电力系统继电保护原理复习思路 - 图文

2008级《电力系统继电保护原理》考试题型及复习题

第一部分：考试题型分布

（1） 单选题（10分）：1分×10题 （2） 多选题（10分）：2分×5题 （3） 简答题（25分）：5分×5题 （4） 分析题（20分）：3题 （5） 计算题（35分）：3题。

第二部分：各章复习题

第一章

1. 继电保护装置的基本任务是什么？P1

2. 试述对继电保护的四个基本要求的内容。P4-P5

（除了知道保护四性及其含义，更应该能够理解并运用，如懂得对某故障对某保护引起的保护起动、返回或动作进行四性的评价。） 3. 如下图，线路AB、BC配置了三段式保护，试说明：

（1）线路AB的主保护的保护范围，近后备、远后备保护的最小保护范围； （2）如果母线B故障（k点）由线路保护切除，是由哪个保护动作切除的，是瞬时切

除还是带时限切除；

（3）基于上图，设定一个故障点及保护动作案例，说明保护非选择性切除故障的情况。

思路：

(1) AB主保护由I段和II段构成，I段不能保护AB全线，II段保护范围包含AB全线，并通过与相邻线路保护动作时限的配合，保证AB全线保护的选择性；近后备保护线路全长至B点，远后备保护至相邻线路末端C点。

(2) 由保护2的II段（限时速断）动作，带时限。

(3) 故障点k’设在BC线，当k’故障，而保护1保护拒动或断路器失灵，则保护2的III段经延时动作与断路器2。 第二章

1. 什么是继电器的返回系数？返回系数都是小于1的吗？P12

返回电流/动作电流；过电流继电器的返回系数恒小于1。 2. 举例说明哪些继电器是过量动作的，哪些继电器是欠量动作的？

过电流继电器；低电压继电器；阻抗继电器

3. 微机保护装置硬件系统由哪五部分组成？分别起什么作用？P16 4. 微机保护的软件一般由哪些功能模块构成？

监视程序，运行程序（主程序，中断服务程序）

5. 如何选择微机保护的采样率？说明低通滤波器设计与采样率选择之间的关系。P18 第三章

1. 试对保护1进行电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的整定计算（线路阻抗0.4Ω/km，电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段

的可靠系数分别是1.3、1.1、1.2，返回系数0.85，自起动系数1。

Iact?4.93kA,lmin?41.3%,t?0s? （参考答案：Iact?1.775kA,t?0.5s,Ksen?1.73Iact?0.565kA,t?2s,Ksen?5.44,1.86??''）

详见三次作业答案。

2. 试整定保护1的电流速断保护，并进行灵敏性校核。图示电压为线电压（计算短路电流

??1.3。如线路长度时取平均额定电压），线路电抗为X1?0.4?/km，可靠系数Krel减小到50km、25km，重复以上计算，分析计算结果，可以得出什么结论？

（考察瞬时电流速断保护在短线路上受运行方式影响的程度，可能会出现无保护范围的情况。）

求得Iact后，设最小保护范围为?%，则Iact?3. 三段电流保护的整定计算：

（1）AB和BC线路最大负荷电流分别为120A、100A

（2）电源A：XS.min?15?,XS.max?20?；电源B：XS.min?20?,XS.max?25? ??1.25,Krel???1.15,Krel????1.2,Kre?0.85,KMS?1.8 （3）Krel3E??/32XS.max??XAB，求得

?。

试整定线路AB（A侧）各端保护的动作电流，并校验灵敏度。

4. 电流三段保护整定计算与运行方式和故障类型有关吗，为什么？如果有关，整定计算是

如何考虑的，如果无关，是如何实现的？ 思路：理解三段式电流保护原理。

有关。（从选择性角度进行分析）……。提示：最大运方、三相短路时最大；最小运方、相间短路时最小。保证选择性，则动作电流不小于线路末端的最大短路电流；保证灵敏性则动作电流要不大于末端的最小短路电流；两者矛盾。瞬时速断保护必须保证动作选择性，则不能保护线路全长，限时速断保证动作的灵敏性，则需要通过系数速动性增加延时以满足选择性。因此，无论从选择性、灵敏性或速动性，三段式电力保护的定值都与运方和故障类型有关。

I段为瞬时速断保护，躲过线路末端最大短路电流，且灵敏系数要满足要求；II段为限时速断保护，躲过下一级线路速断保护范围末端故障的短路电流整定，动作时限比下一级线路速断的动作时限高一级，灵敏系数要满足要求；III段为定时限过电流保护，要求按躲过最大负荷电流，动作时限要比下一级最大动作时限高一级。

5. 如下图，保护1、2都装设了三段电流保护，当k点发生AB二相相间短路故障时，分

析继电器的起动、动作、返回情况。

（要求掌握：1，学会看保护原理接线图，分清一次、二次回路，知道TA，断路器、母线、线路的图示；2，看得懂个元件的图示；KA-过流，KTM或KT-时间，KS-信号继电器；3，学会看继电器触点的常开常闭，之前未提及。该图中全为常开。） 思路：

保护1，从k点位置看，落在保护1的I段范围内，所以I，II，III段起动，I段瞬时动作。

保护2，k落入保护2的II段范围，所以I没起动，II，III段起动，I段不动作，II段时间继器起动进入延时，在保护和断路器无异常情况下，故障又保护1的I段瞬时切除，故障切除后保护2的II段电流继电器返回，时间继电器返回，不动作。

AB相间短路，只有A相的继电器起动，C相不起动。

保护1：1，5，9，11起动；2，6，10不起动；3，7，12起动；4瞬时起动于断路器； 动作切除故障后：1，5，9，11返回，3，7，12返回；4，返回；保护返回。

保护2：1，2，6，10不起动；5，9，11起动；3不起动，7，12起动；故障被保护1切除后：5，9，11返回，7，12返回，保护不动作。

（若开关1拒动，则4瞬间起动于断路器之后，由于故障未被切除，则1，5，9，11未返回，8，13相机动作于断路器。保护2：由于故障未被保护1切除：5，9，11未返回，8起动动作于断路器，切除故障。）

（若故障k在保护2的II段范围以外即只落入III段范围，各位应该能够读懂整个过程。）

6. 电流保护的接线方式有哪些？各自适用在哪些场合？P47（完全星形和不完全星形） 7. 何谓90°接线方式？采用90°接线的功率方向继电器构成方向性保护时为什么有死

区？零序功率方向元件也有类似的死区吗？ 思路：90°接线P57。

三相短路时，90°接线存在死区。当线路始端附近三相短路，电压接近为0，方向继电器不起动。

零序方向元件无死区，故障点处零序电压最高，接地中性点零序电压为0。

8. 和电流保护相比，低电压保护有哪些优缺点？（无方向性，必须配以过电流闭锁） 9. 三段式保护为何不能瞬时保护线路全长？（必须理解三段式保护的基本原理）

思路：受系统运行方式和故障类型的影响，最大运行方式下发生三相短路时短路电流最大，最小运行方式下发生相间短路时短路电流最小。若要求瞬时动作，如要保证选择性，即保护动作电流要躲开线路末端故障的最大短路电流整定，则其他运行方式下故障时，线路末端附近的故障电流将低于动作电流，故保护不能灵敏地反映线路全长的所有故障；如要保证线路全长的灵敏性，则保护动作电流不能大于线路末端故障的最小短路电流，然而在其它运行方式下故障时，下一级线路始端附近的短路电流将大于动作电流，保护将越限动作。对于瞬时动作的保护而言越限动作是不允许的，必须保证动作的选择性。另外，由于下一级线路始端故障与本线路末端故障的短路电流几乎一样，则为了满足选择性必须躲开线路末端的最大短路电流，故动作电流必然高于线路末端的短路电流，从而三段式保护不能瞬时保护线路全长。

10. 什么是电动机自起动？如果在过电流保护中不考虑电动机自起动系数，会出现什么问

题？P40

11. 了解半周积分算法、傅氏算法的原理。

半周积分：Im傅氏算法：a1?jb12?a??1N?全波傅氏??b?21?N?N?11?k?N/2?1?2????ik?（得到的是幅值）2?k?0?N?xk?0N?1kcos2k?N2k?N?k?0xksin??a?41?N?半波傅氏??4?b1?N??N2?1?k?0N2?1xkcos2k?N2k?N

?k?0xksin

12. 设微机保护采用半周积分算法计算电压幅值，采样频率为一周期采用12点，设

ua?1102sin(314t?30)，写出应用半周积分法计算该电压幅值的详细过程。更换

0初始角度对半周积分法的影响分析。 半周积分：

【将360°分为12等份，取前半周的前6个点】

wt=0,0.5236,1.0472,1.5708,2.0944,2.6180 【分别算出ua在各角度上的瞬时值】

ua=77.7817,134.7219,155.5635,134.7219,77.7817,0.0000 【算出幅值】

Um=151.9931，误差为-2.3%

更换初始角度，半周积分法产生的误差将不一样。

半周傅氏算法：

【将360°分为12等份，取前半周的前6个点】

wt=0,0.5236,1.0472,1.5708,2.0944,2.6180 【分别算出ua在各角度上的瞬时值】

ua=77.7817,134.7219,155.5635,134.7219,77.7817,0.0000 【利用半波傅氏算法计算出电压相量的实部与虚部】

a1 =77.7817,b1 =134.7219 【算出模值与相角】

Um=155.5635,angle=60°

更换初始角度不影响相量模值，只改变相量的相角。

13. 利用全波傅氏算法计算上述习题。 【360°等分为12份，取一周波的12个点】

wt=0,0.5236,1.0472,1.5708,2.0944,2.6180,3.1416,3.6652,4.1888,4.7124,5.2360,5.7596 【分别算出ua在各角度上的瞬时值】

u=77.7817,134.7219,155.5635,134.7219,77.7817,0.0000,-77.7817,-134.7219,-155.5635,-134.7219,-77.7817,-0.0000

【利用半波傅氏算法计算出电压相量的实部与虚部】

a1 =77.7817,b1 =134.7219 【算出模值与相角】

Um=155.5635,angle=60°

第四章

1. 试述我国电网中性点有哪几种接地方式？各有什么优缺点？分别适用于国内哪些电压

等级？P72-74 思路：

直接接地（包括经小电阻接地），单相短路时无过电压，短路电流较大，保护动作于断路器，供电可靠性低；适用于110kV及以上电网。

非直接接地（包括不接地、经消弧线圈、大电阻接地），单相短路时有过电压，短路电流为容性短路电流，较小，保护一般动作于信号，可持续运行一段时间，供电可靠性高；适用于10kV，35kV配网；

2. 电网中性点采用哪种接地方式主要取决于什么因素？P72（供电可靠性和限制过电压） 3. 零序功率方向继电器的最灵敏角与相间方向继电器的最灵敏角是否相同？为什么？ 思路：

不一样。相间保护的功率方向为母线流向线路，最大灵敏角与保护正方向线路阻抗角有

关；零序保护的功率方向为故障点流向中性点，最大灵敏角与保护背侧零序阻抗角有关，即与变压器零序阻抗角有关。

4. 接地短路时的零序电流大小与系统运行方式是否有关？零序电流在电网中的分布与什

么因素有关？ 思路：

有关，但影响不大。零序电流的分布取决于线路的零序阻抗和中性点变压器的零序阻抗。 5. 大接地电流系统、小接地电流系统中单相接地故障时的电流电压有什么特点？相应的保

护怎样配置？ 思路：

大接地电流系统（P74）：故障点处零序电压最高，接地中性点零序电压为0，之间流过零序短路电流，零序功率方向从故障点流向中性点接地变压器；零序短路电流较大，配置阶段式零序电流保护。

小接地电流系统（P86）：全系统出现零序电压；非故障元件流过零序电流，数值等于本身对地电容电流，容性无功方向由母线流入线路；故障元件流过全系统非故障元件对地电容电流之和，容性无功由线路流回母线。配置保护：绝缘监视装置；零序电流保护；零序功率方向保护。

6. 如图所示，已知保护3的零序I段动作电流为1.5A，其保护范围末端k点发生接地短路

时，流过保护4的零序电流为0.9A，k1点发生接地短路时，流过保护1的最大零序电流为2.5kA，断路器非同期合闸和非全相振荡时流过保护1的零序电流分别为2.1kA和3.3kA，试分别确定变压器TM2投入和退出运行时保护1的零序I段（灵敏I段、不灵敏I段）、II段动作电流一次值。灵敏I段的可靠系数取1.2，其他均取1.1。

TM1k112TM23k4

详细请看课件例题。

7. 零序电流三段保护整定计算：

详细请看三次作业答案。

8. 中性点加装消弧线圈的作用是什么？有几种补偿方式？试解释为什么常采用过补偿方

式？

补偿容性短路电流，消除故障点的电弧。过补偿，因为完全补偿会出现谐振；欠补偿也会因线路停运等方式改变而出现完全补偿的情况，故用过补偿。 第五章

1. 构成输电线路距离保护的基本依据是什么？（能反应故障点至保护安装点之间的距离。） 2. 试述三段式距离保护的整定、优缺点评价；P163

3. 阻抗继电器的构成方式有哪两种？单相补偿式阻抗继电器在距离保护中广泛采用的相

间短路和接地故障的接线方式是什么？

单相补偿方式（第I类），多相补偿方式（第II类）

相间短路——0°接线方式（引入线电压与相电流差：Uab与Ia-Ib） 接地短路——带零序补偿的接线方式（引入Ua与Ia+3KI0）

4. 距离三段保护整定计算与运行方式和故障类型有关吗，为什么？如果有关，整定计算是

如何考虑的，如果无关，是如何实现的。 思路：

I段无关；II段要与相邻线路I段配合，分支系数与运方有关。 如何考虑：I段整定原则和公式，II段整定原则与公式（带分支系数）

5. 三段式距离保护整定计算

详细请看三次作业答案

6. 什么是阻抗继电器的测量阻抗、整定阻抗、起动阻抗？以方向阻抗继电器为例来说明三

者的区别。P162

7. 短路点过渡电阻对距离保护的影响及减小其影响的方法。P140-141

看下面的例题14。

减小影响的方法：增大阻抗继电器R轴正方向的面积，如多边形特性的阻抗继电器；利用瞬时测量回路来固定阻抗继电器的动作（或微机保护用短路瞬间的数据，采用瞬时测量）。

8. 什么是电力系统振荡，电力系统发生振荡与短路时电气特征有何区别？P142,P147 9. 根据哪些原理可实现对保护的振荡闭锁？P147

10. 什么是选相元件，相电流差突变量选相元件的特点？P155（选出故障相的元件） 11. 为什么要单独配置接地距离元件和相间距离元件？（相间距离元件不能反映接地故障） 12. 相位比较法和幅值比较法在什么条件下具有互换性？P107

13. 电压回路断线对距离保护有何影响？对断线闭锁应提出哪些要求？P149

14. 如图所示，保护1出口处发生单相接地故障，过渡电阻为Rt，各保护测量阻抗如图，试

分析距离保护动作情况。考察Rt由小到大的过程，对于距离保护，在+R轴方向面积越大，受过渡电阻影响越小。

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