(2025年)电力系统继电保护测试题目及答案

(2025年)电力系统继电保护测试题目及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某220kV微机线路保护装置中，若采样频率设置为1200Hz，根据奈奎斯特采样定理，该装置能准确测量的最高信号频率为（）。A.300HzB.600HzC.1200HzD.2400Hz2.110kV中性点直接接地系统中，发生单相接地故障时，零序电流的分布主要取决于（）。A.电源的相序B.线路的零序阻抗C.变压器中性点接地数量D.故障点过渡电阻3.纵联方向保护中，若本侧保护判断为正方向故障，对侧判断为反方向故障，则本侧保护应（）。A.立即跳闸B.等待对侧信号C.闭锁跳闸D.启动重合闸4.距离保护III段的主要作用是（）。A.作为本线路的主保护B.作为相邻线路的近后备C.作为本线路的远后备D.作为相邻线路的远后备5.某10kV母线配置完全电流差动保护，若母线区外发生三相短路，各连接元件的CT变比分别为400/5、600/5、800/5，此时差动回路的不平衡电流主要由（）引起。A.CT变比误差B.CT饱和C.负荷电流D.二次回路接触电阻6.变压器纵联差动保护中，为消除励磁涌流的影响，通常采用的方法是（）。A.二次谐波制动B.波形对称制动C.间断角鉴别D.以上均是7.某35kV线路配置过电流保护，其动作电流按躲过最大负荷电流整定，返回系数取0.85，最大负荷电流为600A（二次值），则保护动作电流应为（）。A.600AB.650AC.706AD.750A8.数字化变电站中，合并单元（MU）的主要功能是（）。A.实现数字量与模拟量转换B.同步采集并输出电子式互感器数据C.执行保护跳闸命令D.实现网络报文分析9.发电机定子绕组单相接地保护中，若机端零序电压为3V，中性点零序电压为1V，故障点位于（）。A.机端附近B.中性点附近C.绕组中部D.无法判断10.特高压线路（1000kV）的雷电过电压水平较高，其线路保护中（）的动作时间需严格限制在20ms以内。A.工频变化量距离保护B.零序电流I段C.纵联差动保护D.相间距离I段二、判断题（每题1分，共10分。正确填“√”，错误填“×”）1.微机保护的采样周期越小，对CPU的处理能力要求越低。（）2.零序电流保护在中性点不接地系统中无法正常工作。（）3.纵联保护的通道异常时，应立即闭锁保护出口。（）4.距离保护I段的整定阻抗需考虑助增电流的影响。（）5.母线差动保护的小差电流是指除母联开关外所有连接元件的电流矢量和。（）6.变压器过负荷保护应动作于跳闸，以避免绕组过热。（）7.数字化保护装置的GOOSE报文需通过光纤传输，以保证实时性。（）8.发电机失磁保护中，低励限制应先于失磁保护动作。（）9.110kV线路重合闸的重合时间需考虑断路器灭弧时间和故障点去游离时间。（）10.电流互感器的10%误差曲线是指当一次电流为额定电流的10%时，二次电流误差不超过10%。（）三、简答题（每题6分，共30分）1.简述微机保护中“采样-保持”电路的作用及工作原理。2.对比分析零序电流保护与相间电流保护在单相接地故障中的动作特性差异。3.纵联电流差动保护对通道的主要技术要求有哪些？4.距离保护III段的整定需考虑哪些因素？请列出主要整定公式。5.母线差动保护中，CT变比不一致时通常采用哪些补偿措施？四、计算题（每题8分，共40分）1.某110kV线路参数：最大运行方式下，线路首端三相短路电流为8kA（一次值），最小运行方式下首端三相短路电流为6kA；线路全长100km，正序阻抗0.4Ω/km。配置电流速断保护，可靠系数取1.2，CT变比为1200/5。计算保护的一次动作电流和二次动作电流。2.某110kV中性点直接接地系统，变压器中性点接地数量为2台，线路零序阻抗为1.2Ω/km，线路长度80km，最大运行方式下，线路末端单相接地故障零序电流为3kA（一次值）。配置零序电流I段保护，可靠系数取1.2，CT变比为1000/5。计算保护的一次动作电流和二次动作电流，并说明为何零序I段通常不保护线路全长。3.某220kV线路正序阻抗0.35Ω/km，线路全长60km，系统最大运行方式下，线路末端三相短路时，保护安装处测量阻抗为15Ω（二次值）；最小运行方式下，末端三相短路测量阻抗为18Ω。配置距离保护I段，可靠系数取0.85，电压互感器变比为220kV/100V，电流互感器变比为1500/5。计算保护的一次整定阻抗和二次整定阻抗。4.某主变参数：容量180MVA，电压比220kV/110kV/35kV，接线组别YNd11，各侧CT变比分别为1200/5（高压侧）、2000/5（中压侧）、4000/5（低压侧）。计算差动保护的各侧平衡系数，并说明平衡系数的作用。5.某10kV母线配置完全电流差动保护，连接元件包括4回出线（A、B、C、D）和1回进线（E），各元件二次额定电流分别为：I_A=1A，I_B=1.5A，I_C=2A，I_D=2.5A，I_E=7A（流入母线为正方向）。若母线区内发生三相短路，各元件二次电流分别为：I_A=5A（流出），I_B=8A（流出），I_C=10A（流出），I_D=12A（流出），I_E=35A（流入）。计算差动电流和制动电流，并判断保护是否动作（动作门槛为0.5倍额定电流之和）。五、案例分析题（20分）某220kV线路配置双套纵联差动保护（主一、主二）和距离保护、零序保护（后备保护）。某日系统发生单相接地故障，主一保护动作跳闸，主二保护未动作，后备保护未启动。现场检查发现：（1）主二保护装置采样值显示故障相电流为0，非故障相电流正常；（2）主二保护与对侧的光纤通道光功率正常，无丢帧；（3）主一保护与主二保护共用同一组CT，CT一次侧无异常；（4）二次回路绝缘测试正常，无开路或短路。请分析主二保护未动作的可能原因，并提出验证方法。答案一、单项选择题1.B（奈奎斯特频率为采样频率的1/2，1200/2=600Hz）2.C（中性点接地数量决定零序网络结构）3.A（正方向故障且对侧反方向，说明故障在本侧区外，不跳闸？更正：纵联方向保护中，本侧正方向、对侧反方向时，故障在区外，应闭锁；若本侧正方向、对侧正方向，故障在区内。原题可能有误，正确应为C。但根据常规设计，若本侧正方向且收不到对侧闭锁信号则跳闸，需重新核对。正确答案应为A？需修正。实际纵联方向保护中，正方向元件动作后向对侧发高频信号，若本侧正方向、对侧反方向，对侧不发信，本侧收不到闭锁信号则跳闸。因此正确答案为A。）4.D（距离III段作为相邻线路的远后备）5.A（区外故障时CT未饱和，变比误差是主要原因）6.D（二次谐波、波形对称、间断角均用于励磁涌流识别）7.C（动作电流=最大负荷电流/返回系数=600/0.85≈706A）8.B（合并单元同步采集并输出电子式互感器的数字量）9.B（中性点附近接地时，中性点零序电压接近故障点电压，机端电压较低）10.A（工频变化量保护反应故障量突变量，动作速度最快）二、判断题1.×（采样周期越小，采样点数越多，CPU处理压力越大）2.√（中性点不接地系统无零序电流通路）3.√（通道异常可能导致误动或拒动，需闭锁）4.×（距离I段按本线路80%-85%整定，不考虑助增）5.√（小差电流排除母联，大差包含母联）6.×（过负荷保护一般动作于信号或减载，不跳闸）7.√（GOOSE需高实时性，光纤满足低延时要求）8.√（低励限制先于失磁保护动作，避免不必要跳闸）9.√（重合时间需满足灭弧和去游离）10.×（10%误差曲线指当误差不超过10%时，一次电流倍数与二次负载的关系）三、简答题1.作用：在A/D转换期间保持输入信号不变，避免采样值失真。工作原理：采样阶段，开关闭合，电容快速充电至输入电压；保持阶段，开关断开，电容存储电压，供A/D转换使用。2.差异：（1）零序电流保护仅反应接地故障，相间电流保护反应相间故障；（2）零序电流大小与中性点接地数量有关，相间电流与系统运行方式相关；（3）零序电流保护受过渡电阻影响较小（零序阻抗大），相间电流保护受过渡电阻影响较大；（4）零序电流保护在出口故障时无死区，相间电流保护I段有死区。3.技术要求：（1）通道延时≤10ms（纵差保护需同步采样，延时影响差动计算）；（2）通道可靠性≥99.9%（避免误码导致差动数据错误）；（3）支持双工通信（两侧同时发送数据）；（4）抗干扰能力强（抵御高频电磁场干扰）；（5）同步精度≤1μs（确保两侧采样时刻一致）。4.考虑因素：（1）躲过最大负荷阻抗（需考虑自启动电流）；（2）与相邻线路距离III段配合；（3）返回系数（避免负荷电流引起误动）。整定公式：ZⅢ.set=Krel×Kss×Kre×Uph.min/(Ifl.max×√3)，其中Krel为可靠系数（1.1-1.2），Kss为自启动系数（1.5-2.0），Kre为返回系数（0.85-0.95），Uph.min为最低运行电压，Ifl.max为最大负荷电流。5.补偿措施：（1）软件调整平衡系数（通过保护装置内部计算，将各侧电流归一化）；（2）二次回路串并联电阻（调整二次电流幅值）；（3）采用可变匝数CT（通过改变CT二次绕组匝数匹配变比）；（4）数字式补偿（在合并单元中对采样值进行比例缩放）。四、计算题1.电流速断保护按最大运行方式下首端三相短路电流整定：一次动作电流Iop1=Krel×I"k.max=1.2×8000=9600A二次动作电流Iop2=Iop1/CT变比=9600/(1200/5)=40A2.零序I段按躲过本线路末端单相接地故障最大零序电流整定：一次动作电流I0.op1=Krel×3I0.max=1.2×3000=3600A二次动作电流I0.op2=3600/(1000/5)=18A零序I段不保护全长的原因：当系统运行方式变化（如中性点接地变压器减少），零序阻抗增大，末端故障零序电流减小，可能小于整定值，导致保护范围缩短。3.距离I段按本线路85%正序阻抗整定：线路一次正序阻抗Z1=0.35×60=21Ω一次整定阻抗ZⅠ.set1=Krel×Z1=0.85×21=17.85Ω二次整定阻抗ZⅠ.set2=ZⅠ.set1×(TV变比/CT变比)=17.85×(220000/100)/(1500/5)=17.85×2200/300=17.85×7.333≈130.9Ω4.各侧额定电流：高压侧Ie.H=180×10^6/(√3×220×10^3)=472.4A，二次电流Ie.H2=472.4/(1200/5)=1.97A中压侧Ie.M=180×10^6/(√3×110×10^3)=944.9A，二次电流Ie.M2=944.9/(2000/5)=2.36A低压侧Ie.L=180×10^6/(√3×35×10^3)=2968.4A，二次电流Ie.L2=2968.4/(4000/5)=3.71A平衡系数取最大二次电流为基准（低压侧3.71A），则：高压侧平衡系数Kb.H=3.71/1.97≈1.88中压侧平衡系数Kb.M=3.71/2.36≈1.57低压侧平衡系数Kb.L=1（基准）作用：消除各侧CT变比不一致导致的稳态不平衡电流。5.差动电流Id=|I_E-(I_A+I_B+I_C+I_D)|=|35-(5+8+10+12)|=|35-35|=0A（注：流入为正，流出为负，实际应为Id=ΣI流入-ΣI流出=35-(5+8+10+12)=0A）制动电流Ires=(|I_E|+|I_A|+|I_B|+|I_C|+|I_D|)/2=(35+5+8+10+12)/2=70/2=35A额定电流之和Ie.sum=1+1.5+2+2.5+7=14A动作门槛=0.5×14=7A由于Id=0A<7A，保护不动作（注：实际母线差动保护中，差动电流应为各连接元件电流矢量和，若故障在区内，理论上差动电流应等于故障电流。本题中可能存在参数设置错误，正确计算应为Id=I_E-(I_A+I_B+I_C+I_D)=35-(5+8+10+12)=0，说明数据可能矛盾，实际区内故障时差动电流应远大于制动电流。可能题目中电流方向定义有误，正确方向应为所有电流以流入母线为正，则区内故障时，进线电流流入，出线电流流出，差动电流=进线电流+出线电流（流出为负），即Id=35+(-5)+