距离保护装置的基本原理和关键计算公式

一、距离保护的基本原理

      距离保护通过测量故障点到保护安装处的阻抗值实现保护功能。其核心公式为：Zm=Uϕ/Iϕ

      其中 Zm：测量阻抗

              Uϕ：保护安装处故障相电压

              Iϕ：保护安装处故障相电流

      动作逻辑：

              当Zm＜Zset 时，判定故障发生在保护区内，保护动作。

              当Zm＞Zset 时，判定故障发生在保护区内，保护不动作；

      典型配置采用三段式阶梯保护：

              距离Ⅰ段：保护范围为线路全长的80%-85%，瞬时动作（0s延时）

              距离Ⅱ段：保护本线路全长及下级线路30%-40%，延时tⅡ=tⅠ下级+0.5s

              距离Ⅲ段：作为后备保护，延时需与下级线路Ⅱ段配合。

二、距离保护的关键计算公式

       相电压计算

              Uϕ=UϕK +Iϕ（ Z1L+kZ0L）

              UϕK :故障点相电压

               Z1 : 正序阻抗

                Z0  : 零序阻抗

                k  ：零序补偿系数（k=Z0-Z1  /  3 Z1）

三、距离保护的特殊影响因素处理

      1. 助增电流与汲出电流

       助增电流（分支电源供电）：

              导致测量阻抗增大，需引入分支系数Kfb＞1

              整定公式修正：Zset =Zline / Kfb

       汲出电流（负荷分流）：

              导致测量阻抗减小，需引入分支系数Kfb＜1

              整定公式修正：Zset =Zline / Kfb

      2. 系统振荡防护

       振荡特征：

              三相对称，无负序分量

              阻抗轨迹呈周期性变化

       闭锁方案：

              Ⅰ/Ⅱ段加装振荡闭锁回路

              利用负序分量启动判据区分故障/振荡

      3. 过渡电阻影响

              单相接地故障时：

              Rcr=Uϕ/Icr

              通常使测量阻抗增大10%-30%

              需采用偏移特性阻抗继电器补偿

      4. 电压回路断线处理

              闭锁条件：

              正序电压U 1<30V

              负序电压U 2>8V

四、距离保护的典型应用场景

      双电源环网：通过方向元件实现功率倒向判别

      重负荷线路：采用全阻抗+偏移特性防止超越

      电缆-架空混合线路：考虑电容电流补偿