电力系统继电保护技术基础知识试题及答案解析

电力系统继电保护技术基础知识试题及答案解析一、单项选择题（每题1分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.当线路发生三相短路时，短路电流中一定含有（）。A.负序分量 B.零序分量 C.正序分量 D.谐波分量答案：C解析：三相短路为对称故障，仅含正序分量。2.距离保护Ⅰ段整定原则为躲过（）。A.最大负荷电流 B.最小短路电流 C.本线路末端短路 D.相邻线路末端短路答案：C解析：Ⅰ段保护范围为本线路80%～85%，需躲过本线路末端短路。3.零序电流滤过器输出电压与一次零序电流的相位关系为（）。A.同相 B.反相 C.超前90° D.滞后90°答案：B解析：零序变流器极性标志使二次电压与一次零序电流反相。4.高频闭锁方向保护中，高频信号的作用是（）。A.传送跳闸命令 B.闭锁对侧保护 C.传送闭锁信号 D.传送允许信号答案：C解析：高频闭锁方式下，内部故障时停信，对侧收不到闭锁信号而跳闸。5.变压器差动保护二次谐波制动比通常整定为（）。A.5% B.10% C.15% D.20%答案：C解析：经验值15%，兼顾空投可靠制动与内部故障灵敏度。6.对220kV线路，单相重合闸时限一般整定为（）。A.0.1s B.0.5s C.1.0s D.2.0s答案：C解析：兼顾潜供电弧熄灭与系统稳定，常用1.0s。7.线路保护采用“允许式”高频通道时，高频信号在线路内部故障时（）。A.发信 B.停信 C.反转相位 D.增大功率答案：A解析：允许式下内部故障发允许信号，对侧收信后跳闸。8.电流互感器10%误差曲线用于校验（）。A.变比误差 B.角误差 C.饱和特性 D.二次负载能力答案：D解析：曲线给出在10%比误差限值下允许的二次负载。9.当系统频率降低时，感应型过电流继电器动作时间将（）。A.缩短 B.延长 C.不变 D.先短后长答案：B解析：感应圆盘转矩与频率平方近似成正比，频率下降转矩减小，动作变慢。10.在微机保护中，采样频率应大于被测信号最高频率的（）。A.1倍 B.2倍 C.5倍 D.10倍答案：B解析：满足奈奎斯特采样定理，至少2倍。11.自动重合闸的“后加速”功能是指（）。A.重合后瞬时加速跳闸 B.重合前加速跳闸 C.第二次故障加速 D.手动加速答案：A解析：重合于永久故障，保护瞬时无延时跳闸。12.变压器纵差保护采用比率制动，其制动量通常取（）。A.高压侧电流 B.低压侧电流 C.两侧电流和 D.两侧电流最大值答案：D解析：制动量取两侧电流最大值，防止外部故障误动。13.线路光纤差动保护中，两侧采样同步误差一般要求小于（）。A.1μs B.10μs C.1ms D.10ms答案：B解析：10μs对应工频0.2°，满足相位误差要求。14.当PT二次回路发生单相断线时，开口三角输出电压为（）。A.0V B.33V C.57V D.100V答案：B解析：二次断线产生零序电压，约为相电压1/3，即33V。15.发电机失磁保护中，阻抗圆特性主要反映（）。A.机端阻抗轨迹 B.励磁电压 C.功率角 D.负序电流答案：A解析：失磁时机端阻抗进入第四象限，阻抗圆判据。16.断路器失灵保护的启动条件是（）。A.保护动作且电流持续 B.保护动作且电压降低 C.保护返回且电流为零 D.手动启动答案：A解析：保护出口继电器动作且故障电流未切除。17.微机保护装置“watchdog”定时器的作用是（）。A.采样保持 B.程序跑飞自恢复 C.频率跟踪 D.事件记录答案：B解析：防止程序死循环，自动复位。18.对一次系统采用3/2接线方式，线路保护CT应配置在（）。A.线路侧 B.母线侧 C.断路器两侧 D.变压器侧答案：C解析：3/2接线需双侧CT，保证保护范围覆盖。19.当采用星形接线电容器组时，其内部故障主保护宜选用（）。A.过电压 B.中性点不平衡电流 C.差压 D.过负荷答案：B解析：中性点不平衡电流灵敏反映单元电容击穿。20.继电保护装置绝缘试验应优先采用（）。A.直流耐压 B.交流耐压 C.雷电冲击 D.倍频感应答案：B解析：工频交流耐压符合运行电压应力。二、多项选择题（每题2分，共20分。每题有两个或两个以上正确答案，多选少选均不得分）21.下列属于主保护的有（）。A.线路光纤差动 B.变压器瓦斯 C.断路器失灵 D.线路距离Ⅰ段答案：A、B、D解析：失灵保护为后备。22.影响距离保护测量阻抗准确度的因素包括（）。A.过渡电阻 B.并联补偿 C.互感 D.系统振荡答案：A、B、C、D解析：均会引入附加阻抗。23.高频通道的耦合方式可采用（）。A.相-相 B.相-地 C.电缆屏蔽层 D.光纤复合地线答案：A、B、D解析：电缆屏蔽层不用于高频通道。24.变压器差动保护需考虑的主要不平衡电流来源有（）。A.变比误差 B.分接头调整 C.励磁涌流 D.过励磁答案：A、B、C、D解析：均需软件或硬件补偿、制动。25.下列哪些措施可提高保护抗过渡电阻能力（）。A.采用接地距离 B.增加零序补偿 C.提高启动值 D.采用自适应算法答案：A、B、D解析：提高启动值会降低灵敏度。26.微机保护软件“VFC”模块功能包括（）。A.电压频率转换 B.采样计数 C.频率跟踪 D.相位校正答案：A、B、C解析：相位校正在后续算法。27.发电机定子接地保护常用方案有（）。A.基波零序电压 B.三次谐波电压 C.注入式20Hz D.负序方向答案：A、B、C解析：负序方向用于相间故障。28.线路重合闸“禁止重合”的闭锁信号来源有（）。A.手动跳闸 B.母差保护动作 C.重合到永久故障 D.低频减载动作答案：A、B、C、D解析：均为常见闭锁量。29.下列属于IEC61850标准定义的继电保护逻辑节点有（）。A.PDIS B.PTOC C.RBRF D.XCBR答案：A、B、C解析：XCBR为断路器逻辑节点。30.对电流互感器进行伏安特性试验可判断（）。A.匝间短路 B.铁心质量 C.饱和点 D.二次回路阻抗答案：A、B、C解析：二次回路阻抗需负载试验。三、填空题（每空1分，共20分）31.距离保护Ⅲ段按躲过________整定，并作为相邻线路的________保护。答案：最小负荷阻抗、后备32.零序功率方向继电器的最大灵敏角为________。答案：110°33.变压器励磁涌流中二次谐波含量一般可达________以上。答案：30%34.高频闭锁保护通道衰耗每增加________dB，保护允许线路长度约缩短一半。答案：635.微机保护每周波采样24点，则采样频率为________Hz。答案：120036.断路器失灵保护动作延时一般取________s，以躲过________时间。答案：0.2～0.3、断路器跳闸燃弧37.自动重合闸成功率与________电压、________时间密切相关。答案：潜供、熄弧38.光纤差动保护采用________编码，可解决通道________问题。答案：HDLC、同步39.当系统发生振荡时，阻抗轨迹呈________形，其振荡中心位于________。答案：直线、系统电势中点40.发电机失磁保护阻抗圆直径为________，圆心位于________象限。答案：Xd/2、第四四、判断题（每题1分，共10分。正确打“√”，错误打“×”）41.零序电流保护能反映所有类型的不对称故障。（√）42.距离保护受系统运行方式变化影响比电流保护大。（×）43.变压器重瓦斯动作于信号，轻瓦斯动作于跳闸。（×）44.微机保护“coldrestart”不会丢失故障录波数据。（√）45.高频通道采用相-地耦合时，衰耗比相-相耦合小。（×）46.线路两侧TA变比不一致时，光纤差动保护需做比例补偿。（√）47.发电机定子绕组单相接地故障电流大于允许值时，应装设100%接地保护。（√）48.断路器刚合速度过快将导致重合闸失败。（√）49.电流互感器二次侧允许开路运行。（×）50.采用3/2接线时，任何一台断路器检修均不影响保护范围。（√）五、简答题（每题6分，共30分）51.简述距离保护过渡电阻对测量阻抗的影响及常用改善措施。答案：过渡电阻Rg使测量阻抗Zm增大，导致保护范围缩短甚至拒动；改善措施：（1）采用接地距离带零序补偿，提高Rg覆盖能力；（2）四边形特性将电阻边界放宽；（3）自适应算法实时估算Rg并调整门槛；（4）零序电流极化，降低方向元件对Rg敏感；（5）采用双端量信息，如光纤差动，不受Rg影响。52.说明变压器励磁涌流产生机理及差动保护二次谐波制动原理。答案：空投变压器时，铁心磁通与剩磁同向叠加致饱和，产生尖峰涌流，含大量二次谐波；制动原理：提取差流中二次谐波分量I2，与基波I1比较，当I2/I1>15%，判为涌流，闭锁差动保护，防止误动。53.绘出线路高频闭锁方向保护动作逻辑框图并说明各元件功能。答案：框图：启动元件→方向元件→与门→停信回路→收信回路→与门→跳闸出口；功能：启动元件检测故障电流；方向元件判正方向；与门满足条件后停信；对侧收不到闭锁信号且方向为正时与门开放，跳闸。54.简述微机保护“watchdog”自恢复过程。答案：硬件定时器周期性被软件清零；程序跑飞时定时器溢出触发复位，CPU重新boot，RAM自检后加载备份定值，记录自恢复事件，若连续多次自恢复则闭锁出口并报警。55.说明自动重合闸“前加速”与“后加速”区别及适用场合。答案：前加速：故障首次即无延时跳闸，重合于永久故障再按阶梯时限选择性跳闸，用于35kV及以下辐射网，快速切除瞬时故障；后加速：首次按阶梯时限跳闸，重合于永久故障后瞬时跳闸，用于110kV及以上环网，保证选择性同时第二次加速切除。六、计算题（共30分）56.某110kV线路正序阻抗Z1=0.4Ω/km，长度40km，系统基准容量SB=100MVA，UB=115kV。求：（1）线路正序标幺值；（2）距离Ⅰ段整定阻抗（可靠系数Kk=0.8）；（3）若过渡电阻Rg=10Ω，求一次侧测量阻抗。答案：（1）ZB=UB²/SB=115²/100=132.25Ω，Z1=0.4×40/132.25=0.121pu（1）ZB=UB²/SB=115²/100=132.25Ω，Z1=0.4×40/132.25=0.121pu（2）ZⅠ=Kk×Z1=0.8×0.121=0.0968pu（2）ZⅠ=Kk×Z1=0.8×0.121=0.0968pu（3）Zm=Z1+Rg=16+j0Ω，一次值16Ω，标幺16/132.25=0.121pu57.某变压器容量31.5MVA，变比110/38.5kV，Ud%=10.5，一次额定电流165A，差动保护采用比率制动，拐点电流0.5Ie，斜率0.5。计算外部故障穿越电流Ithrough=5Ie时，所需最小制动电流及差流门槛。答案：制动电流Ires=max(I1,I2)=5Ie差流门槛Iop=0.5Ie+0.5×(5Ie-0.5Ie)=0.5+2.25=2.75Ie=453.75A58.光纤差动保护采样同步采用“乒乓法”，通道往返延时测得τ=1.2ms，求两侧采样时间误差并判断是否满足10μs要求。答案：Δt=τ/2=0.6ms=600μs>10μs，需进一步微调时钟，不满足，应调整晶振或采用插值同步。59.某220kV线路单相接地故障，零序电压3U0=18kV，零序电流3I0=1.2kA，线路零序阻抗Z0=0.5Ω/km，长30km，求故障点距母线距离。答案：Z0总=0.5×30=15Ω，故障距离x=U0/I0=18/1.2=15km60.发电机次暂态电抗Xd"=0.18pu，额定容量300MW，cosφ=0.85，基准容量100MVA，机端电压20kV，求机端三相短路次暂态电流有名值。答案：SB=100MVA，SG=300/0.85=352.94MVA，Xd"=0.18×100/352.94=0.051pu答案：SB=100MVA，SG=300/0.85=352.94MVA，Xd"=0.18×100/352.94=0.051puI"=1/0.051=19.6pu，IB=SB/(√3×20)=2.887kA，I"=19.6×2.887=56.6kA七、综合分析题（共20分）61.事件：某220kV线路A相接地故障，两侧保护动作情况如下：t=0ms：故障发生；t=15ms：M侧接地距离Ⅰ段、零序Ⅰ段动作，跳A相；t=25ms：N侧接地距离Ⅰ段、零序Ⅰ段动作，跳A相；t=1100ms：M侧重合闸动作，合A相；t=1110ms：M侧后加速跳三相；t=1115ms：N侧后加速跳三相。已知：故障测距显示故障点距M侧20km（全长50km），过渡电阻实测8Ω；M侧重合闸为单相一次，N侧为三相一次；通道为允许式光纤差动，但差动保护未动作。问题：（1）