论文部分内容阅读
【摘 要】 当前，随着电力系统的发展，供电线路更加复杂，简单的电流电压和电流方向保护已不能完全适应。远距离负荷线路，由于过流保护动作整定值大，而末端短路电流可能较小，往往不能满足系统灵敏度的要求，并且过流保护时限太长，速断保护范围又很不固定，往往保护范围小，这就很难满足电力系统对快速有选择切除故障的要求。而供电线路的距离保护正是对上述存在问题的解决。
【关键词】 供电；线路；距离保护
前言：
距离保护不仅能准确、迅速地保护近距离发生的短路故障，防止发生越级跳闸事故，同时在后端的线路保护中能够有选择地保护线路短路事故，而不致于发生误动作，同时还具备电流保护的优点。由此看来，距离保护具有广泛的应用价值。
一、供电线路中距离保护的原理
供电线路的距离保护是根据短路故障点至保护装置距离远近确定动作时间而采取必要保护措施的一种装置。短路距离越近，保护动作时间愈短，这样就可以保证有选择地切除故障线路。线路正常工作时，保护装置安置处的电压为系统的额定电压Ue，线路中的电流为负荷电流If；而发生短路故障时，母线上的电压为残余电压Uc，比正常工作电压降低很多，线路中的电流为短路电流If比正常负荷电流大很多。由此可以看出，故障线路保护安装处的电压和电流的比值为Uc/l，在正常状态和故障状态有很大的变化，比单纯的电压值或电流值更能清楚地区别正常状态和故障状态。在正常状态下，Ue/If值基本上反映负荷阻抗值，在短路状态下，Uc/Id则反映了保护处到短路点的阻抗值，这个阻抗的大小，代表这一线路的长度，也就是说，在短路时的阻抗值间接地反映了短路点到保护安装处的距离。当发生短路时，由于电压降低，电流增大，因此保护装置中阻抗继电器测定的测量阻抗U/I就显著减少。当小于保护装置的整定阻抗时，则保护动作，带动开关脱扣装置，使故障线路停止供电，因此，距离保护也叫阻抗保护。当线路上点d发生短路时，阻抗继电器测量的阻抗值为：
Zd=Ud/Id
分析上式，不发生短路时，短路点距离保护点越近，测量阻抗越小，它的动作时间越快，短路点距离保护处较远，测量阻抗较大，它的动作时间就较长，根据阻抗保护的时限特性，就会在相应的保护范围内动作，而不会在其它是一致的.保护区内误动作。
二、供电线路距离保护装置的应用意义与优势
1、距离保护装置的应用意义分析
距离保护是短路点和保护装置点的阻抗力决定，跟电压电流绝对值没有关联，当电流比较大的时候，母线残余的电压会相应比较高，而电流较小时，母线残余的电压就比较低，实际上这两者之间存在着固定的比例關系。相比较于电流电压的保护装置，距离保护装置的第一、第二以及第三段保护与三段电流的保护作用非常相似。短路故障如果发生于第一段范围内，阻抗继电器可以瞬间采取保护动作，继电器是动作时间比较固定，跟电流的速断保护原则几乎一样，只是继电器是按照距离进行配合，并且不会受到运行方式的干扰，从而可以扩大保护范围，而且保持固定不变；而电流的速断保护装置需要电流的配合，并且容易受到运行方式的干扰，保护范围相对小而变化幅度较大。如果短路故障发生于较远的距离范围内，即当短路范围处于第二范围时，阻抗继电器可以建立第二阶段的延时继电保护动作，延时之后会促使机构跳闸。最后在线路末端距离保护装置中，在第三段时问里，继电器不会受到距离元件的运行干扰，因此在第三段发生的短路故障，工作情况以及工作方向与过电流保护方式十分相像。
2、供电设备距离保护装置的优势
距离保护装置的工作特点展现了距离保护装置的使用重要性和优越性。距离保护也就是阻抗保护，利用阶梯型时限特征，将保护时限分成三个阶段，在第一阶段中的距离保护装置是采取瞬时动作进行保护，第一段是继电器自身固有的动作时间，不用进行延时，通常在整条线路的近前端距离发挥作用。第二段距离保护主要是为了解决中后端的线路中所出现的短路故障。这个阶段保护工作原理与电流速断相近，保护范围与第一第二阶段范围互相配合。动作时间上比第一阶段长，通常会多出0.5s的时间间隔。末端保护装置中，没有设立距离元件，从而有利于增强保护动作的选择性。第i段时间将比第二段的时间还要高，以确保线路的相应阶段发生故障时，对元件的保护工作只在相应阶段进行。
三、供电系统变电站距离保护应用的影响因素
在变电站正常运行中，可否准确、及时和有效的让距离保护发生动作，这方面受到诸多因素的影响，但主要的因素是由于阻抗继电器正确测量的因素受到影响而而造成的。
1、过渡电阻在短路点的影响
一般按从金属性短路进行考虑是对阻抗继电器的测量阻抗进行讨论的。实际上过渡电阻是存在于短路点上的，而电弧电阻是过渡电阻的主要部分。距离保护灵敏主的降低和保护范围的减少都是由于过渡电阻的存在致使增大继电器的测量阻抗造成的，严重时会影响保护装置动作的选择性。过渡电阻对其影响有以下几点：
（1）对不同安装地点保护的影响。过渡电阻主要是增大测量阻抗，当然，测量阻抗的影响程度对于不同安装地点的保护也是不相同的，严重时有时会造成保护的无选择性动作。实践证明，过渡电阻受的影响与保护装置离短路点的距离相关，距离越近，影响就越大，与此保护装置的整定值越小，过渡电阻相对受的影响也越大。
（2）对不同特性阻抗继电器的影响。对全阻抗继电器、方向阻抗继电器及偏移特性阻抗继电阻抗元件器中过渡电阻的影响是不同的。受影响最大的是方向阻抗继电器，其次是偏移特性阻抗继电器，而受影响最小的是全阻抗继电器。
（3）对不同段距离元件的影响。短路点的过渡电阻主要是电弧电阻，一般在短路开始瞬间，电流最大，弧长最小，故电弧电阻值最小。由于故障后电弧的长度及电弧电流的大小均随时间而变，故电弧电阻也就随之变化。随着时间的增长，短路电流不断衰减，而在气流及电动力作用下电弧又不断拉长，故电弧电阻值有不断增大的趋势，大约在0.1～0.5S后，电弧电阻值将急剧上升，电弧电阻值随时间而变化。 2、系统振荡方面的影响
在变电站系统运行中，由于输送功率过大、系统电压过低或者障切除时间过长等多方面的原因导致并联运行的电源之间发生失去同步时，这种情况下就容易造成系统振荡。当变电站的系统发生振荡的情况下，电势之间的会发生相位差的变化，最终于造成不同地方的电流和电压也随之改变，而系统内阻抗继电器的测量阻抗也会产生变化，这样就容易发生距离保护误动作的故障。因此，在较短时限的距离保护段中，一般设置了振荡闭锁装置，方便于当系统发生振荡时，保护装置自动闭锁，以达到防止其误动作的效果。
3、分支电流（助增）的影响
在保护装设处的电流小于短路点的故障电流，保护装设点和短路点之间存在分支电源的情况下，保护装设处的电流和分支电源供出的故障电流相加就是短路点的故障电流，其主要是因為分支电源要供出一部分故障电流，这样就产生了电流增大的故障现象，也叫助增。消除助增电流就是用增大动作阻抗的相应方法，来抵消测量阻抗增大的影响，其主要方法是要在整定的计算中引入一个大于1的分支系数计入助增电流的影响。导致其保护范围的扩大和无选择的动作是因为分支电路上有汲出电流，距离段的测量阻抗减小了。当保护安装点和短路点之间的分支电路上连接的是负荷而不是电源（比如在分支电源并联一线时），因为其中的一部分电流要从分支电路中汲出，致使保护装置处的电流大于故障线路的电流，这样就造成了继电器测量阻抗的减小。因此，只有当无助增电流或者没有分支电源时，短路点至保护安装点间和继电器的测量阻抗的阻抗才能相等，因为助增电流的存在，测量值的阻抗就增大了，导致降低了灵敏度和缩短其保护的范围。
四、结束语
进入二十一世纪以后，我国的经济、科技都得到了快速发展，无论是社会居民还是企业对于电力需求越来越大。从而大力促进了相关电力科技的发展以及电力企业的发展。从电力系统的使用状况来看，当前供电线路呈现出更复杂的特点，传统电力系统中的简单电流电压以及方向保护无法满足当代企业发展需要。远距离的负荷线路，过流保护装置的动作整定值I大，在末端电流中相对较小，无法满足电力系统对灵敏度的要求。而且如果过流保护中时限太长的话，就无法满足速度保护范围之内固定要求。因此，针对供电线路中的距离保护问题研究就具有十分重要的实践意义。
参考文献：
[1]杨忠先，马艳.影响距离保护正确动作的因素及对策[J].化工之友.2007（05）：46—36
[2]郑家声，严伯超.输电系统距离保护中的神经网络应用[J].华东理工大学学报.2002（S1）：85—79
[3]徐龙，罗云.东深供水工程110kV供电系统事故运行分析[J].西部探矿工程.2006（08）：43—34
[4]常建国.浅谈电容器在供电线路及用电设备中的应用[J].新疆有色金属.2008（03）：58—56
[5]李玉华，霍大勇.供电线路不当投切的事故分析[J].工业安全与环保.2010（03）：97—78
【关键词】 供电；线路；距离保护
前言：
距离保护不仅能准确、迅速地保护近距离发生的短路故障，防止发生越级跳闸事故，同时在后端的线路保护中能够有选择地保护线路短路事故，而不致于发生误动作，同时还具备电流保护的优点。由此看来，距离保护具有广泛的应用价值。
一、供电线路中距离保护的原理
供电线路的距离保护是根据短路故障点至保护装置距离远近确定动作时间而采取必要保护措施的一种装置。短路距离越近，保护动作时间愈短，这样就可以保证有选择地切除故障线路。线路正常工作时，保护装置安置处的电压为系统的额定电压Ue，线路中的电流为负荷电流If；而发生短路故障时，母线上的电压为残余电压Uc，比正常工作电压降低很多，线路中的电流为短路电流If比正常负荷电流大很多。由此可以看出，故障线路保护安装处的电压和电流的比值为Uc/l，在正常状态和故障状态有很大的变化，比单纯的电压值或电流值更能清楚地区别正常状态和故障状态。在正常状态下，Ue/If值基本上反映负荷阻抗值，在短路状态下，Uc/Id则反映了保护处到短路点的阻抗值，这个阻抗的大小，代表这一线路的长度，也就是说，在短路时的阻抗值间接地反映了短路点到保护安装处的距离。当发生短路时，由于电压降低，电流增大，因此保护装置中阻抗继电器测定的测量阻抗U/I就显著减少。当小于保护装置的整定阻抗时，则保护动作，带动开关脱扣装置，使故障线路停止供电，因此，距离保护也叫阻抗保护。当线路上点d发生短路时，阻抗继电器测量的阻抗值为：
Zd=Ud/Id
分析上式，不发生短路时，短路点距离保护点越近，测量阻抗越小，它的动作时间越快，短路点距离保护处较远，测量阻抗较大，它的动作时间就较长，根据阻抗保护的时限特性，就会在相应的保护范围内动作，而不会在其它是一致的.保护区内误动作。
二、供电线路距离保护装置的应用意义与优势
1、距离保护装置的应用意义分析
距离保护是短路点和保护装置点的阻抗力决定，跟电压电流绝对值没有关联，当电流比较大的时候，母线残余的电压会相应比较高，而电流较小时，母线残余的电压就比较低，实际上这两者之间存在着固定的比例關系。相比较于电流电压的保护装置，距离保护装置的第一、第二以及第三段保护与三段电流的保护作用非常相似。短路故障如果发生于第一段范围内，阻抗继电器可以瞬间采取保护动作，继电器是动作时间比较固定，跟电流的速断保护原则几乎一样，只是继电器是按照距离进行配合，并且不会受到运行方式的干扰，从而可以扩大保护范围，而且保持固定不变；而电流的速断保护装置需要电流的配合，并且容易受到运行方式的干扰，保护范围相对小而变化幅度较大。如果短路故障发生于较远的距离范围内，即当短路范围处于第二范围时，阻抗继电器可以建立第二阶段的延时继电保护动作，延时之后会促使机构跳闸。最后在线路末端距离保护装置中，在第三段时问里，继电器不会受到距离元件的运行干扰，因此在第三段发生的短路故障，工作情况以及工作方向与过电流保护方式十分相像。
2、供电设备距离保护装置的优势
距离保护装置的工作特点展现了距离保护装置的使用重要性和优越性。距离保护也就是阻抗保护，利用阶梯型时限特征，将保护时限分成三个阶段，在第一阶段中的距离保护装置是采取瞬时动作进行保护，第一段是继电器自身固有的动作时间，不用进行延时，通常在整条线路的近前端距离发挥作用。第二段距离保护主要是为了解决中后端的线路中所出现的短路故障。这个阶段保护工作原理与电流速断相近，保护范围与第一第二阶段范围互相配合。动作时间上比第一阶段长，通常会多出0.5s的时间间隔。末端保护装置中，没有设立距离元件，从而有利于增强保护动作的选择性。第i段时间将比第二段的时间还要高，以确保线路的相应阶段发生故障时，对元件的保护工作只在相应阶段进行。
三、供电系统变电站距离保护应用的影响因素
在变电站正常运行中，可否准确、及时和有效的让距离保护发生动作，这方面受到诸多因素的影响，但主要的因素是由于阻抗继电器正确测量的因素受到影响而而造成的。
1、过渡电阻在短路点的影响
一般按从金属性短路进行考虑是对阻抗继电器的测量阻抗进行讨论的。实际上过渡电阻是存在于短路点上的，而电弧电阻是过渡电阻的主要部分。距离保护灵敏主的降低和保护范围的减少都是由于过渡电阻的存在致使增大继电器的测量阻抗造成的，严重时会影响保护装置动作的选择性。过渡电阻对其影响有以下几点：
（1）对不同安装地点保护的影响。过渡电阻主要是增大测量阻抗，当然，测量阻抗的影响程度对于不同安装地点的保护也是不相同的，严重时有时会造成保护的无选择性动作。实践证明，过渡电阻受的影响与保护装置离短路点的距离相关，距离越近，影响就越大，与此保护装置的整定值越小，过渡电阻相对受的影响也越大。
（2）对不同特性阻抗继电器的影响。对全阻抗继电器、方向阻抗继电器及偏移特性阻抗继电阻抗元件器中过渡电阻的影响是不同的。受影响最大的是方向阻抗继电器，其次是偏移特性阻抗继电器，而受影响最小的是全阻抗继电器。
（3）对不同段距离元件的影响。短路点的过渡电阻主要是电弧电阻，一般在短路开始瞬间，电流最大，弧长最小，故电弧电阻值最小。由于故障后电弧的长度及电弧电流的大小均随时间而变，故电弧电阻也就随之变化。随着时间的增长，短路电流不断衰减，而在气流及电动力作用下电弧又不断拉长，故电弧电阻值有不断增大的趋势，大约在0.1～0.5S后，电弧电阻值将急剧上升，电弧电阻值随时间而变化。 2、系统振荡方面的影响
在变电站系统运行中，由于输送功率过大、系统电压过低或者障切除时间过长等多方面的原因导致并联运行的电源之间发生失去同步时，这种情况下就容易造成系统振荡。当变电站的系统发生振荡的情况下，电势之间的会发生相位差的变化，最终于造成不同地方的电流和电压也随之改变，而系统内阻抗继电器的测量阻抗也会产生变化，这样就容易发生距离保护误动作的故障。因此，在较短时限的距离保护段中，一般设置了振荡闭锁装置，方便于当系统发生振荡时，保护装置自动闭锁，以达到防止其误动作的效果。
3、分支电流（助增）的影响
在保护装设处的电流小于短路点的故障电流，保护装设点和短路点之间存在分支电源的情况下，保护装设处的电流和分支电源供出的故障电流相加就是短路点的故障电流，其主要是因為分支电源要供出一部分故障电流，这样就产生了电流增大的故障现象，也叫助增。消除助增电流就是用增大动作阻抗的相应方法，来抵消测量阻抗增大的影响，其主要方法是要在整定的计算中引入一个大于1的分支系数计入助增电流的影响。导致其保护范围的扩大和无选择的动作是因为分支电路上有汲出电流，距离段的测量阻抗减小了。当保护安装点和短路点之间的分支电路上连接的是负荷而不是电源（比如在分支电源并联一线时），因为其中的一部分电流要从分支电路中汲出，致使保护装置处的电流大于故障线路的电流，这样就造成了继电器测量阻抗的减小。因此，只有当无助增电流或者没有分支电源时，短路点至保护安装点间和继电器的测量阻抗的阻抗才能相等，因为助增电流的存在，测量值的阻抗就增大了，导致降低了灵敏度和缩短其保护的范围。
四、结束语
进入二十一世纪以后，我国的经济、科技都得到了快速发展，无论是社会居民还是企业对于电力需求越来越大。从而大力促进了相关电力科技的发展以及电力企业的发展。从电力系统的使用状况来看，当前供电线路呈现出更复杂的特点，传统电力系统中的简单电流电压以及方向保护无法满足当代企业发展需要。远距离的负荷线路，过流保护装置的动作整定值I大，在末端电流中相对较小，无法满足电力系统对灵敏度的要求。而且如果过流保护中时限太长的话，就无法满足速度保护范围之内固定要求。因此，针对供电线路中的距离保护问题研究就具有十分重要的实践意义。
参考文献：
[1]杨忠先，马艳.影响距离保护正确动作的因素及对策[J].化工之友.2007（05）：46—36
[2]郑家声，严伯超.输电系统距离保护中的神经网络应用[J].华东理工大学学报.2002（S1）：85—79
[3]徐龙，罗云.东深供水工程110kV供电系统事故运行分析[J].西部探矿工程.2006（08）：43—34
[4]常建国.浅谈电容器在供电线路及用电设备中的应用[J].新疆有色金属.2008（03）：58—56
[5]李玉华，霍大勇.供电线路不当投切的事故分析[J].工业安全与环保.2010（03）：97—78