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电力系统继电保护电力系统继电保护复习题复习题 1 / 15 考试题型： （1） 、填空题 20 分/1 题 （2） 、简答题 25 分/5 题 （3） 、画图题 25 分/2 题画保护电路 15 分、看图说明 10 分 （4） 、计算题 30 分/2 题电流保护（、段） 、距离保护（、段） 考试安排：2017 年 12 月 28 日 15:00 教学楼 3-504 第一章 1. 继电保护装置的基本任务是什么？P4 答：自动、快速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭 受损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常工作； 反应电气设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。 2. 试述对继电保护的四个基本要求的内容。P9-P11 答：继电保护的四个基本要求分别为：可靠性、选择性、速动性和灵敏性。其详细介绍 如下： 可靠性：包括安全性和信赖性，是对继电保护性能的最基本的要求。所谓安全性，是 要求继电保护在不需要它动作时可靠不动作，即不发生误动。所谓可信赖性，是要求继电保 护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠工作，即不发生拒绝动作； 选择性：是指保护装置动作时，在可能最小的区间内将故障从电力系统中断开，最大 限度地保证系统中无故障部分仍能继续安全运行； 速动性：是指尽可能快的切断故障，以减少设备及用户在大短路电流、低电压下运行 的时间，降低设备的损坏程度，提高电力系统并列运行的稳定性； 灵敏性：是指对其保护范围内发生故障或不正常运行状态的反应能力。 3. 过电流保护是 反应故障时电流增大而动作的保护 。 4. 所谓灵敏性是指对 保护范围内发生故障的反应能力 。 5. 远后备保护是 对本元件的主保护起后备作用的保护，对下一级元件起后备保护 。 6. 保护一般由 测量比较 、 逻辑判断 和 执行输出 三部分组成 电力系统继电保护电力系统继电保护复习题复习题 2 / 15 7. 描述电力系统运行状态的等式约束条件是什么，不等式约束条件是什么 P1 答：等式约束条件： 0 s Q- Lj Q- Gi Q 0 s P- Lj P- Gi P 不等式约束条件： maxmin ij.max I ij I i.max U i U i.min U k.max S k S fff 第二章 1. 什么是继电器的返回系数？返回系数都是小于 1 的吗？P15 答：继电器的返回系数：是指返回电流和动作电流的比值；不是的，只有过电流继电器 的返回系数恒小于 1，而低电压继电器返回系数恒大于 1。 2. 举例说明哪些继电器是过量动作的，哪些继电器是欠量动作的？ 答：过量动作：过电流继电器；欠量动作：低电压继电器；阻抗继电器。 3. 动作电流是 指能使继电器动作的最小电流 。 4. III段式电流保护是指 电流速断 、 限时电流速断 和 过电流保护 。 5. 电流速断保护的动作时间 0s ，限时电流速断保护的动作时间 0.5s ，过电流保护 的动作时间 按阶梯状配合 。 6. 电流保护按 最大 运行方式的短路电流整定，按 最小 运行方式下的短路电流进行校 核。 7. 按阶梯时限原则整定的过电流保护，越靠近电源侧，短路电流越大，动作时限_反而越 长 。 8. 电流速断保护 不能保护线路全长， 限时电流速断保护 可以保护线路全长。 9. 三段式电流保护中， 定时限过电流保护 范围最大。 10. 中性点经消弧线圈补偿有过补偿、欠补偿和 完全补偿 ，实际工作中采用 过补偿 。 11. 可靠系数K取值比K要小，主要原因是考虑短路电流_非周期分量 已经衰减。 12. 在系统最大运行方式下，电流速断保护范围 最大 。 13. 电流保护的接线方式有 三相星形接线 和 两相星形接线 。 电力系统继电保护电力系统继电保护复习题复习题 3 / 15 14. 在两相不完全星形接线的中性线上增设一只电流继电器，目的是为了提高保护的_灵敏 系数_。 15. 双向电源网络中，电流保护需要加装 方向继电器 来保证保护动作的选择性。 16. 继电保护中一般定义潮流 从母线流向线路 为正方向。 17. 集成电路性的相位比较式功率方向继电器，当两者瞬时值同时为正的时间大于 5 Ms， 就说明为两者相位差小于90度。 18. 按90接线的功率方向继电器， A相的功率方向继电器电压_UAB_， B相功率方向继电器电 压_UBC_，C相功率方向继电器电压_UCA_。 19. 越靠近故障点，零序电压越 高 。 20. 电流速断和限时电流速断配合时，依靠整定值保证动作的选择性？依靠动作时间保护动 作的灵敏性和速动性？ 答：电流速断和限时电流速断配合时，动作的选择性依靠电流速断；动作的保护动作的 灵敏性和速动性依靠限时电流速断。 21. 为什么定时限过电流保护的动作时间和动作值需要逐级配合？而电流速断保护不需 要？ 答： 定时限过电流保护的整定值按照大于本线路流过的最大负荷电流整定， 不但保护本 线路的全长，而且保护相邻线路的全长，可以起远后备保护的作用。当远处短路时，应当保 证离故障点最近的过电流保护最先动作，这就要求保护必须在灵敏度和动作时间上逐级配 合，最末端的过电流保护灵敏度最高、动作时间最短，每向上一级，动作时间增加一个时间 级差，动作电流也要逐级增加。否则，就有可能出现越级跳闸、非选择性动作现象的发生。 由于电流速断只保护本线路的一部分， 下一级线路故障时它根本不会动作， 因而灵敏度不需 要逐级配合。 22. 为什么需要配置低电压闭锁过电流保护？ 答：过电流保护的动作电流是按避开最大负荷电流整定的。为了防止误动作，整定值还 应大于允许的过负荷电流。但有时按此原则整定，其灵敏度往往难以满足要求。 低电压闭锁的过电流保护装置，可以提高该情况下灵敏度，防止误动作。 23. 三段式保护为何不能瞬时保护线路全长？（必须理解三段式保护的基本原理） 答： 因为受系统运行方式和故障类型的影响， 最大运行方式下发生三相短路时短路电流 最大，最小运行方式下发生相间短路时短路电流最小。若要求瞬时动作，如要保证选择性， 即保护动作电流要躲开线路末端故障的最大短路电流整定， 则其他运行方式下故障时， 线路 末端附近的故障电流将低于动作电流， 故保护不能灵敏地反映线路全长的所有故障； 如要保 证线路全长的灵敏性， 则保护动作电流不能大于线路末端故障的最小短路电流， 然而在其它 运行方式下故障时，下一级线路始端附近的短路电流将大于动作电流，保护将越限动作。对 电力系统继电保护电力系统继电保护复习题复习题 4 / 15 于瞬时动作的保护而言越限动作是不允许的，必须保证动作的选择性。另外，由于下一级线 路始端故障与本线路末端故障的短路电流几乎一样， 则为了满足选择性必须躲开线路末端的 最大短路电流， 故动作电流必然高于线路末端的短路电流， 从而三段式保护不能瞬时保护线 路全长。 第三章 1. 构成输电线路距离保护的基本依据是什么？（能反应故障点至保护安装点之间的距离。 ） 2. 距离保护段和段共同构成本线路的_主保护 。 3. 常见的阻抗特性圆有 全阻抗特性圆 、 方向特性圆 、 偏移特性圆 。 4. 画出方向特性圆，写出方向特性圆的幅值比较方程和相位比较方程。 5. 试画出三段式距离保护的动作圆 6. 如果方向特性园的整定阻抗是10 70 ，测量阻抗是6 40 ，请问方向继电器是否动 作？ 电力系统继电保护电力系统继电保护复习题复习题 5 / 15 7. 距离三段保护整定计算与运行方式和故障类型有关吗，为什么？如果有关，整定计算是 如何考虑的，如果无关，是如何实现的。 答：I 段整定计算不受系统运行方式和故障类型影响影响，一般按躲开下一条线路出口 处短路时线路阻抗值的原则来确定；II、III 段受运行方式影响，但相对较小，不受故障类型 影响。 第II段整定是按照躲开相邻线路距离保护第I段的保护范围末端发生短路时的阻抗值， 和躲开线路末端变电站变压器低压侧出口处短路时的阻抗值，取两种情况下阻抗值的小值。 第 III 段是按照躲开正常运行时的最小负荷阻抗来整定。由于考虑了分支系数，故受运行方 式影响，但影响较小。 8. 电压回路断线对距离保护有何影响？ 答：当电压回路断线时，距离保护将失去电压，会在负荷电流的作用下，阻抗继电器的 测量阻抗变为零，可能会造成误动作。因此，在距离保护中应采用防止保护误动作的断线闭 锁装置。 第四章 1. 纵联差动保护按通信信道分成哪几类？按动作原理分成哪几类？ 答：通信信道：导引线纵联保护、电力线载波纵联保护、微波纵联保护 光纤纵联保护四类； 动作原理：方向比较式纵联保护，纵联电流差动保护两类 2. 电力线载波通道由哪几部分组成？各部分什么作用？重点 答：电力线载波通道主要由：阻波器、耦合电容器、连接滤波器、载波收发信机四部分 组成，其中阻波器：限制高频电流；耦合电容器：将载波信号传递到输电线路，同时使高频 收发信机与工频高压线路绝缘。 ；连接滤波器：滤掉多余电流，使所选频带的高频电流可以 顺利通过，减少高频能力的附加衰耗；载波收发信机：发送和接受继电保护的高频信号。 3. 高频闭锁方向保护的动作过程是什么？ 答： 动作过程： 在发生区外故障时， 会产生高频电流， 功率为负的一侧会发出闭锁信号， 闭锁信号被两端的收信机同时接受，从而实现对两端闭锁的保护。 4. 高频闭锁方向保护的两个时间继电器和电流继电器的作用？ 答：时间继电器：起为瞬时动作延时返回的作用；时间继电器：起为延时动作瞬时 返回的作用；电流继电器：起为高定值电流启动停信的作用；电流继电器：起为低定值 电流启动发信的作用。 电力系统继电保护电力系统继电保护复习题复习题 6 / 15 5. 按照高频通道传送信号在纵联保护中的作用可将其分为 闭锁信号 、 允许信号 和 跳 闸信号 。 6. 为什么应用载波（高频）通道时最好传递闭锁信号？ 答：因为载波通道可靠性低，线路故障时可能引起通道失效，传递闭锁信号的保护方式 可使保护不拒动，故应用载波（高频）通道时最好传递闭锁信号。 7. 哪些因素影响输电线路纵联差动保护的正确工作？对线路纵联差动保护所有的电流互 感器应提出哪些要求？P146 答：影响输电线路纵联差动保护的正确工作的有：电流互感器的误差和不平衡电流、 输电线路的分布电容以及补偿措施、负荷电流；电流互感器：应选择型号相同、磁化特性 一致、铁芯截面较大且高精度的。 8. 何谓暂态不平衡电流和稳态不平衡电流？试分别说明它们的产生原因、特点和减小的方 法。 答： 稳态不平衡电流和暂态不平衡电流纵差分为： 保护产生不平衡电流的原因是纵差保 护两端 TA 磁化特性不一致造成的铁心饱和程度的差异即励磁电流的不同。 稳态不平衡电流产生原因：二次侧总阻抗越大，铁心磁通密度越大，铁心越容易保护； 一次电流的升高铁心磁通密度增大，励磁电流增大。外部故障时短路电流较大，不平衡电流 也随之增大。 暂态不平衡电流产生原因：暂态故障电流中的非周期分量。 措施：1）TA 满足 10%误差曲线；2）减小二次回路负载阻抗；3）速饱和中间变流器 9. 与方向比较式纵联保护相比，距离纵联保护有哪些优缺点？ 答：距离纵联保护： 优点：可实现多种保护逻辑，可兼作后备； 缺点：不易于维护。 10. 高频保护的载波通道是怎样构成的？高频方向闭锁保护在通道故障下能否正确动作，为 什么？ 答：高频保护的载波通道是在线路两侧，加装高频收发装置，利用线路载波的方法；高 频收发装置由 1，2，3，4，5，6 部分组成。 若通道故障，当外部故障时，高频方向闭锁保护由于收不到闭锁信号，会使远离故障点 的一侧保护误动， 但外部故障同时通道故障的几率远比内部故障引起通道故障的几率低； 当 内部故障时，由于收不到闭锁信号，保护会正确动作。 电力系统继电保护电力系统继电保护复习题复习题 7 / 15 11. 高频闭锁方向保护为什么要采用两个灵敏度不同的起动元件? 答： 采用两个灵敏度不同的电流起动元件原因： 是考虑到被保护线路两侧电流互感器的 误差不同和两侧电流起动元件动作值的误差。 如果只用一个电流起动元件， 在被保护线路外 部短路而短路电流接近起动元件动作值时， 近短路点侧的电流起动元件可能拒动， 导致该侧 发信机不发信；而远离短路侧的电流起动元件可能动作，导致该侧收信机收不到高频信号， 从而引起该侧断路器误跳闸。 采用两个动作电流不等的电流起动元件， 就可以防止这种无选 择性动作。 第五章 1. 什么叫单相重合闸?三相重合闸? 综合重合闸? 答： 单相重合闸是指相间故障跳三相不重合， 单相故障跳单相合单相， 永久故障跳三相； 三相重合闸是指线路故障跳三相重合三相； 综合重合闸是指相间故障跳三相重合三相， 单相 故障跳单相合单相。 2. 单电源自动重合闸动作时间的整定要考虑哪些因素? 答： 单电源自动重合闸动作时间的整定要考虑： 短路点电弧熄灭、 短路点绝缘强度恢复、 断路器灭弧介质绝缘强度的恢复。 3. 双侧电源线路装设自动重合闸时, 与单侧电源相比, 应考虑哪些特殊问题? 主要有哪些 重合闸方式？ 答：与单侧电源相比, 应考虑在时间配合上，必须保证两侧断路器都跳闸后，经过一定 延时再重合；还需考虑同期问题； 主要方式有：检查双回线另一回线电流的重合闸、检同期和检无压的重合闸。 4. 什么叫重合闸前加速保护和后加速保护？ 答：前加速：线路任一段上发生故障，首端保护无选择性瞬时切除故障，再进行重合， 若重合不成功再按时限有选择性切除故障。 后加速：线路发生故障后，有选择性切除，再进行重合，若重合不成功加速保护动作， 瞬时切除故障。 第六章 1. 电力变压器的主保护一般指 差动保护 和 重瓦斯保护 。 电力系统继电保护电力系统继电保护复习题复习题 8 / 15 2. 变压器保护中轻瓦斯保护用于 发信号 ，重瓦斯保护用来 跳闸 。 3. 变压器空载合闸时的励磁电流称为 励磁涌流 ，励磁涌流中 二次谐波 分量较大。 4. 励磁涌流是在什么情况下产生的？有何特点？变压器差动保护中怎样克服励磁涌流的 影响？ 答：励磁涌流是在空载合闸或外部故障引起电压下降，故障切除后电压恢复时产生的。 特点：1）波形偏向于时间轴一侧；2）二次谐波；3）间断角 措施：1）速饱和变流器；2）二次谐波制动；3）间断角原理识别。 5. 变压器差动保护中，产生不平衡电流的原因有哪些？试列举减小这些不平衡电流的措 施。 答：产生原因：计算变比与实际的变比不一致；变压器带负荷调节分接头；电流 互感器传变误差；变压器励磁电流； 措施：使用相同型号、性能相同的 D 级电流互感器；减少电流互感器的二次侧的负 载并使二次侧的负载相同； 在差动回路中接入一个具有速饱和特性的中间变流器， 减少电 流互感器产生的不平衡电流。 6. 变压器瓦斯保护能反应 油箱内所有的 故障，属于 主保护 。 7. 低压启动的过电流保护 是为了提高电流保护的灵敏性。 第八章 1. 母线保护的基本原理？ 答：在正常运行以及母线范围以外故障时，在母线上所有连接元件中，流入的电流和 流出的电流要相等； 当母线上发生故障时， 所有与母线连接的元件都向故障点供给短路电流或流出负 荷电流，短路总电路大于 0； 可靠性放在第一位， 在正常运行以及外部故障时， 至少有一个元件中的电流相位 与其余元件电流的相位是相反的。 2. 对于母线保护，通常把 可靠性 放在重要位置。 3. 断路器失灵保护的启动条件是 断路器保护动作，开关拒绝跳闸，故障电流存在。 4. 什么是断路器失灵保护，属于主保护还是后备保护？ 答：断路器失灵保护是指：在发生线路、变压器或母线发生短路并伴随断路器失灵时， 保护动作于断路器后， 断路器拒动， 能以较短时限切除同一母线上其他支路的断路器的保护。 电力系统继电保护电力系统继电保护复习题复习题 9 / 15 属于一种近后备保护。 第九章 1. 微机保护装置硬件系统由哪五部分组成？分别起什么作用？ 答：微机保护装置硬件系统由：数据采集单元、数据处理单元、开关量输入/输出接口、 人机接口、通信接口五部分组成。 作用：人机接口：建立起数字保护装置与使用者之间的信息联系；其余自己发挥 2. 微机保护的软件一般由 监视程序 、 运行程序（主程序，中断服务程序）功能模块构 成。 3. 如何选择微机保护的采样率？说明低通滤波器设计与采样率选择之间的关系。 答：根据输入信号的频率来选择采样率，且采样率fs 应大于输入信号的最高频率fmax 的 2 倍。 4、数字式滤波的差分方程： K 0i k 1i i）-y（n i bi)-x（n i ay（n） 5、微机保护的模拟量输入回路包括电压形成、低通滤波、 采样保持 、 采样保持 、模数 转换。 6、微机保护的开关量输入和输出回路都是通过 光电隔离 实现电气隔离。 7、微机保护的存储器一般包括 随机存储器、只读存储器和电可擦除的只读存储器。分别用 来存储 RAM 、 ROM 、 EEROM 数据 8、采样定理是指采样频率 大于 2 倍 的被采信号的最大频率，才能保证信号不失真。 9、余弦型比相元件的微机保护算法是 傅里叶级数算法 。 10、数字滤波器分成 有限冲击响应 和 无限冲激响应 两种。 三三、画图说明题、画图说明题 1、 完全星型接线的 III 段式电流保护展开接线图 P32 电力系统继电保护电力系统继电保护复习题复习题 10 / 15 2.如下图，线路 AB、BC 配置了三段式保护，试说明： （1）线路 AB 的主保护的保护范围，近后备、远后备保护的最小保护范围； （2）如果母线 B 故障（k 点）由线路保护切除，是由哪个保护动作切除的，是瞬 时切除还是带时限切除； 3、如果 AB 段采用 III 式距离保护，画出各段的保护范围图（P91） 4、结合下图说明，说明线路发生故障时，保护、开关和重合闸的动作过程是什么？ 答：线路发生故障后，线路两侧保护动作跳开两侧开关，开关跳开后经过重合闸延时， 检无压的一侧重合闸先动作合上开关，如果是永久性故障，保护再次动作跳开开关不重合。 如果是瞬时性故障，则检无压侧重合后，检同期侧在检查两次电压同期后合闸。 电力系统继电保护电力系统继电保护复习题复习题 11 / 15 5、如图重合闸加装了前加速保护，试说明当 k 点故障分别为瞬时性故障或永久性故障时， 相应保护和重合闸动作情况。 答：k1 故障，保护 3 瞬时动作切除故障，重合闸动作，若 k 为瞬时性故障，则重合闸成 功，恢复供电；若 k 为永久性故障，则重合闸不成功，则保护 1 经过一定的延时后动作切除 故障。 6、如图为双母线同时运行、元件固定连接时的母线电流差动保护原理图。分析当母线 II 故 障时，各交流、直流继电器的动作情况。 电力系统继电保护电力系统继电保护复习题复习题 12 / 15 7、下图为高频闭锁方向保护原理图（一侧） ，试分析在内部故障和外部故障时，各个继电器 和收发信机