4.1距離保護概述第四章輸電線距離保護1、距離保護的作用

原因：電流保護區隨系統運行方式而變化，有時電流速斷保護或限時電流速斷保護的保護范圍將變得很小，甚至沒有保護區。

對長距離、重負荷線路，線路的最大負荷電流可能與線路末端短路時的短路電流相差甚微，采用過電流保護，其靈敏性也常常不能滿足要求。4.1距離保護概述在高電壓、結構復雜的電網中，自適應電流保護的優點還不能得到充分發揮。2、距離保護的基本原理工作原理：距離保護是反應故障點至保護安裝處之間的距離，并根據該距離的大小確定動作時限的一種繼電保護裝置。特點：故障點距保護安裝處越近時，保護的動作時限就越短；反之，故障點距保護安裝處越遠時，保護的動作時限就越長。

4.1距離保護概述故障點總是由離故障點近的保護首先動作切除，從而保證了在任何形狀的電網中，故障線路都能有選擇性的被切除。距離保護核心元件：阻抗繼電器。阻抗繼電器：測量故障點至保護安裝處的距離。方向阻抗繼電器不僅能測量阻抗的大小，而且還應能測量出故障點的方向。4.1距離保護概述原理：測量故障點至保護安裝處的阻抗，實際上是測量故障點至保護安裝處的線路距離。假設：電壓、電流互感器變比等于1。加入繼電器電壓、電流為、。測量阻抗工作電壓：4.1距離保護概述設阻抗繼電器安裝在線路M側：特點：1）正向保護區外短路時，工作電壓大于0。4.1距離保護概述2）正向保護區內短路時，工作電壓小于0。3）反向短路，工作電壓大于0。

結論：檢測工作電壓的相位變化，不僅能測量出阻抗的大小，而且還能檢測出短路故障的方向。1、極化電壓設極化電壓與測量電壓同相位，以極化電壓作為參考相量。4.1距離保護概述區內區外注意：極化電壓只作相位參考量，不參與阻抗測量，任何時候其值不能為零。4.1距離保護概述動作方程或極化電壓作用：1）極化電壓是按相位比較原理工作的方向阻抗繼電器工作所必須。數值過大或過小都是不適宜的。4.1距離保護概述2）可保證方向阻抗繼電器正、反向出口短路故障時有明確的方向性。3）根據比相原理的阻抗繼電器性能特點的要求，極化電壓有不同的構成方式，可獲得阻抗繼電器的不同功能，改善阻抗繼電器性能。

2、插入電壓令4.1距離保護概述區內短路，大于。插入電壓一般與測量電壓同相。區外短路，小于。4.1距離保護概述3、距離保護時限特性距離保護的動作時限與保護安裝處到短路點間距離的關系，即的關系稱為時限特性。與三段式電流保護類似，具有階梯時限特性的距離保護獲得了廣泛的應用。4.1距離保護概述4、距離保護的構成

距離保護構成：三段式距離保護裝置一般由啟動元件、方向元件、測量元件、時間元件組成。4.1距離保護概述啟動元件:發生故障瞬間啟動保護裝置。可采用反映負序電流構成或負序與零序電流的復合電流構成，也可以采用反映突變量的元件作為啟動元件。方向元件：是保證動作的方向性，防止反方向發生短路故障時，保護誤動作。4.1距離保護概述測量元件：用阻抗繼電器實現，主要作用是測量短路點到保護安裝處的距離（或阻抗）。時間元件：主要作用是按照故障點到保護安裝處的遠近，根據預定的時限特性動作的時限，以保證動作的選擇性。4.1距離保護概述

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主講人：許建安4.2阻抗繼電器教學要求：掌握各種阻抗繼電器特點及應用范圍，整定阻抗、測量阻抗及動作阻抗意義；比幅與比相間的轉換。阻抗繼電器作用：阻抗繼電器是距離保護的核心,其主要作用是測量短路點到保護安裝處的距離。

加入阻抗繼電器的電壓與電流的比值稱為測量阻抗。4.2阻抗繼電器為了方便比較，通常將測量阻抗與整定阻抗畫在同一阻抗復數平面上。4.2阻抗繼電器

所表示的直線段為繼電器動作區，直線以外的區域為非動作區。

由于互感器的誤差，直線形動作特性不能采用的，必須擴大保護區。4.2阻抗繼電器4.2.1圓特性阻抗繼電器1、全阻抗繼電器動作方程：特點:1)圓的半徑為整定阻抗；2)圓內為動作區；3)動作不具有方向性。4.2阻抗繼電器圓的動作方程為：方程兩邊乘以電流,則方程為若令整定阻抗為：物理意義：正常運行時，電壓為額定電壓、電流是負荷電流，方程不滿足條件，即繼電器不動作；當在保護區內發生短路故障時，電壓降低，電流增大，方程滿足條件，保護起動。4.2阻抗繼電器動作方程兩邊同乘以測量電流,則方程為若令整定阻抗為：2、方向阻抗繼電器4.2阻抗繼電器動作方程：4.2阻抗繼電器

方向阻抗繼電器以電壓形式表示的動作方程為：特點：1）動作具有方向性；2）圓的直徑為整定阻抗；3）圓內為動作區。缺點：當加入繼電器的電壓等于零時，保護存在動作死區。4.2阻抗繼電器由于在保護安裝出口處發生三相短路時，加入繼電器的電壓為零，存在動作死區。實用的方向元件必須解決保護動作死區問題。動作阻抗：使阻抗繼電器啟動的最大測量阻抗。整定阻抗：指保護安裝處至保護區末端阻抗。4.2阻抗繼電器特點：當加入繼電器電壓與電流之間的相位差為不同數值時，動作阻抗也隨之而變。處于靈敏角狀態下動作阻抗具有最大值，保護區最長，即最靈敏。當測量阻抗角等于整定阻抗角時，此時動作阻抗具有最大值，將此角度稱為靈敏角。4.2阻抗繼電器比幅特性與比相特性間的轉換：動作方程為：4.2阻抗繼電器動作方程用電壓形式表示時，其方程為：缺點：當加入繼電器電壓為零時，也無法比相。存在動作死區。4.2阻抗繼電器3、偏移特性阻抗繼電器動作方程：4.2阻抗繼電器圓的半徑為：其中動作方程可表示為：4.2阻抗繼電器當，方程為：當，方程為：全阻抗繼電器4.2阻抗繼電器偏移特性阻抗繼電器比相形式動作方程：4.2阻抗繼電器以電壓形式表示動作方程為：4.2阻抗繼電器小結：1）測量阻抗：由測量電壓與測量電流的比值，大小與短路點到保護安裝處遠近有關；2）整定阻抗：一般取保護安裝點到保護范圍末端線路的阻抗；3）動作阻抗：使阻抗繼電器動作的最大測量阻抗。4.2阻抗繼電器4.2.2多邊形阻抗繼電器

多邊型阻抗繼電器反應故障點過渡電阻能力強、躲過負荷能力好，在微機保護中應用的相對廣泛。1、四邊形阻抗繼電器4.2阻抗繼電器動作方程：特點：測量阻抗落入四邊形區域內，保護動作。但保護不具方向性。4.2阻抗繼電器2、方向性多邊形阻抗繼電器

為了減小過渡電阻對阻抗保護的影響，各邊都采用了傾斜角，特性如圖所示。4.2阻抗繼電器動作方程：方向判別的動作方程為：4.2阻抗繼電器3、零序電抗繼電器

為克服單相接地短路時過渡電阻對保護區的影響，使阻抗繼電器動作特性適應附加測量阻抗的變化、保護區穩定不變，零序電抗繼電器是廣泛采用的一種阻抗繼電器。其動作特性是過整定阻抗端點有一個傾角的直線。4.2阻抗繼電器

送電側受電側

若附加測量阻抗角等于傾斜角，則動作特性與附加阻抗平行。則保護區不受過渡電阻的影響。4.2阻抗繼電器動作方程為：4.2阻抗繼電器小結：（1）多邊形特性阻抗繼電器與直線形零序電抗繼電器在微機保護中被廣泛應用；（2）其最大優點是躲過過渡電阻能力比較強；（3）同時可以采用帶方向性。4.2阻抗繼電器

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主講人：許建安4.3阻抗繼電器接線1、對阻抗繼電器接線要求１）阻抗繼電器的測量阻抗應正比于短路點到保護安裝處之間的距離；２）阻抗繼電器的測量阻抗應與故障類型無關，也就是保護范圍不隨故障類型而變化；3）阻抗繼電器的測量阻抗應不受短路故障點過渡電阻的影響。4.3阻抗繼電器接線2、反映相間短路故障接線當時，加在繼電器端子上電壓與電流的相位差為零。接線定義：加入相電壓與同相電流時：4.3阻抗繼電器接線測量阻抗可正確反應三相短路故障。4.3阻抗繼電器接線故障相電壓為：測量阻抗為：4.3阻抗繼電器接線保護安裝處相間電壓為：測量阻抗為：4.3阻抗繼電器接線

為了正確反映保護安裝處到短路點之間的距離，必須加入相間電壓與同名相的兩相電流差。繼電器1繼電器2繼電器34.3阻抗繼電器接線各種相間短路故障時的測量阻抗:1、三相短路保護安裝處母線電壓為：4.3阻抗繼電器接線阻抗繼電器1測量阻抗為：

說明在被保護線路發生三相金屬性短路故障時，三個阻抗繼電器的測量阻抗均等于短路點到保護安裝處的阻抗。4.3阻抗繼電器接線2、兩相短路（BC）故障相間電壓為：4.3阻抗繼電器接線阻抗繼電器2的測量阻抗為：

保護區內BC兩相短路時，阻抗繼電器2能正確地測量保護安裝處至短路點間的阻抗。

阻抗繼電器1、3所加電壓有一相非故障相電壓，電流只有一相故障電流，其測量阻抗較大。4.3阻抗繼電器接線3、兩相接地短路保護安裝處故障相電壓4.3阻抗繼電器接線阻抗繼電器2測量阻抗為：

上式可見，BC兩相接地短路故障時，阻抗繼器2能正確測量短路點至保護安裝處的距離。4.3阻抗繼電器接線將故障點電壓和電流分解為序分量，則3、反映接地接線4.3阻抗繼電器接線保護安裝處三序分量電壓為4.3阻抗繼電器接線保護安裝處A相電壓為：4.3阻抗繼電器接線若加入繼電器電壓、電流為則測量阻抗為4.3阻抗繼電器接線

為了正確測量阻抗，加入繼電器電壓、電流應為：其中：測量阻抗4.3阻抗繼電器接線

顯然，加入相電壓、帶零序電流補償的相電流，阻抗繼電器就能正確測量保護安裝處至短路點間距離。繼電器1繼電器2繼電器34.3阻抗繼電器接線4、反應突變量阻抗繼電器（1）反應工作電壓相位變化極化電壓取工作電壓前一個周期的值，記為：

動作方程為：4.3阻抗繼電器接線原理：反映阻抗繼電器工作電壓相位突變或幅值突變構成的阻抗繼電器。阻抗繼電器測量的是工作電壓前、后周期的相位變化，在穩定狀態下阻抗繼電器不可能動作，只有在發生短路故障后的第一個周期才有可能動作，所以稱為突變量阻抗繼電器。反映接地短路故障動作方程為：4.3阻抗繼電器接線

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主講人：許建安4.4選相原理

一個CPU判斷十種故障類型和相別耗時太長，因此要求在處理故障之前，預先進行故障類型和相別的判斷。識別出故障相別后，將相應的電壓、電流量取出，送至故障判別處理程序，可大量節約時間。當然對故障類型和相別判斷必須要有足夠準確性。選相元件只承擔選相任務，不承擔測量故障點距離和故障方向的任務。4.4選相原理要求：1）在保護區內發生任何形式的短路故障時，能判別故障相別，或判別出是單相故障還是多相故障。2）單相接地故障時，非故障相選相元件可靠不動作。3）在正常運行時，選相元件應該不動作。4）動作速度要快。4.4選相原理故障選相流程：4.4選相原理1、相電流差工頻變化量選相原理：利用系統發生短路故障時兩相電流差的變化量的幅值特征來區分各種類型故障。利用對稱分量法可得：4.4選相原理為分析方便，設1）A相接地短路故障兩非故障相電流差為零。4.4選相原理2）兩相短路（BC）兩相故障相電流差最大。4.4選相原理3）三相短路三個兩相電流差故障分量相等。4.4選相原理4）兩相接地（BC）若金屬性短路，k為實數且0＜k＜1一般情況下兩相接地短路與兩相短路相同，故障相電流差最大。4.4選相原理2、對稱分量選相原理：先判斷是否存在零序分量，排除三相短路和兩相短路，再用零序電流和負序電流進行比較，分析單相接地短路和兩相接地短路的區別。（1）單相接地短路4.4選相原理4.4選相原理定性分析設（1）A相接地時，（2）B相接地時，和（3）C相接地時，和4.4選相原理（2）兩相接地短路4.4選相原理（3）選相方法以基準選相區域，落在在不同相位區，對應了不同的接地故障類型和相別。

4.4選相原理

雖然可以用電流大小來區別兩種故障，但是測量電流受負荷電流影響，不能實現準確判別，特別在接地電阻較大時。

（1）當時，若在內，則判為兩相接地短路故障。4.4選相原理4.4選相元件2、余弦電壓選相4.4選相原理＞4.4選相原理如果不計電阻分量，

簡化為：若取4.4選相原理測量阻抗為：其中：4.4選相原理BC相經過渡電阻短路時，測量阻抗為4.4選相原理4.4選相原理只要能覆蓋的動作區，余弦電壓元件會動作。動作判據為＜＜4.4選相原理

發生接地短路故障時，滿足A相為特殊相條件，則A相或BC相接地短路故障。若元件動作，則判為BC接地短路故障。若不動作，判A相接地短路故障，實現了選相。4.4選相原理小結：1）為了能正確地測量短路點至保護安裝處的阻抗，分別裝設了相間短路和接地短路距離保護。2）微機保護中采用選相，其目的是為節約微機時間。3）要求故障類型及相別判斷準確性要高。4.4選相原理4）選相元件僅承擔選相任務，不承擔測量故障點距離和故障方向。5）相電流差工頻變化量選相原理是比較幅值大小。6）余弦電壓選相是利用故障點過渡電阻特征。4.4選相原理

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4.6啟動元件1、啟動元件的作用（1）閉鎖作用。因啟動元件動作后才給上保護裝置的電源，所以裝置在正常運行發生異常情況時是不會誤動作的，此時啟動元件起到閉鎖作用，提高了裝置工作的可靠性。（2）在某些距離保護中，啟動元件與振蕩閉鎖啟動元件為同一個元件，因此啟動元件起到了振蕩閉鎖的作用。4.6啟動元件（3）若保護裝置中第Ⅰ段和第Ⅱ段用同一阻抗測量元件，則啟動元件動作后按要求自動地將阻抗定值由第Ⅰ段切換到第Ⅱ段。當保護裝置采用Ⅱ、Ⅲ段切換時，同樣按要求能自動地將阻抗定值由第Ⅱ段切換到第Ⅲ段。（4）當保護裝置只用一個阻抗測量元件來反應不同短路故障形式時，則啟動元件應能按故障類型將適當的電壓、電流組合加于測量元件上。4.6啟動元件2、對啟動元件的要求（1）能反應各種類型的短路故障，即使是三相同時性短路故障，啟動元件也應能可靠啟動。（2）在保護范圍內短路故障時，即使故障點存在過渡電阻，啟動元件也應有足夠的靈敏度，動作可靠、快速，在故障切除后盡快返回。4.6啟動元件（3）被保護線路通過最大負荷電流時，啟動元件應可靠不動作；電力系統振蕩時啟動元件不允許動作。（4）當電壓回路異常時，阻抗繼電器可能發生誤動作，此時啟動元件不應動作，為此啟動元件應采用電流量，不采用電壓量來構成啟動元件。4.6啟動元件（5）為能發揮啟動元件的閉鎖作用，構成啟動元件的數據采集、CPU等部分最好應完全獨立，不應與保護部分共用。3、負序、零序電流啟動元件距離保護啟動元件：1）電流元件2）阻抗元件3）負序和零序電流元件4）電流突變量元件等4.6啟動元件電流啟動元件優缺點優點：簡單可靠、電壓回路斷線失壓不誤啟動在較高電壓等級的網絡中，靈敏度難于滿足要求，且振蕩時要誤啟動，只適用于及以下網絡的距離保護中。不對稱短路特點：一般三相短路是由不對稱短路發展而成，所以在三相短路的初瞬間也有負序電流出現。4.6啟動元件零序電流啟動：提高啟動元件靈敏度，與負序電流共同構成啟動元件。4、序分量濾過器算法獲取負序零序分量方法1）用負序、零序濾過器2）微機保護中，通過算法實現4.6啟動元件1、直接移相原理的序分量濾過器對于序列相應公式為4.6啟動元件

設每周采樣12點，即N=12，根據移相時的數據窗不同有不同的算法。當時，電壓相位相對于時滯后角度，對應采樣值為當分別為8和4時，電壓相量旋轉了和。4.6啟動元件4.6啟動元件當數據窗為8時：于是4.6啟動元件當數據窗為4時：4.6啟動元件圖,因,,三者對稱，負序輸出為零。4.6啟動元件當數據窗為2時：4.6啟動元件數據窗為1時：4.6啟動元件2、增量元件算法

突變量元件在微機保護中實現起來特別方便，因為保護裝置中的循環寄存區有一定記憶容量，可以很方便地取得突變量。比前一個周期的采樣值。4.6啟動元件

系統正常運行時，負荷電流是穩定的，或雖然有變化，但不會在一個工頻周期這樣短的時間內突然發生很大變化。4.6啟動元件

存在不足：按上式計算，如果電網的頻率偏離50，就會產生不平衡輸出。解決辦法：兩式相近4.6啟動元件1）相電流突變量元件以A相為例：2）相電流差突變量元件為了更有效地躲過系統振蕩，用采樣相隔N/2的兩個采樣值相加。計算式為4.6啟動元件4.6啟動元件3、小電流接地系統中的序分量濾過器算法

小電流接地系統中一般采用兩相式接線方式，電流互感器只裝在A、C兩相上。或4.6啟動元件4.6啟動元件4.6啟動元件4.6啟動元件若將A相正序分量電流逆時針移相，并與C相電流機械化量相加，正序有輸出，負序無輸出。若將C相負序分量電流逆時針移相，并與A相負序分量電流相量相加，負序分量有輸出，正序分量無輸出。4.6啟動元件如果每周采樣N=12，上式的離散形式為或4.6啟動元件4.7距離保護的振蕩閉鎖1、系統振蕩時電氣量變化特點特點:電力系統振蕩時兩側等效電動勢間的夾角在作周期性變化。產生振蕩原因：由于切除短路故障時間過長引起系統暫態穩定破壞，在聯系較弱的系統中，也可能由于誤操作、發電廠失磁或故障跳閘、斷開某一線路或設備、過負荷等造成系統振蕩。定義：并列運行的系統或發電廠失去同步的現象稱為振蕩。4.7距離保護的振蕩閉鎖振蕩造成影響：將引起電壓、電流大幅度變化，對用戶產生嚴重影響。設，要求：在振蕩過程中不允許保護發生誤動作。4.7距離保護的振蕩閉鎖系統振蕩時，設超前的相位為，兩側電勢相等，系統中各元件阻抗角相等，振蕩電流為：若，正常運行時夾角為，負荷電流為：4.7距離保護的振蕩閉鎖系統M、N點的電壓為：當最大。稱為振蕩中心4.7距離保護的振蕩閉鎖Z點位于處。4.7距離保護的振蕩閉鎖特點：正常運行時負荷電流幅值保持不變，振蕩電流幅值作周期變化。4.7距離保護的振蕩閉鎖其中：則測量阻抗變化軌跡為直線。4.7距離保護的振蕩閉鎖當m具有不同值時,直線位置不同。4.7距離保護的振蕩閉鎖2、全相振蕩時，系統保持對稱性，系統中不含負序、零序分量，只有正序分量。短路時，一般將出現負序分量或零序分量。3、系統電壓作大幅度變化4.7距離保護的振蕩閉鎖圖中、令則，所以于是4.7距離保護的振蕩閉鎖，M母線電壓最高。當時，當m=0.5時，M母線電壓為零。M越趨近0.5。變化幅度越大。4.7距離保護的振蕩閉鎖設系統總阻抗角與被保護線路阻抗角相等，則可在保護安裝處測得振蕩中心電壓。4.7距離保護的振蕩閉鎖設兩側電源不相等，設保護安裝處電壓、電流表示為：設電勢相等，則相角差為：4.7距離保護的振蕩閉鎖求得系統振蕩時角的變化率為若用電壓標幺值，上式可寫成或

4.7距離保護的振蕩閉鎖當振蕩中心離保護安裝處不遠時，在振蕩過程中激烈變化必然造成較大幅度變化。因母線電壓很容易檢測到，所以檢測值可檢測出系統是否振蕩。（4）振蕩時電氣量變化速度與短路故障時不同，短路故障時電氣量變化是突變的。（5）短路與振蕩流過被保護線路兩側電流方向、大小是不相同的。4.7距離保護的振蕩閉鎖2、系統振蕩時測量阻抗特性分析（1）測量阻抗變化軌跡4.7距離保護的振蕩閉鎖圖中P、M、N、Q四定點由阻抗、、值確定相對位置。M側測量阻抗為：4.7距離保護的振蕩閉鎖4.7距離保護的振蕩閉鎖（2）測量阻抗變化率其中：4.7距離保護的振蕩閉鎖時，阻抗變化率最小，即4.7距離保護的振蕩閉鎖因，據統計，振蕩周期最大值為3s，于是測量阻抗變化率為≥只要適當選擇保護開放條件，可保證保護不誤動。4.7距離保護的振蕩閉鎖3、短路與振蕩的區分要求：短路時應開放保護；振蕩時可靠閉鎖保護；振蕩過程中發生短路，保護能正確動作；振蕩平息后自動復歸。（1）利用電氣量變化速度不同區分短路故障和振蕩4.7距離保護的振蕩閉鎖(2)判別測量阻抗變化率檢測振蕩系統振蕩測量阻抗變化率必大于，正常運行時測量阻抗變化率為零（負荷阻抗為定值）。阻抗變化率＞若滿足，則系統振蕩。4.7距離保護的振蕩閉鎖4、振蕩過程中對稱短路故障的識別4.7距離保護的振蕩閉鎖由上圖可得:＞4.7距離保護的振蕩閉鎖若取＜＜設的范圍為振蕩中心測量阻抗變化軌跡如圖4.7距離保護的振蕩閉鎖1）利用檢測振蕩中心電壓來識別4.7距離保護的振蕩閉鎖振中電壓表達式電弧電壓表達式＞若發生三相短路，電弧電壓不超過額定電壓的6%，振蕩中心電壓是變化。4.7距離保護的振蕩閉鎖

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主講人：許建安4.8斷線閉鎖

在運行中，可能發生電壓互感器二次側短路故障、二次熔斷器熔斷、二次側快速自動開關跳閘、斷線等引起失壓現象。這些都將使保護裝置電壓下降或消失，或相位變化，導致阻抗繼電器失壓誤動。1、斷線失電時阻抗繼電器動作行為4.8斷線閉鎖a相斷線4.8斷線閉鎖4.8斷線閉鎖斷線相電壓下降，相位變化近，、幅值降低，相位也發生了變化。將可能導致阻抗繼電器誤動。4.8斷線閉鎖2、斷線閉鎖元件對斷線失壓閉鎖元件要求：1）二次斷線時，閉鎖元件靈敏度要滿足要求；2）一次系統短路，不應將保護閉鎖；3）斷線閉鎖元件有一定動作速度，以便在保護誤動前實現閉鎖；4）動作后可靠將保護閉鎖，解除閉鎖由運行人員進行。4.8斷線閉鎖（1）三相電壓求和閉鎖元件

電壓互感器二次回路無故障時，三相電壓對稱，則注意：1）保護安裝出口處三相短路也為零；

2）三相正常運行相量和為零。當一相斷線時零序電壓為4.8斷線閉鎖當三相斷線時,三相電壓數值和為注意：1）保護安裝出口處三相短路，數值和為零；2）電壓互感器安裝在線路側，斷路器未合時也為零。一相或兩相斷線時,有≥

判別三相電壓相量和大小可識別一相或兩相斷；三相電壓數值和大小可識別三相斷線。4.8斷線閉鎖當一次系統存在零序電壓：中性點直接接地系統開口三角形側零序電壓為中性點非直接接地系統4.8斷線閉鎖差電壓為K系數，中性點直接接地，中性點不接地。電壓互感器二次回路完好或一次系統發生接地短路故障時，差電壓；二次側一相或兩相斷線，差電壓有一定的數值。4.8斷線閉鎖

當三相電壓有效值均很低時，可以識別出三相斷線；當正序電壓很小時，也可以反應三相斷線。開口三角形側斷線時，正常情況檢測不出，當中性點直接接地系統發生接地故障時，差電壓可能很大，此時并沒有斷線。（2）斷線判據一相或兩相斷線判據為4.8斷線閉鎖微機保護啟動元件不動作，同時滿足＞8（V）或＞8（V）

若電壓互感器接在線路側，三相斷線的判據是：

微機保護啟動元件未啟動，斷路器在合閘位置，或有一相電流大于無電流門檻值。同時滿足4.8斷線閉鎖≤0.5U2N或采用＜8（V）＜8（V）。＜8（V）、也可采用＜4.8斷線閉鎖3、檢測零序電壓或電流的斷線閉鎖元件

用電壓相量和判別斷線失壓，一次系統接地短路時，閉鎖元件將出現誤動。可用開口三角形電壓進行平衡，也可用檢測零序電流進行閉鎖。斷線失壓判據滿足＞8（V）外，還要滿足＜4.8斷線閉鎖

在中性點不接地系統采用檢測負序電壓、電流也可判別斷線失壓。因單相接地不存在負序分量。小結：1）采用三相電壓相量求和，與檢測零序電壓或零序電流，可檢測一相或兩相斷線；2）檢測三相電壓數值和，可檢測三相斷線；3）當采用線路側電壓互感器時，須增加斷路器合閘位置信號和線路有電流信號。4）斷線判據成立前提條件是保護啟動元件未啟動。4.8斷線閉鎖

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主講人：許建安4.9影響保護正確動作因素1、保護安裝處和故障點間分支線的影響

在高壓電力網中，在母線上接有電源線路、負荷或平行線路以及環形線路等，都將形成分支線。（1）助增電源4.9影響保護正確動作因素

在線路NP上K點發生短路故障時，裝于MN線路M側的距離保護安裝處母線電壓為4.9影響保護正確動作因素測量阻抗助增分支系數則顯然，助增分支系數大于1，為復數。4.9影響保護正確動作因素一般情況下，在整定計算時分支系數取實數。

由于助增電源的影響，使M側阻抗繼電器測量阻抗增大，保護區縮短。助增分支系數4.9影響保護正確動作因素

由上式可見，分支系數與系統運行方式有關。在求保護動作阻抗時，應取最小值，這樣取值就可保證保護不會出現誤動。

但在進行靈敏系數校驗時，分支系數應取最大值。按這種方式選擇，就可保證保護具有反應保護區末端短路的能力。4.9影響保護正確動作因素（2）汲出分支線

在K點發生短路故障時，對于裝在MN線路上的M側母線上的電壓為4.9影響保護正確動作因素測量阻抗汲出系數定義測量阻抗可寫成

由上式知汲出分支系數小于1，一般情況下也可取實數。

在有汲出的情況下，使測量減小，若不采取措施，保護區將伸長，可能造成保護誤動。4.9影響保護正確動作因素汲出系數可表示為

在進行保護的動作值、靈敏度計算時，應引入分支系數。

為保證保護既不誤動，也不拒動，應考慮最大、最小分支系數可能的數值。4.9影響保護正確動作因素（3）電源分支、汲出同時存在在相鄰線路K點發生短路故障時。M側母線電壓為4.9影響保護正確動作因素測量阻抗為定義總分支系數為若用4.9影響保護正確動作因素4.9影響保護正確動作因素則測量阻抗為

總分支系數是助增系數與汲出系數的乘積。即可分別求出助增和汲出系數，相乘即為總分支系數。4.9影響保護正確動作因素算例：線路正序阻抗每單位公里為0.45歐姆，MN線路長40km，平行線路長度為70km，Ⅰ段可靠系數取0.85。求MN線路M側距離保護的最大、最小分支系數。4.9影響保護正確動作因素1）求最大分支系數最大汲出系數是在平行線路斷開一回路時，汲出系數為1。總分支系數為4.9影響保護正確動作因素2）最小分支系數最小助增系數為最小汲出系數為總分支系數4.9影響保護正確動作因素小結:1）由于助增電源的存在，使測量阻抗增大；2）由于平行線路的汲出作用，使測量阻抗減小；3）當助增與汲出同時存在時，可分別計算助增、汲出系數相乘,即為總分支系數；4）在進行動作值計算與靈敏度校驗時，分支系數應分別取最小、最大值。4.9影響保護正確動作因素2、過渡電阻對距離保護的影響

為分析問題的簡便，總是假設金屬性短路故障。事實上，短路點通常是經過渡電阻短路的。

短路點的過渡電阻是指當相間短路或接地短路時，短路點的短路電流所通過的物質的電阻。（1）過渡電阻對接地阻抗繼電器的影響4.9影響保護正確動作因素

設A相在K點經過渡電阻發生了單相接地短路，M側母線上電壓為4.9影響保護正確動作因素保護安裝處測量阻抗為4.9影響保護正確動作因素

由上式可見，只有當過渡電阻等于零時，故障相阻抗繼電器才能正確測量短路點到保護安裝處阻抗。

當過渡電阻不為零時，即非金屬性接地短路時，測量阻抗中出現附加阻抗。附加測量阻抗為4.9影響保護正確動作因素

由于附加阻抗的存在，使測量阻抗與故障點的距離成正比的關系不成立。保護可能出現誤動或拒動。

因非故障相電壓較高，電流較小，所以非故障相測量阻抗較大。（2）單相接地時附加阻抗分析因則4.9影響保護正確動作因素由于計及所以附加阻抗可表示為()4.9影響保護正確動作因素

若只M側有電源，附加阻抗呈電阻性質；在雙側電源的情況下，附加阻抗可能呈容性或感性。4.9影響保護正確動作因素

為克服單相接地短路時，附加阻抗對保護區的影響，應使阻抗繼電器的動作特性適應附加阻抗的變化，使其保護區不變。（3）過渡電阻對相間短路保護阻抗繼電器的影響

若在圖中K點發生相間短路故障，三個阻抗繼電器測量阻抗分別為4.9影響保護正確動作因素4.9影響保護正確動作因素

由上式可見，只有發生金屬性相間短路故障時，故障點的相間電壓才為零，故障相的測量阻抗才能正確反應保護安裝處到短路點間的距離。

相間短路故障的過渡電阻主要是弧光電阻，與接地短路故障相比要小的多，所以附加測量阻抗的影響也較小。

為了減小過渡電阻對保護的影響，可采用承受過渡電阻能力強的阻抗繼電器。4.9影響保護正確動作因素小結:1)只有發生金屬性短路故障時，保護才能正確反應保護安裝處到短路點間距離；2)在雙端電源的情況下，單相接地短路時，附加測量阻抗在送電側呈容性，在受電側呈感性；3）相間短路過渡電阻對保護的影響比接地保護小；4）為了克服過渡電阻影響，要正確選擇阻抗繼電器的特性。4.9影響保護正確動作因素4.10相間距離保護整定計算

目前相間距離保護多采用階段式保護，三段式距離保護（包括接地距離保護）的整定計算原則與三段式電流保護的整定計算原則基本相同。

1、相間距離保護第Ⅰ段的整定

相間距離保護第Ⅰ段的整定值主要是按躲過本線路末端相間短路故障條件來選擇。4.10相間距離保護整定計算線路AB保護1相間距離保護第Ⅰ段的動作阻抗：可靠系數，取0.8~0.85；

線路AB的正序阻抗。4.10相間距離保護整定計算若被保護對象為線路變壓器組，則送電側線路距離保護第Ⅰ段可按保護范圍伸入變壓器內部整定：可靠系數，取0.8~0.85；

伸入變壓器部分可靠系數，取0.75；線路末端變壓器阻抗。4.10相間距離保護整定計算2、相間距離保護第Ⅱ段的整定相間距離保護第Ⅱ段應與相鄰線路相間距離第Ⅰ段或與相鄰元件（變壓器）速動保護配合。（1）與相鄰線路相間距離保護第Ⅰ段配合4.10相間距離保護整定計算距離保護第Ⅱ段可靠系數，取0.8~0.85；距離保護第Ⅱ段的可靠系數，取≤；

最小分支系數。(2)與相鄰變壓器速動保護配合4.10相間距離保護整定計算距離保護第Ⅱ段可靠系數，取0.8~0.85；距離保護第Ⅱ段的可靠系數，取≤；

最小分支系數。相鄰變壓器正序最小阻抗（應計及調壓、并聯運行等因素）。取上述兩條件較小值為動作值。4.10相間距離保護整定計算相間距離保護第Ⅱ段的動作時間為：

相間距離保護第Ⅱ段的靈敏度：≥當靈敏度不滿足要求時，可與相鄰線路相間距離第Ⅱ段配合：4.10相間距離保護整定計算距離保護第Ⅱ段可靠系數，取0.8~0.85；距離保護第Ⅱ段的可靠系數，取≤；

保護距離動作時間：4.10相間距離保護整定計算

3、相間距離保護第Ⅲ段的整定（1）按躲過最小負荷阻抗整定最小工作電壓，其值為：被保護線路最大事故負荷電流。

4.10相間距離保護整定計算當采用全阻抗繼電器作為測量元件時，整定阻抗為：

采用方向阻抗繼電器作為測量元件時，整定阻抗為：整定阻抗角；

線路的負荷功率因數角。

4.10相間距離保護整定計算

動作時間應大于系統振蕩時的最大振蕩周期，且與相鄰元件、線路第Ⅲ段保護的動作時間按階梯原則進行配合。（2）與相鄰距離保護第Ⅱ段配合

為縮短保護切除故障時間，可與相鄰線路相間距離保護第Ⅱ段配合

距離保護第Ⅲ段可靠系數，取；

可靠系數，取≤4.10相間距離保護整定計算相鄰線路相間距離保護第Ⅱ段的整定值。

距離保護第Ⅲ段的動作時間，應與相鄰線路不經振蕩閉鎖的距離保護第Ⅱ段的動作時間配合。

當距離保護第Ⅲ段的動作范圍伸出相鄰變壓器的另一側時，應與相鄰變壓器相間后備保護配合。4.10相間距離保護整定計算當作為近后備保護時：

靈敏度計算≥當作為遠后備保護時：≥最大分支系數。

當靈敏度不滿足要求時，可與相鄰線路相間距離保護第Ⅲ段配合。4.10相間距離保護整定計算距離保護第Ⅲ段可靠系數，取可靠系數，取；

相鄰線路距離保護第Ⅲ段的整定值。

相間距離保護第Ⅲ段的動作時間為：

4.10相間距離保護整定計算若相鄰元件為變壓器，則與變壓器相間短路后備保護配合，則第Ⅲ段距離保護阻抗元件動作值為：可靠系數，取≤取上述兩值較小值為定值。4.10相間距離保護整定計算

4.11微機距離保護實例1、WXB-11型線路保護裝置保護裝置實用于電壓等級輸電線路，能正確反應各種相間、接地故障，并帶有重合閘。

4.11微機距離保護實例4.11微機距離保護實例（1）高頻保護（）：與高頻收發訊機、高頻通道配合，構成高頻距離、高頻零序方向保護功能。（2）距離保護（）：設有三段相間距離和三段接地距離，并有故障測距功能。該保護有按相電流差突變量的啟動元件和選相元件。正常運行時各段距離測量元件均不投入工作，僅在啟動元件啟動后測量元件才短時開放測量。4.11微機距離保護實例（3）零序保護（）：實現全相運行投入、非全相運行時退出的四段零序保護和非全相運行時投入的兩段零序保護。全相運行時各段零序保護的方向元件均可由控制字整定投入或退出。（4）綜合重合閘（）：實現重合閘和選相兩個功能。重合閘可工作在“綜合重合閘”、“單相重合閘”、“三相重合閘”及“停用”四種方式。（5）人機接口部分（）：是人機接口系統，與進行串聯通信，實現巡回檢測、時鐘同步、人機對話及打印等功能。4.11微機距離保護實例2、距離保護軟件原理距離保護具有三段相間和三段接地距離，有獨立的選相元件。Ⅰ、Ⅱ段可以由控制字選擇經或不經振蕩閉鎖。其加速段包括：瞬時加速X相近阻抗段；瞬時加速Ⅱ段；瞬時加速Ⅲ段；延時加速（1.5s）Ⅲ段（在振蕩閉鎖模塊中）。4.11微機距離保護實例在振蕩閉鎖時，Ⅰ、Ⅱ段閉鎖，若閉鎖期間發生故障，可以由兩部分出口：一是段0.2s跳閘，二是由Ⅲ段延時1.5s出口。單相故障時發出單跳令后，投入健全相電流差突變量元件DI2，當DI2動作后經阻抗元件把關確認為發展性故障后補發三跳令。4.11微機距離保護實例4.11微機距離保護實例距離保護中的阻抗元件采用多邊型特性。相間和接地距離的Ⅰ至Ⅲ段的電阻分量的整定值都公用，但有兩個不同的定值，即(大值）和（小值），程序將根據不同的場合選用大值和小值。距離保護程序包括主程序、中斷服務程序和故障處理程序三部分。（1）主程序：初始化、自檢和主程序流程圖。4.11微機距離保護實例（2）初始化：初始化（一）是不論保護是否在運行位置都必須要進行的初始化項目，它主要是對堆棧、串行口、定時器及有關并行口初始化。對于并行口應規定每一個端口用作輸入還是輸出，用作輸出則還要賦以正常值，使所有繼電器都不動作。初始化（二）是在運行方式下才需要進行的項目，它主要是對采樣定時器的初始化，控制采樣周期為。同時對RAM區中有關軟件計數器標志清零等。4.11微機距離保護實例數據采集系統的初始化是裝置在通過全面自檢后進行，主要是將采樣數據寄存區地址指針初始化，即把存放在各通道采樣值轉換結果的循環寄存區的首地址存入指針。（3）自檢：1）RAM區的讀寫自檢。對RAM區的每一個地址單元都要進行讀寫檢查，其方法是先寫入一個數，然后讀回。若讀回的值與所寫入的值一致，單元完好，否則將告警：對單片機內的RAM報告“BADRAM”（RAM損壞）；對片外擴展的RAM報告“BAD6264”。4.11微機距離保護實例

2）定值檢查。裝置每一個保護都固化了多套定值，每套定值在固化時都伴隨了若干校驗碼，包括求和校驗碼和一個密碼，供自檢用。對定值進行檢查，其結果與校驗碼完全相符，若不相符報告“SETERR”（定值出錯）。3）EPROM的自檢。檢查固化在EPROM中的程序是否改變，最簡單的方法是求和自檢，將EPROM中的某些地址的數碼求和，同預先存放在EPROM中的和數校驗碼進行比較，以判斷固化的內容是否改變。若出錯，則報告“BADROM”，并顯示實際求和結果。

4.11微機距離保護實例4）開關量的監視。每次上電或復位時，通過全面自檢后，CPU將讀取各開關量的狀態并存在RAM區規定的地址中，在自檢循環中則不斷地監視開關量是否有變化，如有變化則經18s延時發出呼喚報告，同時給出當前時間以及開關量變化前后狀態。5）開出量的檢查。開出量的自檢主要是檢查光耦元件和傳送開出量的并行口及驅動三極管是否損壞。4.11微機距離保護實例6）對定值撥輪開關的監視。在運行中定值用的撥輪開關的觸點狀態發生變化，可能是工作人員有意撥動撥輪開關而改變整定值區號，也可能是由于開關觸點接觸不良所致。自檢中檢測到撥輪開關變化后發出呼喚信號，并顯示“Changesetting？PressPtoPrint”（改變定值，可按P鍵），此時定值選區并未改變，如果工作人員要改變定值，則可按P鍵并指出CPU號，裝置將顯示新選區的定值區號及該區定值清單，此時便開始使用新選區的定值。4.11微機距離保護實例4、其他說明：裝置在上電或復歸后進入運行狀態，且在所有的初始化和全面自檢通過后，先將兩個重要的標志和置“1”。

為啟動標志，啟動元件DI1動作后置“1”，為振蕩閉鎖標志，進入振蕩閉鎖狀態時置“1”。4.11微機距離保護實例保護中斷服務程序原理：在主程序經過初始化后，數據采集系統將開始工作，定時器將按初始化程序所規定的采樣周期間隔不斷發出采樣脈沖，同時向請求中斷，轉向執行中斷服務程序。

中斷服務程序主要包括三部分：一是向8253讀數（采樣）并存入RAM中的循環寄存區；二是進行電流和電壓的求和自檢；三是設置了一個反應相電流差突變量啟動元件DI1和一個非全相運行中監視兩健全相是否發生故障的相電流差突變量元件DI2。4.11微機距離保護實例標志及其含義：

：啟動標志，由DI1動作置“1”；：振蕩閉鎖標志，進入振蕩閉鎖狀態置“1”；

：電流求和出錯標志，求和出錯置“1”；

：電壓求和出錯標志，求和出錯置“1”；

：DI2元件檢出兩健全相有故障標志，DI2動作時置“1”。4.11微機距離保護實例（1）和ZDB標志對程序的切換

運行狀態下和時，退出電流求和自檢功能，啟動元件及判發展性故障元件均被旁路，中斷服務程序只有采樣功能。運行狀態下、時，在整組復歸時將、都清零，這標志著系統正常運行，中斷服務程序中的采樣、電壓電流求和自檢和突變量啟動元件均投入工作。4.11微機距離保護實例運行狀態下、時，說明啟動元件已動作，且不是在振蕩閉鎖狀態。運行狀態下，、時，說明程序進入了振蕩閉鎖狀態，這時中斷服務程序中的求和自檢功能、啟動元件和判斷發展性故障元件均退出。退出后，保護在振蕩閉鎖狀態下動作時一律三跳，不再選相。

工作狀態：運行狀態、調試狀態和不對應狀態。4.11微機距離保護實例電流電壓求和自檢功能:系統正常運行啟動元件未動作時，中斷服務程序在采樣完后就進入電壓、電流求和自檢，首先對每個采樣點檢查三相電壓之和是否同取自電壓互感器開口三角形的電壓一致，若兩電壓差的有效值持續60ms大于7V，則使標志YHCB=1，但不告警也不閉鎖保護。電壓求和自檢完后進入電流求和自檢，對每個采樣點都檢查三相電流之和是否與回路的采樣值相符，如持續60ms電流差值有效值大于1.4倍的二次額定電流，則使LHCB=1，并使，然后進入故障處理程序。4.11微機距離保護實例電壓求和自檢可檢出裝置外部的電壓互感器二次回路一相或兩相斷線，也可反應裝置內部數據采集系統異常。電流求和自檢可檢出電流互感器二次回路接線錯誤及數據采集系統異常。運行狀態：1）運行狀態的進入。所有的方式開關置“運行”位置，上電或復位，運行燈亮。裝置正常運行時面板上各開關和指示燈的狀態如下：4.11微機距離保護實例1）定值分頁撥輪開關置所需位置；2）固化開關置“禁止”位置；3）運行/調試方式開關置“運行”位置；4）巡檢開關投入；5）的壓板投入；6）運行燈亮（的運行燈在上電后約15s點亮）；4.11微機距離保護實例運行狀態下的鍵盤操作4.11微機距離保護實例

距離保護多采用階段式保護，三段式距離保護（包括接地距離保護）的整定計算原則與三段式電流保護的整定計算原則基本相同。

相間距離保護Ⅰ段的整定

相間距離保護Ⅰ段的整定值按保護80-85%線路長度輸電線路距離保護習題課線路AB保護1相間距離保護Ⅰ段的動作阻抗可靠系數，取0.8~0.85；

輸電線路距離保護習題課相間距離保護Ⅱ段的整定（1）與相鄰線路相間距離保護第Ⅰ段配合輸電線路距離保護習