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目录
1 专业研究目的与意义.............................................................................................. 1
2 任务与内容.............................................................................................................. 1
3 成员分工.................................................................................................................. 1
4 理论分析计算.......................................................................................................... 1
4.1 理论分析...................................................................................................... 1
4.2 整定计算...................................................................................................... 2
5 仿真模型搭建.......................................................................................................... 3
5.1 电力系统仿真模型...................................................................................... 3
5.2 继电保护仿真模型...................................................................................... 6
6 仿真结果及分析...................................................................................................... 9
6.1 过渡电阻对距离保护的影响...................................................................... 9
6.2 系统振荡对距离保护的影响.................................................................... 13
7 小结........................................................................................................................ 15
参考文献...................................................................................................................... 15
1
1 专业研究目的与意义
（1）通过在理想条件基础上施加实际影响，培养“工程思维”；
（2）锻炼团队分工与协作能力；
（3）锻炼表达沟通能力。
2 任务与内容
已知：图 2.1 初始条件为 E
M
=220∠60°kV，E
N
=220∠0°kV，电源等效电
抗分别为 Z
SM
=Z
SN
=0.226∠73.13°Ω，线路阻抗为 z
1
=0.451∠73.13°Ω/km，
l
AB
=100km，l
BC
=20km。
E
M
E
N
A
B
1 32
4
k
C
图 2.1 双侧电源系统模型
3 成员分工
4 理论分析计算
4.1 理论分析
（1）保护原理
①第 I 段距离保护：
距离保护 1 段为无延时的速动段，它应该只反应本线路的故障，下级线路出
口发生短路故障时，应可靠不动作。所以其测量元件的整定阻抗，应该按躲过本
线路末端短路时的测量阻抗来整定。以图 2.1A 处保护 1 为例，测量元件的整定
阻抗为
.1
=
−
1
式中
—距离 1 段的整定阻抗；
−
—被保护线路的长度；
1
—被保护线路单位长度的正序阻抗，Ω/km；
—可靠系数，由于距离保护为欠量动作，所以
< 1，考虑到继电
器误差，互感器误差和参数测量误差等因素，一般取 0.8~0.85。
2
②第 II 段距离保护：
与相邻线路距离保护 I 段相配合。为了保证在下级线路上发生故障时，上级
线路保护处的保护 II 段不至于越级跳闸，其 II 段的动作范围不应该超出保护
2I 段的动作范围，若保护 2I 段的整定阻抗为
.2
，则保护 1II 段的整定阻抗为
.1
=
(
−
+
.
.2
)
式中，
为可称系数，一般取 0.8；为确保在各种运行方式下保护 1 的 II 段范
围不超过保护 2 的 1 段范围，分支系数
.
取各种情况下的最小值。
与相邻变压器的快速保护相配合。当被保护线路的末端母线接有变压器时，
距离 II 段应与变压器的快速保护相配合，其动作范围不应超出变压器快速保护
的范围。设变压器的阻抗为
，则距离 II 段的整定值应为
.1
=
(
−
+
.
)
式中
可靠系数，一般取 0.7~0.75。
③要求：
当距离保护用于双侧电源的电力系统时，为便于配合，一般要求 I、II 段的
测量元件都要具有明确的方向性，即采用具有方向性的测量元件。
④延时特性：
距离保护的动作延时t与故障点到保护安装处的距离
之间的关系称为距离
保护的延时特性。与电流保护一样，目前距离保护广泛采用三段式的阶梯延时特
性。距离保护 I 段为无延时的速动段；II 段为带固定延时的速动段，固定的延
时一般为 0.3~0.6s；III 段延时需与相邻下级线路的 II 段或 III 段保护配合，
在其延时的基础上再加上一个延时级差Δt。
4.2 整定计算
由图 2.1 及要求，我们可以对保护 1 和保护 2 的参数进行整定计算，具体过
程如下。
（1）距离保护 I 段
①保护 1、2：
.1
=
.2
=
−
1
= 0.85 × 100 × 0.451 = 38.335
②保护 3、4：
.3
=
.4
=
−
1
= 0.85 × 20 × 0.451 = 7.667
这里，
取 0.85，即保护 1、2、3 和 4 的 I 段保护可分别保护各种所在线路长
度的 85%。
（2）距离保护 II 段
①保护 1：
3
.1
=
(
−
1
+
.
.3
)
.
= 1
.1
= 0.8 × (100 × 0.451 + 7.667) = 42.214
校验：
=
.1
=
42.212
45.1
= 0.936 < 1.25
不能保护线路全长，不满足灵敏性要求，应改为与相邻元件的保护 II 段相配合。
②保护 4：
.4
=
(
−
1
+
.
.2
)
.
= 1
.4
= 0.8 × (20 × 0.451 + 38.335) = 37.884
校验：
=
.2
=
37.884
9.02
= 4.2 > 1.25
能保护线路全长，满足灵敏性要求。
这里，
取 0.8。
5 仿真模型搭建
5.1 电力系统仿真模型
电力系统的 Simulink 仿真模型如图 5.1 所示。为便于设置故障点,将线路 AB
分成 Line1 和 Line2，将线路 BC 分成 Line3 和 Line4，用三相电压电流测量模块
作为系统母线，根据系统已知数据设置各模块参数。
图 5.1 电力系统的 Simulink 仿真模型
（1）在 图 5.1 中，电源 E
M
和 E
N
采用"Three-Phase Source"模型，电源电压设为
220kV，相角分别为 60°、0°，设为 50Hz，等效电抗
=
= 0.226(73.13° + 73.13°) = 0.066 + 0.216
L =
X
L
2πf
=
0.216
2 × π× 50
= 0.688 × 10
−3
H
