基于供电线路的距离保护问题研究

摘 要 供电线路距离保护指的是依据短路故障处点处与保护装置之间的距离远近，以确定动作的采取时间从而及时的采取相应保护措施的一种装置。本文从供电线路距离保护的相关背景出发，分析了在供电线路中采取距离保护措施的重要性，并研究了距离保护在供电线路中的具体应用。

关键词 供电线路；距离保护；电力系统

中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）022-148-1

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。

1 供电线路中距离保护装置的相关背景分析

1.1 供电线路距离保护装置涵义

供电线路距离保护装置是一种依据保护装置与短路故障点之间距离的远近，从而确定动作采取时间以保护供电线路安全的装置。短路鼓掌的距离越近，保护动作实施的时间就越短，这样就可以利用充分的时间有选择性的将故障线路切除掉。当前距离保护装置在高压与超高压输配电线路中得到广泛的应用，城市电网系统中，短距离的高压输配电线路在持续增加，距离保护装置一般应用在短线路面临的故障解决中。

距离保护装置可以准确迅速地解决近距离短路故障，避免供电系统出现越级跳闸等事故，同时还可以有效的解决后端线路中出现的线路故障事故，从而避免由于失误导致的错误操作，最终起到保护电流作用，因此，距离保护装置在供电线路中具有的应用价值非常广泛。

1.2 距离保护装置组成部分分析

为了确保距离保护装置的使用可靠性，通常保护装置可以分为以下几个部分。第一个是测量部分，这个部分主要是用来测量短路故障点的距离，并且判定短路故障点的方向。第二部分是启动部分，这个部分是用于判别系统的故障状态，当出现短路故障时，可以瞬时启动距离保护装置，其中一些保护装置的启动部分可以兼作后备保护作用。第三部分是振荡闭锁部分，这个部分是用来避免系统在振荡情况下而产生距离保护装置错误动作，采用二次电压的回路断线闭锁部分，可以预防电压互感器在回路断线情况下，因阻抗继电器操作而出现的距离保护失误操作。最后一个部分是供电设备的逻辑部分，通过这个部分可以确保保护装置发挥应有的性能，并且建立距离保护的各段时限。

2 供电线路距离保护装置的应用意义与优势

2.1 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关系。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，在第三段时间里，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。

2.2 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0.5 s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。第三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。

3 距离保护装置在实践中的应用原理分析

供电线路在正常工作的情况下，距离保护安装点处的电压就是系统的额定电压即Ue，线路中的负荷电流就是If，而短路故障发生时，母线上的残余电压为Uc，相比较正常工作状态下的电压要低出很多，线路中电流通常是短路电流即If 要比正常的负荷电流高很多。因此，可以发现，线路故障保护的安装点处电压与电流比值应当为Uc/I，当正常状态与故障状态相比变化很大时，只要比较单纯的电流值或者电压值就可以清楚分辨故障状态与正常状态。

正常状态情况下，Ue与If的比值基本上表现为负荷的阻抗值，而短路的状态下，Uc与Id 的比值则反映的是保护点处到短路故障点之间的阻抗值，阻抗值的大小，反映了这条线路的长度。因此，短路状态下的阻抗值可以间接反映出短路故障点到距离保护装置安装点之间的距离。由于短路故障发生时，电压会降低，电流会增大，所以距离保护装置范围内，阻抗继电器测量出的阻抗U/I值就会明显减少。如果阻抗U/I值比保护装置整定阻抗值要小时，保护动作就会触动开关脱扣装置，停止对发生故障的线路进行供电。因此，距离保护也可以称为阻抗保护。

如果线路上的点d处发生短路故障，阻抗继电器的阻抗值测量公式为下列公式：Zd等于Ud与Id的比值。分析这个公式，可以得出，当没有短路故障发生时，短路故障点越靠近距离保护装置点，所测量出的阻抗值就会越小，动作时间也将越快；如果短路故障点与距离保护装置处的距离较远，所测量出的阻抗之相应也会较大，动作时间也就较长。因此，可以利用阻抗保护自身的时限特征，在相应的距离保护范围之内采取保护动作，从而避免在其它范围内发生失误操作。

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