电力系统继电保护 第1章-绪论-习题答案

第1章习题及思考题1.1简述电力系统的三种运行状态。答：（1）正常状态：在正常状态下运行的电力系统能以足够的电功率满足负荷对电能的需求；电力系统中各发电、输电和用电设备均在规定的长期安全工作限额内运行；电力系统中各母线电压和频率均在允许的偏差范围内，提供合格的电能。（2）不正常状态：电力系统不正常运行状态是指系统的正常工作受到干扰，使运行参数偏离正常值。（3）故障状态：电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作、设计制造缺陷等原因会发生例如短路、断线等故障。最常见同时也是最危险的故障是发生各种类型的短路，比如三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。1.2若没有继电保护装置，电力系统将会出现什么状况？答：现代的电力系统离开完善的继电保护系统是不能运行的。当电力系统发生故障时，电源至故障点之间的电力设备中将流过很大的短路电流，若没有完善的继电保护系统将故障快速切除，则会引起故障元件和流过故障电流的其他电气设备的损坏；当电力系统发生故障时，发电机端电压降低造成发电机的输入机械功率和输出电磁功率的不平衡，可能引起电力系统稳定性的破坏，甚至引起电网的崩溃、造成人身伤亡。如果电力系统没有配备完善的继电保护系统，则当电力系统出现不正常运行时，不能及时地发出信号通知值班人员进行合理的处理。1.3电力系统继电保护的基本任务是什么？答：（1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件损坏程度尽可能降低，保证系统中非故障部分迅速恢复正常运行。（2）反应电力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。此时一般不要求迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免短暂的运行波动造成不必要的动作跳闸和干扰引起的保护误动。1.4继电保护装置由哪些部分构成？每个部分分别起着什么作用？答：继电保护装置一般通过测量比较、逻辑判断和执行输出三个部分完成预定的保护功能。测量比较环节是测量被保护电气元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判别保护装置是否应该启动。逻辑判断环节是根据测量环节输出的逻辑信号，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该使断路器跳闸。执行输出环节是根据逻辑部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。1.5阐述继电保护在性能上的四项基本要求，这些要求相互之间是矛盾的吗？如何判断是否满足各项要求？答：可靠性包括安全性和信赖性，是对继电保护性能的最根本要求。所谓安全性，是要求继电保护在不需要它动作时不动作，即不发生误动作。所谓信赖性，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动作，即不发生拒绝动作。选择性的基本含义是保护装置动作时仅将故障从电力系统中切除，使停电范围尽量减小，以保证系统中非故障部分继续安全运行。速动性是指继电保护装置应以尽可能快的速度断开故障元件。这样就能降低故障设备的损坏程度，减少用户在低电压情况下工作的时间，提髙电力系统运行的稳定性，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。保护装置对其保护范围内的故障或不正常运行状态的反映能力称为灵敏性。灵敏性常用灵敏系数来衡量。它是在确定了保护装置测量元件的动作值后，按最不利的运行方式、故障类型、保护范围内的指定点校验，并满足相关的标准。它主要取决于被保护元件和电力系统的参数和运行方式。可靠性、选择性、速动性、灵敏性，这四项要求之间即矛盾又统一。简述继电保护技术发展历史。答：（1）机电式继电保护机电式保护装置由具有机械转动部件带动触点开、合的机电式继电器组成。机电式继电器是基于电磁力或电磁感应作用产生机械动作的原理制作而成，常见的有电磁型和感应型继电器。这种保护装置工作比较可靠且不需外加工作电源，抗干扰性能好，使用了相当长的时间。（2）晶体管式继电保护20世纪50年代，随着晶体管的发展，出现了晶体管式继电保护。这种保护装置体积小、功率消耗小、动作速度快、无机械转动部分、无触点。20世纪60年代中期到20世纪80年代中期是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代，满足了当时电力系统向超高压、大容量方向发展的需要。（3）集成电路保护20世纪70年代中，集成电路技术发展起来，它可将数百或更多的晶体管集成在一个半导体芯片上，因此人们已开始研究基于集成运算放大器的集成电路保护；20世纪80年代末集成电路保护已形成完整系列，逐渐取代晶体管保护；20世纪90年代初集成电路保护的研制、生产、应用仍处于主导地位，这是集成电路保护的时代。集成电路保护提高了晶体管型保护的可靠性，其调试和维护也更加方便。（4）微机保护90年代，电力系统继电保护技术发展到了微机保护时代。微机保护是用微型计算