+
-
区外故障时，两侧方向元件方向相反
M 参考方向
参考方向 N
F
WM
WN
+
+
区内故障时，两侧方向元件方向相同
2. 传统保护
主要原理---纵联方向保护
闭锁式：高频信号在非故障线路上传播 允许式：高频信号在故障线路上传播
2. 传统保护
主要原理---纵联方向保护
评价
功率方向元件受过渡电阻影响且存在电压死区 负序方向元件仅能反应不对称故障；零序方向元件
M (r,l)d
N (r,l)(D-d)
uMh
iMh
iNh
uNh
+
M
(r,l)d
(r,l)(D-d)
N
ΔiM ΔuM
RF t=0
ΔiN ΔuN ZN
uF
单相输电线故障网络图及其分解
3. 微机保护
故障分量的应用
故障分量的提取
F (t)F (t) F (t N ) F (t) F (t) F (t 2 N )
微机保护对传统保护性能的提升是由于其能够 采用以下新技术改进传统保护存在的问题：
故障分量的应用 选相元件及发展性故障识别元件的应用 自适应保护原理的应用 光纤通信技术的应用
3. 微机保护
故障分量的应用
故障分量的概念
M (r,l)d
uM iM
RF
N (r,l)(D-d)
iN uN
=
ZM
阻抗继电器的动作特性---圆特性
jX
Zm
1 2
(Zset1
Zset2 )
Zset1
|
Zm
1 2
(Z set1
Z set2 )
|
o
Zm R
1 | 2 (Z set1 Z set2 ) |
Zset2
2. 传统保护
主要原理---距离保护
阻抗继电器的动作特性---圆特性
jX
Zset1
o Zset2
Zm Zm-Zset2
Zset1-Zm
90argZset1Zm90 ZmZset2
R
2. 传统保护
主要原理---距离保护
阻抗继电器的动作特性---四边形特性
jX
Xset
α4
Xmtan2RmRset X ˆmctan3
α2
Zm Rmtan1XmXset R ˆmctan4
o α1
α3
Rset
高压输电线路继电保护新进展
1. 继电保护的作用及分类
电力系统对继电保护基本要求
选择性、速动性、灵敏性、可靠性
主保护和后备Biblioteka 护主保护：反映被保护元件（线路）故障，快速 动作于跳闸的保护装置
后备保护：主保护失效时作备用的保护装置
1. 继电保护的作用及分类
继电保护的分类
目前在系统中应用的保护原理
后备保护
三段式距离保护 四段式零序电流保护
2. 传统保护
传统保护的特点
采用电磁式、晶体管和集成电路构成保护平台 以工频量为主、谐波为辅 保护动作特性为直线和圆等简单形式 保护原理与硬件平台一体化 硬件的可靠性决定了保护的可靠性 保护原理越简单越可靠
2. 传统保护
主要原理---阶段式电流保护
2. 传统保护
主要原理---距离保护
距离保护的定义 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。
2. 传统保护
主要原理---距离保护
接地距离计算公式
Z U I K 3I0
相间距离计算公式
Z U I
2. 传统保护
主要原理---距离保护
单端量保护：电流保护、零序电流保护、距离保护 双端量保护：高频方向、高频距离、电流差动
1. 继电保护的作用及分类
继电保护的发展历程
1. 继电保护的作用及分类
国内外主要保护厂家
1. 继电保护的作用及分类
国内外主要保护厂家
2. 传统保护
高压电网中传统保护的配置
主保护
纵联方向/纵联距离
故障分量方向元件
Zsm
M Zlm
Z ln
Δi
Δu uf
N Z sn
270 arg U 90 ZrI
3. 微机保护
故障分量的应用
故障分量方向元件的评价
动作速度快 方向性明确，灵敏度高 不受负荷影响 不受过渡电阻影响 不受故障类型的影响
仅能反应接地故障 负序、零序方向元件在故障位置较远或系统阻抗较
小时存在灵敏度不足的问题
2. 传统保护
主要原理---零序电流保护
电网保护广泛采用四段式零序电流保护作为后 备保护，其优点如下：
灵敏性高 仅与零序网络相关，受系统运行方式影响小 不受振荡等不正常工作状态的影响 零序方向元件无电压死区
3. 微机保护
计算机技术、通信技术、数字信号处理技术的发展，促进 了微机保护的产生和发展
微机保护的特点
工频量为主、谐波为辅（由互感器特性决定） 保护原理和保护硬件平台独立 动作特性由动作方程决定，可以实现复杂的保护原理 原理和软件程序的可靠性决定着保护动作的可靠性
3. 微机保护
微机保护对传统保护性能的提升
主要原理---纵联方向保护
定义
两侧保护装置将本侧的功率方向、测量阻抗是否在 规定的方向、区段内的判别结果传送到对侧，每侧 保护装置根据两侧的判别结果，区分是区内故障还 是区外故障
保护通道内传输的是逻辑信号，信息量小
2. 传统保护
主要原理---纵联方向保护
M 参考方向
参考方向 N F
WM
WN
R
Xˆm
0 Xm
Rˆm
0
Rm
Xm 0 Xm 0 Rm 0 Rm 0
2. 传统保护
主要原理---距离保护
过渡电阻的影响
ZIU K 3I0z1lIIK f 3I0Rg
| K| ejRg
KRg cos jKRg sin
转化为电感分量，引起距离保护的超越或拒动 距离保护受过渡电阻影响大！
2. 传统保护
3. 微机保护
故障分量的应用
故障分量的特点
不受负荷的影响 通过计算系统阻抗识别系统运行方式的变化 保护安装处故障分量电流与故障支路电流同相位
3. 微机保护
故障分量的应用
故障分量方向元件
Zsm
M Zlm
Z ln
Δi
uf
Δu
N Z sn
90 arg U 90 ZrI
3. 微机保护
故障分量的应用
2. 传统保护
主要原理---零序电流保护
缺点：
高压电网的零序电流保护整定困难 非全相运行时需退出
2. 传统保护
对传统保护的评价
仅能满足“四统一”时期，电力系统对保护的 要求：
主保护近在故障发生后100ms内投入，100ms后仅有 后备保护
振荡以及非全相运行过程中发生故障无法快速切除 保护灵敏度低，耐受过渡电阻能力差，动作时间长 发展性故障由后备保护切除，无法快速切除