基于感受阻抗的相间距离保护整定计算方法_蒋科
第37卷第13期电力系统保护与控制Vol.37 No.13 2009年7月1日 Power System Protection and Control July 1,2009
基于感受阻抗的相间距离保护整定计算方法
蒋 科，吕飞鹏，郭 亮，罗长亮
（四川大学电气信息学院，四川 成都 610065）
摘要：在分析传统相间距离保护速动段、配合段整定计算方法局限性的基础上，针对传统整定方法整定多端线路存在的不足，提出了基于感受阻抗的相间距离保护整定方法，并给出了通用的整定计算公式。该方法不受网络拓扑结构的影响，解决了整定线路、配合线路为多端线路时传统相间距离保护整定方法存在的问题，能有效提高多端线路上相间距离保护的保护范围及灵敏度，对于普通线路同样适用。通过算例，比较分析了传统整定计算方法和基于感受阻抗整定计算方法的定值性能，验证了所提方法的有效性。
关键词: 相间距离保护；整定配合；感受阻抗
Phase distance protection setting method based on detecting impedance
JIANG Ke，Lü Fei-peng，GUO Liang，LUO Chang-liang
(Sichuan University，Chengdu 610065，China)
Abstract: Based on the analysis of the limitation on the first zone and the coordination zone of the conventional phase distance protection setting calculation method, a method based on the detecting impedance and universal setting formulae are proposed considering the shortage of conventional setting calculation method for multi-terminal lines. Using the proposed method, the problem of conventional setting calculation method for multi-terminal lines will be solved, the coverage and sensitivity of multi-terminal lines protection can be improved efficiently, and the influence of network topology structure will be removed. The method is validated through an example and the performance of settings is compared.
This project is supported by Application Basic Research Fund of Sichuan Province (No.2007JY085).
Key words: phase distance protection; setting and coordination; detecting impedance
中图分类号： TM77 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2009)13-0129-05
0 引言
相间距离保护是电力系统输电线路应用最为广泛的保护之一。近年来，随着电力系统的发展和负荷密度的增长，由于客观条件的限制或从节省投资等方面考虑，在中低压和高压电力系统中存在三端或三端以上的多端输电线路，这些线路又常常联系着大电厂或大系统，发生故障后要求保护快速、可靠动作[1~5]。对于多端线路相间距离保护，采用传统整定计算方法可能造成保护定值过大或过小，难以满足“四性”要求。
基于感受阻抗的整定方法根据距离保护动作原理[6~7]，消除了传统方法的不足，便于计算机实现。由于距离保护II、III段保护范围的不确定以及一些特殊网络结构的存在，直接采用这种方法的可行性
基金项目：四川省应用基础研究项目（2007JY085） 较差。文献[8]提出了不受配合段保护范围影响的接地距离保护整定公式，该公式仅适用于配合线路为普通线路的情况，对于多端线路仍然存在较大的局限性。
本文在分析相间距离保护速动段、配合段传统整定计算方法局限性的基础上，提出了基于感受阻抗的相间距离保护整定计算方法，给出了具有通用性的整定公式，解决了整定线路、配合线路为多端线路时传统方法存在的问题。通过算例对传统方法和基于感受阻抗整定方法的保护定值进行了比较分析。
1 传统相间距离保护整定方法
1.1 I段定值的整定计算
相间距离保护I段定值按可靠躲过本线路末端相间故障整定，一般整定为本线路正序阻抗的80％～85％。这种方法完全适用于普通线路，但对多端线路可能存在定值保护范围过小或过大的缺点。
- 130 - 电力系统保护与控制
(b)
图1 T 型接线结构
Fig.1 T type connection structure
对于图1所示的多端线路，按照相间距离保护传统整定方法，保护R 的I 段定值为：
{}dz.K AC AB min ,Z K Z Z Ι= （1）
式中：K K 为可靠系数；AC Z 、AB Z 分别为线路AC 、AB 的正序阻抗。
图1（a ）中，TC 线路末端相间故障时，保护R 所感受到的阻抗AC 'Z 为：
1AT 2T
AC 1112
'U U I U Z I I I I =
=+= 1B B AT TC AC TC 11
I I I
Z Z Z Z I I ++=+ （2）
式中，1U 、1I 分别为保护感受到的电压、电流；AT U 为线路AT 上的电压降；T U 、2I 、B I 分别为T 节点电压和线路TC 、BT 电流；AT Z 为线路AT 正序阻抗；TC Z 为线路TC 正序阻抗。 同理，可得图1（a ）中TB 线路末端相间故障时，保护R 的感受阻抗AB 'Z 为：
C
AB AB TB 1
'I Z Z Z I =+
（3） 式中：C I 为线路CT 电流，TB Z 为线路TB 正序阻
抗。
从式（2）、（3）可看出，图1（a ）中线路末端故障时保护R 所感受到的阻抗大于线路的正序阻抗值。若按传统方法整定，其保护范围将缩短。
图1（b ）中，TC 线路末端相间故障时，保护R 的感受阻抗AC ''Z 为：
1AT 2T
AC 1112
''U U I U Z I I I I =
=+= 1B B AT TC AC TC 11
I I I
Z Z Z Z I I ?+=? （4）
TB 线路末端相间故障时，保护的感受阻抗
AB ''Z 为：
C
AB AB TB 1
''I Z Z Z I =?
（5） 由于AC ''Z 中，保护R 所感受到的故障阻抗小于线路的正序阻抗。若保护按传统方法整定，保护范围将延长。 从上述分析可知，相间距离I 段传统整定方法直接以线路的正序阻抗为计算参数，忽略了T 接线对保护感受阻抗的影响，导致了多端线路中I 段保护范围的不确定性：图1（a ）中，如果母线A 、B 之间的电气距离较近，则保护R 的I 段保护范围将很短，TC 线路的大部分将处于保护范围之外，保护性能较差；如果A 侧为小电源，B 侧为大电源（即B 1I I >>），从式（2）可知，保护感受阻抗将很大，保护范围将大幅度减小；图1（b ）中，保护R 的 I 段定值保护范围又将延长，严重时可能伸出本线，保护动作失去选择性。 1.2 配合段定值的整定计算 对于多端线路配合段的整定，传统方法也存在保护范围不确定的问题。图2中，设R2的I 段定值为DZ 'Z ，R1的II 段定值按与R2的I 段配合为： dz II K L K Z DZ ''Z K Z K K Z =+=· {}K AC AB K Z DZ min ,''K Z Z K K Z += K AC K Z DZ ''K Z K K Z + （6） 式中：AC Z 、AB Z 分别为线路AC 、 AB 的正序阻抗，假设AC Z (b) 图2 示例系统1 Fig.2 Example system I 式（6）将AC 线路正序阻抗AC Z 作为L Z 来计算，而根据1.1节的分析可知，图2（a ）中准确的 L Z 应为B AC TC 1 I Z Z I + ，因此按传统方法整定保护 蒋科，等 基于感受阻抗的相间距离保护整定计算方法 - 131 - R1时，会使保护灵敏度降低，可能需要进行同段配合，使保护动作时限增大；而在图2（b ）中L Z 应 为B AC TC 1 I Z Z I ?，按传统方法整定保护R1时，保 护的动作可能失去选择性。 综上所述，传统方法在整定多端线路相间距离保护速动段、延时配合段时，都可能出现定值取值过于保守导致灵敏性降低，或不能保证保护动作具有选择性，对于整定复杂网络存在较大的局限性。 2 基于感受阻抗的相间距离保护整定方法 2.1 I 段的整定计算 根据规程对相间距离保护I 段的要求，并考虑到某些多端线路上保护的感受阻抗与线路距离之间存在非线性关系，相间距离保护R 的I 段定值可按本线路全长的α％（α可取80～85）处相间故障时保护的感受阻抗整定。为保证选择性，需要考虑系统方式变化，取有关运行方式下的最小值作为定值： {}%%11DZ I min ,,,,i i i i N U Z I Z Z Z Z αα??=?? ?=??????? ? （7） 式中：i Z 、%i U α、%i I α分别为保护R 距对侧第i 个端点α％处相间故障时，R 感受到的阻抗、电压、电流；i =1,???, N -1，N 为整定线路端点数；DZ I Z ?为保护I 段定值。 2.2 配合段的整定计算 计算保护R 的配合段定值时，按照基于感受阻抗方法的整定思想，故障点应选在配合保护配合段的保护范围末端，准确的整定公式为： DZ K U Z K I = （8） 式中，DZ Z 为保护定值；K K 为可靠系数；U 、I 为 保护感受到的电压和电流。 在国内，由于后备保护普遍采用逐级配合的原则整定，同时还可能出现不同原理保护间的配合，这就使配合保护配合段的保护范围难以确定，给准确计算式（8）带来了困难。为了克服这一困难，下面以R 与保护j 配合为例，对式（8）作进一步推导： j j DZ K K K U U U U Z K K K I I I ?==+= j j j K eq j K K eq j K DZ j j 'I U I K Z K K Z K Z I I I +=+···（9） 式中：j U 、j I 分别为保护j 配合段保护范围末端相 间故障时，j 感受到的电压和电流；eq j Z ·为R 与j 之间的等效阻抗； j j U I 为配合保护j 的定值DZ j 'Z ?。 工程应用中，可近似认为故障点选在配合线路 末端与选在配合保护配合段保护范围末端，eq j Z ?、 j I I 均不变，可得基于感受阻抗的相间距离保护配合 段整定公式： {} j j j K K DZ j 11DZ 1j ''min ,,,,n i i i i i i N i n U U I Z K K Z I I Z Z Z Z ??????=+????????? ?=???????? （10） 式中：j i Z 、i U 、i I 、j i U 、j i I 分别为与保护j 配合， 故障点选在j 保护线路对侧第i 个端点时的计算值、整定保护R 感受到的电压和电流、配合保护j 感受到的电压和电流；j =1,???, n ，n 为配合保护个数； i =1,???, N j -1， N j 为j 保护线路的端点数；K K 、K 'K 为可靠系数；DZ j 'Z ?为配合保护j 的定值。 式（10）中各参数只与整定保护和配合保护的 感受量、配合保护定值有关，公式形式统一。网络的拓扑结构及系统运行方式的变化均体现在保护的感受量中，解决了保护与不相邻、不同原理保护配合时整定计算复杂以及配合保护保护范围不确定的问题。对于普通线路、多端线路该公式均适用，具有通用性。 3 定值性能比较 以图3所示网络为例比较相间距离保护传统整定方法和基于感受阻抗方法的定值性能。图中，各元件参数均为标么值。可靠系数K K 、K 'K 均取0.8，检修方式为N －1。 图3 算例系统 Fig.3 Test system - 132 - 电力系统保护与控制 3.1 I 段定值性能比较 表1给出了部分保护采用两种方法整定后的I 段定值，在正常运行方式下的保护范围如图4所示。 表1 部分保护的I 段定值 Tab.1 Zone I settings for part of relays 保护编号 传统方法整定值 感受阻抗方法整定值 R5 0.352 0.429 R9 0.480 0.480 R13 0.328 0.306 R18 0.520 0.548 R23 0.280 0.280 图4 I 段定值保护范围 Fig.4 Percentage of zone I coverage 图3中，保护R9所在线路为普通线路，保护R23所在线路虽然为T 接线，但T 接支路无电源点、无环网，保护感受到的故障阻抗等于其与故障点间线路正序阻抗，所以两种方法整定保护R9、R23的结果相同。 表1中，保护R5、R18、R13的传统定值与基于感受阻抗方法的定值存在差异。从图3可知，这些保护处在T 接线带电源或带环网的线路中，传统方法由于忽略了T 接线助增或外汲电流对保护感受阻抗的影响，导致了定值取值过小或过大。而基于感受阻抗的整定方法克服了这一缺点，在保证选择性的前提下有效提高了I 段定值的保护范围如图4所示。 3.2 II 段定值性能比较 表2给出了部分保护用两种方法整定后的II 段定值，其灵敏度对比如表3所示。图5为正常运行方式下保护R28的II 段对保护R30所在线路的保护范围。 从表2可知，对于整定线路和配合线路均为普通线路的保护如R9，两种方法的整定结果仍然相同，而当整定线路或配合线路为T 接线路的保护如R1、R22、R28，两种方法整定结果的差异较大。 保护R1、R22的整定线路或配合线路为T 接线带电源结构。如表2所示，采用基于感受阻抗的整 定方法保护只与相邻保护I 段配合即可满足灵敏度要求，而不需进行同段配合，降低了动作时限。保护R28的配合保护处在T 接线带环网结构中，从表3和图5可知，基于感受阻抗的整定方法能有效消除传统方法保护范围过大的缺点，在保证灵敏度要求的前提下，同时保证了选择性。 表2 部分保护的II 段定值 Tab.2 Zone II settings for part of relays 保护编号传统方法 感受阻抗方法 定值最终配合保护 定值 最终配合保护 R1 1.051与R4 II 段配合 1.071 与R6 I 段配合R9 0.838与R11 I 段配合 0.838 与R11 I 段配合R22 0.931与R20 I 段配合 1.027 与R20 I 段配合R28 0.400 与R30 I 段配合 0.318 与R30 I 段配合 表3 II 段定值灵敏度 Tab.3 Sensitivity of zone II settings 保护编号 传统方法 近后备灵敏度 感受阻抗方法 近后备灵敏度 R1 1.35 1.37 R9 1.40 1.40 R22 1.33 1.47 R28 4.00 3.18 图5 R28对配合线路的保护范围 Fig.5 Percentage of remote line coverage of R28 4 结论 提出了不受网络拓扑结构影响的基于感受阻抗相间距离保护整定方法，解决了传统方法整定多端线路时存在的问题。对于普通线路该方法同样适用，具有通用性。随着电力系统通信能力不断增强，继电保护在线整定已经具备了一定的客观条件，若把基于感受阻抗的整定方法与在线整定技术相结合，可提高电力系统安全运行水平。 参考文献 [1] 高中德.超高压电网继电保护专题分析[M ].北京:水 利电力出社,1990.143-147. 蒋科，等基于感受阻抗的相间距离保护整定计算方法 - 133 - [2] 郭征，贺家李.三端线路光纤保护的研究[J].电力系统 自动化,2003,27(10): 57-59. GUO Zheng, HE Jia-li. Research of Relay Protection of Three-Terminal Power Transmission Lines Using Optical Fiber Channel[J]. Automation of Electric Power Systems, 2003,27(10)： 57-59. [3] 王亚强.关于T接线路继电保护若干问题的研究[D]. 北京:华北电力大学,2004.1-4. [4] 朱声石.高压电网继电保护原理与技术（3版）[M]. 北京:中国电力出版社,2005.248-250. [5] 张武军，王慧芳，何奔腾.T接线路行波差动保护[J]. 电力系统自动化,2007,31(3): 61-66. ZHANG Wu-jun, WANG Hui-fang, HE Ben-teng. Traveling Wave Differential Protection on Teed Transmission Lines[J]. Automation of Electric Power Systems, 2007,31(3): 61-66. [6] Leung K W. Computer-Aided Setting Calculation for Distance Zone2 and Zone3 Protection[A]. in: IEE International Conference on Advances in Power System Control[J]. Operation and Management[C]. Hong Kong(China):1991.152-157. [7] Sidhu T S, Baltazar D S, Palomino R M, et al. A New Approach for Calculating Zone- 2 Setting of Distance Relays and Its Use in an Adaptive Protection System[J]. IEEE Trans on Power Delivery，2004，19(1): 70-77. [8] 李银红，段献忠.基于感受量的接地距离保护整定方法 探讨[J].电网技术,2003,27(8): 64-67. LI Yin-hong, DUAN Xian-zhong. A Discussion on Grounding Distance Protection Method Based on Detecting Impedance[J]. Power System Technology, 2003,27(8):64-67. [9] Elkateb M M. Seen Impedance by Impedance Type Relays During Power System Sequential Disturbances[J]. IEEE Trans on Power Delivery,1992,7(4): 1946-1954. [10] 电力工业部.220～500kV电网继电保护装置运行整定 规程[M]. 北京:中国电力出社,1994.19-20. [11] 贺家李，宋从矩.电力系统继电保护原理，第3版[M]. 北京:中国电力出版社,1994.65-102. [12] 王广学.电力系统接地距离保护零序补偿系数分析[J]. 电网技术,1994,18(1): 1-7. WANG Guang-xue. Analysis of Zero-Sequence Current Compensation Coefficient for Ground-Fault Distance Protection in Power System[J]. Power System Technology, 1994,18(1): 1-7. [13] Pinto De Sa J, Afonso J, Rodrigues R. A Probabilistic Approach to Setting Distance Relays in Transmission Networks[J]. IEEE Trans on Power Delivery，1997,12(2): 681-686. [14] 洪健山，郝小欣，吴斌.自适应接地保护的研究[J].电 网技术,2001,25(11): 50-54. HONG Jian-shan, HAO Xiao-xin, WU Bin. A Study on Adaptive Ground Protection [J]. Power System Technology, 2001,25(11): 50-54. [15] 许正亚.输电线路新型距离保护[M].北京:中国水利 水电出版社,2002.412-452. [16] 王广学，俸玲，李晓娟.电力系统输电线路接地距离保 护整定计算研究[J].电网技术,2002,26(2): 49-53. WANG Guang-xue, FENG Ling, LI Xiao-juan. Research on Setting Calculation of Grounding Distance Protection of Transmission Line [J]. Power System Technology, 2002,26(2): 49-53. [17] FAN Chun-ju, LI Sheng-fang, YU Wei-yong, et al. Study on Adaptive Relay Protection Scheme Based on Phase Measurement Unit(PMU)[A]. in: Eighth IEE International Conference on Developments in Power System Protection[C].2004. 36-39. [18] 卢晓华.距离保护可靠系数及I段最小保护范围研究[D]. 北京:华北电力大学,2005.5-9. [19] 蔡斌，吴素农，王诗明.电网在线安全稳定分析和预警 系统[J].电网技术,2007,31(2): 36-41. CAI Bin, WU Su-nong, WANG Shi-ming. Power Grid On-Line Security and Stability Analysis and Forewarning System [J]. Power System Technology, 2007,31(2): 36-41. [20] 李晓明.III 段距离保护作为后备保护的性能分析[J]. 继电器,2005,33(15): 9-12. LI Xiao-ming. Performance Analysis of Ⅲ Section Distance Relay as the Backup Protection[J].Relay, 2005,33(15): 9-12. 收稿日期：2008-09-01； 修回日期：2008-09-16 作者简介： 蒋 科（1983-），男，硕士研究生，从事电力系统继电 保护整定计算理论及相关软件技术研究；E-mail: jasonjiangke@https://www.wendangku.net/doc/f59691999.html, 吕飞鹏（1968-），男，博士，教授，从事电力系统继电 保护和故障信息处理智能系统研究； 郭 亮(1982-)，男，硕士研究生，从事电力系统继电 保护研究。 1、图示kV 35单电源线路,已知线路AB 的最大传输功率为9MW,9.0cos =?,电流互感器变阻抗Ω4.0,变压器额定容量kVA 7500,k ,变比kV 6.6/35，系统最大短路容量 答:限时电流速段保护:动作电流542A,灵敏度2.53,动作时间1s ；过电流保护：动作电流406Ａ，近后备灵敏度3.37，远后备灵敏度2.28，动作时间3.5s 。 4、图示网络，已知A 电源Ω=15min A X ，Ω=20max .A X ，B 电源Ω=20min B X ，Ω=25max .B X ， 选择性, 确定各过电流保护的动作时间及哪些保护要装设方向元件。 答:动作电流614Ａ；灵敏系数2.22。 (2)零序电流保护在输电线路上单相接地时保护区有多少公里? 答: (1)误动； (2)km 8.228。 18、某kV 110变电站装设了零序功率方向继电器。已知系统的等值电抗21X X =，在变电站kV 110母线上三相短路的短路电流为kA 8.5，单相接地短路时零序电流kA I k 5.2)1(0=，零序功率方向继电器的最小动作功率VA 5.1，输电线路的电抗km X /4.01Ω=，km X /4.10Ω=，装于变电站的零序电流互感器的变比为3000/5，问： (1) 在输电线路距保护安装处km 120的地方发生单相接地短路时，零序功率方向继电器的灵敏度为多少? (2) 为保证灵敏系数等于1.5，此零序功率方向继电器在单相接地短路时保护范围是多少公里? 答:(1)2.97； (2)km 175。 19、网络参数如图，已知： （1）网络的正序阻抗km Z/ 45 .0 1 Ω =，阻抗角 65； （2）线路上采用三段式距离保护，阻抗元件采用方向阻抗继电器，阻抗继电器最灵敏角 65，阻抗继电器采用0°接线； （3）线路AB、BC的最大负荷电流400Ａ，第Ⅲ段可靠系数为7.0，9.0 cos= ?； （4）变压器采用差动保护，电源相间电势为kV 115； （5）A电源归算至被保护线路电压等级的等效阻抗为Ω =10 A X；B电源归算至被保护 ：___________ 班级: ___________ 序号：___________ 输电线路的距离保护习题 一、填空题： 1、常规距离保护一般可分 为、和三部分。 2、距离保护I段能够保护本线路全长的。 3、距离保护第Ⅲ段的整定一般按照躲开来整定。 4、阻抗继电器按比较原理的不同，可分为式 和式。 5、方向阻抗继电器引入非故障相电压的目的是为了__________________________________。 6、若方向阻抗继电器和全阻抗继电器的整定值相同，___________继电器受过渡电阻影响 大，继电器受系统振荡影响大。 7、全阻抗继电器和方向阻抗继电器均按躲过最小工作阻抗整定，当线路上发生短路时， _______________继电器灵敏度更高。 8、校验阻抗继电器精工电流的目的是__________________。 9、阻抗继电器的0°接线是指_________________，加入继电器的___________________。 10、助增电流的存在，使距离保护的测量阻抗，保护范 围，可能造成保护的。 11、根据《220~500kV电网继电保护装置运行整定规程》的规定，对50km以下的线路，相间距离保护中应有对本线末端故障的灵敏度不小于的延时保护。 二、选择题： 1、距离保护装置的动作阻抗是指能使阻抗继电器动作的。 （A）最小测量阻抗；（B）最大测量阻抗；（C）介于最小与最大测量阻抗之间的一个定值；（D）大于最大测量阻抗的一个定值。 2、为了使方向阻抗继电器工作在状态下，故要求继电器的最大灵敏角等于被保护线路的阻抗角。最有选择；（B）最灵敏；（C）最快速；（D）最可靠。 3、距离保护中阻抗继电器，需采用记忆回路和引入第三相电压的 是。 （A）全阻抗继电器；（B）方向阻抗继电器；（C）偏移特性的阻抗继电器；（D）偏移特性和方向阻抗继电器。 4、距离保护是以距离元件作为基础构成的保护装置。 (A)测量；（B）启动；（C）振荡闭锁；（D）逻辑。 5、从继电保护原理上讲，受系统振荡影响的有。 (A)零序电流保护；（B）负序电流保护；（C）相间距离保护；（D）相间过流保护。 6、单侧电源供电系统短路点的过渡电阻对距离保护的影响是。 (A)使保护范围伸长；（B）使保护范围缩短；（C）保护范围不变；（D）保护范围不定。 7、方向阻抗继电器中，记忆回路的作用是。 （A）提高灵敏度；（B）消除正向出口三相短路的死区；（C）防止反向出口短路动作；（D）提高选择性。 8、阻抗继电器常用的接线方式除了00接线方式外，还有。（A）900接线方式? （B）600接线方式? （C）300接线方式? （D）200接线方式 三、判断题： 1、距离保护就是反应故障点至保护安装处的距离，并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。（） 2、距离Ⅱ段可以保护线路全长。() 3、距离保护的测量阻抗的数值随运行方式的变化而变化。（） 4、方向阻抗继电器中，电抗变压器的转移阻抗角决定着继电器的最大灵敏角。（） 5、阻抗继电器的最小精确工作电压，就是最小精确工作电流与电抗变压器转移阻抗值的乘积。（） 6、在距离保护中，“瞬时测定”就是将距离元件的初始动作状态，通过起动元件的动作而固定下来，以防止测量元件因短路点过渡电阻的增大而返回，造成保护装置拒绝动作。() 距离保护整定计算例题 题目：系统参数如图，保护1配置相间距离保护，试对其距离I 段、II 段、III 段进行整定，并校验距离II 段、III 段的灵敏度。取z1=0.4/km ，线路阻 抗角为75 ，Kss=1.5，返回系数Kre=1.2，III 段的可靠系数Krel=1.2。要 求II 段灵敏度 1.3~1.5，III 段近后备 1.5，远后备 1.2。 解： 1、计算各元件参数，并作等值电路 Z MN =z 1l MN =0.430=12.00 Z NP =z 1l NP =0.460=24.00 Z T = 100% K U T T S U 2=1005 .105 .311152 =44.08 2、整定距离I 段 Z I set1=K I rel Z MN =0.8512=10.20 t I 1=0s Z I set3=K I rel Z NP =0.85 24=20.40 t I 3=0s 3、整定距离II 段并校验灵敏度 1)整定阻抗计算 (1)与相邻线路I 段配合 Z II set1=K II rel (Z MN +Kbmin Z I set3 )=0.8(12+2.0720.40)=43.38 (2)与变压器速断保护配合 Z II set1=K II rel (Z MN +Kbmin Z T )=0.7(12+2.0744.08)=72.27 取Z II set1=Min( (1),(2))=43.38 2)灵敏度校验 K II sen =MN set II Z Z 1 =43.38/12=3.62 ( 1.5)，满足规程要求 3）时限 t II 1=0.5s 4、整定距离III 段并校验灵敏度 1)最小负荷阻抗 Z Lmin Z Lmin =Lman L I U min =Lman N I U 9.0=35.03 /1109.0?=163.31 Cos L =0.866， L= 30 2）负荷阻抗角方向的动作阻抗Z act （30） Z act （30 ）= re ss rel L K K K Z min =2 .15.12.131.163??=75.61 3）整定阻抗Z III set1， set =75 (1)采用全阻抗继电器 Z III set1= Z act （30 ） =75.61， set =75 （2）采用方向阻抗继电器 Z III set1 = )cos() 30(L set act Z ??-?=) 3075(61.75?-?COS =106.94 例3-1 在图3—48所示网络中，各线路均装有距离保护，试对其中保护1的相间短路保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段进行整定计算。已知线路AB 的最大负荷电流350max L =?I A,功率因数9.0cos =?，各线路每公里阻抗Ω=4.01Z /km ，阻抗角 70k =?，电动机的自起动系数1ss =K ,正常时母线最低工作电压min MA ?U 取等于110(9.0N N =U U kV )。 图3—48 网络接线图 解： 1.有关各元件阻抗值的计算 AB 线路的正序阻抗 Ω=?==12304.0L 1AB AB Z Z BC 线路的正序阻抗 Ω=?==24604.0L 1BC BC Z Z 变压器的等值阻抗 Ω=?=?= 1.445 .311151005.10100%2 T 2 T k T S U U Z 2．距离Ⅰ段的整定 (1)动作阻抗： Ω=?==2.101285.0rel 1.AB op Z K Z Ⅰ Ⅰ (2)动作时间：01=Ⅰ t s 3．距离Ⅱ段 (1)动作阻抗：按下列两个条件选择。 1)与相邻线路BC 的保护3(或保护5)的Ⅰ段配合 )(min b rel rel 1.op BC AB Z K K Z K Z ?+=Ⅰ ⅡⅡ 式中，取8.0,85.0rel rel ==Ⅱ ⅠK K ， min b ?K 为保护3的Ⅰ段末端发生短路时对保护 1而言的 图3-49 整定距离Ⅱ段时求min .jz K 的等值电路 最小分支系数，如图3-49所示，当保护3的Ⅰ段末端1d 点短路时， 分支系数计算式为 215.112)15.01(B A B B A 12b ???? ? ??++=+?++== X Z X Z Z X X Z X I I K AB BC BC AB 为了得出最小的分支系数min b ?K ,上式中A X 应取可能最小值，即A X 最小，而B X 应取最大可能值，而相邻双回线路应投入，因而 19.1215 .11301220min .b =??? ? ??++=K 于是 Ω=??+=''02.29)2485.019.112(8.01.dz Z 2)按躲开相邻变压器低压侧出口2d 点短路整定（在此认为变压器装有可保护变压器全部的差动保护，此原则为与该快速差动保护相配合）， )(T min .b rel 1.op Z K Z K Z AB ?+=Ⅱ Ⅱ 此处分支系数min b ?K 为在相邻变压器出口2k 点短路时对保护1的最小分支系数，由图3-53可见 Ω =?+==++=++== ?3.72)1.4407.212(7.007.2130122011.op max .B min .A 13min b ⅡZ X Z X I I K AB 如下图所示网络中采用三段式相间距离保护为相间短路保护。已知线路每公里阻抗Z 1=km /Ω，线路阻抗角?=651?，线路AB 及线路BC 的最大负荷 电流I m ax .L =400A ，功率因数cos ?=。K I rel =K ∏rel =，K I ∏ rel =，K ss =2，K res =，电源 电动势E=115kV ，系统阻抗为X max .sA =10Ω，X min .sA =8Ω，X max .sB =30Ω，X min .sB =15Ω；变压器采用能保护整个变压器的无时限纵差保护；t ?=。归算至115kV 的变压器阻抗为Ω，其余参数如图所示。当各距离保护测量元件均采用方向阻抗继电器时，求距离保护1的I ∏∏I 、、段的一次动作阻抗及整定时限，并校 验I ∏∏、段灵敏度。（要求∏sen ≥；作为本线路的近后备保护时，I ∏sen ≥；作为相邻下一线路远后备时，I ∏sen ≥） 解：（1）距离保护1第I 段的整定。 1） 整定阻抗。 11.Z L K Z B A rel set -I I ==Ω=??6.94.0308.0 2)动作时间：s t 01=I 。 （2）距离保护1第∏段的整定。 1）整定阻抗：保护1 的相邻元件为BC 线和并联运行的两台变压器，所以 ∏段整定阻抗按下列两个条件选择。 a ）与保护3的第I 段配合。 I -∏∏+=3.min .11.(set b B A rel set Z K Z L K Z ） 其中， Ω=??==-I I 16.124.0388.013.Z L K Z C B rel set ； min .b K 为保护3 的I 段末端发生短路时对保护1而言的最小分支系数（见图 4-15）。 当保护3的I 段末端K 1点短路时，分支系数为sB AB sB sA b X X X X I I K ++==12 （4-3） 分析式（4-3）可看出，为了得出最小分支系数，式中SA X 应取最小值min .SA X ；而SB X 应取最大值max .SB X 。因而 max .min .min .1sB AB sA b X Z X K ++ ==1+30 30 4.08?+= 则 Ω=?+??=∏ 817.25)16.12667.14.030(8.01.set Z b ）与母线B 上所连接的降压变压器的无时限纵差保护相配合，变压器保护范围直至低压母线E 上。由于两台变压器并列运行，所以将两台变压器作为一个整体考虑，分支系数的计算方法和结果同a ）。 ?? ? ??+=-∏∏2min .1t b B A rel set Z K Z L K Z =Ω=? +??078.66)27.84667.14.030(8.0 为了保证选择性，选a ）和b ）的较小值。所以保护1第 ∏段动作阻抗为 2三段式电流保护的整定计算 1、瞬时电流速断保护 整定计算原则：躲开本条线路末端最大短路电流 整定计算公式： 式中： Iact——继电器动作电流 Kc——保护的接线系数 IkBmax——最大运行方式下，保护区末端B母线处三相相间短路时，流经保护的短路电流。 K1rel——可靠系数，一般取1.2～1.3。 I1op1——保护动作电流的一次侧数值。 nTA——保护安装处电流互感器的变比。 灵敏系数校验： 式中： X1— —线 路的 单位 阻抗， 一般 0.4Ω /KM； Xsmax ——系统最大短路阻抗。 要求最小保护范围不得低于15%～20%线路全长，才允许使用。 2、限时电流速断保护 整定计算原则： 不超出相邻下一元件的瞬时速断保护范围。所以保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流，且为保证在下一元件首端短路时保护动作的选择性，保护1的动作时限应该比保护2大。故： 式中： KⅡrel——限时速断保护可靠系数，一般取1.1～1.2； △t——时限级差，一般取0.5S； 灵敏度校验： 规程要求： 3、定时限过电流保护 定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后备 以及相邻线路或元件的远后备。 动作电流按躲过最大负荷 电流整定。 式中： KⅢrel——可靠系数，一般 取1.15～1.25； Krel——电流继电器返回系数，一般取0.85～0.95； Kss——电动机自起动系数，一般取1.5～3.0； 动作时间按阶梯原则递推。 灵敏度分别按近后备和远后备进行计算。 式中： Ikmin——保护区末端短路时，流经保护的最小短路电流。即：最小运行方式下，两相相间短路电流。 要求：作近后备使用时，Ksen≥1.3～1.5 作远后备使用时，Ksen≥1.2 三、分析计算题 3在图1所示网络中的AB 、BC 、BD 、DE 上均装设了三段式电流保护；保护均采用了三相完全星形接法；线路 AB 的最大负荷电流为200A ，负荷自启动系数 1.5ss K =， 1.25I rel K =， 1.15II rel K =， 1.2III rel K =，0.85re K =，0.5t s ?=； 变压器采用了无时限差动保护；其它参数如图所示。图中各电抗值均已归算至115kV 。试计算AB 线路各段保护的启动电流和动作时限，并校验II 、III 段的灵敏度。 X X 1s = 图1 系统接线图 图2系统接线图 3答：（1）短路电流计算。选取图 3中的1K 、2K 、3K 点作为计算点。 2 K 3 图3 三相短路计算结果如表1所示。 表1 三相短路计算结果 （2）电流保护I 段 (3).1 1.max 1.25 1.795 2.244(kA)I I set rel K I K I ==?，10()I t s = （3）电流保护II 段 (3).3 2.max 1.25 1.253 1.566(kA)I I set rel K I K I ==?，.1.3 1.15 1.566 1.801(kA)II II I set rel set I K I ==? 灵敏度校验：(2) (3)1.min 1.min 1.438(kA)K K I =，(2)1.min .1.1 1.4380.7981.801II K sen II set I K I ==，不满足要求。 与保护3的II 段相配合：保护3的II 段按可伸入变压器而不伸出变压器整定。 (3) .3 3.max 1.150.499 0.574(kA)II II set rel K I K I ==?，.1.3 1.150.574 0.660(kA)II II II set rel set I K I ==? 灵敏度校验：(2)1.min .1 .1 1.438 2.1790.660II K sen II set I K I ==，满足要求。 15、已知保护2、3、4、5的最大动作时限，试计算保护1电流III段的动作 时限. 答：根据过电流保护动作时限的整定原则：过电流保护的动作时限按阶梯原则整定，还需要与各线路末端变电所母线上所有出线保护动作时限最长者配合。 保护1所在线路末端B母线上出线动作时间最长的是t4max = 2.5s，则保护1的过电 流保护的动作时限为t^t4max+A t =2.5 + 0.5 = 3so 16. Z1—0.4Q/km;K I? =1.25;K" rei =1.1;K 川rei =1.2;Kss=1.5;Kre=0.85;K 试对保护1进行三段式电流保护整定计算， 并计算继电器的动作电流。 / k1 / k2 答：（1）保护1电流I段整定计算： ①求动作电流。按躲过最大运行方式下本线路末端（即 K1点）三相短路时流 过保护的最大短路电流来整定，即 I oP严 Kl i ?I Khx 二K L, = E；=1.25X ".［叮3=2.652（KA） Z smin +Z1L1 4 + 0.4"5 采用两相不完全星形接线方式时流过继电器的动作电流为 =丛=遊= A） K TA 60 第I段为电流速断，动作时间为保护装置的固有动作时间，即t；=0(s) ③灵敏系数校验，即求保护范围。 在最大运行方式下发生三相短路时的保护范围为 TA—300/5 0 A 35kV O QF Z Z s -max— — B C I 15km 2 I 35km / 3 I t3.max=0.5s QF2 I L.ma; K— 230A /Q F3「 Z s-min=4 Q I OP1 ? I OP J ②求 动作时 限。 1 =5Q 段式电流保护的整定及 计算 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8- 2三段式电流保护的整定计算1、瞬时电流速断保护整定计算原则：躲开本条线路末端最大短路电流整定计算公式： 式中： Iact——继电器动作电流 Kc——保护的接线系数 IkBmax——最大运行方式下，保护区末端B母线处三相相间短路时，流经保护的短路电流。 K1rel——可靠系数，一般取～。 I1op1——保护动作电流的一次侧数值。 nTA——保护安装处电流互感器的变比。 灵敏系数校验： 式中： X1——线路的单位阻抗，一般Ω/KM； Xsmax —— 系统 最大 短路 阻 抗。 要求 最小 保护 范围 不得 低于 15%～20%线路全长，才允许使用。 2、限时电流速断保护 整定计算原则：不超出相邻下一元件的瞬时速断保护范围。所以保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流，且为保证在下一元件首端短路时保护动作的选择性，保护1的动作时限应该比保护2大。故： 式中： KⅡrel——限时速断保护可靠系数，一般取～； △t——时限级差，一般取；灵敏度校验： 规程要求：3、定时限过电流保护定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后备以及相邻线路或元件的远后备。动作电流按躲过最大负荷电流整定。 式中： KⅢrel——可靠系数，一般取～； Krel——电流继电器返回系数，一般取～； Kss——电动机自起动系 数，一般取～；动作时间 按阶梯原则递推。 灵敏度分别按近后备和远 后备进行计算。 式中： Ikmin——保护区末端短路时，流经保护的最小短 路电流。即：最小运行方式下，两相相间短路电 流。 要求：作近后备使用时，Ksen≥～ 作远后备使用时，Ksen≥注意：作近后备使用时，灵敏系数校验点取本条线路最末端；作远后备使用时，灵敏系数校验点取相邻元件或线路的最末端； 4、三段式电流保护整定计算实例 如图所示单侧电源放射状网络，AB和BC均设有三段式电流保护。已知：1）线路AB长20km，线路BC长30km，线路电抗每公里欧姆；2)变电所B、C中变压器连接组别为Y，d11，且在变压器上装设差动保护；3）线路AB的最大传输功率为，功率因数，自起动系数取；4）T1变压器归算至被保护线路电压等级的阻抗为28欧；5）系统最大电抗欧，系统最小电抗欧。试对AB线路的保护进行整定计算并校验其灵敏度。 解：（1）短路电流计算注意：短路电流计算值要注意归算至保护安装处电压等级，否则会出现错误；双侧甚至多侧电源网络中，应取流经保护的短路电流值；在有限系统中，短路电流数值会随时间衰减，整定计算及灵敏度校验时，精确计算应取相应时间处的短路电流数值。 B母线短路三相、两相最大和最小短路电流为： =1590（A） 大学200 －200 学年第( )学期考试试卷 课程代码 3042100 课程名称电力系统继电保护原理考试时间120 分钟 阅卷教师签字： 一、填空题（每空1分，共18分） 1、电力系统发生故障时，继电保护装置应将部分切除，电力系统出现不正常工作 时，继电保护装置一般应。 2、继电保护的可靠性是指保护在应动作时，不应动作时。 3、瞬时电流速断保护的动作电流按大于本线路末端的整定，其 灵敏性通常用 来表示。 4、距离保护是反应的距离，并根据距离的远近确定的—种保护。 5、偏移圆阻抗继电器、方向圆阻抗继电器和全阻抗继电器中，受过 渡电阻的影响最大， 受过渡电阻的影响最小。 6、线路纵差动保护是通过比较被保护线路首末端电流的和的原理实现 的，因此它不反应。 7、在变压器的励磁涌流中，除有大量的直流分量外，还有大量的分量，其 中以为主。 8、目前我国通常采用以下三种方法来防止励磁涌流引起纵差动保护的误动， 即， 和。 二、单项选择题（每题1分，共12分） 1、电力系统最危险的故障是（ ）。 （A ）单相接地 （B ）两相短路 （C ）三相短路 2、继电保护的灵敏系数sen K 要求（ ） 。 （A ） 1sen K < （B ）1sen K = （C ）1sen K > 3、定时限过电流保护需要考虑返回系数，是为了（ ）。 （A ）提高保护的灵敏性 （B ）外部故障切除后保护可靠返回 （C ）解决选择性 4、三段式电流保护中，保护范围最小的是（ ） （A ）瞬时电流速断保护 （B ）限时电流速断保护 （C ）定时限过电流保护 5、三种圆特性的阻抗继电器中， （ ）既能测量故障点的远近，又能判别故障方向 （A ）全阻抗继电器； （B ）方向圆阻抗继电器； （C ）偏移圆阻抗继电器 6、有一整定阻抗为860set Z =∠?Ω的方向圆阻抗继电器，当测量阻抗430m Z =∠?Ω时， 该继电器处于 （ ）状态。 （A ）动作 （B ）不动作 （C ）临界动作 7、考虑助增电流的影响，在整定距离保护II 段的动作阻抗时，分支系数应取（ ）。 （A ）大于1，并取可能的最小值 （B ）大于1，并取可能的最大值 （C ）小于1，并取可能的最小值 8、从减小系统振荡的影响出发，距离保护的测量元件应采用（ ）。 （A ）全阻抗继电器； （B ）方向圆阻抗继电器； （C ）偏移圆阻抗继电器 9、被保护线路区内短路并伴随通道破坏时，对于相差高频保护（ ） （A ）能正确动作 （B ）可能拒动 （C ）可能误动 10、如图1所示的系统中，线路全部配置高频闭锁式方向纵联保护，k 点短路，若A-B 线路通道故障，则保护1、2将（ ）。 （A ）均跳闸 （B ）均闭锁 （C ）保护1跳闸，保护2 闭锁 图1 11、变压器的电流速断保护与( )保护配合，以反应变压器绕组及变压器电源侧的引出线套管上的各种故障。 （A ）过电流 （B ）过负荷 （C ）瓦斯 12、双绕组变压器纵差动保护两侧电流互感器的变比，应分别按两侧（ ）选择。 A B C D 第1章输电线路保护配置与整定计算 重点：掌握110KV及以下电压等级输电线路保护配置方法与整定计算原则。 难点：保护的整定计算 能力培养要求：基本能对110KV及以下电压等级线路的保护进行整定计算。 学时：4学时 主保护：反映整个保护元件上的故障并能以最短的延时有选择地切除故障的保护称为主保护。 后备保护：主保护拒动时，用来切除故障的保护，称为后备保护。 辅助保护：为补充主保护或后备保护的不足而增设的简单保护。 一、线路上的故障类型及特征： 相间短路（三相相间短路、二相相间短路） 接地短路（单相接地短路、二相接地短路、三相接地短路） 其中，三相相间短路故障产生的危害最严重；单相接地短路最常见。相间短路的最基本特征是：故障相流动短路电流，故障相之间的电压为零，保护安装处母线电压降低；接地短路的特征： 1、中性点不直接接地系统 特点是： ①全系统都出现零序电压，且零序电压全系统均相等。 ②非故障线路的零序电流由本线路对地电容形成，零序电流超前零序电压90°。 ③故障线路的零序电流由全系统非故障元件、线路对地电容形成，零序电流滞后零序电压90°。显然，当母线上出线愈多时，故障线路流过的零序电流愈大。 ④故障相电压（金属性故障）为零，非故障相电压升高为正常运行时的相间电压。 ⑤故障线路与非故障线路的电容电流方向和大小不相同。 因此中性点不直接接地系统中，线路单相故障可以反应零序电压的出现构成零序电压保护；可以反应零序电流的大小构成零序电流保护；可以反应零序功率的方向构成零序功率方向保护。 2、中性点直接接地系统 接地时零序分量的特点： ①故障点的零序电压最高，离故障点越远处的零序电压越低，中性点接地变压器处零序电压为零。 ②零序电流的分布，主要决定于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。 ③在电力系统运行方式变化时，如果输电线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就是不变的。但电力系统正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式而变化，将间接影响零序分量的大小。 ④对于发生故障的线路，两端零序功率方向与正序功率方向相反，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的。 二、保护的配置 小电流接地系统（35KV及以下）输电线路一般采用三段式电流保护反应相间短路故障；由于小电流接地系统没有接地点，故单相接地短路仅视为异常运行状态，一般利用母线上的绝缘监察装置发信号，由运行人员“分区”停电寻找接地设备。对于变电站来讲，母线上出线回路数较多，也涉及供电的连续性问题，故一般采用零序电流或零序方向保护反应接地故障。 对于短线路、运行方式变化较大时，可不考虑Ⅰ段保护，仅用Ⅱ段+Ⅲ段保护分别 本科毕业设计（论 文) 继电保护整定计算的分析与研究 —距离保护整定计算 指导老师 学号 二O一二年六月 中国南京 摘要 继电保护是电力系统安全运行的防护线,继电保护的整定计算是继电保护装置正确动作的关键。随着电力系统的快速发展，电力系统的网络构成日趋复杂,继电保护的整定也越来越复杂,而且更费时费力，也更容易出错。规范继电保护整定计算,提高继电保护整定计算水平对于减少设备事故或杜绝事故的发生具有深刻的意义。如果能成功编制一款软件，该软件能够在各种各样的系统运行方式下,根据整定原则计算出继电保护装置的整定值，使装置正确动作,那么将很大程度上减少工作人员的工作量,使工作效率大大提高。 本文以三段式距离保护为例，介绍了如何利用软件开发工具Ｍatlab编制三段式距离保护软件。主要使用了Maｔlab的GUI(图形用户界面)功能将距离保护整定计算划分成五个模块。用户通过这些模块的提示，能准确快速地计算出整个网络的继电保护装置的整定值，并且用户还可以根据系统运行方式的变化修改整定计算算法,使整定值能够适用于多种不同的运行方式,实现了整定计算过程的自动化和智能化。 【关键词】继电保护距离保护整定计算 Matｌａb Abstract Relay ｐrotｅctioｎ is ｔｈe lｉｎe of defenｃｅｏf safetｙｏperaｔion of the ｐoｗer system.Seｔtｉnｇcalculation of relaｙprotection is ｔhe key to the ｒiｇhｔ action of relay ｐrotecｔion ｄｅｖｉces． With thｅ develｏpmｅｎt of power systｅm, pｏweｒsystem network iｓbecｏming mｏｒｅａnd more ｃomｐｌex, tｈe rel ａy protｅction ｉs becoｍiｎｇｍｏre anｄ more coｍplex, aｎd more ｔiｍｅ－ｃｏnsuminｇ and lａbｏrious, but alsｏｍore ｐrone ｔo e ｒror．Speｃificａtiｏn fｏｒ and raiｓｅ the ｌeｖel of setting calculatｉon ｏｆ relay proｔeｃtioｎhas pｒofound ｓｉgnifｉcａｎce on ｔｈe ｒeｄuctioｎ of equipment ａccidenｔ anｄ aｖｏiｄing the hａppeninｇｏf ａccideｎts．If we cａn suｃｃｅｓｓfully devｅlop a piece oｆsoftware，ｔhe softwaｒe ｃan cａlculａtｅthe ｓettiｎg values in ｖarious opｅratｉng mode of ｔhe system acｃoｒdi ｎg to ｔhe ｐｒinｃiplｅｓ of sｅtｔｉng calｃｕlaｔion of relay protection ｄeｖｉｃｅ setting vaｌｕe， so thａt the relay protｅc ｔion ｄeｖiｃeｓwiｌl aｃt coｒrectly．Ｉｔｗill ｇｒeaｔly r ｅduｃe thｅ workload of staｆf, greａｔly improvｅtｈe wｏrk ｅｆficieｎcｙ. The pａｐer tａkeｓｔhｒee sections ｄiｓtance pｒoｔeｃtion f ｏr an exaｍple anｄｉntroｄｕcｅｓhow to prｏgrａme thｅ thr ｅe seｃtionｓ distaｎcｅ pｒotｅｃｔioｎｗith ｔhｅ sofｔｗarｅ dｅvｅlｏｐinｇ tool－－Ｍatlab. The setｔing ｃalcuｌａtion of ｄistaｎce pｒoｔｅctｉoｎ is ｄiviｄed ｉnto fivｅ modulｅs by thhe mａin function of Maｔｌａb－－ＧUI （ｇraphｉcal user interfaｃe ). Through tｈｅse modulｅs tips, users cａn accurately aｎd ｑｕicｋlｙcalculate tｈｅ rｅｌay proｔｅctｉｏn device sｅttｉng ｖalｕeｓ of t ｈe entiｒe network, anｄ tｈe users caｎ alsｏchａｎｇｅｔhｅ 距离保护的整定计算 一、距离保护第一段 1.动作阻抗 (１)对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定，即取 AB K dz Z k Z '='?1 2．动作时限 0≈'t 秒。 二、距离保护第二段 1．动作阻抗 （1）与下一线路的第一段保护范围配合，并用分支系数考虑助增及外汲电流对测量阻抗的影响，即 ()BC k fz AB k dz Z K K Z K Z '+''=''?1 式中 fz K 为分支系数 min ???? ??=AB BC fz I I K （2）与相邻变压器的快速保护相配合 ()B fz AB k dz Z K Z K Z +''=''?1 取（1）、（2）计算结果中的小者作为1?''dz Z 。 2. 动作时限 保护第Ⅱ段的动作时限，应比下一线路保护第Ⅰ段的动作时限大一个时限阶段，即 12C A B A ' 图3-50 电力系统接线图 A Z 'B A B Z B C Z Z 'Z ''Z ' ''00.5t Z 'Z ''Z ' ''00.5t 3 A Z 12C A B A ' 图3-50 电力系统接线图A Z 'B A B Z B C Z Z 'Z ''Z ' ''00.5t Z 'Z ''Z ' ''00.5t 3 A Z t t t t ?≈?+'=''21 3.灵敏度校验 5.1≥''= AB dz lm Z Z K 如灵敏度不能满足要求，可按照与下一线路保护第Ⅱ段相配合的原则选择动作阻抗，即 ()2.dz fz AB k dz Z K Z K Z ''+''='' 这时，第Ⅱ段的动作时限应比下一线路第Ⅱ段的动作时限大一个时限阶段，即 t t t ?+''=''21 三、 距离保护的第三段 1．动作阻抗 按躲开最小负荷阻抗来选择，若第Ⅲ段采用全阻抗继电器，其动作阻抗为 min .1.1 fh zq h k dz Z K K K Z '''=''' 式中 2．动作时限 保护第Ⅲ段的动作时限较相邻与之配合的元件保护的动作时限大一个时限阶段，即 t t t ?+'''='''2 3．灵敏度校验 作近后备保护时 5.11.≥'''= ?AB dz lm Z Z K 近 作远后备保护时 2 .1≥+'''= ?BC fz AB dz lm Z K Z Z K 远 式中，K fz 为分支系数，取最大可能值。 思考：灵敏度不能满足要求时，怎么办？ 解决方法：采用方向阻抗继电器，以提高灵敏度 方向阻抗继电器的动作阻抗的整定原则与全阻抗继电器相同。考虑到正常运行时，负荷阻抗的阻抗角 fh ?较小， （约为 25），而短路时，架空线路短路阻抗角d ?较大（一般约为 65~ 85）。如果选取方向阻抗继电器的最大灵敏角d lm ??=，则方向阻抗继电器的动作阻抗为 2. 对0o接线的相间方向阻抗继电器， 1）说明其接线方式； 2）写出其相位比较式动作方程； 3）画出动作特性； 4）当加入继电器的电压和电流相位差m m I U arg 为65o和85o时，测得的动作阻 抗均为12.5Ω。计算该阻抗继电器的整定阻抗和最大灵敏角。 解： (1) 0°接线的相间方向阻抗继电器的接线方式为：U I ? ? ，三个相间阻抗继电器接线分别为： AB AB A B U Z I I = -；BC BC B C U Z I I =-；CA CA C A U Z I I =- (2)其相位比较式动作方程为： 0090270m m m set U arg U I Z ≤≤- 或 0090arg 90m set m m I Z U U --≤≤ 或 0090270m m set Z arg Z Z ≤≤-或 0090arg 90set m m Z Z Z --≤≤ (3)动作特性如下： (4) 0008565752sen ?+==； 00 12.512.7cos(7565) set Z ==Ω- 4. 如图所示，各线路均装有距离保护，单位长度阻抗为km 1/4.0Ω=z ，试对保 护1的距离II 段进行整定计算，并校验灵敏系数。（85.0=I rel K ，8.0=II rel K ） 解： 20.85900.430.6set Z I =??=Ω 保护1的Ⅱ段与保护1的Ⅰ段配合时，最小分支系数为： min 0.5b k = 所以： 10.8(600.40.530.6)31.44set Z =??+?=Ω 131.44 1.310.460 sen k = =? 6. 图示系统，保护1装有0o接线的相间方向阻抗继电器。 1 2 M E δj e E E -=M N 20∠80oΩ 12∠80oΩ22∠80oΩ 1）计算保护1的距离I 段的定值（85.0=I rel K ）； 2）画出系统振荡时，保护1的阻抗继电器测量阻抗变化轨迹； 3）计算当 180=δ时，保护1的阻抗继电器的测量阻抗； 4）保护1的距离I 段在系统振荡情况下是否会误动？ 5）设 0=δ，在线路出口发生经过渡电阻Ω=4g R 的三相短路，计算保护1的阻抗继电器的测量阻抗。 解： (1)保护1的距离Ⅰ段定值为： 10.8520set rel L Z K Z I I ==?＝17 Ω 第二节 阻抗继电器动作特性 四. 方向阻抗继电器的死区及死区的消除方法 当保护出口正方向发生相间短路时，故障线路母线上的残余电压将降低到零，即。由动作方程分析，继电器不动作。这种不动作的范围，称为保护装置的“死区”。为了减小和消除死区，常采用以下措施。 1．增加记忆回路 引入记忆电压。 2．引入第三相电压 五、阻抗继电器的精工电流和精工电压 1.阻抗继电器测量阻抗与测量电流的关系曲线： 由图可见，当加入继电器的电流较小时，继电器的动作阻抗将下降，使阻抗继电器的实际保护范围缩短。I op.min-----阻抗继电器的最小动作电流。这将影响到与相邻线路阻抗元件的配合，甚至引起非选择性动作。 2.阻抗继电器的精工电流和精工电压 为了把动作阻抗的误差限制在一定的范围内，规定了精工电流。所谓精工电流，就是当继电器的动作阻抗时，通过的电流。 Iacmin-----阻抗继电器的最小精确工作电流 Iacmax-----阻抗继电器的最大精确工作电流 为了便于衡量阻抗继电器的灵敏度，有时应用精工电压作为继电器的质量指标。所谓精工电压就是精工电流和整定阻抗的乘积，用表示。 第3节阻抗继电器的接线方式 根据距离保护的工作原理，加入继电器的电压和电流应满足如下要求： 1．继电器的测量阻抗应能准确判断故障地点，即与故障点至保障 安装处的距离成正比。 2．继电器的测量阻抗应与故障类型无关，即保护范围不随故障类型而变化。 类似功率方向继电器的定义方式，阻抗继电器常用的接线方式有四类，如表3-1中所示。表3-1 阻抗继电器的常用接线方式 0°－30°30° KR1 KR2 KR3 继电器 接线方式 第五节距离保护的整定计算 以图3－46 为例，说明三段式距离保护的整定计算。 图3—46 电力系统接线图 一、距离保护第一段 1.动作阻抗 (１)对输电线路，按躲过本线路末端短路来整定，即取 式中—可靠系数，取0.8~0.85。 2．动作时限：人为延时为零，即秒。 二、距离保护第二段 1．动作阻抗 （1）与下一线路的第一段保护范围配合，并用分支系数考虑助增及外汲电流对测量阻抗的影响，即 如图所示，网络中各条线路上断路器上均装有三段式电流保护。已知电源最大、最小等效阻抗为Ω=9max .s Z 、Ω=6min .s Z ， 线路阻抗Ω=10AB Z 、Ω=26BC Z ，线路BC 限时电流速断保护动作时限为s t BC 5.0=?II 、过流 保护时限为s t BC 5.2=?III ，线路BC 限时电流速断保护动作电流为KA I BC set 378.0.=∏，线路AB 最大负荷电流A I AB f 150.max .=，试计算 线路AB 各段保护动作电流及动作时限，并校验保护的灵敏系数。 （3.1=I rel k 、1.1=∏ rel k 、2.1=I∏rel k 、3.1=ss k 、85.0=re k ；电流速断保护不用校验灵敏性，限时电流速断保护灵敏性校验要求满足 35.1>∏lm K ，定时限过电流保护作为近后备保护时灵敏性校验要求 3.1>∏I lm K ，定时限过电流保护作为远后备保护时灵敏性校验要求2.1>∏I lm K ） 解：()KA Z Z E I AB s B d 335.1106337 min .)3(max ..=+= += φ ()KA Z Z E I AB s B d 124.1109337max .)3(min ..=+=+= φ ()KA Z Z Z E I BC AB s C d 509.026106337min .) 3(max ..=++=++=φ ()KA Z Z Z E I BC AB s C d 475.026 109337max .)3(min ..=++=++= φ 线路AB 电流速断保护（I 段保护）： () ()KA I K I B d K AB dz 736 .1335.13.13max ...=?==I I ()s t AB 0=?I 线路AB 定时限电流速断保护（II 段保护）： () ()KA I K I C d K BC dz 662.0509.03.13max ...=?==I I ()KA I K I BC dz K AB dz 728 .0662.01.1..=?==I II II ()s t AB 5.0=?∏ II 段保护灵敏性校验： ()()35.134.1728.0124.1866.023.3min ...2min ..<=?=?==∏∏∏ AB dz B d AB dz B d lm I I I I K ，不合格。 线路AB 定时限保护应与线路BC 定时限保护相配合： ()KA I K I BC dz K AB dz 416 .0378.01.1..=?==∏ II II II 段保护灵敏性校验： ()() 35.134.2416.0124.1866.023.3min ...2min ..>=?=?==∏∏∏AB dz B d AB dz B d lm I I I I K ，合格。 ()s t t BC AB 0.15.05.05.0=+=+?=?II II 线路AB 定时限过电流保护（III 段保护）： ()KA I K K K I AB f h zq k AB dz 275.015.085 .03 .12.1.max ..=??= ??= III III ()s t t BC AB 0.35.05.25.0=+=+?=?III III III 段保护灵敏性校验： 做近后备保护时： ()() 3.15.3275.012 4.1866.023.3min ...2min ..>=?=?==III III III AB dz B d AB dz B d lm I I I I K ，合格； 做远后备保护时： ()() 2.150.1275.0475.0866.02 3.3min ...2min ..>=?=?==III III III AB dz C d AB dz C d lm I I I I K 。继电保护计算题
输电线路的距离保护习题答案
距离保护整定计算例题
20距离保护的整定计算实例
继电保护整定计算例题
2三段式电流保护的整定及计算
电力系统继电保护计算题精编版
《继电保护原理》计算题
段式电流保护的整定及计算
电力系统继电保护原理试题及答案
三段式电流保护的整定及计算汇总
距离保护整定计算
距离保护的整定计算
距离保护例题
19距离保护整定计算
中北大学继电保护必考整定计算例题