并成为国内外实现距离保护的主流方法
第二节 距离保护的基本原理和基本量
补偿电压：
G
k3
M
KZ
I m
k1
y
k2
N
G
F
U m
F
(a)
F
补偿电压，也称为工作电压、操作电压：
U Z I U set
测量电压经保护区段线路压降补偿得到的保护区末端的电压，简言之，
就是测量点补偿到整定点的电压
110kV及以上网络拓扑结构较复杂的电网中较 难应用
第四章 输电线路的距离保护
第一节 距离保护的基本概念

距离保护是指能直接反映输配电线路从保护安装处
到故障点之间距离（称为故障距离）的继电保护 目前广泛使用的距离保护的基本原理，可以简单地 描述为通过测量故障线路的正序基频阻抗来反映故 障距离

第一节 距离保护的基本概念
Z1 , Z 2 , Z 0 , Z s , Z m
U Z (I U m F 1 k 3I 0 ) U F Z1 I m
U m U F Z1 I m
(4.8) (4.11)
第二节 距离保护的基本原理和基本量
U 90 Arg ( ) 270 U
该动作判据只反映线路正向整定阻抗范围内的故障，因此称为方向距离 继电器或方向距离元件
第二节 距离保护的基本原理和基本量
极化电压：

距离元件的动作判据，利用比较补偿电压与测量电压的相位关系实现
比较相位，可理解为以测量电压的相位（极性）为基准来确定补偿电
现距离是线路的固有参数，
因此，距离保护可以基本不受系统运行方式影响

距离保护也可构成三段式保护，其各段保护范围 划分以及时限配合特性与方向性三段式电流保护 基本相同
第一节 距离保护的基本概念
G k3 M KZ Im Lk3

k1 L k1 L set y k2 Lk2 F QF N
压的相位，这个作为相位比较基准的测量电压就称为极化电压或者极 化量

极化电压或者极化量可以采用电压相量、或多个电压相量的线性组合、
还可为序电压，甚或为电流相量、或序电流相量（这时称为极化量）。 通过选择不同的极化电压，可以实现各种不同的动作判据，形成各种
输电线路的电流电压保护

输电线路上发生短路故障时，线路电流增大
Um
Im
1QF
2QF
检测电流
I m I set
保护动作
输电线路的电流电压保护

三个特点：

构成简单、可靠性好 灵敏度受运行方式影响大，有些运行方式下保护范 围很小，甚至可能为零 整定计算比较复杂


在中低压电网中得到较广泛的应用，但是，在
~
Um
QF
~
G

虽然距离保护的瞬时速动段（即第Ⅰ段）不能保护线路全长， 但是由于其测量阻抗不受系统运行方式影响，具有较长的保护 区，通常可达线路全长的80%-85%，其它各段距离保护的灵 敏度也得到明显改善，并且整定计算较为简单 距离保护在输配电线路，尤其是较高电压等级的输电线路中得 到广泛应用
166欧
R
85.20
R

正常运行时，保护的测量阻抗为负荷阻抗。阻抗值较大，角度较
小，为负荷功率因数角

短路时，保护的测量阻抗为短路阻抗。阻抗值较小，角度较大， 为线路阻抗角 短路时，测量阻抗的大小与短路点到保护安装处的距离成正比

第一节 距离保护的基本概念

根据保护的测量阻抗，能够区分系统处于正常状 态还是故障状态，可以利用测量阻抗的大小来实
经零序补偿的相电流作为输入量，称为接地距离接线方式；相间距离 元件采用相间电压和相电流差作为输入量，称为相间距离接线方式
第二节 距离保护的基本原理和基本量
U Z (I U m F 1 k 3I 0 ) U F Z1 I m
U m U F Z1 I m

U Z m k 1 l % Z xl I k1
金属性短路时，保护的测量阻抗为短路点至保护安
装处的线路阻抗，角度为线路阻抗角
实例：
湖北恩施—四川张家坝500kV线路，全长150KM
正常运行
X
P=1500MW,功率因数=0.9, V=525kV
X
金属性短路
Z m 40欧
Zm
25.80

第二节 距离保护的基本原理和基本量
M G
KZ
C I B I A I
l
FC FU FB U FA U F I
N G
CU BU A U
Z1 Z s Z m , Z 2 Z1 , Z 0 Z s 2Z m , 1 1 Z s ( Z 0 2Z1 ) , Z m ( Z 0 Z1 ) 3 3
(4.8) (4.11)
U Z I U F 1
(4.12)
第二节 距离保护的基本原理和基本量

精确测距法

简化计算法

动作方程法
动作方程法：通过电压动作方程来判断故障位于保护区内还是区外的
方法 一种间接反映线路故障区段的正序阻抗是否小于整定阻抗的方法
对这类电压动作判据的研究，形成了各种性能优良的距离测量元件，

对于三相平衡输电线路，无论故障点为何种不对称状态，总有(4.8) 和式(4.11)成立，这是构造距离元件的基础

平衡三相输电线路上各种短路故障，可以且通常采用线路故障区段的 基频正序阻抗来反映故障点到保护安装处的距离

通常可将距离元件分为主要应用于接地短路故障的接地距离元件和应
用于相间短路故障的相间距离元件两类。接地距离元件采用相电压和
Um
Im
1QF
2QF
保护
U Zm m I m
测量阻抗
（一）正常运行
Uw
IL
1QF
2QF
工作电压 负荷电流

负荷阻抗
U Zm w I L
正常运行时，保护的测量阻抗为负荷阻抗，角度为 负荷功率因数角
（二）金属性短路
k1
1QF
k2
2QF
Z k1
Zk 2
残余电压
短路阻抗 短路电流
第二节 距离保护的基本原理和基本量
G
k3
M
KZ
I m
k1
y
k2
N
G
F
U m U m
F
(a)
U
F
(b)
U m
U
(c)
U m
(d)
U
第二节 距离保护的基本原理和基本量
基于补偿电压的动作判据：
/U ) 180 Arg(U

经过渡电阻短路 整定误差、测量误差