2023年继电保护重点及答案

2023年继电保护复习重点

2023继电保护试卷题型为填空题20*1'(20%)、简答题5*6'(30%)、论述分析题3*10'(30%)、

计算题1*20'(20%)重要复习大纲如下：

1.继电保护装置的定义

答：继电保护装置指能反映电力系统中的电气设备发生故障时不正常运营状态，并动作于断

路器跳闸或发出信号的一种自动装置。

2.主、后备保护定义

答：主保护是指能以较短时限切除被保护线路(或元件)全长上的故障的保护装置。

考虑到主保护或断路器也许拒动而配置的保护，称为后备保护。

当电气元件的主保护拒动时，由本元件的另一套保护起后备作用，称为近后备。

当主保护或其断路器拒动时，由相邻上一元件的保护起后备作用称为远后备。

3.电力系统故障类型

答：三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路。

危害：三相短路》两相接地短路＞两相短路〉单相接地短路

概率：三相短路〈两相接地短路〈两相短路〈单相接地短路

4.保护装置的构成

答：继电保护装置由测量比较元件、逻辑判断元件和执行输出元件组成

5.继电保护四性及其含义

答：可靠性：可靠性涉及安全性和信赖性。其重要取决于保护装置自身的制作质量、保护回

路的连接和运营维护的水平。

选择性：指保护装置动作时，在最小的区间内将故障从电力系统中断开，最大限度的保

证系统中无端障部分仍能继续安全运营。

速动性：指尽也许地切除故障，以减少设备及用户在大短路电流、低电压下运营时间，

减少设备的损坏限度，提高电力系统并列运营的稳定性。

灵敏性：指对于其保护范围内发生故障或不正常运营状态的反映能力。

6.返回系数定义

答：返回电流与动作电流的比值称为继电器的返回系数。电流继电器的返回系数•般取值为

0.85-0.9

7.最大运营方式、最小运营方式

答：最大运营方式：在相同地点发生相同类型短路时流过保护安装处的电流最大，相应系统

等值阻抗最小。

最小运营方式：在相同地点发生相同类型短路时流过保护安装处的电流最小，相应系统

等值阻抗最大。

8.三段式电流保护整定原则及其计算（启动电流、动作时间、灵敏度校验）

答：见结尾例题1

9.中性点经消弧线圈接地系统的补偿方式

答：完全补偿、欠补偿、过补偿

10.90。接线方式下功率方向元件的电压电流是什么

答:电压是安装地点母线电压，电流为短路电流。II中I〃I"I一JII

90度接线的概念：三相对称、且cose=1时，引入的电流与电压的夹角。GPcos<t>=l,

测量电流超前测量电压为90°的接线方式。

11.方向圆，电阻、电抗特性的幅值比较动作方程、相位比较动作方程

答：记住书上P65-75的式子，见结尾例题4和例题5

12.距离保护接线方式所接入继电器的电压电流是什么

答：接地短路：测量电压为保护安装处故障相对地电压，测量电流为带有零序电流补偿的故

障相电流。

相间短路：测量电压为保护安装处两故障相的电压差，测量电流为两故障相的电流差。

13.三段式距离保护整定原则及其计算（动作阻抗、动作时间、灵敏度校验）

答：见结尾例题2和例题3

14.分支系数定义及其计算

答：故障线路流过的短路电流/前一级保护所在线路上流过的短路电流（距离保护会需要计

算）

15.电力系统振荡与短路故障时电气量的差异

答：1.振荡时三相对称，无负序和零序;分量；短路时或长或短时间有负序和零序分量：

2.振荡时电气量周期变化，变化速度比较慢；短路时电气量变化快（如电流迅速增大）,

且在短路期间变化很小；

3.振荡时阻抗测量元件若误动，则在一个振荡周期内动作和返回各一次：短路时阻抗测

量元件要么动作（区内短路），要么不动作（区外短路）。

16.距离保护的振荡闭锁措施

答：1.运用电流的负序，零序分量或突变量，实现振荡闭锁

2.运用测量阻抗变化率不同构成振荡闭锁

3.运用动作的延时实现振荡闭锁

17.距离保护的稳态超越

答：因过渡电阻的存在而导致保护测量阻抗变小，进而引起保护误动作的现象，称为距离保

护的稳态超越。

18.纵联保护分类

答：纵联保护按信息通道的不同可分为4种，分别为导引线纵联保护、电力载波纵联保护、

微波纵联保护、光纤纵联保护；按保护动作原理可以分为2种，分别为方向比较式纵

联保护、纵联电流差保护。

19.结合图4.14说明闭锁式方向纵联保护的工作原理

答:

|）区外近线路点短路时

近故障端的KA1先动启动发信，由于其KW+不动作（反方向短路），其Y1无输出，不会停止发信，所以见

连续发高频闭锁信号，其收信机收到闭锁信号后将出口与门Y2闭锁,同时近故障端的高频闭锁信号经线路传送到

远故障端的收信机。

远故障端的KAI先启动发信,随后KA2和KW+动作经Y1输出停信并启动延时元件U,本恻收信机收不到

本侧高频闭锁信号而将出口与Y2开放，此时因远故障端的收信机在（2延时未到之前收到闭锁信号将出口与门Y2

闭锁。

因此，区外短路时，两端保护均不动作，直到外部故障切除后，两端保护的KAI和KW+返回，”元件延时

100亳秒后返回。

2）区内短路时。

两端的KAI先启动发信，随后两端的KW+动作，经YI输出停信并启动延时元件t2,两端的发信机都停止发

闭锁信号，因此两端的发信机都收不到闭锁信号而将出口与门Y2开放，等到12延时时间到，两端都经Y2出口跳

闸。

20.结合图4.16说明闭锁式距离纵联保护的工作原理

答：闭锁式距离纵联保护是距离保护与电力线载波通道相结合，运用收发信机的高频信号传

送对侧保护的测量结果，两端同时比较两侧距离保护的测量结果，实现内部故障瞬时切除，

区外故障不动作。

动作过程：以两端距离m段作为故障启动元件，以两端距离II段作为方向判别元件，若

两端距离n段动作且收不到闭锁信号，表白线路内部故隙，立即跳闸。

21.纵联相位差动保护闭锁角的计算

答：b=37+0.06L

22.什么是重合闸的前加速保护？有何优缺陷？

答：当线路发生故障时，继电保护加速电流保护的第三段导致无选择性瞬时切除故障，然后

进行重合闸进行第一次重合，若重合于瞬时性故障，则保护带时限有选择性的切除故障。

前加速保护重要用于35kv以下由发电厂或重要变电所引出的直配线路上。

优点：1.可以快速切除瞬时性故障。

2.也许使瞬时性故障来不及发展成永久性故障，从而提高重合闸的成功率。

3.能保证发电厂和重要变电所的母线电压在0.6-0.7倍额定电压以上，从而保证

厂用电和重要用户电能质量。4.使用设备少，只需要装上一套重合闸装置，简

朴经济。

缺陷：1.断路器工作条件恶劣，动作次数多

2.重合闸永久性故障时故障切除的时间也许较长

3.假如重合闸装置或断路器QF3拒绝合闸，则将扩大停电范围，甚至在最末一级

线路上故障时，都会使连接在这条线路上的所有用户停电。

23.什么是重合闸的后加速保护？有何优缺陷？

答：所谓后加速就是当线路第一次故障时，保护有选择性的动作，然后进行重合。假如重合

于永久性故障上，则在断路器合闸后，再加速保护动作瞬时切除故障，而与第一次动作

是否带有时限无关。

后加速保护的配合方式广泛应用于35kv以上的网络及对重要负荷供电的输电线路上。

优点：1.第一次是有选择性地切除故障，不会扩大停电范围，特别是在重要的高压电网

中，一般不允许保护无选择性地动作而后以重合闸来纠正（即前加速）；

2.保证永久性故障能瞬时切除，并任然是有选择性的；

3.和前加速相比，使用中不受网络结构和负荷条件的限制，一般说来是有利而无

害的。

缺陷：

1.每个断路器上都需要装设一套重合闸，与前加速相比略为复杂；

2.第一次切除故障也许带有延时。

24.具有同步检定和无电压检定的重合闸的配合原则

答：线路发生故障，两侧断路器发生故障之后，检定线路电压的M侧重合闸一方面动作，

使断路器投入，若重合不成功，断路器再次跳闸，N侧同步检定继电器不动作，该重合

闸不启动，若重合成功，M侧在检定同步之后，再投入断路器，线路即恢复正常。

25.变压器保护的配置原则

答：1.瓦斯保护

2.纵差动保护或电流速断保护

3.外部相，短路和接地短路时的后备保护

4.过负荷保护

5.过励磁保护

6零序电流电压保护

7.其他非电量保护

26.变压器电流互感器变比选择

答：由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，所认为了保证纵差保护的对的工作，就须

适当选择两侧电流互感器的变比，使得正产运营和外部故障时，两个电流相等。

27.减小变压器不平衡电流的方法

答：1.计算变比率实际变比不一致产生的不平衡电流的补偿线

2.减少因电流互感器性能不同引起的稳态不平衡电流

3.减少电流互感器的暂态不平衡电流

28.变压器励磁涌流特性

答：1.励磁涌流很大，其中具有大量的非周期分量，使曲线偏向时间轴的一侧。

2.励磁涌流中具有大量的高次谐波，其中以二次谐波为主，而短路电流中2次谐波成分

很小。

3.励磁涌流的波形有间断角。

29.基于间断角辨识防止变压器励磁涌流引起差动保护误动的措施

答：采用鉴别波形间断角的差动继电器构成纵差保护。

30.基于二次谐波辨识防止变压器励磁涌流引起差动保护误动的措施

答：运用二次谐波制动的差动继电器构成纵差保护。

31.复合电压启动的过电流保护原理

答：复合电压启动时的过电流保护通常作为变压器的后备保护，由一个负序电压继电器和一

个接在相间电压上的低电压继电器共同组成的电压复合元件，两个继电器只要有一个动作，

同时过电流继电器的动作，整套装置即启动。

32.发电机纵差、横差保护应对的故障类型

答：1.纵差动保护，反映发电机定子绕组及引出线相间短路

2.横差动保护，反映定子绕组匝间短路保护

33.发电机纵差、横差保护构成分类

答：纵差动保护：比率制动式纵差动保护，标积制动式纵差动保护

横差动保护：裂相横差动保护，单元件横差动保护

34.发电机保护的配置原则

答：1.纵差动保护

2.横差动保护

3.定子单相接地保护

4.负序过电流保护

5.对称负荷保护

6.励磁回路一点或者二点接地保护

7.失步保护

8.失磁保护

9.转子过负荷保护

10.逆功率保护

11.定子绕组过电压保护

12.发电机过励磁保护

35.母线电流差动保护、比相式差动保护的基本原则

答：1.在正常运营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

流相等

2.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应短路电流或流出残留的

负荷电流

3.从每个连接元件中电流的相位来看，在正常运营及外部故障时，至少有一个元件中的

电流相位和其元件中的电流相位是相反的

36.低阻抗、中阻抗、高阻抗母线电流差动保护特点

答：低阻抗母线保护在外部故障TA饱和时，母线差动继电器中会出现较大不平衡电流，也

许使母线差动保护误动作。

中阻抗式母线差动保护就是在母线保护的差动回路中串联一个阻抗元件，使差动回路的

总阻抗介于高阻抗式（减少不平衡电流）和低阻抗式（提高灵敏度）之间（约200Q左

右），既可以大大减小不平衡电流提高动作的选择性，乂保证保护的灵敏性，同时，因

差动回路的总阻抗重要是有效电阻，动作速度也不久。

高阻抗母线差动保护的优点是保护的接线简朴，选择性较好，灵敏度高，在一定限度h

开发防止母线发生外部短路并且由丁TA饱和时母线保护的误动作。但高祖母线差动好

不规定各个支路TA的变比相同，TA二次侧电阻的漏抗要小。TA的二次侧要尽也许在

配电装置处就地并联，以减小二次侧回路连线的电阻。因此这种母线保护一般就只合用

于单母线。

37.断路器失灵保护的基本原理

答:所有连接至一组母线上的元件的保护装置，即出口继电器动作于跳开自身断路器的同时,

也启动失灵保护中的公用时间继电器，此时间继电器的延时应大于故障元件的断路器跳

闸时间及保护装置返回时间之和，因此，并不妨碍正常的切除故障，假如故障线路的断

路器拒动，则时间继电器动作，启动失灵保护的出口继电器，使连接至该母线上其他有

源的断路器跳闸，从而清除k点的故障，起到QF1拒动时的后备保护

38.采样定律

答：无论原始输出信号的频率成分多复杂，保证采样后不会丢失其中信息的充足必要条件，

或者说有采用值能完整对的和唯一的恢复输出输入连续信号的充足必要条件是，采样率

fs还是应大于输出信号fmas的最高频率2倍，fs>2fmas,这就是采样定理。

39.差分滤波器设计

答：差分滤波器输出信号的差分方程形式为y(n)=x(n)-x(n-k),滤去的谐波次数为:

m=P/(k*Ts*fi)其中P=l,2,3…P252

40.基于采样序列的故障分量计算

答:

例题1.如图所示电力网络，计算保护1动作电流（二次侧）四、四、H动作时间回、

回、并计算电流H段的灵敏系数。计算中取I段可靠系数R

1.3,n段可靠系数

K5=l.l,IH段可靠系数KJ：1.2,返回系数K*=0.85,自起动系数K2.0,线

路阻抗为0.4Q/km,流过断路器1的最大负荷电流400A。

3/=0.5s

llOkV/------►-

90km

=1.0s

亡后新maxMOA

=

XK也分乂6.7il

1）保护1的I段，按躲过本线路末端的最大短路电流整定

最大短路电流

3

；m.lx=-----&-----*IO="5/6*10=3794(4)

X，min+4*0.45.5+30*0.4

I段整定值

,1.3*3794

2==7667r=4LKA)

动作时间彳=0（s）

2）保护1的II段，按与保护2的I段配合整定

保护2的I段，按照躲过本线路末端的最大短路电流整定

=------------%------------*1。3二=-------110/^-------*103=1187.11(A)

/,-

/.max仆―）*。。5.5+(30+90)*0.4

保护2的I段整定值

心"也=＞黑」=12.86(A)

保护1的II段整定值

出=4*%,2=LI*12.86=14.15(A)

动作时间f=0.5(s)

3)保护1的II段的灵敏度校验

最小短路电流

Eg*/*io3=110/6

*^■*1()3=294118(A)

/.minX.,.max+4*O-426.7+30*0.4

灵敏度系数:

*依=「94喘=1.73>1.3,满足规定

&J〃14.15*—

5

4)保护1的HI段整定

III段整定值

UI

K,*1I,*K1?*400*?

rHl八re/fli.maxss气人1乙=9.41(A)

,"085N-

5

动作时间

t；"=imx{t"'++2Af}=1+2*0.5=2(s)

例题2、如图所示网络中，设各线路均装有距离保护，试对点1处的距离保护I、II,III

段进行整定计算，并校验口段灵敏度，己知线路AB的最大负荷电流为350A,cos6=0.9,

所有的线路阻抗邑;2竺竺丝J,阻抗角由L=70°。其它有关参数已注在图上。

K：=0.85|=0.8||Kss=L8

----------、---、--------O

、八380km4

?40km2X

____xz\__________________、9c=i.os

A980km6-Xx--------------------►

22(DkV*W80km8

A

答：1)保护1距离I段的整定

整定阻抗:应」=鼠W85*40*0.4=13.6(Q)

动作时间：1=.$）

2）保护1距离II段的整定

计算保护2]段定值：z'et.2=K£ZBC=°.85X8°*°.4=27.2(。)

Kb.min=（0,5+0/5）加一。二0433

计算分值系数：_：______（0.5+1.0）ZB-C_______

整定阻抗：与保护2（或保护3）的距离I段配合

Z[3=R](ZAB+Kb.minZ：et.2)=0-8*(40*04+0.433*27.2)=22.222(C)

动作时间：k"=0-5（s）l（2分）

71122.222

K=_set=1.389>1.25

40*0.4

保护1距离II段的灵敏度校验:ZA-B满足

规定

3）保护1距离III段的整定

0.9*220

7.-79A6?4

0LT.min-=飞*0.35-

kZ

7111_relL.mm_0.83*326.62

乙qpf1——

,ksskrecos((pL-<pd)1.8*1.15*cos(70°-25.8°)

"set」=L。+05*2=2.0s

例题3、如图已知：网络的正序阻抗Zi=0.45Q/km,阻抗角色=651线路上采用三段式距

离保护，其第I、II、IH段阻抗元件均采用0°接线的方向阻抗继电器，继电器的最灵敏

角M、m=65］保护2的延时1'=2s］线路AB、BC的最大负荷电流均为400A,负荷的自

起动系数1七=2,|继由器的板同系数区"12|并设|七=885|,|匹二1.151负荷的功

率因数|COS0D=O9］变压器采用了能保护整个变压器的无时限纵差保护。试求：距离保护

i第i段的动作阻抗，第II段、第in段的灵敏度与动作时间。（24分）

AQ30kmB

62km

E,\=TT5f拒kVT1

XM刖=1℃

乂朗丽=20口

EB=1⑸6kV

T2

XsB.min=30Q

=

ZTl=ZT284.7。

X/.max=40Q

图3

解：1、距离保护1第I段:

=《xZM=0.85x0.45x30=11.160

动作阻抗:（1分）

2、保护1的第II段（分两种情况）:

（1）与相邻线路配合:

Z%=K，ZAB+K；“K：ZBC)

（1分）

Kh.n=(X'4min+ZAB+])=(12111^+1)=1.59

".min'yA(\

As6max（2分）

部”=0.8(13.5+().85xl.59x0.45x38)=29.29Q

（1分）

（2）与变压器支路配合:

Z~=K〃Z.B+

（1分）

K*=+1)=(12^1+1)=1.59

A5Bmax*（2分）

847

Z"„,=0.7(13.5+0.7x1.59x-)=42.44Q

（1分）

对以上两种情况，取较小者，所以:

=29.29Q

（1分）

灵敏度:

29.29

2.17>1.5

13.5

满足规定。（1分）

动作时间：上〃=0.55|（1分）

3、距离保护1的第III段：采用方向阻抗继电器,

7

Z111____________乙乙min______________

K胃K„,K,,cos(%-%)[(]分)

7一"//min粤W=142.89。

“Lmin~

r73x0.4

L-max(1分)

K,e=L2KL2*1.15

_____________i,___________i,—__________

=cos-i().9=25.8°

ylll142.89___________

^sei\=66.81。

1.15xl.2x2xcos(65°-25.8°)（2分）

灵敏度:

（1）考虑本线路末端:

zm=66.81

Een近=4.93>1.5

13.5

（1分）

（2）考虑相邻元件

a：相邻线路末端

（1分）

(X54inax+Z"20+13.5