现代高压线路保护原理与技术

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1、现代高压线路继电保护原理与技术-----距离保护湖南省电力公司试验研究院保护所刘伟良2008年9月距离保护慨述测量阻抗距离保护的实现（直接法）距离保护的实现（间接法）工频故障分量距离保护距离保护的振荡闭锁TV断线检测方法ξ1慨述ξ1.1对距离保护提出的要求测量阻抗要正比于母线至短路点的距离；正方向区外短路不应该超越，包括稳态超越和暂态超越；方向明确，正向出口短路无死区，反向不动作；区内经过渡电阻短路应动作；重负荷下不误动作；不受系统振荡的影响。ξ1.2距离保护的超越1)区外故障超越KZZZDG~G~QFQFMN由于对侧电源的助增，如果I

2、F落后与Im，ZR呈容性导致ZL

3、角为数值较小的功率因数角（一般功率因数为不低于0.9，对应的阻抗角不大于25.80），阻抗性质以阻性为主，如下图中的所示。电力系统发生金属性短路时，降低，增大，变为短路点与保护安装处之间短路阻抗，对于具有均匀分布参数的输电线路来说，与短路距离成线性正比关系，即：短路阻抗的阻抗角就等于输电线路的阻抗角，数值较大(对于220kV及以上电压等级的线路，阻抗角一般不低于750)，阻抗性质以感性为主。当短路点分别位于图1中的k1、k2和k3点时，对应的短路阻抗分别如图2中的、和所示。图2负荷阻抗与短路阻抗RjXZLZk2Zk1ZsetZk3KZk

4、1Lsetk2Lk1Lk2G~k3Lk3G~QFQFMN上面的讨论是以单相系统为基础的。在这种单相系统中，测量电压就是保护安装处的电压，测量电流就是线路中的电流，系统金属性短路时两者之间的关系为：（5）ξ2.2三相系统中测量阻抗的计算在实际三相系统的情况下，由于存在多种不同的短路类型，而在各种不对称短路时，各相的电压电流都不再简单地满足式（5），所以无法直接用各相的电压、电流构成距离保护的测量电压和电流。现以下图所示网络中k点发生短路故障时的情况为例，对此问题进行分析讨论。按照对称分量法，可以求出M母线上各相的电压：Lk(Z1,Z2,Z

5、0)LkG~MKZG~Nk（6a）（6b）（6c）（6）式的成立与故障类型无关，即对任何类型的故障都成立；对于不同类型和相别的故障，故障点的边界条件是不同的，即（6）式中、和的取值是不同的。1）单相接地故障（7）（8）得到：以A相单相接地短路故障为例进行分析。在A相金属性接地短路的情况下，，式a变为：式(8)与式(5)具有相同的形式，因而由、算出的测量阻抗能够正确反应故障的距离，从而可以实现对故障区段的比较和判断。由于A相接地时、均不等于零，式(6b)和(6c)无法变成式(5)的形式，即若、或、，则、或、之间都不满足式(5)，所以两非故

6、障相的测量电压、电流不能准确地反应故障的距离。在另一方面，由于、均接近正常电压，而、均接近正常负荷电流，B、C两相的工作状态与正常负荷状态相差不大，所以在A相故障时，由B、C两相电压电流算出的测量阻抗都会比较大，算出的距离一般都大于整定距离，由它们构成的距离保护一般都不会动作，但在某些特殊的情况下（比如保护安装处零序电流很大时），也有可能动作。同理可以分析B相和C相单相接地故障时的情况，分析表明，只有故障相电压与带零序电流补偿的故障相电流之间满足（5）式，能够正确测量故障距离，非故障相测出的阻抗接近负荷阻抗，一般不会动作。2）相间故障以

7、B、C相间经电弧电阻Rarc和接地电阻Rg短路接地为例忽略Rarc上的压降，则UBCm=IBC*Z1LZ=UΦΦ/IΦΦ(ΦΦ=AB、BC、CA)ξ3距离保护的实现（直接法）距离保护的核心，就是对故障距离进行测量，并与整定的距离相比较，以判断是否有故障，在有故障的情况下，判断出故障的范围。在应用测量阻抗法判断故障距离时，又有两种有两种不同的方式，即直接计算方式和间接判断方式。直接计算方式是利用采集到的故障环上的电压和电流，代入测量阻抗的计算式，直接计算出测量阻抗，然后将其与整定阻抗相比较，判断是否有区内故障；间接判断方式不需要确切地算出

8、测量阻抗，只是通过对测量电压和测量电流的计算分析，间接地判断测量阻抗是否在保护的范围之内。在理想情况下，在金属性短路的时候，测量阻抗是与整定阻抗同方向的，在这种情况下，算出测量阻抗后直接与整定阻抗比较大小，