距离保护原理

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1、距离保护原理　　系统在正常运行时，不可能总工作于较大运行方式下，因此当运行方式变小时，电流保护的保护范围将缩短，灵敏度降低；而距离保护，顾名思义它测量的是短路点至保护安装处的距离，受系统运行方式影响较小，保护范围稳定。常用于线路保护。　　距离保护的具体实现方法是通过测量短路点至保护安装处的阻抗实现的，因为线路的阻抗成正比于线路长度。　　在前面的分析中大家已经知道：保护安装处的电压等于故障点电压加上线路压降，即UKM=UK+△U；其中线路压降△U并不单纯是线路阻抗乘以相电流，它等于正、负、零序电流在各序阻抗上的压降之和，即△U=IK1*X1+IK2*X2+IK0*

2、X0。　　接下来我们先以A相接地短路故障将保护安装处母线电压重新推导一下。　　因为在发生单相接地短路时，3IO等于故障相电流IKA；同时考虑线路X1=X2则有：　　UKAM=UKA+IKA1*XLM1+IKA2*XLM2+IKA0*XLM0　　=UKA+IKA1*XLM1+IKA2*XLM1+IKA0*XLM0+(IKA0*XLM1－IKA0*XLM1)　　=UKA+XLM1(IKA1+IKA2+IKA0)+IKA0（XLM0－XLM1）　　=UKA+XLM1*IKA+3IKA0（XLM0－XLM1）*XLM1/3XLM1　　=UKA+XLM1*IKA[1+（X

3、LM0－XLM1）/3XLM1]　　令K=（XLM0－XLM1）/3XLM1　　则有UKAM=UKA+IKA*XLM1(1+K)　　或UKAM=UKA+IKA*XLM1(1+K)　　=UKA+XLM1(IKA+KIKA)　　=UKA+XLM1(IKA+K3IKA0)　　同理可得UKBM=UKB+XLM1(IKB+K3IKB0)　　UKCM=UKC+XLM1(IKC+K3IKC0)　　这样我们就可得到母线电压计算得一般公式：　　UKΦM=UKΦ+XLM1(IKΦ+K3I0)　　该公式适用于任何母线电压的计算，对于相间电压，只不过因两相相减将同相位的零序分量K3IK

4、C0减去了而已。　　一、接地阻抗继电器的测量阻抗　　我们希望，故障时加入阻抗继电器的电压、电流测量值ZJ=UJ/IJ正好成正比于保护安装处至短路点的线路阻抗ZLM　　对于单相接地阻抗继电器来说，如果按相电压、相电流方式接线，则故障时继电器的测量阻抗　　ZJ=UJ/IJ　　=ZLM(IKΦ+K3I0)/IKΦ当金属性单相接地短路时UKΦ=0　　=(1+K)ZLM　　它不能正确反映保护安装处至短路点的线路阻抗ZLM　　那么为了使阻抗继电器测量阻抗ZJ正好等于保护安装处至短路点的线路阻抗ZLM我们可以在构成阻抗继电器上做文章，使　　ZJ=ZLM(IKΦ+K3I0)/(

5、IKΦ+K3I0)=ZLM　　也就是说使继电器的计算用电压等于相电压、计算用电流等于IKΦ+K3I0，常规继电器构成上可以采用IKΦ+K3I0复合滤序器实现，微机保护更简单，直接通过软件算法实现。　　ZJ=UJ/(IKΦ+K3I0)的接线方式称为带零序电流补偿的接地阻抗继电器。接地阻抗保护一般采用该种接线。　　二、相间阻抗继电器的测量阻抗　　在前面两相短路的分析中，我们得出：　　IKABM=2IKAM　　UKABM=2IKAM*X1M　　则有母线处测量阻抗ZJ=2IKAM*X1M/2IKAM=X1M　　因此对于相间阻抗继电器来说，如果按相间电压、对应相间电流方式

6、接线，则故障时继电器的测量阻抗　　ZJΦΦ=UJΦΦ/IJΦΦ　　=2IKΦ*ZLM/2IKΦ　　=ZLM　　能够正确反映保护安装处至短路点的线路阻抗ZLM　　ZJΦΦ=UJΦΦ/IJΦΦ的接线方式称为相间阻抗继电器的0。接线，相间距离一般采用该种接线。　　三、正、反向短路故障测量阻抗比较　　假设为金属性短路，故障点电压为零　　规定正方向：电流由母线指向线路为正方向；　　电压以电压升为正方向　　如下图示：　　1、正方向短路故障测量阻抗：　　ZJ=UJ/IJ=ZLM　　2、反方向短路故障测量阻抗：　　ZJ=UJ/IJ=－ZLM　　由上式可以看出：在特定的正方向下，

7、测量阻抗具有明显的方向性；也就是说正向故障实际上是由保护装置背侧电源作用的结果；而反向故障是由对侧电源作用的结果。　　四、距离保护的实现方法　　不论是常规保护还是微机保护为了实现对一次设备的保护，首先要按照我们的意愿确定一个固定的动作特性（相对应有一个动作方程），若计算出的测量阻抗ZJ落在动作特性内部，继电器就动作。　　阻抗继电器一般应包含两个量1）补偿电压或工作电压　　2）极化电压或参考电压　　工作电压UOP=UJ－IJZZD　　通过这个等式可以看出，IJZZD实际上是保护安装处至整定点的压降。那么母线电压减去保护安装处至整定点的压降实际上就是整定点的电压。即

8、保护范围末端的电压。