2025年电力继电保护试题及答案

2025年电力继电保护试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.某110kV线路配置三段式电流保护，其中Ⅱ段保护的主要作用是（）。A.作为本线路主保护B.作为本线路近后备保护C.作为相邻线路远后备保护D.作为母线故障的辅助保护答案：B2.变压器纵差动保护中，采用二次谐波制动的主要目的是防止（）。A.区外故障时误动B.励磁涌流导致误动C.过负荷时误动D.CT断线时误动答案：B3.对于10kV小电流接地系统，发生单相接地故障时，非故障线路零序电流的特点是（）。A.大小等于本线路对地电容电流，方向由母线流向线路B.大小等于所有非故障线路对地电容电流之和，方向由线路流向母线C.大小等于本线路对地电容电流，方向由线路流向母线D.大小等于故障线路对地电容电流，方向由母线流向线路答案：C4.距离保护Ⅰ段的整定阻抗通常取线路阻抗的（）。A.80%-85%B.90%-95%C.70%-75%D.60%-65%答案：A5.微机保护装置中，采样保持电路的主要作用是（）。A.提高采样精度B.防止高频信号混叠C.保持模拟量在采样瞬间的值不变D.实现模数转换答案：C6.母线完全差动保护中，若某条连接元件的电流互感器变比与其他元件不一致，通常采用（）方法补偿。A.调整保护定值B.软件调整平衡系数C.更换同变比CTD.增加中间变流器答案：B7.重合闸与保护配合方式中，“后加速”指的是（）。A.重合闸动作后加速本线路保护B.重合闸动作前加速本线路保护C.重合闸动作后加速相邻线路保护D.重合闸动作前加速相邻线路保护答案：A8.发电机定子绕组单相接地保护的动作定值通常按（）整定。A.定子绕组允许的接地电流B.发电机额定电流的5%C.零序电压3U0的整定值D.接地电阻的最小允许值答案：A9.下列哪种保护不属于线路主保护？（）A.纵联电流差动保护B.距离保护Ⅰ段C.零序电流Ⅰ段D.过电流保护答案：D10.智能变电站中，GOOSE报文的主要作用是（）。A.传输采样值B.传输保护动作、开关位置等状态信息C.传输装置参数配置D.实现对时功能答案：B二、判断题（每题1分，共10分，正确填“√”，错误填“×”）1.电流速断保护的动作电流按躲过本线路末端最大短路电流整定，因此不能保护线路全长。（）答案：√2.方向过电流保护中，方向元件的作用是防止反向故障时保护误动。（）答案：√3.变压器瓦斯保护既能反映油箱内部的各种故障，也能反映外部套管故障。（）答案：×（瓦斯保护主要反映油箱内部故障，外部套管故障由差动保护等反映）4.小电流接地系统发生单相接地时，故障线路零序电流滞后零序电压约90°，非故障线路超前约90°。（）答案：×（故障线路零序电流超前零序电压约90°，非故障线路滞后约90°）5.距离保护受系统运行方式影响较大，而电流保护受影响较小。（）答案：×（电流保护受运行方式影响更大）6.微机保护的采样频率越高，对CPU处理能力要求越低。（）答案：×（采样频率越高，数据量越大，对CPU要求越高）7.母线差动保护的差动电流是所有连接元件电流的矢量和，制动电流是所有连接元件电流的绝对值和。（）答案：√8.重合闸前加速保护适用于线路较短、结构简单的电力系统。（）答案：√9.发电机失磁保护中，低励限制应动作于信号，失磁保护应动作于跳闸。（）答案：√10.智能变电站中，SV报文采用点对点传输时，可靠性高于组网传输。（）答案：√三、简答题（每题6分，共30分）1.简述微机继电保护装置的主要特点。答案：①功能集成化：可实现多种保护功能（如过流、差动、距离等）于一体；②算法智能化：采用数字滤波、傅里叶变换等算法提高精度；③灵活性强：通过软件修改即可调整保护定值或逻辑；④自检功能完善：可实时监测硬件（如CPU、模数转换）和软件运行状态；⑤通信能力强：支持IEC61850等协议，便于与监控系统交互；⑥动作速度快：数字处理速度优于传统电磁式保护。2.纵联保护按信号性质可分为哪几类？各举一例说明。答案：①闭锁式纵联保护：如纵联方向闭锁保护，当区外故障时近故障侧保护发出闭锁信号，远故障侧保护接收后闭锁；②允许式纵联保护：如纵联距离允许式保护，当本侧保护判断为区内故障且收到对侧允许信号时动作；③跳闸式纵联保护：如纵联电流差动保护，直接比较两侧电流矢量和，无需额外信号逻辑；④解除闭锁式纵联保护：较少应用，通过特定信号解除闭锁条件。3.说明过负荷保护与短路保护的主要区别。答案：①故障性质不同：过负荷是电流超过额定值但未达到短路水平，属于不正常运行状态；短路是严重故障，电流远大于额定值；②动作时限不同：过负荷保护通常采用反时限特性（电流越大，动作越慢），避免短暂过负荷误动；短路保护（如速断、限时速断）动作时限短，快速切除故障；③整定原则不同：过负荷保护按最大负荷电流整定（需考虑返回系数），短路保护按躲过最大短路电流或配合上下级保护整定；④动作后果不同：过负荷保护一般动作于信号或减负荷，短路保护动作于跳闸。4.分析变压器纵差动保护中不平衡电流的主要来源。答案：①电流互感器变比误差：CT实际变比与计算变比不一致，导致两侧电流幅值不等；②励磁涌流：变压器空投或电压恢复时，励磁电流可达额定电流的6-8倍，且含大量非周期分量和二次谐波；③变压器分接头调整：分接头改变会导致两侧电流幅值变化，产生稳态不平衡电流；④CT传变误差：外部短路时，CT可能饱和，导致二次电流失真；⑤变压器绕组接线方式差异：如Yd11接线变压器，两侧电流相位差30°，需通过保护装置调整相位补偿。5.简述110kV变电站母线保护的配置原则。答案：①双母线接线时，应配置双套母线差动保护，提高可靠性；②单母线或单母分段接线时，可配置一套母线差动保护；③母线保护应能区分区内、区外故障，动作时间不大于30ms；④需考虑母联开关的电流相位补偿（如双母线分列运行时）；⑤应配置母线失灵保护，当母线故障而连接元件断路器拒动时，跳开其他连接元件；⑥智能变电站中，母线保护应支持GOOSE接收各间隔电流、刀闸位置信号，通过SV接收采样值。四、计算题（每题15分，共30分）1.某110kV线路参数如下：线路长度L=50km，正序阻抗Z1=0.4Ω/km，最大运行方式下线路末端三相短路电流Id.max=3.2kA，最小运行方式下线路末端三相短路电流Id.min=2.5kA，最大负荷电流IL.max=800A，负荷自启动系数Kss=1.5，电流互感器变比nTA=600/5，可靠系数Kk=1.2，返回系数Kh=0.85，时间级差Δt=0.5s。试计算该线路三段式电流保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段动作电流、动作时限及Ⅰ、Ⅱ段灵敏度。解：（1）电流Ⅰ段（无时限电流速断）：动作电流按躲过线路末端最大短路电流整定：Iop.Ⅰ=Kk×Id.max/nTA=1.2×3200/(600/5)=1.2×3200×5/600=32A动作时限tⅠ=0s灵敏度校验：电流Ⅰ段不要求保护全长，仅校验保护区长度：保护区末端短路电流应≥Iop.Ⅰ×nTA=32×120=3840A（nTA=600/5=120）线路阻抗ZL=50×0.4=20Ω，系统阻抗ZS.min=U/(√3×Id.max)=110×10³/(√3×3200)≈19.6Ω保护区长度LⅠ满足：(ZS.min+ZLⅠ)/ZL=U/(√3×Iop.Ⅰ×nTA)→ZLⅠ=(U/(√3×Iop.Ⅰ×nTA)-ZS.min)代入得ZLⅠ=(110×10³/(√3×3840)-19.6)≈(16.5-19.6)负值，说明计算错误（应取系统最小运行方式计算保护区）。正确方法：保护区末端短路电流在最小运行方式下应≥Iop.Ⅰ×nTA，即：Id(1).min=U/(√3×(ZS.max+ZLⅠ))≥Iop.Ⅰ×nTAZS.max=U/(√3×Id.min)=110×10³/(√3×2500)≈25.2Ω则ZLⅠ≤(U/(√3×Iop.Ⅰ×nTA)-ZS.max)=(110×10³/(√3×3840)-25.2)≈(16.5-25.2)=-8.7Ω（不合理，说明Ⅰ段在最小运行方式下无保护区，实际工程中Ⅰ段通常按躲过本线路出口短路电流整定，此处可能参数设置问题，假设修正后Ⅰ段保护区为线路全长的80%，则灵敏度不校验）。（2）电流Ⅱ段（限时电流速断）：动作电流按与相邻线路Ⅰ段配合整定（假设相邻线路Ⅰ段动作电流Iop.Ⅰ邻=25A，变比相同）：Iop.Ⅱ=Kk×Iop.Ⅰ邻×nTA邻/nTA=1.2×25×(600/5)/(600/5)=30A（若变比相同则直接取1.2×25=30A）动作时限tⅡ=t邻Ⅰ+Δt=0+0.5=0.5s灵敏度校验（本线路末端最小短路电流）：Id.min=2.5kA，灵敏度系数Ksen=Id.min/(Iop.Ⅱ×nTA)=2500/(30×120)=2500/3600≈0.69（不满足≥1.3-1.5的要求，需重新整定，可能需与相邻线路Ⅱ段配合）。（3）电流Ⅲ段（过电流保护）：动作电流按躲过最大负荷电流整定：Iop.Ⅲ=Kk×Kss×IL.max/(Kh×nTA)=1.2×1.5×800/(0.85×120)=1.2×1.5×800/(102)=(1440)/102≈14.1A动作时限tⅢ=t下Ⅲ+Δt（假设下级线路Ⅲ段时限为1.5s，则tⅢ=1.5+0.5=2.0s）灵敏度校验（本线路末端）：Ksen1=Id.min/(Iop.Ⅲ×nTA)=2500/(14.1×120)=2500/1692≈1.48（满足≥1.3）；近后备（相邻线路末端）：假设相邻线路末端最小短路电流Id邻.min=2.0kA，Ksen2=2000/(14.1×120)=2000/1692≈1.18（需≥1.2，若不满足需调整定值）。2.某Yd11接线变压器，容量31.5MVA，电压110kV/10kV，短路阻抗Uk=10.5%，高压侧CT变比1500/5，低压侧CT变比3000/5。计算变压器纵差动保护的平衡系数（高压侧为基准侧）。解：（1）计算各侧额定电流：高压侧Ie.H=S/(√3×Uh)=31.5×10³/(√3×110)≈165A低压侧Ie.L=S/(√3×Ul)=31.5×10³/(√3×10)≈1819A（2）计算各侧CT二次额定电流：高压侧Ie.H2=Ie.H/nTA.H=165/(1500/5)=165×5/1500=0.55A低压侧Ie.L2=Ie.L/nTA.L=1819/(3000/5)=1819×5/3000≈3.03A（3）Yd11接线需补偿相位差（30°），低压侧电流需进行相位转换（Δ侧电流转换为Y侧），转换后低压侧二次电流为Ie.L2’=Ie.L2/√3≈3.03/1.732≈1.75A（4）平衡系数Kbal=Ie.H2/Ie.L2’=0.55/1.75≈0.314（或取低压侧为基准侧时Kbal=1/0.314≈3.18，具体根据保护装置软件设置）。五、案例分析题（20分）某220kV变电站发生110kV线路C相接地故障，线路配置纵联电流差动保护、距离保护和零序电流保护。故障录波显示：故障时线路两侧差动保护均未动作，零序Ⅲ段保护动作跳闸，重合闸成功。经检查，故障点位于线路中点，线路及设备无异常。试分析：1.差动保护未动作的可能原因；2.零序Ⅲ段保护动作的合理性；3.若重合闸后再次跳闸，应重点检查哪些内容？答案：1.差动保护未动作的可能原因：①差动保护定值整定错误（如门槛电流过高）；②两侧电流互感器（CT）极性接反，导致差动电流计算为制动电流；③线路两侧保护装置采样同步异常（如GPS对时失败，导致电流相位差计算错误）；④保护装置内部元件故障（如模数转换芯片损坏，采样值失真）；⑤光纤通道异常（纵联差动保护依赖光纤传输电流数据，若通道中断或误码率过高，保护可能闭锁）；⑥故障类型为单相接地，若差动保护仅反应相间故障（但实际纵联差动保护应反应各种故障类型，此可能性较低）。2.零序Ⅲ段保护动作的合理性：①110kV系统为大电流接地系统，单相接地故障会产生零序电流；②零序Ⅲ段保护通常作为本线路和相邻线路的远后备保护，动作时限较长（一般1.5-2.5s）；③故障点位于线路中点，距离保护Ⅰ段（保护80%-85%线路）可能未覆盖（若线路较长），距离Ⅱ段需与相邻线路Ⅰ段配合，时限可能高于零序Ⅲ段；④若纵联差动保护因某种原因未动作，零序Ⅲ段作为后备保护动作符合“远后备”配置原则；⑤重合闸成功说明故障为瞬时性（如雷击闪络），零序Ⅲ段跳闸后重合闸重合成功，符合运行要求。3.重合闸后再次跳闸的重点检查