距离继电保护distance relay protection

反应故障点至保护安装处的等效距离及其方向等参数的保护。上述参数与区段整定值进行比较，决定保护的动作及选择性。由启动元件(图1中过电流继电器或阻抗继电器)、方向元件（方向阻抗继电器或功率方向继电器）、距离元件(阻抗继电器Z Ⅰ和ZⅡ)及时间元件等组成，用于110千伏及送电线路等保护。

图1 三段式距离保护的组成元件及逻辑回路的简化接线

为了满足速动性、选择性及灵敏性的要求，输电线路的距离保护，广泛应用具有三段动作范围的时限特性(图2)，分别称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，距离保护Ⅰ段是瞬动的，保护线路全长的85%，保护1的动作阻抗整定值为Z′_dz1＝0.85Z′₁，式中Z′₁为被保护线路的总阻抗。距离保护Ⅱ段保护线路全长，动作阻抗整定值Z″_dz1按下述原则整定：❶与相邻线路距离保护Ⅰ段相配合Z″_dz1＝K_K(Z′₁+K_fz·min×0.85Z₁₂)，式中K_K为可靠系数，取0.8;Z₁₂为相邻线路的总阻抗；0.85Z₁₂为相邻线路距离保护Ⅰ段的动作阻抗Z′_dz2;K_fz·min为最小分支系数，等于相邻线路Ⅰ段保护范围末端短路时，故障线路(BC)上通过的短路电流与前一级保护所在线路(AB)上通过的短路电流的比值。
❷躲过线路末端变电所低压侧(d₁点)故障，Z″_dz1＝K′_K(Z₁+K_fz·min×Z_b)，式中KK为可靠系数，取0.7;Z_b为变压器阻抗；K_fz·min为d点短路时分支系数最小值。取上两式计算值较小者为整定值。
❸距离Ⅱ段在线路末端短路时的灵敏系数K_1m＝Z″_dz1/Z_AB>1.25，第Ⅱ段保护的时限为t″_dz＝△t=0.5秒(与相邻线路距离Ⅰ段配合时)或t″_dz·xl·max+△t。式中t″_dz·x1·max为相邻线路Ⅱ段保护的最大动作时限。距离Ⅲ作为Ⅰ、Ⅱ段保护的后备保护（近后备）, 也作为相邻线路保护装置和断路器拒绝动作的后备保护（远保护）。动作阻抗Z_dz1按躲过负荷的最小阻抗整定：Z″′_dz＝Z_fh·min/K_K·K_h·K_zq。式中K_K为可靠系数，取1.3;K_h为继电器的返回系数，取1.1～1.15;K_zq为负荷自启动系数，大于1;Z_fz·min＝U_f·min/I_f·max为负荷的最小阻抗。U_f·min为母线最低电压，I_f·max为最大负荷电流。当采用方向阻抗继电器时，上式右边还要除以cos(_1m-_fh),_1m为阻抗元件的最灵敏角；_fh为负荷阻抗角。当作为近后备时，Ⅲ段保护的灵敏系数K_1m＝Z″′_dz/Z₁>1.5，当作远后备K_1m＝Z″′_dz/(Z₁+K_fz·max·Z₁₂)>1.2。式中K_fz·max为相邻线路末端短路时的最大分支系数。

图2 距离三段保护特性及时限特性

Ⅲ段保护的动作时限为t″′_dz＝t″′_dz·21·max+△t。式中t″′_dz·21·max为相邻线路距离Ⅲ段保护的最大动作时限。
阻抗继电器的接线方式应满足： ❶继电器的测量阻抗正比于短路点到保护安装点之间的距离；
❷继电器的测量阻抗应与故障类型无关。当阻抗继电器输入电压、电流为U_AB和I_A-I_B时，称为“0°接线”，为U_AB和I_A时，称为“+30°接线”。“0°接线”方式和相电压、相电流有补偿接线方式，在各种相间或接地故障时，测量阻抗均能与短路点到保护安装点的距离成比例，其保护范围与故障种类无关。“30°接线”用于圆特性方向继电器时，三相短路和两相短路也有相同的保护范围，且在送电都采用“-30°接线”、在受电端采用“+30°接线”，具有更好的避开负荷阻抗的能力，送电端不能采用+30°接线，受电端不能采用-30°接线。30°接线用于全阻抗继电器时，不同故障有不同的保护范围，不宜作为启动元件。
距离保护的优点是在线电源的复杂网络中，能保证动作的选择性，具有较高的灵敏度和保护范围稳定，不受系统运行方式的影响；其缺点是Ⅰ段保护有动作死区，Ⅱ段保护经时限0.5秒才能动作，用于220千伏及以上电压的电网中，不能满足电力系统稳定运行的要求，且其继电器结构复杂，还有各种必要的闭锁（如振荡闭锁）装置使接线更复杂，可靠性降低。