继电保护原理复习提纲(改)

1、单选rx io多选2X 5判断改错2 X5简答5X 4浒断路刻计算20 （3）继电保护原理第1章绪论继电保护装置，就是指能反应电力系统电气元件发生故障或不正常运行状态,跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务：自动、迅速、有选择地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于发出信号、减负荷或跳闸。继电保护的基本原理：利用系统正常运行与发生故障或不正常运行状态之间的差别，以实现保护。（差动原理）继电保护装置是由测量部分、逻辑部分和执行部分组成的。电力系统继电保护的基本要求：选择性、速动性

2、、灵敏性、可靠性。选择性指电力系统中有故障时，应由距离故障点最近的保护装置动作，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量减小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行速动性在发生故障时，保护装置能迅速动作切除故障灵敏性指对于其保护范围内发生任何故障或不正常运行状态的反应能力可靠性指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护装置不应该动作的情况下，则不应该误动作第2章继电保护的硬件构成一一继电器继电器是一种能反应一个弱信号的变化而突然动作，闭合或断开其接点以控制一个较大功率的电路或设备的器件。发展阶段：电磁式、感应式一晶体管式一集成电路式一数字

3、式继电特性：继电器的动作都是明确干脆的继电器的返回系数是返回值与动作值的比值感应型继电器具有反时限特性（方向继电器、阻抗继电器、差动继电器、平衡继电器）微机保护装置硬件的核心是微处理器。微处理器是数字式保护的核心。微机保护装置硬件数据采集单元：将模拟输入量尽可能准确地转换为数字量（电气量变换）a.电压变换电流变换器、电压变换器电量变换、隔离b.采样保持采样定律：fs 2fmax频率高于fmax的分量出现频率混叠的问题,模拟低通滤波器有源滤波器、无源滤波器可用前置低通滤波器消除影响模拟量多路转换开关数模转换器（直接、间接）A/D转换技术指标：分辨率，量程，精度，转换时间和转换速率数据处理单元：对

4、由数据采集系统输入至随机存取存储器中的数据进行分析处理开关量输入/输出接口：完成各种保护的出口跳闸、信号警报、外部接点输入及人机对话光电 隔离 防止继电器的误动作开关量输出回路的与非门：提高带负载能力；提高抗干扰能力通信接口：实现多机通信或联网电源：供给微处理器、数字电路、A/D转换芯片及继电器所需的电源。（逆变电源）2.6微机保护的软件（监控程序、运行程序）分为两个模块：主程序：包括初始化，全面自检、开放及等待中断中断服务程序：包括采样中断串行口中断第3章电网的相间电流、电压保护和方向性相间电流、电压保护电流增大和电压降低是电力系统中发生短路故障的基本特征。短路电流大小的影响因素：故障类型、

5、系统阻抗（运行方式）和短路地点阶段式相间电流保护定值的整定原则I段按照躲过线路末端最大短路电流整定（用保护范围衡量其灵敏性）n段按照躲过下一级各相邻元件I段（n段）保护范围末端的最大短路电流整定出段按照躲过本线路最大负荷电流（及负荷自启动过程中产生的自启动电流、考虑返回电流）整定瞬时速断不能保护线路全长辅助保护限时速断不能作为下级线路后备主保护过电流范围延伸至下级线路末端后备保护引入可靠系数的原因：实际短路电流可能大于计算值；非周期分量使总电流增大；装置中继电器的实际动作电流可能小于整定值；考虑裕度。反时限过电流保护动作特性：电流越大，动作时限越短；电流越小，动作时限越长保护功能：近处故障时，

6、动作时限短；远处故障时，动作时限长实现方式：传统保护采用感应型圆盘式继电器；微机保护采用反时限特性方程优点：靠近电源端故障具有较短的切除时间缺点：系统最小运行方式下短路时，动作时间较长电流保护的接线方式三相星形接线（完全星接）110kV及以上（中性点有效接地一零序保护）优点：可反应各种相间短路和中性点直接接地系统的单相短路降压变高压侧加装过流保护作为低压侧线路故障的后备保护，完全星接有更高灵敏性缺点：接线复杂，不经济适用范围：中性点直接接地系统，作为相间短路和单相短路的保护两相星形接线（不完全星接）（统一装在A相和C相上）35kV及以下a.优点：中性点不直接接地系统并联的不同线路发生单相接地短

7、路时，有2/3的机会只切除一条线路b.缺点：不可反应直接接地系统的B相单相短路故障（以及并联线路均发生B相短路）中性点不直接接地系统串联的不同线路发生单相接地短路时，只有2/3的选择性c.适用范围：中性点非直接接地系统，作为相间短路的保护低电压保护的特点电压保护反应于电压降低而动作，返回电压高于起动电压，返回系数大于1瞬时电压速断保护总有一定的保护范围，最小运行方式下灵敏度高，与电流保护相反电压保护没有方向性，必须配以过电流闭锁或监视元件功率方向元件基本概念sen.max k冰阻抗角。实际电流与电压的夹角。最灵敏角a功率方向继电器内角a=90林0接线（同名相电压和相电流UA、IA）a. 动作方

8、程UkIk cossen.maxb.若短路发生在保护出口处，母线残压约为0，方向继电器无法判断正方向，出现“电压死区” 90接线（非故障相电压作为参考量判别电流相位UBC、 IA）sen.max90动作方程UBCIAcos除正方向出口处附近发生三相短路，继电器具有电压死区外，其他任何包含A相的不对称短路都没有死区，且动作灵敏性很高c.正常运行情况下，方向继电器在负荷电流作用下处于动作状态，若电流继电器误动，保护可能误动消除电压死区的方法a.将短路电流与故障前的母线电压进行比较b.传统保护一一加设记忆元件获得故障前电压c.微机保护一一保留故障前的电压信息力求少用方向元件：a.电流速断保护，尽可能

9、从整定值上躲开反方向短路b.过电流保护，尽可能从动作时限的大小决定是否装设方向元件（与同一母线相联的时限短的须要装,3.9双侧电源网络电流保护整定时限相同的则都装）不装设方向元件一一整定原则：按躲开被保护线路末端和保护背侧母线的最大短路电流整定装设方向元件一一装设原则：动作电流较大的瞬时速断保护不需要装设方向元件）1N/21is半周积分算法S2i0K1iK2bTSI运误差的引起：梯形法近似求面积（采样频率越高，精度越高）第一个采样点的初相角傅里叶算法&2NjkXN-xkeNk1全波傅里叶算法全波差分傅里叶算法减小直流分量对基波计算精度的影响，抑止低于50Hz低频，对非整次谐波效果差半波傅里叶算

10、法仅采用半个周波的数据窗进行DFTABiABkiABkN|iABkNiABk2NBCiBCkiBCkNiBCkNiBCk2N|CAiCAkiCAkN|iCAkNiCAk2N保护的起动判定：相电流差瞬时值突变量起动元件相电流差一抑止共模干扰；突变量一消除频率偏移影响相电流差有效值突变量起动元件零序电流辅助起动元件中性点采用哪种接地方式主要取决于供电可靠性和限制过电压第4章电网接地故障的电流、电压保护中性点接地方式八、六4、一，中性点直接接地大电流接地万式1中性点经小电阻接地小电流接地方式中性点不接地110kV及以上城市电流供电网络35kV及以下保护动作于跳闸保护动作于警报中性点经消弧线圈接地35

11、kV及以下短时不予以切除故障中性点有效接地系统的接地保护三段式零序保护定值的整定原则（取较大值）灵敏I段I段按照躲开下一条线路出口处最大零序电流整定,不灵敏I段重合闸后加速按照躲开断路器三相触头不同期合闸时的最大零序电流整定一当线路上采用单相自动重合闸时，按照躲开非全相运行状态下又发生系统振荡时的最大零序电流n段按照躲开下一级各相邻元件I段（n段）保护范围末端的最大零序电流整定出段按照躲开线路末端相间短路时出现的最大不平衡电流整定本保护零序出段的保护范围，不能超出相邻线路零序出段的保护范围中性点有效接地系统的故障特征a.故障点的零序电压最高，距离故障点越远零序电压越低b.忽略回路电阻，以母线流

12、向线路方向为正方向，零序电流超前零序电压90（经小电阻接地90。）零序电流的分布，主要取决于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗c.对于发生故障的线路，零序功率方向实际上都是由线路流向母线的d.零序电流与零序电压的相位差由背侧阻抗的阻抗角决定中性点电阻的接入不影响零序电压的分布规律，只影响零序电流大小和电压、电流相位关系零序功率方向元件的特点零序功率方向继电器接于零序电压和零序电流，当区内故障时，零序电流超前零序电压95110（对应于保护背侧的零序阻抗角为8570的情况），继电器应正确动作，最灵敏角为钝角零序方向元件没有死区，因为越靠近故障点的零序电压越高当作为相邻元件的后备保护时，

13、应采用相邻元件末端短路时在本保护安装处的最小零序电流、电压或功率（经TATV转换到二次侧的数值）与功率方向继电器的最小起动电流、电压或起动功率之比计算灵敏系数，并要求&en2。不管是否双侧电源网，若线路两侧存在中性点接地的变压器时，两侧保护都必须加设功率方向元件零序电流保护的评价（本侧零序I段先动作跳闸，对侧零序电流增大，提高对侧零序I段灵敏性）优点：灵敏度高，故障切除时间短受系统运行方式变化的影响小（零序I段保护范围大、稳定，口段灵敏系数易满足）不受系统振荡、过负荷等不正常运行状态影响缺点：短线路或运行方式变化较大时，灵敏性低单相重合闸后，灵敏I段闭锁，不灵敏I段灵敏性低自耦变联系的两个电压

14、等级网咯，任一网络接地短路都会在另一网络产生零序电流，使零序电流保护的整定配合复杂化中性点经小电阻接地系统高阻接地故障指电力线路通过非金属性导电介质所发生的接地故障，呈电弧性、间歇性、瞬时性特点针对高阻接地故障的保护零序反时限过电流保护：起动电流整定得小，通过长动作时间保证选择性和可靠性基于三次谐波电流或者三次谐波电流对系统电压相位所构成的保护：过渡电阻、电弧引入谐波利用采样值突变量的保护：高阻故障电弧产生高频分量中性点不接地系统中的接地保护故障相电压为零非故障相电容电流升高倍单相接地故障的特征非故障相电压升高倍故障相电容电流升高（3倍）在发生单相接地时，全系统都将出现零序电压三相间电压保持不

15、变故障相电容电流与正常方向相反在非故障相的元件上有零序电流，其数值等于本身的对地电容电流，电容性无功功率的实际方向为由母线流向线路故障线路的零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之和，电容性无功功率的实际方向由线路流向母线单相接地保护没有选择性，带延时动作于信号b. 零序电流保护a.绝缘监视装置为保证动作的选择性，保护装置的起动电流按照躲开本线路的对地电容电流整定零序功率方向保护只有发生接地故障时才将方向元件投入工作，动作延时，稳定性高零序电流元件的起动电流按照躲开相间短路时零序电流互感器的不平衡电流整定中性点经消弧线圈接地系统中的接地保护消弧线圈在中性点产生感性电流，与接地点的容性电流相抵消

16、；减轻流经故障点的短路电流根据消弧线圈对电容电流的补偿程度，分为三种补偿方式完全（欠）补偿：无法判断故障线路；出现串联谐振，使电源中性点对地电压严重升高，过补偿：线路电流方向相同，无法利用功率方向判断；过补偿度不大，无法利用零序电流判断单相接地故障的暂态分析由于故障相电压突然降低而引起的放电电容电流振荡频率较高由非故障相电压突然升高而引起的充电电容电流振荡频率较低K 型3Zi带零序补偿接线反应接地短路不能反应两相短路5.4阻抗继电器的阻抗概念测量阻抗Zk由加入继电器的电压和电流比值和相位差确定整定阻抗乙et取值为继电器安装点到保护范围末端的线路阻抗a.全阻抗继电器，圆的半径b.方向阻抗继电器，

17、最大灵敏角方向上圆的直径第5章电网的距离保护距离继电器按构成方式可分为单相补偿式和多相补偿式距离保护的基本任务短路时准确测量出短路点到保护安装点的距离（阻抗）按照预定的保护动作范围和动作特性判断短路点是否在其动作范围内决定是否应该跳闸和确定跳闸时间距离继电器的接线方式加入继电器的电压电流应满足的要求a.测量阻抗应正比于短路点和保护安装地点之间的距离，对长距离特高压输电线路应消除分布电容的影响继电器接线方式K1K2K3戊I&集用集&0。接线1ABI&戊C洛&Uca&30接线1ABI&Ubc洛Uca&30接线1AB&UbcI&Uca&带零序补偿接线l&A救K3&Ub&K3I&晚&K3&b.测量阻抗

18、应与故障类型无关，即保护范围不随故障类型而变化0。接线不能反应中性点直接接地系统单相接地故障反应相间短路c.偏移特性阻抗继电器，在最大灵敏角方向上由原点到圆周上的矢量起动阻抗表示当继电器刚好能起动时的测量阻抗,多边形特性的阻抗继电器AOC是动作范围小于180的功率方向继电器 TOC o 1-5 h z DB是电抗型继电器特性，以防区外经过渡电阻短路时出现的稳态超越，5。8。BR是电阻型继电器特性，描述过渡电阻影响和躲过正常运行的负荷阻抗补偿电压与极化电压补偿电压U&:在保护安装处通过电流补偿的方法获得正常运行或区外故障时电网中任意点的电压只有补偿范围以外故障或正常时，补偿电压才等于补偿点的真实

19、电压。Up90arg&P270当发生补偿范围内故障时，补偿电压不等于真实电压U&极化电压UP:作为补偿电压U&的参考量多相补偿式距离继电器主要特点：以另外一相（或相间）的补偿电压作为极化电压来判断故障相（或相间）补偿电压的相位变化过负荷与系统振荡时时不会误动作；不能反应三相短路故障影响距离保护的因素短路点过渡电阻；电力系统振荡；电压回路断线1短路点过渡电阻对距离保护的影响及减小其影响的方法短路点过渡电阻可引起测量阻抗减小或增大，可能引起某些保护的无选择性动作。采用能容许较大的过渡电阻而不致拒动的阻抗继电器（扩大在R轴正方向的面积）利用所谓瞬时测量回路来固定阻抗继电器的动作（将短路瞬间的测量阻抗

20、值固定下来，使过渡阻抗的影响减至最小，只能用于反应相间短路的阻抗继电器）2电力系统振荡与振荡闭锁回路振荡与短路的区别：a.振荡时，电流和各点电压的幅值均作周期性变化；而短路后，短路电流和电压的幅值不计及衰减时不变。振荡时，电流和各点电压幅值的变化速度较慢；而短路时短路电流突变增大，电压也突然降低，变化速度快。b.振荡时，任一点电流和电压之间得到相位关系都随8的变化而改变；而短路后，电流和电压之间的相位是不变的。c.振荡时，三相完全对称，电力系统中没有负序分量出现；而当短路时，总要长期（在不对称短路过程中）或瞬间（在三相短路开始时）出现负序分量。实现对保护振荡闭锁的原理5.10.3电压回路断线对

21、断线闭锁提出的要求当电压回路发生各种可能使保护误动作的故障情况时应该可靠地将保护闭锁当被保护线路故障时不因故障电压的畸变错误地将保护闭锁故障选相元件特点可用整定值保证，在单相接地时，反应两非故障相电流差的突变量选相元件不动作，而对于多相短路的情况，三个选相元件都动作；因而在单相接地时可以准确选出故障相，而在多相故障时又能可靠给出允许跳开三相的信号该选相方法只反映故障电流量，不需要躲开负荷电流，因此动作灵敏，并且具有较大的承受故障点经过渡电阻接地的能力该选相方法仅在故障刚发生时可靠识别故障类型，因此还必须配以其他稳态量选相原理三段式距离保护定值的整定原则I段按照躲开下一条线路出口处短路的原则确定

22、n段按照躲开相邻线路距离保护I段的保护范围末端发生短路时的阻抗值整定按照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整定出段按照躲开正常运行时的最小负荷阻抗整定三段式距离保护的评价优点：在多电源的复杂网络中可以保证动作的选择性阻抗继电器同时反应于电压的降低和电流的增大而动作，故距离保护有较高的灵敏度I段不受系统运行方式影响；n段和出段由于有分支，受系统方式影响，但相对较小可以实现方向保护，如方向阻抗继电器缺点：不能瞬时保护线路全长，在220kV及以上电网有时不能满足电网稳定要求，不能作为主保护受系统振荡和电压回路断线影响，装置相对复杂第6章输电线路的纵联保护纵联保护的分类按所利用信号的性

23、质：按通信通道：按所用的原理：a.闭锁式a.导引线a.纵联差动保护（相位比较式、全电流差动）b.允许式b.高频（载波）通道b.方向比较式纵联保护c.直接跳闸式c.微波通道c.距离纵联保护d. 光纤通道d.解除闭锁式纵联保护传送的信号闭锁彳言号：收不到这种信号是保护动作跳闸的必要条件允许彳言号：收到这种信号是保护动作跳闸的必要条件跳闸彳言号：收到这种信号是保护动作于跳闸的充要条件高频（载波）通道只能传输信号，不能传递电流幅值、相位应用高频（载波）通道时最好传递闭锁信号区内故障且通道失效时，保护能正常动作区外故障且通道失效时，保护可能误动（概率低）可检测通信通道故障电流纵联差动保护反应从被保护元件

24、各对外端口流入该元件的电流之和的保护绝对选择性利用导引线（三相电流合成单相电流）构成：环流法接线、均压法接线影响输电线路纵联差动保护的主要因素有：a.电流互感器的误差和不平衡电流b.输电线路的分布电容电流c.通道传输电流数据的误差d.通道的工作方式和可靠性不平衡电流：稳态不平衡电流实际上是两个TA励磁电流之差（正常运行/外部故障），TA饱和暂态不平衡电流外部故障最大不平衡电流分相电流纵联差动保护常用的制动量a.以两侧电流矢量差为制动量（常用）&2mI&n Iset K I&m&2nKIres,作一45。斜线交曲线1于点b,即此时继电器的动作值为；内部故障时，继电器的动作电流在之间变化，由于制动

25、特性曲线起始部分变化平缓，数值相差不大，但比无制动特性继电器的动作电流小得多，因此灵敏性也高得多。为了保证与加快大型变压器内部故障时动作的可靠性与故障切除速度，需要设置差动速断保护变压器差动保护配有防止励磁涌流误动的制动元件，如二次谐波、间断角原理制动元件只反应差流中工频分量，整定值按躲过变压器最大励磁涌流或外部短路最大不平衡电流整定变压器相间短路的后备保护变压器的过电流保护低电压起动的过电流保护复合电压起动的过电流保护变压器的过励磁保护电压升高或频率下降都会使磁通密度B变化瓦斯保护反应油箱内部发生的各种故障，包括变压器绕组轻微的匝间短路和局部放电反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作与纵联差

26、动保护互补，作为变压器的主保护优点：动作迅速、灵敏度高，能反应油箱内部各种故障缺点：不能反应油箱以外的套管及引出线等故障第9章发电机的继电保护9.1发电机故障类型、不正常运行状态及保护配置发电机的故障类型a.定子绕组相间短路完全 纵联差动和不完全纵联差动保护b.定子绕组一相的匝间短路完全 横差差动和不完全横差动保护c.定子绕组单相接地单相接地保护d.转子绕组一点接地或两点接地励磁回路接地保护e.转子励磁回路励磁电流异常下降或完全消失低励磁和失磁保护不正常运行状态a.外部短路引起的定子绕组过电流定子绕组过电流保护b.负荷超过额定而引起的三相对称过负荷过负荷保护c.外部不对称短路或不对称负荷而引起

27、的发电机负序过电流和过负荷负序电流保护d.突然甩负荷而引起的定子绕组过电压定子绕组过电压保护e. 励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷过负荷保护f.汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率逆功率保护发电机纵差保护不完全纵联差动保护能对匝间短路及分支绕组的开焊故障提供保护不完全纵联和完全纵联差动保护组成发电机相间短路的双重化保护，不能反应一相绕组的匝间短路故障发电机横差动保护单元件横差动保护（零序横差保护）单继电器式横差保护（在定子绕组每相分裂成两部分的情况下，可以只用一个电流互感器装于发电机两组绕组的星形中性点的连线上）对发电机定子绕组相间短路、匝间短路及分支开焊等故障有保护作用。

28、（转子接地故障的影响）当不考虑转子接地故障的影响，它可以瞬时跳闸。但当转子回路发生两点接地时，转子磁极平衡会发生变化，可能在同一相不同绕组之间感应不同电势，从而出现环流，使横差保护误动。在此情况下，它不应该动作，但由于发电机必须切除，因此横差动保护动作于跳闸也是允许的。为了防止在励磁回路中发生偶然性的瞬时两点接地时引起横差动保护的误动作，因此，当励磁回路发生一点接地后，在投入两点接地保护的同时，也应将横差动保护切换至延时而动作于跳闸。横差保护与不完全纵差保护比较a.单元件横差保护所需TA和差动继电器少，对匝间短路灵敏度高，但对引接线短路无保护作用b.不完全纵差保护对引出线短路有保护作用9.4发

29、电机的单相接地保护发电机中性点接地方式：不接地、经消弧线圈接地、经配电变压器高阻接地100%定子接地保护a.利用基波零序电压构成的接地保护和利用三次谐波电压比值构成的接地保护b.基波零序电压构成的接地保护a）能保护定子绕组靠近机端85%范围内的接地故障b）故障越靠近发电机机端，保护越灵敏c.利用三次谐波电压比值构成的接地保护a)能保护定子绕组靠近中性点50%范围内的接地故障9.5发电机励磁回路接地保护b)故障越靠近中性点，保护越灵敏乒乓式（切换式）转子一点基地保护&J&-RoRtr1Gi G2RoRtrGset _R0RsetIiUeUi /UeRoRrG2UeU2 /UeRoRtrGiG2Gset时，判定为转子绕组接地转子绕组接地保护判断逻辑a.在一点接地后，保护发出信号，同时投入两点接地保护装置；保护装置继续测量接地电阻和接地位置b.若励磁回路另一点再发生接地故障，接地电阻和接地位置会发生变化c.当变化值超过整定值时，判定为转子两点接地故障，保护动作于停机d.为使转子绕组在瞬间发生两点接地时保护不误动，保护带1s延时负序电流会对发电机造成的危害负序电流建立的负序旋转磁场相对于转子为两倍的同步转速，将在转子绕组、阻尼绕组、以及转子铁芯等部件上感应100Hz的倍频电流。该电流使得转子某些部位可能出现局部灼伤；另外，负序气隙旋转磁场与转子电流之间以及