输电线路距离保护原理及组成

输电线路距离保护原理及组成

什么是距离保护?

距离保护有时也称阻抗保护。它是一种反应保护安装处至故障点的距离或阻抗，并根据距离的远近而确定动作时限的微机保护装置。测量保护安装处至故障点的距离，实际上是测量保护安装处至故障点之间的阻抗大小，故有时又称阻抗保护。路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短；当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗增大，动作时间增长，这样就保证了保护有选择性地切除故障线路。距离保护Ⅰ、II、III段的保护范围是怎样划分的？

一般第Ⅰ段保护线路全长约80%-85%，无时限动作。

第Ⅱ段与相邻保护的第Ⅰ段或第Ⅱ段配合整定，动作时限为0.5秒，第Ⅰ、Ⅱ构成主保护。

第Ⅲ段按躲过最大负荷电流整定，作为后备保护，时间与相邻线路配合整定。

三段式距离保护的阶梯型时限特性原理图：

三段式距离保护的工作原理图

距离保护是怎么实现的呢？

距离保护又称为阻抗保护，主要原理根据故障点和电源之间阻抗来确定故障点的距离，依据为故障电流的大小。距离保护装置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。

取?BR>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*X0。

距离保护的整定与计算：

无论采用何种继电器构成三段式电流保护中的电流速速保护，其整定的原则都是要躲开电动机起动时的起动电流和瞬间过负荷。

继电器一次动作电流的保护定值一般按下式计算：I=KIS式中：K —可靠系数。对于DL型取1.4~1.6，对于GL型取1.8~2.0IS—电动机起动电流，一般取额定电流的5~7倍在整定中，可靠系数和起动倍率如果掌握不好，往往容易造成继电器误动作或拒动，一般情况下，可按以下原则掌握。可靠系数整定主要考虑两个因素。一是电动机是否容易过负荷，容易过负荷的取大值；反之，则取小值。二是电动机与继电器电流测量元件的电气距离

距离保护由哪几部分组成?

距离保护一般由启动、测量、振荡闭锁、电压回路断线闭锁、配合逻辑和出口的等几个部分组成。

1、启动部分。启动部分用来判别电力系统是否发生故障。

2、测量部分。测量部分是距离保护的核心，对它的要求是在系统故

障的情况下，快速准确的测定出故障方向和距离，并与预先设定的保护范围相比较，区内故障时给出动作信号，区外故障时不动作。

3.振荡闭锁部分。电力系统发生的振荡不是短路，距离保护不应该动作。

4、电压回路断线部分。电压回路断线时，将会造成保护测控装置测量电源的消失，可能使距离保护的测量元件出现误动作。这种情况下要求该部分应该将保护闭。

5、配合逻辑部分。该部分用来实现距离保护各个部分之间的逻辑配合以及三段式距离保护中各段之间的时间配合。

6，出口部分出口部分包括跳闸出口和信号出口，在保护动作时接通跳闸回路并发出相应的信号。

距离保护实现原理：

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取?BR>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*X0。

距离保护范围：

一般第Ⅰ段保护线路全长约80%-85%，无时限动作。第Ⅱ段与

相邻保护的第Ⅰ段或第Ⅱ段配合整定，动作时限为0.5秒，第Ⅰ、Ⅱ构成主保护。第Ⅲ段按躲过最大负荷电流整定，作为后备保护，时间与相邻线路配合整定。

先简单介绍一下电力系统的运行方式：

电力系统中，为使系统安全、经济、合理运行，或者满足检修工作的要求，需要经常变更系统的运行方式，由此相应地引起了系统参数的变化。在设计变、配电站选择开关电器和确定继电保护装置整定值时，往往需要根据电力系统不同运行方式下的短路电流值来计算和校验所选用电器的稳定度和继电保护装置的灵敏度。

最大运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最小的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式。一般根据系统最大运行方式的短路电流值来校验所选用的开关电器的稳定性。

最小运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最大的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最小的一种运行方式。一般根据系统最小运行方式的短路电流值来校验继电保护装置的灵敏度。

简单点说，运行方式就是看短路电流的，短路电流最大的就是最大运行方式，短路电流最小的就是最小运行方式，一般在选择设备及系统刚投运时，工程设计要考虑。

目前系统计算大多采用静态计算，但运行中的系统方式是随时变化的，例如发电机的开停、线路的停运、开环运行与闭环运行、联网或解列等等，都会影响到系统容量和阻抗的变化。在静态计算过程中，为了有效地降系统变化对计算结果造成的影响，规定了一个计算模型

区间，即：把容量最大、阻抗最小的运行方式叫做最大方式，把容量最小、阻抗最大的方式叫做最小方式。在继电保护定值计算过程中，应该把握以下原则：最小方式下应保证可靠性，不能拒动；最大方式下应保证选择性，不能误动或越级。

可以找到这样的系统运行方式，在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最大，对继电保护而言称为系统最大运行方式，对应的系统等值阻抗最小。也可以找到这样的系统运行方式，在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最小，对应的系统等值阻抗最大。确定最大和最小运行方式要考虑短路点距离保护安装处远近的变化和短路类型的不同。

最大和最小运行方式的区别在于系统负载不同(阻抗)，由于电网中某一段线路电压均为定值，所以继电保护中最大和最小运行方式下主要是考虑系统阻抗变化对电流型保护整定值的影响，其中重点为过电流分段保护的影响。过电流分段保护，备自投保护注意如下：

1、最大运行方式下，本线路I段保护范围应大于线路全长的50%。

2、最小运行方式下，本线路I段保护范围应不小于线路全长的15%。

3、最大运行方式下，本线路II段保护范围应尽量不大于下一线路的在最小运行方式下的I段保护范围，以免本线路II段保护与下一线路的II段保护冲突。

系统在正常运行时，不可能总工作于最大运行方式下，因此当运

行方式变小时，电流型保护的保护范围将缩短，灵敏度降低；而距离保护，顾名思义它是反应故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗），并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。与电流保护和电压保护相比其性能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。（详见下段）距离保护的主要元件为距离（阻抗）继电器，它可根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至短路点间的阻抗值，此阻抗称为继电器的测量阻抗。当短路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短；当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗增大，动作时间增长，这样就保证了保护有选择性地切除故障线路。

一般的线路是均匀的。那么，线路保护的等效阻抗的大小，就与线路的长度有关。假设线路单位长度的阻抗是z。那么线路的等效阻抗Z=zL。L是线路的长度。理解了以上概念，就不难理解距离保护：一般线路发生接地故障。假设过度电阻为0。那么，我们通过测量电压U和电流I，就可以求出线路的阻抗：Z=U/I=zL，这样就可以求出故障距离L。通过判定L是否在保护范围内，就可以实现保护。

实际应用中，我们的保护范围X是已知的。那么，就会有个最大阻抗Zmax=zX。其保护原理就是：

Z=U/I

Z=U/I>Zmax故障点在保护范围外，不动作。（为了理解简单，没有考虑可靠性系数问题）