2008级电力系统继电保护原理考试题型及复习题(蔡)复习.doc

2008级电力系统继电保护原理考试题型及复习题第一部分：考试题型分布（1） 单选题（10分）：1分10题（2） 多选题（10分）：2分5题（3） 简答题（25分）：5分5题（4） 分析题（20分）：3题（5） 计算题（35分）：3题。第二部分：各章复习题第一章1. 继电保护装置的基本任务是什么？P12. 试述对继电保护的四个基本要求的内容。P4-P5（除了知道保护四性及其含义，更应该能够理解并运用，如懂得对某故障对某保护引起的保护起动、返回或动作进行四性的评价。）3. 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）基于上图，设定一个故障点及保护动作案例，说明保护非选择性切除故障的情况。思路：(1) AB主保护由I段和II段构成，I段不能保护AB全线，II段保护范围包含AB全线，并通过与相邻线路保护动作时限的配合，保证AB全线保护的选择性；近后备保护线路全长至B点，远后备保护至相邻线路末端C点。(2) 由保护2的II段（限时速断）动作，带时限。(3) 故障点k设在BC线，当k故障，而保护1保护拒动或断路器失灵，则保护2的III段经延时动作与断路器2。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？P12返回电流/动作电流；过电流继电器的返回系数恒小于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？过电流继电器；低电压继电器；阻抗继电器3. 微机保护装置硬件系统由哪五部分组成？分别起什么作用？P164. 微机保护的软件一般由哪些功能模块构成？监视程序，运行程序（主程序，中断服务程序）5. 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。P18第三章1. 试对保护1进行电流、段的整定计算（线路阻抗0.4/km，电流、段的可靠系数分别是1.3、1.1、1.2，返回系数0.85，自起动系数1。 （参考答案：）详见三次作业答案。2. 试整定保护1的电流速断保护，并进行灵敏性校核。图示电压为线电压（计算短路电流时取平均额定电压），线路电抗为，可靠系数。如线路长度减小到50km、25km，重复以上计算，分析计算结果，可以得出什么结论？（考察瞬时电流速断保护在短线路上受运行方式影响的程度，可能会出现无保护范围的情况。）求得Iact后，设最小保护范围为%，则，求得。3. 三段电流保护的整定计算：（1）AB和BC线路最大负荷电流分别为120A、100A（2）电源A：；电源B：（3）试整定线路AB（A侧）各端保护的动作电流，并校验灵敏度。（特别考察分支系数）详见第三章课件分支系数例题。4. 电流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？思路：理解三段式电流保护原理。有关。（从选择性角度进行分析）。提示：最大运方、三相短路时最大；最小运方、相间短路时最小。保证选择性，则动作电流不小于线路末端的最大短路电流；保证灵敏性则动作电流要不大于末端的最小短路电流；两者矛盾。瞬时速断保护必须保证动作选择性，则不能保护线路全长，限时速断保证动作的灵敏性，则需要通过系数速动性增加延时以满足选择性。因此，无论从选择性、灵敏性或速动性，三段式电力保护的定值都与运方和故障类型有关。I段为瞬时速断保护，躲过线路末端最大短路电流，且灵敏系数要满足要求；II段为限时速断保护，躲过下一级线路速断保护范围末端故障的短路电流整定，动作时限比下一级线路速断的动作时限高一级，灵敏系数要满足要求；III段为定时限过电流保护，要求按躲过最大负荷电流，动作时限要比下一级最大动作时限高一级。5. 如下图，保护1、2都装设了三段电流保护，当k点发生AB二相相间短路故障时，分析继电器的起动、动作、返回情况。（要求掌握：1，学会看保护原理接线图，分清一次、二次回路，知道TA，断路器、母线、线路的图示；2，看得懂个元件的图示；KA-过流，KTM或KT-时间，KS-信号继电器；3，学会看继电器触点的常开常闭，之前未提及。该图中全为常开。）思路：保护1，从k点位置看，落在保护1的I段范围内，所以I，II，III段起动，I段瞬时动作。保护2，k落入保护2的II段范围，所以I没起动，II，III段起动，I段不动作，II段时间继器起动进入延时，在保护和断路器无异常情况下，故障又保护1的I段瞬时切除，故障切除后保护2的II段电流继电器返回，时间继电器返回，不动作。AB相间短路，只有A相的继电器起动，C相不起动。保护1：1，5，9，11起动；2，6，10不起动；3，7，12起动；4瞬时起动于断路器；动作切除故障后：1，5，9，11返回，3，7，12返回；4，返回；保护返回。保护2：1，2，6，10不起动；5，9，11起动；3不起动，7，12起动；故障被保护1切除后：5，9，11返回，7，12返回，保护不动作。（若开关1拒动，则4瞬间起动于断路器之后，由于故障未被切除，则1，5，9，11未返回，8，13相机动作于断路器。保护2：由于故障未被保护1切除：5，9，11未返回，8起动动作于断路器，切除故障。）（若故障k在保护2的II段范围以外即只落入III段范围，各位应该能够读懂整个过程。）6. 电流保护的接线方式有哪些？各自适用在哪些场合？P47（完全星形和不完全星形）7. 何谓90接线方式？采用90接线的功率方向继电器构成方向性保护时为什么有死区？零序功率方向元件也有类似的死区吗？思路：90接线P57。三相短路时，90接线存在死区。当线路始端附近三相短路，电压接近为0，方向继电器不起动。零序方向元件无死区，故障点处零序电压最高，接地中性点零序电压为0。8. 和电流保护相比，低电压保护有哪些优缺点？（无方向性，必须配以过电流闭锁）9. 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）思路：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。10. 什么是电动机自起动？如果在过电流保护中不考虑电动机自起动系数，会出现什么问题？P40以下三题为电信班继保老师声称每年必考11. 了解半周积分算法、傅氏算法的原理。12. 设微机保护采用半周积分算法计算电压幅值，采样频率为一周期采用12点，设，写出应用半周积分法计算该电压幅值的详细过程。更换初始角度对半周积分法的影响分析。半周积分：【将360分为12等份，取前半周的前6个点】wt=0,0.5236,1.0472,1.5708,2.0944,2.6180【分别算出ua在各角度上的瞬时值】ua=77.7817,134.7219,155.5635,134.7219,77.7817,0.0000【算出幅值】Um=151.9931，误差为-2.3%更换初始角度，半周积分法产生的误差将不一样。半周傅氏算法：【将360分为12等份，取前半周的前6个点】wt=0,0.5236,1.0472,1.5708,2.0944,2.6180【分别算出ua在各角度上的瞬时值】ua=77.7817,134.7219,155.5635,134.7219,77.7817,0.0000【利用半波傅氏算法计算出电压相量的实部与虚部】a1 =77.7817,b1 =134.7219【算出模值与相角】Um=155.5635,angle=60更换初始角度不影响相量模值，只改变相量的相角。13. 利用全波傅氏算法计算上述习题。【360等分为12份，取一周波的12个点】wt=0,0.5236,1.0472,1.5708,2.0944,2.6180,3.1416,3.6652,4.1888,4.7124,5.2360,5.7596【分别算出ua在各角度上的瞬时值】u=77.7817,134.7219,155.5635,134.7219,77.7817,0.0000,-77.7817,-134.7219,-155.5635,-134.7219,-77.7817,-0.0000【利用半波傅氏算法计算出电压相量的实部与虚部】a1 =77.7817,b1 =134.7219【算出模值与相角】Um=155.5635,angle=60第四章1. 试述我国电网中性点有哪几种接地方式？各有什么优缺点？分别适用于国内哪些电压等级？P72-74思路：直接接地（包括经小电阻接地），单相短路时无过电压，短路电流较大，保护动作于断路器，供电可靠性低；适用于110kV及以上电网。非直接接地（包括不接地、经消弧线圈、大电阻接地），单相短路时有过电压，短路电流为容性短路电流，较小，保护一般动作于信号，可持续运行一段时间，供电可靠性高；适用于10kV，35kV配网；2. 电网中性点采用哪种接地方式主要取决于什么因素？P72（供电可靠性和限制过电压）3. 零序功率方向继电器的最灵敏角与相间方向继电器的最灵敏角是否相同？为什么？思路：不一样。相间保护的功率方向为母线流向线路，最大灵敏角与保护正方向线路阻抗角有关；零序保护的功率方向为故障点流向中性点，最大灵敏角与保护背侧零序阻抗角有关，即与变压器零序阻抗角有关。4. 接地短路时的零序电流大小与系统运行方式是否有关？零序电流在电网中的分布与什么因素有关？思路：有关，但影响不大。零序电流的分布取决于线路的零序阻抗和中性点变压器的零序阻抗。5. 大接地电流系统、小接地电流系统中单相接地故障时的电流电压有什么特点？相应的保护怎样配置？思路：大接地电流系统（P74）：故障点处零序电压最高，接地中性点零序电压为0，之间流过零序短路电流，零序功率方向从故障点流向中性点接地变压器；零序短路电流较大，配置阶段式零序电流保护。小接地电流系统（P86）：全系统出现零序电压；非故障元件流过零序电流，数值等于本身对地电容电流，容性无功方向由母线流入线路；故障元件流过全系统非故障元件对地电容电流之和，容性无功由线路流回母线。配置保护：绝缘监视装置；零序电流保护；零序功率方向保护。6. 如图所示，已知保护3的零序I段动作电流为1.5A，其保护范围末端k点发生接地短路时，流过保护4的零序电流为0.9A，k1点发生接地短路时，流过保护1的最大零序电流为2.5kA，断路器非同期合闸和非全相振荡时流过保护1的零序电流分别为2.1kA和3.3kA，试分别确定变压器TM2投入和退出运行时保护1的零序I段（灵敏I段、不灵敏I段）、II段动作电流一次值。灵敏I段的可靠系数取1.2，其他均取1.1。详细请看课件例题。7. 零序电流三段保护整定计算：详细请看三次作业答案。8. 中性点加装消弧线圈的作用是什么？有几种补偿方式？试解释为什么常采用过补偿方式？补偿容性短路电流，消除故障点的电弧。过补偿，因为完全补偿会出现谐振；欠补偿也会因线路停运等方式改变而出现完全补偿的情况，故用过补偿。第五章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. 试述三段式距离保护的整定、优缺点评价；P1633. 阻抗继电器的构成方式有哪两种？单相补偿式阻抗继电器在距离保护中广泛采用的相间短路和接地故障的接线方式是什么？单相补偿方式（第I类），多相补偿方式（第II类）相间短路0接线方式（引入线电压与相电流差：Uab与Ia-Ib）接地短路带零序补偿的接线方式（引入Ua与Ia+3KI0）4. 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。思路：I段无关；II段要与相邻线路I段配合，分支系数与运方有关。如何考虑：I段整定原则和公式，II段整定原则与公式（带分支系数）5. 三段式距离保护整定计算详细请看三次作业答案6. （好好看）什么是阻抗继电器的测量阻抗、整定阻抗、起动阻抗？以方向阻抗继电器为例来说明三者的区别。P109P1107. 短路点过渡电阻对距离保护的影响及减小其影响的方法。P140-141看下面的例题14。减小影响的方法：增大阻抗继电器R轴正方向的面积，如多边形特性的阻抗继电器；利用瞬时测量回路来固定阻抗继电器的动作（或微机保护用短路瞬间的数据，采用瞬时测量）。8. (好好看)什么是电力系统振荡，电力系统发生振荡与短路时电气特征有何区别？P142,P1479. 根据哪些原理可实现对保护的振荡闭锁？P14710. （好好看）什么是选相元件，相电流差突变量选相元件的特点？P155（选出故障相的元件）11. 为什么要单独配置接地距离元件和相间距离元件？（相间距离元件不能反映接地故障）12. 相位比较法和幅值比较法在什么条件下具有互换性？P10713. 电压回路断线对距离保护有何影响？对断线闭锁应提出哪些要求？P14914. （做一下，会分析）如图所示，保护1出口处发生单相接地故障，过渡电阻为，各保护测量阻抗如图，试分析距离保护动作情况。考察Rt由小到大的过程，对于距离保护，在+R轴方向面积越大，受过渡电阻影响越小。思路：B小圆是保护1的I段方向阻抗圆，A小圆是保护2的I段方向阻抗圆，A大圆是保护2的II段方向阻抗圆。若保护1始端发生高阻接地故障，则测量阻抗超出保护1的I段动作区，同时落入保护2的II段动作区，从而引起保护2越限动作。若增大阻抗圆在+R方向的面积，可减小过渡电阻的影响。15. 如图所示，M、N侧系统电势幅值相等，假设全系统的阻抗角相等，若振荡中心在B母线处，试作图分析线路L1的A侧距离保护第I、II段方向阻抗继电器受系统振荡影响的情况。P145，根据图5-57来分析。I段整定阻抗不包含B点，振荡轨迹越过B点，不影响I段；II段整定阻抗包含B点，受影响。第六章1. 纵联保护传送的信号分为哪几种？闭锁、允许、跳闸2. 为什么应用载波（高频）通道时最好传递闭锁信号？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。3. 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？P1794. 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。（P264，265）纵差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；分为稳态不平衡电流和暂态不平衡电流。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5. 分相电流差动保护有什么优点？（可选相）6. 线路纵联差动保护中常用的制动量有哪几种？P183（矢量和，幅值和）7. 简述方向比较式纵联保护的基本原理。P2088. 与方向比较式纵联保护相比，距离纵联保护有哪些优缺点？P231优点：可实现多种保护逻辑，可兼作后备缺点：维护（不成问题）9. 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？P167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。10. 高频闭锁方向保护的原理怎样?试举出几种方向元件的构成原理；高频闭锁方向保护原理：P208倒数第二段第一句。1）高频闭锁负序方向保护2）长期发信的闭锁式3）高频发信机远方起动4）移频解除闭锁式11. 方向高频保护为什么要采用两个灵敏度不同的起动元件? P210图6-33；P209。主要思路：高频方向保护由线路两端的功率方向元件构成，若起动电流太低，则保护可能误动。这就要求，线路两端的高频方向保护的电流起动元件必须具有相同的灵敏性。【原因：举个反例：若两侧起动元件灵敏性不同，当外部（较远处）故障时，靠近故障一端的保护（后背故障的保护，保护不误动的关键在于它能否发出闭锁）若因灵敏性低而未起动，拒发闭锁信号；而对侧保护灵敏性较高，起动保护，方向元件判定为正向，又未收闭锁信号，从而误动。】然而，两端保护的电流起动元件很难保证完全一致，且两侧TA的二次电流也存在不确定误差，即方向高频保护存在误动的可能。关键在于靠近故障一端的保护能否灵敏的发出闭锁，为此采用两个灵敏度不同的起动元件。灵敏度高的起动元件用于起动高频发信机，首先发出闭锁信号；灵敏度低的起动元件用于起动方向判别，即使该起动元件未起动，也不影响闭锁信号的发出。从而灵敏度高的起动元件确保了靠近故障一端的保护能够灵敏的发出闭锁，灵敏度较低的起动元件提高了保护的抗干扰能力。12. 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的起动、返回、动作情况。学会看原理图。必须理解高频闭锁方向保护的基本原理。学会看继电器触点的常开与常闭。P21013. 试结合下图说明超范围闭锁式距离纵联保护在内外部故障时各元件的动作情况.学会看逻辑图。必须理解距离纵联保护的基本原理，且举一反三。14. 下图为高频闭锁距离保护原理图（一侧），（1） 试分析在内部故障和外部故障时，各个继电器和收发信机的起动、返回、动作情况。（2） 如果线路故障由ZI瞬时动作切除，试说明故障点位置。学会看原理图，必须理解高频闭锁距离保护的原理。15.（李老师补充的）图（a）所示电力系统中，线路全部配置高频闭锁式距离纵联保护（原理接线图如图（b）所示），分析下面两种情况下，在K1点（线路BC出口处）短路时，线路AB和BC上的保护动作过程：1）线路AB和BC通信通道正常时；2）线路AB和BC通信通道同时故障时（即不能收到对方的闭锁信号）。（a）（b）更正一下：通道失效后，保护1M的II段可能会误动，因为收不到闭锁信号，KM2不起动，常闭触点短接了时间继电器，ZII起动后立刻动作于跳闸，从而误动。第七章1. 什么叫自动重合闸? 试述重合闸的装设范围和起动原则；P238，当断路器跳闸后，能够自动将断路器重新合闸。P239，不应动作的情况有哪些、起动方式（位置不对应，保护起动）、双侧电源线需考虑同期。2. 什么叫单相重合闸?三相重合闸? 综合重合闸? 单相重合闸（相间故障跳三相不重合），综合重合闸（相间故障跳三相重合三相）3. 单电源自动重合闸动作时间的整定要考虑哪些因素?P240，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。4. 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？P241,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；考虑同期问题。主要有：（我认为不需要全部背下来，关键是要清楚，这些重合闸方式适用于什么场合和条件，如何实现）快速自动重合闸、非同期重合闸、解列重合闸、自同期重合闸、线路两侧电源联系紧密的重合闸、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5. 结合下图说明，为什么要在一侧同时投入检查同步和检查无电压的重合闸，而另一侧只投入检查同步重合闸？两侧重合闸的方式要定期交换，为什么？P245，2)的(1)(2)(3)两侧都投入检同期，是为了防止检无压侧误动后仅有检无压不能起动重合闸。两侧交换方式，是为了让两侧断路器的工作条件接近相同，因为检无压侧断路器有可能重合于永久性故障而连续两次切断短路电流，工作条件恶劣。6. 什么叫重合闸前加速保护和后加速保护？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。7. 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。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。8. （好好看）潜供电流的产生原因及其影响因素有哪些？P250第八章1. 试述变压器的故障类型、不正常运行状态及相应的保护方式；P2572. 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？空载合闸；或外部故障引起电压下降，故障切除后电压恢复特点：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。3. 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。变压器接线方式引起的幅值与相角差Y侧接，侧接Y，变比nTA2/nTA1=nT/1.732TA的实际变比与计算变比不一致平衡线圈或微机继保的软件修正变压器调压分接头整定躲开TA型号不一致、饱和特性差异TA10%误差曲线，减少二次回路负载，速饱和变流器励磁涌流速饱和变流器，二次谐波制动，间断角原理识别4. 结合下图说明为什么带制动特性的差动继电器能可靠躲开外部故障时的不平衡电流，内部故障时提高保护灵敏度？（电信班继保老师强烈推荐） 思路：先指出左图各线圈的名堂，再指出右图曲线1，2，3表示什么。外部故障时的动作电流为IK.act，为什么？内部故障时（A侧单侧电源、B侧单侧电源，双电源）的动作电流为？远远小于IK.act。所以，（详细请看课件）5. 如图为变压器复合电压起动的过电流保护，分析下列故障情况下各继电器的起动、返回和动作情况：（1）当发生AB相间短路时；（2）当发生三相短路时。又一次的原理接线图了。看P278 图8-21的逻辑图。A相故障：1起动，2不，3不，4起动，5起动，7起动，8延时后起动，9延时后起动三相短路：1起动，2起动，3起动，4？，5起动，6. 变压器瓦斯保护能反应哪些故障，属于主保护还是后备保护？（邮箱内部所有故障。主保护）第九章1. 发电机的故障类型、不正常运行状态及相应的保护方式有哪些？P2892. 单继电器式横差保护的作用是什么？为什么它可以瞬时跳闸，而有时又要带时限动作？可以反映各种定子相间故障、匝间故障、分支开焊。三次谐波影响，三次谐波电流在发电机各相中具有零序分量特性，任一支路不平衡都会引起单元式横差保护误动，加装三次谐波滤波器。转子接地故障的影响，当转子两点短路后，各相会产生不平衡电流，也会引起横差误动，但转子两点接地保护无需闭锁横差保护，而是当转子两点接地保护投入后，将横差保护自动切换至带时限动作。这也是