電力系統(tǒng)繼電保護模擬試題一及答案

模擬試題（一）

一、填空題

1繼電保護裝置一般由、、三部分組成。

2繼電保護的可靠性包括和，是對繼電保護性能的最根本要求,

3低電壓繼電器的啟動電壓返回電壓，返回系數(shù)lo

4在中性點非直接接地電網(wǎng)中，發(fā)生單相接地短路時,處零序電壓最高;處

零序電壓為0;零序電流的分布主要取決于。

5自耦變壓器高、中壓兩側(cè)的零序電流保護應(yīng)分別接于上。

6功率方向繼電器的內(nèi)角l=30。，其動作范圍

7單側(cè)電源線路上發(fā)生短路故障時，過渡電阻的存在使方向阻抗繼電器的測量阻抗

保護范圍

8檢查平行雙回線路有電流的自動重合閘，當另一回線有電流時，表示

可以進行重合問。

9變壓器瓦斯保護反應(yīng)油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作，其中動作于信

號，動作于跳開變壓器各電源側(cè)的斷路器。

10低電壓起動過電流保護和復(fù)合電壓起動過電流保護中，引入低電壓起動和復(fù)合電壓起動

元件是為了提高過電流保護的，此時過電流保護的定值不需要考

慮o

11電流比相式母線保護的基本原理是根據(jù)母線在內(nèi)部故障和外部故障時各連接元件—實

現(xiàn)的。

12斷路器失靈保護屬于—后備保護。

13微機保護的硬件一般包括、、三部分。

14微機保護中半周積分算法的依據(jù)是。

15微機保護裝置的功能特性主要是由決定的。

二、簡答題

1繼電保護的基本任務(wù)是什么？

2當縱聯(lián)差動保護應(yīng)用于線路、變壓器、母線時各有什么特殊問題？這些問題可用什么

方法加以解決？

3什么是縱聯(lián)電流相位保護的閉鎖角？那些因素決定閉鎖角的大??？

4什么是重合閘后加速保護？主要適用于什么場合？

5變壓器縱差動保護中消除勵磁涌流影響的措施有哪些？它們分別利用了勵磁涌流的

那些特點？

6發(fā)電機從失磁開始到進入穩(wěn)態(tài)異步運行，一般可分為那三個階段？各個階段都有那些

特征？

7微機保護中啟動元件的作用有哪些？

三、分析計算題

1某方向阻抗繼電器Z叩=8。，％”=80。，當繼電器的測量阻抗為6250°。時，該繼電

器是否動作？

2設(shè)工=1200/,設(shè)計一加法濾波器，要求濾掉I、3、5等奇次諧波，寫出其差分方程

表達式。

3在圖1所示網(wǎng)絡(luò)中裝設(shè)了反應(yīng)相間短路的距離保護。己知：線路的正序阻抗

%=0.45C/k〃；系統(tǒng)阻抗：-^Msmin=200?1nh=10Q?X.Msmax=%即=25C；

《=4=0.85。試對距離保護1的第I、II段進行整定計算，并校驗II段靈敏度。

P5

I15kVK0Im

I15kV

圖1

4在圖2所示單側(cè)電源線路幅上裝有比較/|+Kl2相位的縱聯(lián)電流相位差動保護。已知:

線路的阻抗Xi=0.4C/切?，與=；系統(tǒng)阻抗：4=々s=70,x^x=10Qo問：不考

慮負荷電流的影響，K為何值時，在線路末端4點發(fā)生兩相接地短路時，保護將拒絕動作？

圖2

模擬試題（一）參考答案

一、填空題

1測量比較元件?、邏輯判斷元件、執(zhí)行輸出元件。

2安全性，信賴性（或動作安全性，動作可信賴性）。

3小于；大于。

4故障點；接地中性點；變壓器中性點是否接地。

5本側(cè)三相電流互感器的零序電流濾過器。

6-120°,60°0

7增大，縮小。

8兩側(cè)電源仍保持聯(lián)系，一般是同步的。

9輕瓦斯保護，重瓦斯保護。

10靈敏度，變壓器切除或電動機自啟動時可能出現(xiàn)的最大負荷。

1!電流相位的變化。

12近。

13數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（或模擬量輸入系統(tǒng)），微型機主系統(tǒng)、開關(guān)量（或數(shù)字量）輸入輸出系統(tǒng)。

14一個正弦量在任意半個周期內(nèi)絕對值的積分為一常數(shù)。

15軟件。

二、簡答題

1答：（1）自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)

遭到損壞，保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運行；

（2）反應(yīng)電力設(shè)備的不正常工作狀態(tài)，并根據(jù)運行維護條件，而動作于發(fā)出信號或跳

閘。

2答：應(yīng)用于線路的特殊問題：兩側(cè)信息的交換和線路的對地電容。解決措施：利用高

頻通道、光纖通道等交換信息；改進算法來消除對地電容的影響。

應(yīng)用于變壓器的特殊問題：勵磁涌流、兩側(cè)電流互感器的變比不一致。解決措施：采用

勵磁涌流識別算法和補償措施。

應(yīng)用于母線的特殊問題：電流互感器的飽和問題。解決措施：采用具有制動特性的母線

差動保護、TA線性區(qū)母線差動保護、TA飽和的同步識別法等。

3答：為了保證在任何外部短路條件下保護都不誤動，需要分析區(qū)外短路時兩側(cè)收到的

高頻電流之間不連續(xù)的最大時間間隔，并加以閉鎖。這一時間間隔所對應(yīng)的工頻相角差就為

閉鎖角。

影響閉鎖角大小的因素主要有：電流互感器的角誤差、保護裝置中濾序器及受發(fā)信操作

回路的角度誤差、高頻信號在線路上傳輸所引起的延遲等。

4答：重合閘后加速保護就是當?shù)谝淮喂收蠒r，保護有選擇性動作，然后進行重合。如

果重合于永久性故障，則在斷路器合閘后，再加速保護動作瞬時切除故障，而與第一次動作

是否帶有時限無關(guān)。

重合閘后加速保護應(yīng)用于35kv以上的網(wǎng)絡(luò)及對重要負荷供電的送電線路1.0

5答：①采用速飽和中間變流器；利用勵磁涌流中含有大量的非周期分量的特點；②二

次諧波制動的方法；利用勵磁涌流中含有大量二次諧波分量的特點；③鑒別波形間斷角的方

法；利用勵磁涌流的波形會出現(xiàn)間斷角的特點。

6答：（1）失磁后到矢步前：發(fā)電機送出電磁功率F基本保持不變，發(fā)電機變?yōu)槲崭?/p>

性的無功功率；機端測量阻抗與P有密切關(guān)系，其軌跡呈現(xiàn)等有功阻抗圖。

（2）臨界失步點：發(fā)電機功角6=90。；發(fā)電機自系統(tǒng)吸收無功功率，且為一常數(shù)；機

端測量阻抗的軌跡呈現(xiàn)等無功阻抗圖。

（3）靜穩(wěn)破壞后的異步運行階段：異步運行時機端測量阻抗與轉(zhuǎn)差率s有關(guān)，當s由

一8一+8變化時，機端測量阻抗處于異步邊界阻抗圓內(nèi)。

7答：（1）閉鎖作用。在高壓輸電線路保護中，閉鎖作用由裝置的總起動元件或各保護

起動元件組合來實現(xiàn)。（2）進入故障處理程療作用。

三、分析計算題

1答：在50。時的動作阻抗為Z叩=46/50。三6.928/50。（（2）：因為6.928>6,所以該繼電

器動作。

2答：因為工=1200牝，所以N=24。又已知加法濾波器能夠濾除的諧波次數(shù)

N

=—（1+2/）（，為正整數(shù)或0）,則M〃）=x（〃）+M〃—12）。

/M2k

3解：1保護1第I段：Z3=19.125C；1=0s。

2保護1第II段：Z%=3Q6Q；Z*=小％+{3nzl）。

用圖3所示網(wǎng)絡(luò)計算仁.。

25Q

圖3求分支系數(shù)所用網(wǎng)絡(luò)

K=—=2.7,則Z3=°-85x（22.5+2.7x30.6）=89.352（0）

l>min25

《2=攀"三3.971>1.25,滿足要求。

4答：只有在人+燈2=0時，保護才可能拒動。因比首先要求得人、Ao在線路末端4

2過電流繼電器的啟動電流大于返回電流,其返回系數(shù)小于1。

3后備保護包括近后備和遠后備。

4運行中應(yīng)特別注意電流互感器二次側(cè)不能開路；電壓互感器二次側(cè)不能_短

So

5三段式電流保護中，III段靈敏度最高,，一段靈敏度最低。

6中性點可接地或不接地運行變壓器的接地后備保護由零序電流保護和

零序電壓保護組成。

7阻抗繼電器的精確動作電流是指使動作阻抗降為0.9Z皿時對應(yīng)的測量電流。

8采用單相自動重合閘的線路上發(fā)生單相短路故障時，由維電保護動作跳開—故障

相，經(jīng)一定時間延時后重合一故障相—，若不成功再跳開一三相—。

9變壓器縱差動保護需要進行相位校正和電流平衡調(diào)整，以

使正常運行時流入到差動回路中的電流為Oo

10發(fā)電機單元件橫差動保護能夠反應(yīng)一定子繞組的匝間短路故障、—分支線棒開

焊故障和機內(nèi)繞組相間短路—故障。

11按照母線差動保護裝置差電流回路輸入阻抗的大小，可將其分為_低阻抗母線差動保

護、—中阻抗母線差動保護、—高陣.抗母線差動保護—o

12時于元件固定連接的雙母線電流差動保護，當固定連接方式破壞時，任一母線上的故障

將切除一兩組母線O

13輸入到微機保護裝置中的電流互感器二次電流信號，可通過—電抗變換器—或—電流

變換器變換為滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入范圍要求的電壓信號。

14中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生短路故障后，—故障點—的故障分量電壓最大，—系統(tǒng)中性點

的故障分量為0。

15設(shè)采樣周期為7；=5/3小，則差分濾波器N〃)=X5)-M〃-12)能夠濾除直流分量、基波和

2、3、4、5、6次諧波。。

二、簡答題

1我們學習的輸電線路保護原理中那些原理是反應(yīng)輸電線路-側(cè)電氣量變化的保護？

那些是反應(yīng)輸電線路兩側(cè)電氣量變化的保護？一者在保護范圍上有何區(qū)別？

2距離保護中選相元件的作用有哪些？

3閉鎖式方向縱聯(lián)保護動作于?跳閘的條件是什么？若通道破壞，內(nèi)、外部故障時保護能

否正確動作？

4重合閘前加速保護有哪些優(yōu)點？

5對于縱差動保護，產(chǎn)生不平衡電流的最木質(zhì)原因是什么？

6變壓器?般應(yīng)裝設(shè)那些保護？其中那些是主保護？

7評價微機保護算法優(yōu)劣的標準有哪兩個？

三、分析計算題

1已知線路的阻抗角科=65。，通過線路的負荷功率因數(shù)為0.9。當線路上發(fā)生金屬性

短路故障時，繼電保護的啟動元件的靈敏系數(shù)采用方向阻抗繼電器大，還是采用全阻抗繼電

器大？大多少？

2現(xiàn)有一個三單元級聯(lián)濾波器，各單元濾波器的波波方程為：=

2

)式〃)=(〃-6),)式〃)=2y2(〃-，)。設(shè)每基頻周期采樣次數(shù)N=12,試：

1-0

(1)分析該級聯(lián)濾波器能夠濾除那些次數(shù)的諧波。

(2)寫出該級聯(lián)濾波器的差分方程表達式。

3在圖1所示網(wǎng)絡(luò)中的AB、BC、BD、DE上均裝設(shè)了三段式電流保護；保護均采用了三

相完全星形接法：線路AE的最大負荷電流為200A,負荷自啟動系數(shù)K、,=1.5,《=1.25,

C=1.15,K胃=1.2,t=0.85，A/=0.5.9；變壓器采用了無時限差動保護；其它參數(shù)如

圖所示。圖中各電抗值均已歸算至U5kV。試計算AB線路各段保護的啟動電流和動作時限,

并校驗II、III段的靈敏度。

4如圖2所示系統(tǒng)，在線路MN上裝設(shè)縱聯(lián)電流相位差動保護。已知瓦,=均鎮(zhèn)畫，

705

ZA.=|ZA.|^,Z,W=|Z.W|?,線路長400km,電流互感器和保護裝置的角誤差分別為7。和

15°,裕度角外取15。。問：當縱聯(lián)電流相位差動保護的閉鎖角穌=60。和”=70。時，兩側(cè)

保護是否都保證在線路4點三相短路時正確動作？為什么？

圖2系統(tǒng)接線圖

模擬試題（二）參考答案

一、填空題

1選擇性；速動性；靈敏性；可靠性。

2大于；小于。

3遠后備保護，近后備保護。

4斷線；短路。

5III,Io

6零序電流保護，零序電壓保護。

70.9-

8故障相；故障相；三相。

9相位校正，電流平衡調(diào)整。

10定子繞組的匝間短路、分支線棒開焊、機內(nèi)繞組相間短路。

11低阻抗母線差動保護、中阻抗母線差動保護、高阻抗母線差動保護。

12兩組母線。

13電抗變換器，電流變換器。

14故障點；系統(tǒng)中性點。

15直流分量、基波和2、3、4、5、6次諧波。

二、簡答題

1答：反應(yīng)輸電線路一側(cè)電氣量變化的保護有：電流保護、電壓保護、距離保護等；反

應(yīng)輸電線路兩側(cè)電氣最變化的保護有：方向比較式縱聯(lián)保護、縱聯(lián)電流差動保護、縱聯(lián)電流

相位差動保護等。反應(yīng)一側(cè)電氣量變化的保護的保護范圍為被保護線路全長的一部分；反應(yīng)

兩側(cè)電氣量變化的保護的保護范圍為被保護線路全長。

2答：(1)選相跳閘；(2)為了找出故障環(huán)路，使阻抗測量元件準確反應(yīng)故障點到保護

安裝處的距離。

3答：閉鎖式方向縱聯(lián)保護動作跳閘的條件是兩端保護的啟動元件均已啟動且收不到對

端的閉鎖信號。

若通道破壞，區(qū)內(nèi)故障時兩端保護能夠正確動作；但區(qū)外故障時，遠故障端的保擰因為

收不到近故障端的閉鎖信號，將可能誤動。

4答：①能夠快速切除瞬時性故障；②可能使瞬時性故障來不及發(fā)展成永久性故障，從

而提高重合閘的成功率；③能保證發(fā)電廠和重要變電所的母線電壓水平，保證廠用電和重要

用戶的電能質(zhì)量：④使用設(shè)備少，簡單、經(jīng)濟。

5答：由于被保護元件各側(cè)電流互感器的勵磁特性不完全一致，在正常運行及外部故障

時，流過縱差動保護的電流不為零。

6答：一般應(yīng)裝設(shè)：瓦斯保護、縱差動保護或電流速斷保護、外部相間短路和接地短路

時的后備保護、過負荷保:戶、過勵磁保護等。其中，瓦斯保獷、縱差動保護或電流速斷保獷

為主保護。

7答：計算速度和計算精度。

三、分析計算題

1答：采用方向阻抗繼電器時靈敏度更大。采用全阻抗繼電器的靈敏度只有方向阻抗繼

電器靈敏度的0.78倍。

2答：(1)直流分量、2、4、6。

(2)y(n)=M〃)+A(zi-1)—M〃-3)—x(n-4)—jc(n-6)—jr(n-7)+x(n-9)+x(n-10)o

3答：(1)短路電流計算。選取圖3中的《、K2、&點作為計算點。

三相短路計算結(jié)果如表1所示。

表1三相短路計算結(jié)果

短路點%&

最大運行方式1.7951.2530.499

(kA)

最小運行方式1.6601.1860.488

(kA)

(2)電流保護I段

4..=K。腳1.25x1.795=2.244(kA),t；=0(5)

(3)電流保護II段

1'3=匕―=1.25x1.253=1.566(kA),l".=K"l'3=1.15x1.566=1.801(kA)

靈敏度校驗：*0=#/心=L438(kA)，K*=與皿=寓三0.798，不滿足要求。

z/山1.OU1

與保護3的