繼電保護裝置的基本要求

(3)靈敏性94對繼電保護裝置的基本要求

4．可靠性不拒動不誤動

正確動作率=正確動作次數/動作總次數

X100%4對繼電保護裝置的基本要求

4．可靠性正確動作率=正105各種保護的保護范圍配合

5各種保護的保護范圍配合

11二基礎知識1.互感器2.變換器3.對稱分量濾過器二基礎知識1.互感器12高電壓大電流互感器低電壓小電流變換器更小弱電元件繼電器對稱分量濾過器序分量一次二次高電壓互感器低電壓變換器更小弱電元件繼電器對稱分量濾過器序分13(一).互感器1電壓互感器電壓互感器一般分為電磁式和電容式兩種。TV一次電壓額定值為電網的額定電壓二次電壓(線)額定值為100V電壓互感器的一、二次線圈額定電壓之比，稱為電壓互感器的變比(一).互感器1電壓互感器電壓互感器一般分為電磁14(1)電磁式電壓互感器誤差:幅值誤差ΔU'角度誤差δ受負荷的大小及其功率因數角的影響(1)電磁式電壓互感器誤差:15(2)電容式電壓互感器空載時的情況(2)電容式電壓互感器空載時的情況16(2)電容式電壓互感器ΔU’.負載時的分析誤差來源在于負荷電流在等值電源內阻抗上的壓降。(2)電容式電壓互感器ΔU’.負載時的分析誤差來源在于負荷17(3)電壓互感器的工作特點和要求：

一次繞組與高壓電路并聯；二次繞組不允許短路（短路電燒毀TV）

變換的準確性。二次繞組有一點直接接地；，裝有熔斷器；(3)電壓互感器的工作特點和要求：一次繞組與高壓電路并聯；18

(4)電壓互感器的接線方式1）單相電壓互感器接線可測量某兩相之間的線電壓；也可用在中性點直接接地系統中測量相對地電壓

(4)電壓互感器的接線方式1）單相電壓互感器接線可測量某19電壓互感器的接線方式2）V-V接線用來測量各相間電壓，但不能測量相對地電壓電壓互感器的接線方式2）V-V接線用來測量各相間電壓，但20

電壓互感器的接線方式3）一臺三相三柱式電壓互感器Y,Y0接線用于測量線電壓電壓互感器的接線方式3）一臺三相三柱式電壓互感器Y,Y0接21電壓互感器的接線方式4）一臺三相五柱式電壓互感器的接線它既能測量線電壓和相電壓，又可以用作絕緣監察裝置。電壓互感器的接線方式4）一臺三相五柱式電壓互感器的接線它既22

電壓互感器的接線方式5）三個單相三繞組電壓互感器Yn,y0,d接線用于測量線電壓、相電壓和零序電壓電壓互感器的接線方式5）三個單相三繞組電壓互感器Yn,y023誤差有二：幅值誤差相位誤差δ誤差與負荷阻抗的大小成正比，與勵磁阻抗成反比。(1)電流互感器的誤差誤差有二：幅值誤差相位誤差δ誤差與負荷阻抗的大小成正比，與勵242電流互感器一次線圈額定電流已標準化二次線圈額定電流為5A或1A電流互感器的一、二次線圈額定電流之比，稱為電流互感器的變比TA**I1I22電流互感器一次線圈額定電流已標準化二次線圈額定電流為5A25(2)電流互感器的工作特點和要求：1)一次繞組與高壓回路串聯，I1只取決于所在高壓回路電流，而與二次負荷大小無關；2)二次回路不允許開路，否則會產生危險的高電壓，危及人身及設備安全；3)二次回路必須有一點直接接地，防止一、二次繞組絕緣擊穿后產生對地高電壓，但僅一點接地；4)變換的準確性。(2)電流互感器的工作特點和要求：26(3).電流互感器的接線方式三相星形接線方式(3).電流互感器的接線方式三相星形接線方式27兩相不完全星形接線兩相不完全星形接線28兩相差接線方式ACBKA兩相差接線方式ACBKA29三角形接線方式IIIACBKAaKAbKAc三角形接線方式IIIACBKAaKAbKAc30

電壓變換器（YVM）的工作原理與電壓互感器完全相同。但由于電壓變換器是專用設備，二次負荷是固定不變的，因此，其幅值誤差可以計入變壓比之內。但是角度誤差是不能計入的。(二)變換器1電壓變換器電壓變換器（YVM）的工作原理與電壓互感器完全相同。31L1L2mnRZLW1W2R忽略勵磁電流：當Ifh=0

時：2電流變換器L1L2mnRZLW1W2R忽略勵磁電流：當Ifh=032R’φR↓3電抗變壓器RW1**W2改變φ角,對幅值稍有影響R’φR↓3電抗變壓器RW1**W2改變φ角,對幅值稍有影33(三)對稱分量濾過器1對稱分量濾過器的基本原理其中(三)對稱分量濾過器1對稱分量濾過器的基本原理其中34三相五柱式電壓互感器2零序電壓濾過器三相五柱式電壓互感器2零序電壓濾過器35用三個單相式電壓互感器用三個單相式電壓互感器36接于發電機中性點的電壓互感器接于發電機中性點的電壓互感器37保護裝置內部合成零序電壓保護裝置內部合成零序電壓383零序電流濾過器3零序電流濾過器39

對于采用電纜引出的送電線路，廣泛采用零序電流互感器的接線獲得零序電流。

采用零序電流互感器的優點是沒有不平衡電流，同時接線也更簡單。對于采用電纜引出的送電線路，廣泛采用零序電流互感器的40當加入零序電壓時：所以因為參數：4電阻－電容式負序電壓濾過器當加入零序電壓時：所以因為參數：4電阻－電容式負序電壓濾過41當加入正序電壓時：4電阻－電容式負序電壓濾過器參數：當加入正序電壓時：4電阻－電容式負序電壓濾過器參數：42當加入負序電壓時：若改變輸入的相序（A，C，B），則為正序濾過器。4電阻－電容式負序電壓濾過器參數：當加入負序電壓時：若改變輸入的相序（A，C，B），則為正序濾43電阻－電感型負序電流濾過器參數：圖中C是作角度誤差補償用的由左圖可得：5負序電流濾過器電阻－電感型負序電流濾過器參數：圖中C是作角度誤差補償用44

加入零序電流：加入零序電流：45加入正序電流：TAM有角度誤差，TX的轉移阻抗不是純電抗，故在TAM副邊加一電容，以補償角誤差。則即要使加入正序電流：TAM有角度誤差，TX的轉移阻抗不是純電抗，故46

加入負序電流：加入負序電流：47將負序電流濾過器的關系破壞即可。在上述做法的基礎上，增加一個電流變換器加入零序電流。復合電流：復合電流：6復合電流濾過器將負序電流濾過器的關系破壞即可。在上述做法的基礎上，增加48

三階段式電流保護及重合閘三階段式電流保護及重合閘49(一)輸電線路保護的配置10~35kV單電源輸電線路：階段式電流保護（I、II主保護；III后備保護）單電源環網或多電源輻射型網絡：方向電流保護（I、II主保護；III后備保護）110kV輸電線路：距離保護及零序電流保護（I、II主保護；III后備保護）220~500kV輸電線路：全線速動保護（主保護）,距離保護及零序電流保護（后備保護）(一)輸電線路保護的配置50(二)重合閘工作方式10~110kV輸電線路：三相一次重合閘，包括停用、三重二種工作方式。220~500kV輸電線路：綜合重合閘，包括停用、三重、單重、綜重四種工作方式。(二)重合閘工作方式10~110kV輸電線路：三相一次重合51(三)相間故障電流及方向電流保護相間故障電流保護(三)相間故障電流及方向電流保護相間故障電流保護52對于僅反應于電流增大而瞬時動作的電流保護，稱為電流速斷保護。它是三段式電流保護的第Ⅰ段。

1電流速斷保護對于僅反應于電流增大而瞬時動作的電流保護，稱為電流速斷保護。53k1K2式中：(1)動作電流的整定k1K2式中：(1)動作電流的整定54k1K2(2)最小保護范圍校驗要求≥(15~20)%k1K2(2)最小保護范圍校驗要求≥(15~20)%55特例：線路-變壓器組特例：線路-變壓器組562限時電流速斷保護2限時電流速斷保護57式中：(1)動作電流的整定式中：(1)動作電流的整定58(2)動作時限的選擇通常取為0.5s應比下一條線路速斷保護的動作時限高出一個時間階梯Δt。(2)動作時限的選擇通常取為0.5s應比下一條線路速斷保護的59按系統最小運行方式下，線路末端發生兩相短路時的短路電流進行校驗要求≥1.3(3)靈敏度的校驗按系統最小運行方式下，線路末端發生兩相短路時的短路電流進行校603過電流保護3過電流保護61(1)動作電流的整定（1）大于流過該線路的最大負荷電流

（2）外部故障切除后電動機自起動時，應可靠返回k1(1)動作電流的整定（1）大于流過該線路的最大負荷電流（262(2)動作時限的選擇按階梯原則選擇(2)動作時限的選擇按階梯原則選擇63(3)靈敏性的校驗（1）作為近后備時采用最小運行方式下本線路末端兩相短路時的電流來校驗，要求1(3)靈敏性的校驗（1）作為近后備時采用最小運行方式下本線路643.靈敏性的校驗（2）作為遠后備時采用最小運行方式下相鄰線路末端兩相短路時的電流來校驗，要求13.靈敏性的校驗（2）作為遠后備時采用最小運行方式下相鄰線路65123456k1在各個過電流保護之間，要求靈敏系數互相配合123456k1在各個過電流保護之間，要求靈敏系數互相配合66321k24電流保護的整定計算算例ABDQF1QF2CQF3Dk1321k24電流保護的整定計算算例ABDQF1QF2CQ67電流保護的整定計算算例計算三相短路電流最大運行方式最小運行方式電流保護的整定計算算例計算三相短路電流最大運行方式最小運行方68電流保護的整定計算算例計算三相短路電流最大運行方式最小運行方式電流保護的整定計算算例計算三相短路電流最大運行方式最小運行方69電流保護的整定計算算例計算保護1的電流速斷保護動作電流二次值電流保護的整定計算算例計算保護1的電流速斷保護動作電流二次值70電流保護的整定計算算例計算保護1的電流速斷保護計算最小保護范圍電流保護的整定計算算例計算保護1的電流速斷保護計算最小保護范71電流保護的整定計算算例計算保護1的限時電流速斷保護動作電流二次值電流保護的整定計算算例計算保護1的限時電流速斷保護動作電流二72電流保護的整定計算算例計算保護1的限時電流速斷保護動作時限靈敏系數校驗電流保護的整定計算算例計算保護1的限時電流速斷保護動作時限靈73電流保護的整定計算算例計算保護1的過電流保護AB線路最大負荷電流動作電流電流保護的整定計算算例計算保護1的過電流保護AB線路最大負荷74電流保護的整定計算算例計算保護1的過電流保護動作時限靈敏系數校驗電流保護的整定計算算例計算保護1的過電流保護動作時限靈敏系數75

5相間故障方向電流保護為什么要加功率方向繼電器？

在單電源環網或雙側電源網絡中為了保證保護動作的選擇性。5相間故障方向電流保護為什么要加功率方向繼電器？在單電76900接線所謂900接線方式是指系統三相對稱，COSφ=1時，加入繼電器的電流超前電壓900。900接線所謂900接線方式是指系統三相對稱，COSφ=1時77接線圖接線圖78

功率方向繼電器的動作區：設功率方向繼電器的動作區：設79功率方向繼電器的動作區：設功率方向繼電器的動作區：設80

取30°或45°；

：加入功率方向繼電器的電壓和電流之夾角：輸電線路的阻抗角，取決于線路參數；：當時，：功率方向繼電器的內角；功率方向繼電動作最靈敏。

四個角度：取30°或45°；：加入功率方向繼電器的電壓和電流之81(1)各種相間短路時的動作情況內角的選擇范圍：（1）正方向三相短路以KWA為例：(1)各種相間短路時的動作情況內角的選擇范圍：（1）正方向三82分析正方向出口兩相短路（以BC兩相短路為例）取分析正方向出口兩相短路（以BC兩相短路為例）取83分析正方向出口兩相短路（BC兩相短路）分析正方向出口兩相短路84KWA：KWC：分析正方向出口兩相短路（以BC兩相短路為例）不動作KWB：動作動作==UU,IICArBr&&&&°-==30IUargBCArB&&j==UU,IIABrCr&&&&°-==30IUargCABrC&&jKWA：KWC：分析正方向出口兩相短路（以BC兩相短路為例）85分析正方向遠方兩相短（以BC兩相短路為例）分析正方向遠方兩相短86KWA：KWC：分析正方向遠方兩相短路（BC兩相短路）不動作KWB：動作動作==,UU,IICArBr&&&&°-==60IUargBCArB&&j==,UU,IIABrCr&&&&°==0IUargCABrC&&jKWA：KWC：分析正方向遠方兩相短路不動作KWB：動作動作87小結:

采用90°接線方式的優缺點優點：①對各種兩相短路都沒有死區。②適當選擇內角α后，對線路上各種相間故障都能保證動作的方向性。缺點：三相短路時仍有死區。小結:采用90°接線方式的優缺點優點：88(2)方向性電流保護整定計算特點(1)電流速斷保護的整定計算(2)方向性電流保護整定計算特點(1)電流速斷保護的整定計89必須同時考慮正反方向短路當：當：保護2帶方向保護2不帶方向必須同時考慮正反方向短路當：當：保護2帶方向保護2不帶方向90同一線路兩側的電流速斷保護，定值小者加方向元件,定值大者不加方向元件。保護1可不加KW

電流速斷保護方向元件的裝設原則同一線路兩側的電流速斷保護，定值小者加保護1可不加KW電流91

對同一變電站的電源出線，動作延時長的可不加KW，動作延時小的或相等時要加KW。(2)過電流保護方向元件的裝設原則對同一變電站的電源出線，動作延時(2)過電流92四零序電流及零序方向電流保護四零序電流及零序方向電流保護931零序電量特點——零序電壓故障點的零序電壓3U0最高，離故障點越遠，3U0越低。變壓器中性點接地處3U0=0。1零序電量特點——零序電壓故障點的零序電壓3U0最高，離故941零序電量特點——零序電流零序電流的分布與中性點接地變壓器的位置有關。與電源的位置、數目無關。零序電流的大小與線路及中性點接地變壓器的零序阻抗有關。1零序電量特點——零序電流零序電流的分布與中性點接地變壓器的951零序電量特點——零序功率故障線路上，零序功率的方向與正序相反，從線路→母線。故障線路上，零序電流的方向由母線→線路。1零序電量特點——零序功率故障線路上，零序功率的方向與正序相962零序電量特點

——電壓、電流相位關系相位差由ZT10的阻抗角決定，與被保護線路的零序阻抗及故障點的位置無關2零序電量特點

——電壓、電流相位關系相位差由ZT10的阻973零序電壓的獲得用三個單相式電壓互感器3零序電壓的獲得用三個單相式電壓互感器983零序電壓的獲得三相五柱式電壓互感器3零序電壓的獲得三相五柱式電壓互感器993零序電壓的獲得接于發電機中性點的PT3零序電壓的獲得接于發電機中性點的PT1003零序電壓的獲得集成電路3零序電壓的獲得集成電路1013零序電壓的獲得微機保護中：3零序電壓的獲得微機保護中：1024零序電流的獲得零序流過濾器4零序電流的獲得零序流過濾器1034零序電流的獲得零序電流互感器4零序電流的獲得零序電流互感器1044零序電流的獲得變壓器中性點CT4零序電流的獲得變壓器中性點CT1054零序電流的獲得微機保護中：4零序電流的獲得微機保護中：1065零序電流保護I段:零序電流速斷保護220kV及以上:靈敏I段,不靈敏I段II段:零序電流限時速斷保護III段:零序過電流保護5零序電流保護I段:零序電流速斷保護1076零序方向電流保護零序電流分布6零序方向電流保護零序電流分布1086零序方向電流保護零序功率方向元件電磁型繼電器的靈敏角：+700微機保護的靈敏角：-11006零序方向電流保護零序功率方向元件1096零序方向電流保護零序功率元件的靈敏角UC3U0UAUBIAΦsen=-1100靈敏線UC3U0UAUBIA-3U0Φsen=700靈敏線6零序方向電流保護零序功率元件的靈敏角UC3U0UAU1107測定開口三角的接線7測定開口三角的接線111測定開口三角的接線UAa+UBb+UCc+UAUBUC測定開口三角的接線UAa+UBb+UCc+UAUBUC112五電網的距離保護

距離保護的基本原理電流保護的優點:簡單﹑可靠﹑經濟，其缺點:保護范圍或靈敏度受系統運行方式的變化影響很大。隨著電力系統的不斷擴大、電壓等級的增高（特別是35kV以上的系統），系統運行方式的變化越來越大，電流保護的選擇性﹑靈敏性﹑快速性很難滿足要求。距離保護受系統運行方式的影響小，因此在高壓、超高電網中廣泛采用距離保護。五電網的距離保護

距離保護的基本原理113不同狀態網絡圖（a）正常運行時電流、電壓(b)短路故障時電流、電壓不同狀態網絡圖（a）正常運行時電流、電壓114不同狀態的測量阻抗

不同狀態的測量阻抗1151阻抗繼電器阻抗繼電器是距離保護的核心元件。其主要作用是測量短路點到保護安裝地點之間的阻抗,并與整定的阻抗值進行比較,以確定保護是否應該動作。測量阻抗-加于繼電器端子上電壓電流的比值動作阻抗-繼電器剛好動作時的阻抗;整定阻抗-對應一定保護范圍的繼電器阻抗1阻抗繼電器阻抗繼電器是距離保護的核心元件。其主要作用測116用復平面分析阻抗繼電器動作特性

用復平面分析阻抗繼電器動作特性1172阻抗繼電器的接線

（1）對阻抗繼電器接線方式的基本要求：1）阻抗繼電器的測量阻抗應與故障點到保護安裝處的距離成正比，即Zm∝LK。2）阻抗繼電器的測量阻抗與故障的類別無關。2阻抗繼電器的接線

（1）對阻抗繼電器接線方式的基本要求118相間距離保護采用零度接線方式可正確反應的故障類型相間距離保護采用零度接線方式可正確反應的故障類型119接地距離保護可正確反應的故障類型采具有零序電流補償的接線方式接地距離保護可正確反應的故障類型采具有零序電流補償的接線方式120

微機距離保護的主要功能突變量起動元件

阻抗測量元件

振蕩閉鎖靜穩定破壞檢測選相模塊

區段劃分PT二次斷線判別分相跳閘三相跳閘

跳閘出口

后加速A相電流元件BC阻抗元件

后備跳閘0秒加速二段0秒加速三段1.5秒加速三段X相近加速距離三段

0.5s一段

1S二段整組復歸

AN、BN、CN、AB、BC、CA相電流差突變量元件

I、II、III段、轉換性故障判別微機距離保護的主要功能突變量起動元件阻抗測量元件121

園特性的方向阻抗測量元件園特性的方向阻抗測量元件122

園特性阻元件動作方程幅值比較動作方程半徑測量阻抗—圓心大于園特性阻元件動作方程幅值比較動作方程半徑測量阻抗—圓心大于123偏移特性偏移特性124方向阻抗特性方向阻抗特性125全阻抗特性全阻抗特性126

園特性阻元件動作方程相位比較動作方程園特性阻元件動作方程相位比較動作方程127

方向特性全阻抗特性偏移特性方向特性全阻抗特性偏移特性128

四邊形及多邊形方向阻抗測量元件四邊形及多邊形方向阻抗測量元件1293由輸電線路的微分方程計算R、X的方法

Z3由輸電線路的微分方程計算R、X的方法Z130電力系統繼電保護原理課件131

132電力系統繼電保護原理課件1334工頻變化量方向阻抗測量元件工頻變化量補償電壓門檻電壓4工頻變化量方向阻抗測量元件工頻變化量補償電壓門檻電壓134

正方向區內故障反方向故障正方向區外故障QF2QF1

135

正方向區內故障反方向故障正方向區外故障

136正方向故障的系統圖正方向故障的系統圖137

正方向故障的阻抗動作特性

取：

正方向故障的阻抗動作特性取：138

正方向故障的阻抗動作特性正方向故障的阻139反方向故障的系統圖反方向故障的系統圖140

反方向故障的阻抗動作特性

取：

反方向故障的阻抗動作特性取：141反方向故障的阻抗動作特性反方向故障的阻抗動作特性1425電力系統振蕩對距離保護的影響

發電機與系統之間或兩系統之間功角δ的周期性擺動現象稱為振蕩振蕩原因：靜穩定破壞故障切除慢發電機失磁非同期合閘5電力系統振蕩對距離保護的影響發電機與系統之間或兩系統之143系統振蕩對距離保護的影響并列運行的電力系統或發電廠之間出現功角大范圍的周期性變化的現象，稱為電力系統振蕩。在我國，把電力系統振蕩看作不正常運行狀態，因此，在系統振蕩過程中，要求繼電保護裝置不發跳閘命令，對于振蕩過程中可能誤動作的繼電保護，采取措施實現對保護的閉鎖。系統振蕩對距離保護的影響并列運行的電力系統或發電廠之間144雙側電源系統雙側電源系統145(1)系統振蕩時電壓電流的變化規律(1)系統振蕩時電壓電流的變化規律146電力系統繼電保護原理課件147電力系統繼電保護原理課件148(2)系統振蕩時測量阻抗的變化規律(2)系統振蕩時測量阻抗的變化規律149電力系統繼電保護原理課件150電力系統繼電保護原理課件151電力系統繼電保護原理課件152電力系統繼電保護原理課件153電力系統繼電保護原理課件154系統振蕩時測量阻抗的軌跡系統振蕩時測量阻抗的軌跡155系統振蕩時測量阻抗的變化軌跡

系統振蕩時測量阻抗的變化軌跡156(3)系統振蕩對距離保護的影響

（1)系統振蕩對安裝在不同地點的距離保護的影響(3)系統振蕩對距離保護的影響（1)系統振蕩對安裝在不同157電力系統繼電保護原理課件158(4)系統振蕩對不同特性的阻抗繼電器的影響方向阻抗繼電器全阻抗繼電器(4)系統振蕩對不同特性的阻抗繼電器的影響方向阻抗繼電器全阻159(5)對振蕩閉鎖回路的要求

1）當系統只發生振蕩而無故障時，應可靠閉鎖保護2）區外故障而引起系統振蕩時，應可靠閉鎖保護3）區內故障，不論系統是否振蕩，都不應閉鎖保護(5)對振蕩閉鎖回路的要求1）當系統只發生振蕩而無故障時160*

單純振蕩，突變量元件不動作，用距離保護三段或相電流元件判斷，保護不開放解決方法*

發生故障，突變量元件動作，短時（0.15-0.16秒）開放距離保護I、II段，III段可用延時躲過振蕩的影響*單純振蕩，突變量元件不動作，用距離保護三段或相電流元件判161

在振蕩中又發生故障，識別故障防止誤動的方法1增加延時。I段帶0.5秒延時，II段帶1秒延時III段延時大于最大振蕩周期2用負序和零序分量識別不對稱故障3用線路壓降的有功分量加延時識別對稱短路在振蕩中又發生故障，識別故障防止誤動的方法1增加延時。I162電力系統繼電保護原理課件1636影響距離保護正確工作的因素（1）故障點的過渡電阻。（2）故障點與保護安裝處之間的分支電流。（3）電壓互感器二次回路斷路線。（4）系統振蕩等。6影響距離保護正確工作的因素（1）故障點的過渡電阻。164(1)故障點過渡電阻的影響單側電源時過渡電阻的影響(1)故障點過渡電阻的影響單側電源時過渡電阻的影響165單側電源線路上過渡電阻的影響（1）使繼電器的測量阻抗增大，保護范圍縮短（3）線路越短，受過渡電阻的影響越大（2）可能導致保護無選擇性動作單側電源線路上過渡電阻的影響（1）使繼電器的測量阻抗增大，166雙側電源線路上過渡電阻的影響對送電側附加阻抗呈容性，測量阻抗的電抗部分將減小雙側電源線路上過渡電阻的影響對送電側附加阻抗呈容性，測量167雙側電源線路上過渡電阻的影響對受電側附加阻抗呈感性，測量阻抗的電抗部分將增大雙側電源線路上過渡電阻的影響對受電側附加阻抗呈感性，測量168雙側電源時過渡電阻的影響雙側電源時過渡電阻的影響169(2)分支電流的影響1）助增電流的影響(2)分支電流的影響1）助增電流的影響1701）助增電流的影響1）助增電流的影響1712）汲出電流的影響2）汲出電流的影響172(3)電壓互感器二次回路斷線的影響運行中，測量阻抗當電壓互感器二次回路斷線時保護誤動作。為防止這種誤動作，設一閉鎖裝置，當出現電壓互感器二次回路斷線時將距離保護閉鎖，退出運行。(3)電壓互感器二次回路斷線的影響運行中，測量阻抗當電壓互感1737距離保護的整定計算距離保護的I段:按輸電線路全長阻抗的80%-85%整定。距離保護的II段：按與相鄰線路的距離I段配合按與相鄰的變壓器差動保護配合7距離保護的整定計算距離保護的I段:1747距離保護的整定計算距離保護的III段:按與相鄰線路的距離II段配合。按與相鄰線路的距離III段配合。按躲過最小負荷阻抗整定。7距離保護的整定計算距離保護的III段:175距離保護的整定計算算例t9=0.5sABCTPTCDQF2QF5QF6QF1QF3QF4QF8QF1030KM60KM60KM80KMEt10=1.5sQF7距離保護的整定計算算例t9=0.5sABCTPTCDQF2176距離保護的整定計算算例線路變壓器負荷阻抗計算距離保護的整定計算算例線路變壓器負荷阻抗計算177距離保護的整定計算算例1)距離I段的整定2)距離II段的整定距離保護的整定計算算例1)距離I段的整定2)距離II段的整定178距離保護的整定計算算例與變壓器保護配合距離保護的整定計算算例與變壓器保護配合179與變壓器保護配合的最小分支系數取以上兩者中小者與變壓器保護配合的最小分支系數取以上兩者中小者180距離II段的動作時間距離II段的靈敏系數距離II段的動作時間距離II段的靈敏系數1813)距離III段的整定計算按方向阻抗繼電器計算躲避過最小負荷阻抗的定值3)距離III段的整定計算按方向阻抗繼電器計算躲避過最小負182距離III段的整定計算距離III段的動作時間-按階梯時間原則取動作時間較長者2.5秒距離III段的整定計算距離III段的動作時間-按階梯時間原則183近后備-對本線路末端故障的靈敏度距離III段的靈敏系數遠后備-對相鄰線路末端故障的靈敏度近后備-對本線路末端故障的靈敏度距離III段的靈敏系數遠后備184遠后備-對變壓器故障的靈敏度距離III段的靈敏系數遠后備-對相鄰線路末端故障的靈敏度遠后備-對變壓器故障的靈敏度距離III段的靈敏系數遠后備-對185遠后備-對變壓器故障的靈敏度距離III段的靈敏系數遠后備-對變壓器故障的靈敏度距離III段的靈敏系數186六高壓輸電線路的高頻保護六高壓輸電線路的高頻保護1871.高頻保護的構成電氣量

繼電保護發信機收信機收信機發信機繼電保護電氣量

通道

1.高頻保護的構成電氣量繼電保護發信機收信機收信機發信機188縱聯式繼電保護以高壓輸電線路構成的載波通道以二次電纜作為通道短線路縱差動保護高頻保護高頻方向保護高頻距離保護電流相位差動保護縱聯式繼電保護以高壓輸電線路構成的載波通道以二次電纜作為通道189以光纖作為通道光纖方向保護光纖差動保護以微波作為通道微波分相電流差動保護以光纖作為通道光纖方向保護光纖差動保護以微波作為通道微波分相190

第一類是縱聯方向保護。

高頻距離（閉鎖/允許）保護

高頻負序方向（閉鎖/允許）保護

高頻零序方向（閉鎖/允許）保護高頻突變量方向（閉鎖/允許）保護第一類是縱聯方向保護。高頻距離高頻負序方向（高頻零序方向191第二類是差動縱聯保護高頻相差保護

導引線差動保護光纖縱差保護

微波分相電流差動保護

第二類是差動縱聯保護高頻相差保護導引線差動保護光纖縱差192高頻信號在保護中的作用允許信號閉鎖信號跳閘信號高頻閉鎖信號跳閘測量元件（帶方向）與門閉鎖信號的跳閘邏輯高頻信號在允許信號閉鎖信號跳閘信號高頻閉鎖信號跳閘測量元件（193高頻允許信號跳閘測量元件（帶方向）與門高頻跳閘信號跳閘測量元件（帶方向）或門允許信號的跳閘邏輯跳閘信號的跳閘邏輯高頻允許信號跳閘測量元件（帶方向）與高頻跳閘信號跳閘測量元件194

方向高頻保護中的方向元件工頻變化量方向元件負序功率方向元件零序功率方向元件相電壓補償方向元件高頻距離保護中的方向元件方向阻抗元件方向高頻保護中的方向元件工頻變化量方向元件負序功率方向元件1951同時反應輸電線路各側的電氣量2必須具有信號傳輸通道3保護具有絕對的選擇性，不需與鄰線保護配合4對相鄰線路的故障不具備后備性縱聯式保護的特點1同時反應輸電線路各側的電氣量縱聯式保護的特點196高頻保護的分類：高頻閉鎖突變量方向（工頻變化量）保護高頻閉鎖負序方向保護高頻閉鎖零序方向保護高頻閉鎖距離保護以上也可按允許信號構成高頻保護的分類：以上也可按允許信號構成197高頻突變量方向（工頻變化量）保護可反應全相、非全相狀態下各種故障，不受系統振蕩、負荷電流的影響，動作速度快。缺點是只能反映故障初瞬的情況，不能反映穩態的故障情況。方向元件的靈敏度受系統運行方式變化的影響。高頻突變量方向（工頻變化量）保護可反應全相、非全相狀態下各種198高頻閉鎖負序方向保護主要缺點是不能可靠反映三相短路。靈敏度也受運行方式變化的影響。非全相運行再故障時保護不能可靠動作。可反映各種不對稱故障。不受振蕩和平行線零序互感的影響。高頻閉鎖負序方向保護主要缺點是不能可靠反映三相短路。靈敏度也199

高頻閉鎖距離保護：

保護范圍基本固定。可兼作下一線路的后備保護。缺點是受系統振蕩影響大。受過渡電阻影響保護范圍可能伸長或縮短。采用方向特性正方向出口故障有死區。有串補電容時保護性能變壞。TV二次斷線保護誤動。考慮分布參數時測量阻抗與故障點距離不成正比。高頻閉鎖距離保護：保護范圍基本固定。可兼作下一線路200分相電流差動保護不受振蕩的影響，具有絕對的選擇性，缺點是受輸電線路分布電容影響大。具有選相功能，受過渡電阻的影響小。分相電流差動保護不受振蕩的影響，具有絕對的選擇性，缺點是受輸201750kV線路每公里電容電流：傳送自然功率時的負荷電流為：當線路長度為1000kM時：750kV線路每公里電容電流：傳送自然功率時的負荷電流為：當202自然功率：電場能量與磁場能量平衡時的狀態，輸電線路既不消耗無功，也不產生無功。1150kV線路自然功率：自然功率：電場能量與磁場能量平衡時的狀態，1150kV線路自203相電壓補償式方向高頻保護可反映全想狀態下各種故障和非全相狀態下除兩相接地短路外的各種故障。不受振蕩的影響。不能反應三相短路。相電壓補償式方向高頻保護可反映全想狀態下各種故障和非全相不能2042閉鎖式高頻方向保護2閉鎖式高頻方向保護205高頻通道的構成方式

收發信機保護收發信機保護高頻通道的構成方式收發信機保護收發信機保護206保護裝置跳閘的條件是：兩側正方向元件均動作；兩側都不發信；收不到閉鎖信號；QF1QF2QF3QF4QF5QF6ABCDK保護裝置跳閘的條件是：QF1QF2QF3QF4QF5QF6A207高頻閉鎖信號

高頻閉鎖信號

123456ABCDK近故障點一側：正方向元件不動作且收到閉鎖信號；遠故障點一側：正方向元件動作但收到閉鎖信號；高頻閉鎖信號高頻閉鎖信號123456ABCDK近故障點一208閉鎖式高頻保護的問題1發信元件與停信元件的靈敏度配合問題2外部故障切除時遠故障點側保護誤動問題3外部故障近故障點側發信元件拒動造成遠故障點側保護誤動問題4單側電源內部故障問題5環網故障切除功率倒方向問題閉鎖式高頻保護的問題1發信元件與停信元件的靈敏度配合問題2209環網中功率倒向示意圖

環網中功率倒向示意圖210

高頻閉鎖方向保護的組成框圖t1t2t3高頻閉鎖方向保護的組成框圖t1t2t3211保護跳閘條件（1）高定值起動元件（突變量電流元件）動作（2）正方向測量元件動作（3）先收到5～7ms信號（4）然后收不到高頻信號保護跳閘條件212(3)允許式高頻方向保護(3)允許式高頻方向保護213

相—相制高頻保護通道音頻接口保護結合濾波器載波機同左側相—相制高頻保護通道音頻接口保護結合濾波器載波機同左側214

鍵控邏輯頻率合成器邏輯處理收信監視發信收信載波機GGT1

T1T2

T2T1+T2

T1+T2音頻接口功能示意圖頻率合成收信監215KQF1QF2QF3QF4QF5QF6ABCD區內故障本側正方向元件動作同時收到對側的允許信號KQF1QF2QF3QF4QF5QF6ABCD區內故障本側正216kQF1QF2QF3QF4QF5QF6ABCD區外故障近故障點一側：正方向元件不動作遠故障點一側：收不到對側的允許信號kQF1QF2QF3QF4QF5QF6ABCD區外故障近故障2171.區內故障通道破壞引起的問題

采用允許信號時，高頻通道一旦破壞，將造成內部故障保護拒動。允許式高頻方向保護的問題1.區內故障通道破壞引起的問題采用允許信號時，高頻通道一218

解決方法采用解除閉鎖式（微機保護中采用）起動前鑒頻信號正常起動后收不到允許信號相間故障本側正方向元件可靠動作解決方法采用解除閉鎖式（微機保護中采用）起動前鑒頻信號正常2192.單側電源內部故障的問題單電源內部故障時，由于另一側未合閘，方向元件不動作，不能向合閘側發出高頻允許信號，因此，合閘側保護拒動。QF1AQF2Bk2.單側電源內部故障的問題單電源內部故障時，由于另一側未合閘220

采用三跳回授功能收到對側允許信號本側斷路器為三跳位置向對側發出允許信號解決方法采用三跳回授功能收到對側允許信號解決方法221電力系統繼電保護原理課件222

高頻保護中的方向測量元件負序功率方向元件的動作區反應負序電壓與負序電流的相位關系動作區高頻保護中的方向測量元件負序功率方向元件的動作區反應負序電223零序功率方向元件的動作區反應零序電壓與零序電流的相位關系動作區零序功率方向元件的動作區反應零序電壓與零序電流的相位關系動作224工頻變化量方向元件

QF1QF2

F點發生單相金屬性接地的系統工頻變化量方向元件QF1225

QF1QF2

QF1QF2

正常負荷狀態短路附加狀態QF1QF2QF1QF2226

QF1QF2正方向故障的事故系統圖QF1QF2正方向故障的227電力系統繼電保護原理課件228正方向元件動作判據反方向元件動作判據正方向元件動作判據反方向元件動作判據229電力系統繼電保護原理課件230

反方向故障的事故系統

QF1QF2

231電力系統繼電保護原理課件232電力系統繼電保護原理課件233方向元件動作區方向元件動作區234結論正方向故障時：反方向故障時：元件可靠不動作元件可靠動作，元件可靠不動作元件可靠動作，結論正方向故障時：反方向故障時：元件可靠不動作元件可靠2353適應過渡電阻能力強。4可適用于具有串聯補償電容的高壓輸電線路。5對于大系統長線路加入補償阻抗，靈敏度不會降低。2非全相運行、系統振蕩方向元件的性能不受影響。1分析所得結論與故障類型無關優點3適應過渡電阻能力強。4可適用于具有串聯補償電容的高壓輸2364輸電線路的光纖縱差保護4輸電線路的光纖縱差保護237輸電線路的縱聯差動保護穩態差動電流穩態制動電流QF1QF2MN輸電線路的縱聯差動保護穩態差動電流穩態制動電流QF1QF2M238輸電線路的縱聯差動保護突變量差動電流突變量制動電流輸電線路的縱聯差動保護突變量差動電流突變量制動電流239分相縱聯差動保護的特性分相縱聯差動保護的特性240零序差動保護的特性零序差動保護的特性241突變量差動的動作方程不經電容電流補償經電容電流補償突變量差動的動作方程不經電容電流補償經電容電流補償242高定值差動的動作方程不經電容電流補償經電容電流補償高定值差動的動作方程不經電容電流補償經電容電流補償243低定值差動的動作方程不經電容電流補償經電容電流補償低定值差動的動作方程不經電容電流補償經電容電流補償244零序差動的動作方程按線路內部經高阻接地有靈敏度整定220kV線路按過渡電阻為100歐500kV線路按過渡電阻為300歐零序差動的動作方程按線路內部經高阻接地有靈敏度整定220kV245定值整定原則分相差動低定值：長線路投入電容電流補償按大于，短線路一般不低于分相差動高定值：長線路投入電容電流補償按大于，不投電容電流補償按大于短線路一般不低于定值整定原則分相差動低定值：長線路投入電容電流補償按大于246定值整定原則零序差動定值：1按躲過區外三相短路零序最大不平衡電流；2按區內經高阻接地故障有足夠靈敏度整定；3一般不低于；定值整定原則零序差動定值：1按躲過區外三相短路零序最大不平247縱聯差動保護的電容電流補償縱聯差動保護的電