20090705 电网继电保护竞赛培训试题答案a

综合题中多出了 30 分题，即共出了 130 分题，供选择和调整。 电网继电保护竞赛培训试题及答案 一、选择题（每题 1 分，共 10 分） 1.1 电力系统在发生故障或断开线路等大的扰动后仍能保持同步稳定运行，我 们称之为系统是（ ）的。 A.静态稳定；B.暂态稳定；C.动态稳定 答：B 1.2 大接地电流系统中，线路正方向发生单相接地和两相接地故障时，零序电 流超前零序电压的角度分别为（单位度）： A.70、70；B.70、110；C.110、110；D.110、70 答：C 1.3 当电流互感器二次绕组采用两只变比同型号电流互感器并联接线时，所允 许的二次负载与采用一只电流互感器相比（ ） 。 A.增大一倍；B.减小一倍；C.无变化 答：B 1.4 在微机保护中，掉电会丢失数据的存储器是（ ） 。 A.ROM；B.RAM ；C.EPROM 或 E2PROM 答：B 1.5 微机保护一般都记忆故障前的电压，其主要目的是（ ） 。 A.事故后分析故障前状态；B.改善保护安装处附近短路时保护的动作性能； C.微机保护录波功能的需要 答：B 1.6 按躲负荷电流整定的线路过电流保护，在正常负荷电流下发生了误动，后 发现是电流互感器的极性接反。请问是以下哪种接线方式？（ ） A.三相三继电器式完全星形方式；B. 两相两继电器式不完全星形方式； C. 两相三继电器式完全星形方式 答：C 1.7 以下几种特性的继电器具有相同的整定值，其中受系统振荡影响最大的是 （ ） 。 A.全阻抗继电器；B. 方向阻抗继电器；C. 偏移圆阻抗继电器；D.四边形方 向阻抗继电器 答：A 1.8 在高频通道中结合滤波器与耦合电容器共同组成带通滤波器，其在通道中 的作用是（ ） 。 A.使输电线路和高频电缆的连接成为匹配连接；B.使输电线路和高频电缆 的连接成为匹配连接，同时使高频收发信机和高压线路隔离；C.阻止高频电 流流到相邻线路上去 答：B 1.9 对于高频闭锁式保护，若某原因造成高频通道不通，则不会发生（ ） 。 A.区内故障时正确动作；B. 功率倒向时误动作；C. 区内故障拒动；D.区外 故障时误动作 答：C 1.10 母线差动保护采用电压闭锁元件的主要目的是（ ） 。 A.系统发生振荡时，母线差动保护不会误动；B.区外发生故障时，母线差 动保护不会误动；C.由于误碰出口继电器而不至造成线差动保护误动 答：C 二、判断题（每题 1 分，共 10 分） 2.1 系统振荡时，线路发生断相，零序电流与两侧电动势角差的变化无关，与 线路负荷电流的大小有关。 （ ） 答：错 2.2 电流互感器变比越小，其励磁阻抗越大，运行的二次负载越小。 （ ） 答：错 2.3 全周傅氏算法性能优越，因为他可以滤去各整次谐波，并不受输入模拟信 号中非周期分量的影响。 （ ） 答：错 2.4 微机保护“ 看门狗” （Watchdog）的作用是：当微机保护的直流电源消失时， 快速地将备用电源投入，以保证微机保护正常运行。 （ ） 答：错 2.5 对于方向阻抗继电器，在双端电源线路上，若带过渡电阻的接地故障发生 在正向段保护区外，安装在功率送端的保护较受端的保护易于误动。 （ ） 答：对 2.6 线路距离保护通常要求具有方向性，因此距离保护段不允许采用偏移特 性的阻抗继电器。 （ ） 答：错 2.7 允许式高频保护必须使用双频制，而不能使用单频制。 （ ） 答：对 2.8 对空母线充电时，固定连接式和母联电流相位比较式母线差动保护应退出 运行。 （ ） 答：对 2.9 对三绕组变压器的差动保护选择各侧电流互感器时，应按变压器各侧的实 际容量来选择电流互感器的变比。 （ ） 答：错 2.10 变压器各侧电流互感器型号不同，变压器变比与电流互感器变比不匹配， 变压器分接头改变，因此变压器差动保护中会产生暂态不平衡电流。 （ ） 答：错 三、填空题（每空 1 分，共 30 分） 3.1 电力系统振荡时，任何一点的电流与电压之间的相位都随 的变化 而变化，而短路时，电流与电压之间的角度是 。 答：功角 ，基本不变 3.2 在系统振荡过程中， 系统电压最低点叫 ， 位于系统综合阻抗 的 处。 答：振荡中心，1/2 3.3 根据模数转换的原理不同，我国微机保护采用的数据采集系统有两种类型， 它们是 的数据采集系统和 数据采集系统。 答：采用逐次逼近式数模转换器（A/D） ，采用电压一频率变换器（ VFC） 3.4 电流互感器二次绕组接线系数 的为星形接线、 ，1conK 的为三角形接线、 。3conK 答：不完全星形接线，两相差电流接线 3.5 工频变化量阻抗元件反映故障分量，它一般用于保护的 段，以及纵 联保护中的 元件。 答：快速，方向比较 3.6 电力系统振荡时，随着振荡电流 ，而母线电压降低，阻抗元件的测 量阻抗 ，当测量阻抗落入 时，距离保护将发生误动作。 答：降低，减小，继电器动作特性以内 3.7 当系统最大振荡周期为 1.5 秒时，对动作时间不小于 0.5 秒的距离保护段， 动作时间不小于 秒的距离段，动作时间不小于 秒的距 离段，不应经振荡闭锁控制。 答：1.0，1.5 3.8 距离保护受系统振荡的影响与保护安装位置有关，以方向阻抗继电器为例， 当振荡中心在 或 时，距离保护不会因系统振荡而误动作。 答：正向保护区以外，反方向 3.9 高频保护通道传送的信号按其作用的不同， 一般地可分为 信 号、 信号、 信号三类。 答：闭锁，允许，跳闸 3.10 闭锁式方向纵联保护动作跳闸的必要条件是： ，正方向元 件动作，反正方向元件不动作， 。 答：高启动元件动作，收到过闭锁信号而后信号又消失 3.11 采用检无压、检同期重合闸方式的线路，在采用投检无压的一侧，仍需投 ，其主要目的是为了解决 的问题。 答：检同期，检无压侧单侧掉闸时无法重合 3.12 当线路断路器与电流互感器之间发生故障时，由本侧 保护动作三 跳。为使线路对侧的高频保护快速跳闸，需要采用 的措 施。 答：母差，母差保护动作三跳停信 3.13 在双母线联断路器电流相位比较式母线保护中，任一母线故障，只要母联 断路器中电流为零，母线保护将 动作， 因此为了保护装置可靠 动作，两段母线都必须有 与之连接。 答：拒绝，可靠电源 3.14 变压器过励磁倍数主要取决于 的比值，当系统频率升高 时，变压器过励磁倍数 。 答：电压与频率，减小 四、问答题（4 题共 25 分） 4.1 当电流互感器 10%误差不满足要求时，可采取哪些措施？（6 分） 答： (1) 增加二次电缆截面及其它措施减小二次负载； (2) 串接同变比同型号的备用电流互感器使允许负载增加约 1 倍； (3) 改用伏安特性较高的二次绕组； (4) 提高电流互感器变比。 4.2 什么是采样定理？试用简单方法说明采样定理的必要性。 （6 分） 答： 1) 采样定理(Sampling theory)可表为 ，其中 为采样频率， 为hSf2Sfhf 输入信号的最高频率。采样定理在频域分析观点下的信号恢复的充要条件。 2) 当 ，频率混叠； ，波形不唯一。hSf2hSf 以下为必要性详细解释（可不作要求）： 错判为低频信号，产生频率叠混 Frequency-aliasing（在频域发max2fs 生重叠而引起频率混淆） ，见图 2(a)。 时无法确定正弦信号特征，从而无法恢复正弦信号见图 2(b)。 ；hsf (a) 引起的错误（频率叠混） (b) 引起的错误max2fS max2fS 图 1 说明采样定理必要性的示意图 4.3 为什么说线路正反向出口金属性短路时，方向阻抗特性的距离保护存在正 向出口拒动和反方向出口误动问题？有哪些基本对策？（6 分） 答： 1.线路出口金属性短路时，测量电压为零，失去相位比较的参考量，无法 正确判断内外故障；另由方向阻抗特性也可知，其动作圆的边界过原点（即保 护安装处） ，此处（及其附近）故障时，并考虑到测量误差，无法正确判定内外 故障，因此方向阻抗距离保护存在错误动作问题。 2.常用基本对策有：(1) 借用非故障相电压（如取正序电压）作极化量（参 考量） ；(2) 采用偏移圆特性；(3) 采用记忆电压。 4.4 变压器电流纵差保护有哪些不平衡电流问题，应对措施如何？（7 分） 答： (1) 变压器连接组，常用对策：通过 TA 二次接法或通过计算进行相位补偿； (2) 电流互感器变比标准化，常用对策：计算补偿； (3) 电流互感器特性不一致，常用对策：比率制动特性（三段式） ； (4) 变压器有载调压，常用对策：增大差动门槛； (5) 变压器励磁涌流，因空投和外部故障切除电压恢复时产生，常用对策： 二次谐波对基波比、波形间断角、波形对称等原理； (6) 变压器过激磁，与 U/f 成正比的稳态过励磁现象，常用对策：五次谐波 对基波比； (7) 电流互感器严重饱和，常用对策：饱和识别算法，如附加制动区、时 tsnT)(txAsnT0 )(txAs tsnT0 差判别、谐波判别等。 五、综合题（4 题共 55 分） 5.1 试述在中性点直接接地电网和中性点非直接接地电网中使用的电压互感器 的变比，分析说明发生出口金属 A 相接地故障时，开口绕组的电压的大小。绘 出三相电压相量图。 （10 分） 答： 1)中性点直接接地电网。故障相 ， 、 电压与故障前相同，开0AUBAC 口三角绕组两端的电压 ，变比为 ，则03A(/3)(1/)0(Ve 。相量图见下图。031VUA 2)中性点非直接接地电网。故障相 ， 、 电压升高 倍，开口0AUBAC3 三角绕组两端的电压 ，变比为 ，则03A(/3)(1/)(0/V)e 。相量图见下图。031VUA 图 4-1 中性点直接接地电网 图 4-2 中性点非直接接地电网 5.2 设已知两个相邻采样时刻的采样值为 、 和 、 ，采样)(kui)1(ku)(i 周期为 ，且已知线路参数关系 ，请按简化的线路 模型针对金属STLRKRL 性三相短路，构造微分方程算法，写出计算 的表达式。 （15 分）1 答： 对于输电线路的 RL 模型，当线路发生金属短路时，测量电压和电流满足 以下微分方程： (1)dtiLRu1 式中： 分别为故障点至测量端之间线路段的正序电阻和电感。1、 (1) 微分方程算法 由于 是可事先确定的常数，令 ，式(1) 可改写成：11lrLR 1/LRKrl (2)(dtiKurl 因此可解得正序电感值，写为离散表达式，则有 (3)1()rlnLiidt 然后再根据 可计算正序电阻值。11KRrl (4)1()()1rlrll rlununLdidiitKt 由于仅知两个相邻采样时刻的采样值 、 和 、 ，先考)(kui)1(ku)(i 虑电流导数值的近似算法，取中点差分，有 STnidtni )1()2/1( 进一步构造对应 n 1/2 时刻的电压与电流的估计采样值为 ，)()(uu2/ii 将上述关系代入式(4)，最终得到 (5)Srl TniniK uL)1()21()1 (6)1 ()()1(1)2rlSuRininKT 5.3 为改善躲负荷能力，一种方向距离继电器的段在阻抗平面上的动作特性由 三个等直径的圆组成，三个圆相互半重叠，并沿线路阻抗方向依次排列，如图 所示。设整定阻抗为 ，其阻抗角与线路阻抗角相等。试写出该距离继电器setZ 阻抗形式的相位比较和幅值比较动作判据。 （15 分） R j X setZ 0 第 5.5 题图 答： 设三圆所示动作区分别为 A、B、C，那么各自的动作判据为， A：相位判据 2701arg90Zset 幅值判据 setset4 B：相位判据 270413arg90setstZ 幅值判据 setsetZ2 C：相位判据 2701arg90settZ 幅值判据 setsetZ43 综合动作判据： CBA 5.4 请写出采用标积制动的电流纵差保护判据。设电流纵差保护的比率制动判据 为 ，说明这两种判据在原理上的统一关系。 （15 分）1212|KII 答： 假定两侧测量电流 和 的假定正向均指向被保护设备，标积制动式电流纵差1I2 保护的判据 （1）1212cosISI 式中：S 为标积制动系数，S 小于 0； 为 与 间夹角，显然内部故障时 为1I2 0，而当 使余弦值为负（外部使得 大于 90 度、小于 270 度时） ，根号内值令 为零。 上式右边的制动量中 为相量 与 的标积，因而称为标积制动。cos21I1I2 已知比率制动式电流差动保护的基本判据形式为： （2）2121IKI 式中，K 为比率制动系数，K 大于 0。 上述两种保护判据表达形式虽有较大差异，但其实质是统一的。