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。
测量阻抗
Zm
Um Im
（3-1）
Zm Zm m Rm jXm（3-2）
➢ 电力系统正常运行时，Zm为负 荷阻抗ZL
➢ 电力系统发生金属性短路时， Zm变为短路点与保护安装处之间 的线路阻抗Zk
Z m Z k z Zset1都在第一象限 – 通常用于发电机的失磁保护
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
特性圆的偏移
90argZ Zsse ett＋ Z Zm m90
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
苹果形和橄榄形特性
argZset Zm
Zm
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
全阻抗圆特性
令
Z set2
Z set , Z set1
Z
se
，
t
动作方程
Z m Z set
90
arg
Z set Z m
Z
＋
set
Z
m
90
– 可用于单侧电源系统中
– 用于多侧电源系统时，应与 方向元件相配合
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
– 动作区域的形状，称为动作特性。
➢ 动作区域为圆形，称为圆特性 ➢ 动作区域为四边形，称为四边形特性
– 动作特性用复数的数学方程描述，称为动作方程。 – 圆特性阻抗继电器
➢ 偏移圆特性 ➢ 方向圆特性 ➢ 全阻抗圆特性 ➢ 上抛圆特性
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
偏移圆特性
电
力
系 统
3 电网的距离保护
继
电
保
护
南京信息工程大学 电气工程与自动化系
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
– 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
3.1.3 三相系统中测量电压和测量电流的选取
电力系统继电保护
3.1.4 距离保护的时限特性
三段式距离保护 阶梯时限特性 I段：无延时速动段 II段：带固定时限速 动段，0.3～0.6s III段：与相邻下级线 路的II段或III段保护 配合
β≥90˚，苹果形 β< 90˚，橄榄形
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3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
直线特性－电抗特性
1.电 抗 特 性 － 动 作 方 程
Z m Z m j 2 X set 90 arg Z m jX set 90
jX set 2.准 电 抗 特 性 － 动 作 方 程 90 arg Z m jX set 90
jX set
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
直线特性－电抗特性
1.电 抗 特 性 － 动 作 方 程
Z m Z m j 2 X set 90 arg Z m jX set 90
jX set 2.准 电 抗 特 性 － 动 作 方 程 90 arg Z m jX set 90
90argZset1Zm90 ZmZset2
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
偏移圆特性
– 动作阻抗Zop – Zm阻抗角不同，对应的Zop也不同
➢ 当Zm与Zset1阻抗角相等时， Zop＝Zset1，此时继电器最灵 敏
➢ 当Zm与Zset2阻抗角相等时， Zop＝Zset2
电力系统继电保护
电
力
系 统
3.2 阻抗继电器及其动作特性
继
电
保
护
南京信息工程大学 电气工程与自动化系
3.2.1 阻抗继电器动作区域的概念
– Zm=Rm+jXm – 阻抗复平面上，Zm
➢ 在动作区域内，区内故障 ➢ 在动作区域外，区外故障 ➢ 区域边界，临界动作
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
电力系统继电保护
电
力
系 统
3.1 距离保护的基本原理与构成
继
电
保
护
南京信息工程大学 电气工程与自动化系
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。
电力系统继电保护
3.1.2 测量阻抗及其与故障距离的关系
整定阻抗 Zset z1Lset （3.4）
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
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
– 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
两个整定阻抗Zset1、Zset2
圆心
1 2 (Zset1 Zset2 )
半径
1 2
(Z set1
Z set
2
)
动作区：圆内
非动作区：圆外
临界动作：圆周上
绝对值比较动作方程
Zm1 2(Zset1Zset2)1 2(Zset1Zset2)
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
相位比较动作方程
– 若Zset2＝-ρZset1，ρ：偏移率 – 常用于距离保护的后备段
电力系统继电保护
3.2.2 阻抗继电器的动作特性和动作方程
方向圆特性
令
Z set2
0 , Z set1
Z
，
set
动作方程
Zm
1 2
Z set
1 2
Z
set
9 0 arg Z set Z m 9 0 Zm
一般用于主保护段
电力系统继电保护
3.1.5 距离保护的构成
– 启动部分：判别系统是否发生故障 – 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
– 振荡闭锁部分：防止振荡时保护误动作 – 电压回路断线部分：电压回路断线时，闭锁保护 – 配合逻辑部分 – 出口部分：跳闸出口和信号出口