第三章 电网的距离保护
第一节
距离保护的作用原理
一﹑基本概念
电流保护的优点：简单﹑可靠﹑经济。缺点：选择性﹑灵敏性﹑快速性很难满足要求（尤其35kV 以上的系统）。
距离保护的性能比电流保护更加完善。
~
A B C
1
2 3
Z d
U d
.
.
.
.
1f
e
f
d
d d ld I
U Z
I U
Z Z =
<=
=，反映故障点到保护安装处的距离——距离
保护，它基本上不说系统的运行方式的影响。
二﹑距离保护的时限特性
距离保护分为三段式： I 段：AB I
dz Z Z )85.0~8.0(1=，瞬时动作 主保护
II 段：)(21I
dz AB II
K II
dz Z Z K Z +=，t=0.5’’
III 段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性。————后备保护
~
1 2
3
t 1
I
t 1
II
t 2
I
t 1
III
t 2
II
t 2
III
第二节 阻抗继电器
阻抗继电器按构成分为两种：单相式和多相式
单相式阻抗继电器：指加入继电器的只有一个电压U J （相电压或线电压）和一个电流I J （相电流或两相电流之差）的阻抗继电器。
J
J
J I
U
Z .
.
=
——测量阻抗
Z J =R+jX 可以在复平面上分析其动作特性
它只能反映一定相别的故障，故需多个继电器反映不同相别故障。
多相补偿式阻抗继电器：加入的是几个相的补偿后的电压。它能反映多相故障，但不能利用测量阻抗的概念来分析它的特性。
本节只讨论单相式阻抗继电器。 一﹑阻抗继电器的动作特性、
PT
l d PT
l l
PT
J
J
J n n Z n n I U
n I n U
I
U
Z ?
=?
=
=
=
1
.
1
.
1.
1
.
.
.
BC 线路距离I 段内发生单相接地故障，Z d 在图中阴影内。
由于1）线路参数是分
布的， Ψd 有差异
2)CT,PT 有误差
~
Z J
A B
C
CT I J
U J
P T
1
2
3
R
jX
A
C
d
o B
Ψ
d
3）故障点过渡电阻 4）分布电容等
所以Z d 会超越阴影区。
因此为了尽量简化继电器接线，且便于制造和调试，把继电器的动作特性扩大为一个圆，见图。
圆1：以od 为半径——全阻抗继电器（反方向故障时，会误动，没有方向性） 圆2：以od 为直径——方向阻抗继电器（本身具有方向性） 圆3：偏移特性继电器
另外，还有椭圆形，橄榄形，苹果形，四边形等
二﹑利用复数平面分析阻抗继电器
它的实现原理：幅值比较原理 B
A
U
U .
.
≥
相位比较原理
90arg 90.
.
≤≤-D
C
U
U
（一） 全阻抗继电器
特
心（坐标原点），以Z zd 为半
径的圆。圆内为动作区。 Z dz.J ——测量阻抗正好位于圆周上，继电器刚好动作，这称为继电器的起动阻抗。 无论Ψd 多大，
zd J dz Z Z =.，它没有方向
性。
R
jX
Z Zd
Z J
1. 幅值比较原理：zd J Z Z ≤
两变同乘J I .
，且J
J J
U
Z I .
.=，所以zd J
J
Z I
U
.
.
≤，这也就是动作方程。
2. 相位比较原理
90
arg
90≤-+≤-J
zd J zd Z Z Z Z
分子分母同乘以I J ，
90
a r g 90.
.
.
.≤-+≤-J
zd J
J
zd J
U
Z I
U
Z I
（二） 方向阻抗继电器
以Z zd 为直径，通过坐标原
点的圆。圆内为动作区。Z dz.J 随ΨJ 改变而改变，当 ΨJ 等于Z zd 的阻抗角时，Z dz.J 最大，即保护范围最大，工作
最灵敏。
Ψlm ——最大灵敏角，它本身具有方向性。
1. 幅值比较原理：
zd zd J Z Z Z 2121≤
-
R
jX Z zd
Z zd -Z J
Z J
Z J +Z zd
Ψ
l m
Z J
Z J -1/2Z zd
R
jX
Z zd
zd J
zd J
J
Z I
Z I
U
.
.
.
2
12
1≤
-
2. 相位比较原理：
90arg
90≤-≤-J
zd J Z Z Z
90
arg
90.
.
.
≤-≤-J
zd J
J
U
Z I
U
（三） 偏移特性阻抗继电器 正方向：整理阻抗Z zd
反方向：偏移-αZ zd (α<1) 圆内动作。圆心
zd
zd zd Z Z Z Z )1(2
1)(2
10αα-=
-=
半径：zd Z )1(2
1
α+
Z dz.J 随 ΨJ 变化而变化,但没有安全的方向性。
1. 幅值比较原理
zd J Z Z Z )1(2
10α+≤
-
zd
zd J Z Z Z )1(2
1)1(2
1αα+≤
--
Z zd
Z J
Z zd -Z J
R
jX
-αZ zd
Z 0
Z zd
R
jX
-αZ zd
Z 0
Z zd
Z J
Z J -Z 0
R
jX
.
.
.
.
)1(2
1)1(2
1zd J zd J J Z I Z I U αα+≤
--
2. 相位比较原理
90arg
90≤-+≤-J
zd zd J Z Z Z Z α
90
arg
90
..
.
.≤-+≤-J
zd J
zd
J
J
U
Z I
Z I
U
α
总结三种阻抗的意义：
1） 测量阻抗Z J ：由加入继电器的电压U J 与电流I J 的比值确定。
J
J
J I U ..
a r g =?
2） 整定阻抗Z zd ：一般取继电器安装点到保护范围末端的线路阻抗。
全阻抗继电器：圆的半径
方向阻抗继电器：在最大灵敏角方向上圆的直径 偏移特性阻抗继电器：在最大灵敏角方向上由原点到圆周
的长度。
-
αZ zd
Z zd
Z zd -Z J
R
jX
Z J
Z J +αZ zd
3） 起动阻抗（动作阻抗）Z dz.J ：它表示当继电器刚好动作时，加入继电器
的电压U J 和 电流I J 的比值。
除全阻抗继电器以外：Z dz.J 随ΨJ 的不同而改变。当ΨJ =Ψl m 时，Z dz.J =Z zd ，此时最大。
三﹑阻抗继电器的构成
主要由两大基本部分组成：电压形成路和幅值比较或相位比较回路。
U A ﹑U B ﹑U C ﹑U D 基本上是由U J 和I J Z zd 组合而成。而U J 可直接从PT 二次侧取得，必要时经YB 变换。而I J Z zd 则经过DKB 获得。 （一） 方向阻抗继电器交流回路的原理接线
zd J
A
Z I
U
..
2
1=
J
c
U
U
.
.=
zd J
J
B
Z I
U
U
.
.
.
2
1-
=
J
zd J
D
U
Z I
U .
.
.
-=
电压形
成
U J
I J
比幅回路
执行 （输出）
U A
U B 交流回路
电压形
成
U J
I J
比相回路
执行 （输出）
U C
U D 交流回路
﹒
﹒
﹒ ﹒ ﹒ ﹒
U A
U B I J
1/2I J Z zd
1/2I J Z zd
U J
YB D KB
其它的继电器的交流回路的组成，可参照此图自行作成。 （二） 幅值比较回路
将U A 和U B 分别整流后进
行幅值比较，有两种类型：
1． 均压式
U A 整流后在R 1上产生U a ， U B 整流后在R 2上产生U b 。 继电器反应U ab =U a -U b 而动作。
2．环流式
U A 整流后在R 1回路产生I a ,
U B 整流后在R 2回路产生I b 。
继电器反应I a -I b 而动作。
U A
J U B
a
b
R 1
U a
R 2
U b
U ab * U A
J
U B
R 1
R 2
I a
I b
I a -I b
*
﹒
﹒
﹒ ﹒ ﹒ ﹒
U A
U B I J
1/2I J Z zd
1/2I J Z zd
U J
YB D KB
（三） 相位比较回路
90
arg
90.
.
≤≤-D
C
U
U
它是以测定U C 和U D 同时为正的时间来判断它们的相位。
方波
方
波
& 5 0 m s
0 20
m s U 0
1 2
U C
U D
延时动作 瞬时返回
(角度鉴别器) 瞬时动作 延时返回
(脉冲长宽电路)
U C
U D
U t
t t t t
t U 0
U 4
U 1
U 2
U 3
动作
90o
——5m s U C
U D
U t
t
t t t t U 0 U 4
U 1
U 2
U 3
不动作
2．脉冲式比相电路
arg
180
.
.
≤≤-D
C
U
U
加移相器后移相90o
，.
90
'.
-=e
U U
C C
90arg
90.
.
≤≤-D
C
U
U
第三节 阻抗继电器的接线方式 一﹑基本要求
要使Z J 正比于l d ，且与故障类型无关。
二﹑常用接线方式
方波
方波
du
dt
&
0 20
m s
U 0 1
2 3
U D
U C
微分元件（产生脉冲输出的时间与U C 方波的前沿同时）
t
t
t
t
t
U D (U 1)
U C (U 2)
U 3
U 4
U 0
动作
t
t
t
t
t
U 1
U 2
U 3
U 4
U 0
不动作
参见P 90，表3-2，其中0o接线，+30o接线和-30o接线的阻抗继电器用于反映各种相间短路。相电压和具有k3I 0补偿的相电流接线用于反映各种接地故障。
三﹑分析
（一） 母线残压计算公式：
假设：Z 1=Z 2，不计负荷电流
.
.
.
10
.
00
.
22
.
11
.
.
.
d A d A d A d A AD
A
l Z I
l Z I
l Z I
l Z I
U U -+++=
d
A Ad
d
A d A
Ad
l Z I k I U
l Z Z I
l Z I
U
.
.
1.
0.
.
.
.
.
100
.
1.
.
)3()(++=-++= （其中：k=(Z 0-Z 1)/3Z 1，零
序补偿系数）
同理：.
.1.
0.
)3(d B Bd B l Z I k I U U ++=
d C Cd
C
l Z I k I U
U 1.
0.
.
.
)3(++=
（二） 0o接线方式的分析（设n PT =n l =1）
1． 三相短路
因为三相对称，继电器1，继电器2，继电器3工作情况完全相同，所以就以继电器1为例分析。
0.
.
.
===Cd Bd
Ad
U U
U
03.
0=I
~
I
U
l d
d B
A d
B A B A B
A J l Z I I l Z I I I I U
U Z 1.
.
1.
..
.
..1)(=--=
--=
同理Z J2=Z j3=Z 1l d
结论：在三相短路时，Z J1，Z J2，Z J3均等于短路点到保护安装处点的线路正序阻抗。 2． 两相短路
以BC 两相短路为例。
C B
I I
.
.
-= 0.=A I 03.
0=I
.
.
A A
E U
= d B Bd
B
l Z I U
U
1.
.
.+= d C Cd C l Z I U U 1.
.
.
+=
d C
B d
C B C
B C
B J l Z I I l Z I I I I U U Z 1.
.
1.
.
.
.
.
.
2)(=--=
--=
.
.
Cd Bd
U U
=
d B
A
Bd d B
d
B Bd A B
A B
A J l Z I E U l Z I l Z I U E I I U U Z 1.
.
.
1.
.1.
.
.
.
.
.
1>-+
=---=
--=
d C
A
Cd d C A
d C Cd A C A
C J l Z I E U l Z I E l Z I U I I U
U Z 1.
.
.
1.
.
1.
.
.
.
..
2>-+
=-+=
--=
结论：接于故障环路的阻抗继电器可以正确反映保护安装处到故障点之间的线路正序阻抗。其余两只阻抗继电器的测量阻抗很大，不会动作。这也就是为什么要用三个阻抗继电器并分别接于不同相间的原因。
3． 中性点直接接地电网的两相接地短路 仍然以BC 两相接地短路为例
0.
.
==Cd Bd
U U
03.
0≠I
d C
B d
d d C B C B C
B J l Z I I l Z I k l Z I k l Z I I I I U U Z 1.
.
1.
01.
01.
.
.
.
.
.
233)(=--+-=
--=
d B
A B
A J l Z I I U
U Z 1.
.
..1>--=
d J l Z Z 13>
结论：同两相短路。
（三） 接地短路阻抗继电器的接线方式
以A 相接地短路为例
0.
=Ad
U
d A d
A A A
J l Z I k I l Z I k I I k I U
Z 1.
.
1.
0.
.
0.
.
13)3(3=++=
+=
可见：它能正确测量以短路点到保护安装处之间线路正序阻抗。
d B
B B
J l Z I k E I k I U
Z 1.
.
.
0.
.
233>=
+=
d J l Z Z 13> 均不
动
所以必须采用三个阻抗继电器。
该接线方式能正确反映两相短路和三相短路。（自行分析）
第四节 方向阻抗继电器的特性分析
由于方向阻抗继电器的应用最为广泛，故进一步分析之。 一﹑方向阻抗继电器的死区和清除方法
（一） 产生死区的原因
在保护正方向出口发生相间短路时，U J =0，继电器不动作。发生这种情况的一定范围，就称为“死区”。
1． 幅值比较式
zd J zd J U zd J zd J J Z I Z I Z I Z I U J .
.
..
.
2
12
12
12
1.
=
-
?≤
-
=
而实际上，继电器的执行元件动作需要一定的功率，所以继电器不动。 2． 相位比较式
90arg
90..
.
≤-≤-J
zd J J
U
Z I U
因为U J =0，无法比相，所以继电器不动。
（二） 消除死区的方法
引入极化电压U P ，要求如下：
1） 与U J 同相位
2） 出口短路时，U P 应具有足够的数值或能保持一段时间逐渐衰减到
零。
（三） 获取极化电压的方法
分析如下：
1． 记忆回路
它是由一个R ，L ，C 组成的工频串联谐振电路。
因为wL=1/wc ，电路呈纯阻性，所以当出口短路时，U J =0。借助谐振，U p 在一定时间内逐渐衰减，其相位保持原先的相位不变。这就相当于把原先的电压记忆下来，故称
为“记忆回路”。
2．引入非故障电压
﹒ ﹒
U J
C
L
R
I R U p
J YB 故障前 故障后
U J
U p
U
t
正常运行时，U AB 较大，R S 又很大。I R 主要由U AB 产生，第三相电压基本上不起作用。
当AB 相间短路时，U AB =0，记忆回路发挥作用。但U p 将逐渐衰减到零，此时第三相电压的作用将表现出来。
因为
L
jX)//jX
-(R )(>>很大S R ，所以I S 与U AC 同相位。
R
jX I jX
jX
R jX I I L
S L
C
L
S R ?
=+-?
=.
.
.
L
S R p
jX
I R I U
?=?=.
.
.
见左边向量图，U p 与U AB (E AB )同相位 所以出口两相短路时，因为第三相电压而产生的U p 可保证继电器的方向性。 但三相短路时，无第三相电压，故不能消除出口三相短路的死区。
﹒
﹒
C
L
R S
R
I R J YB
U A C
I L
I S
E C =U C
U p
I R
E B E A
U B U A
I S
﹒ ﹒
U A
U B U C
U J =U A B
C
L
R S (30K~82K)
R
(1K) I R
U p
J YB
其它方法：集成电路保护中，利用高Q 值的50HZ 带通有源滤波器响应特性的时间延迟，起到记忆作用。
微机保护中，可用故障前电压与故障电流比相来实现。 （二）极化电压的引入对方向阻抗继电器初态特性的影响
稳态特性：在正常运行和短路后达到稳态时的继电器动作特性。 初态特性：在发生短路的最初瞬间，继电器的动作特性。
短路发生后，U p 有一个过渡过程。继电器特性则由初态特性逐步向稳态特性过渡。
1． 稳态特性分析
分析如下：
（1）幅值比较式
zd J P zd J J P Z I U Z I U U .
.
..
.
2
12
1+
≤-
+
zd
p
zd J P Z Z
Z Z Z 2
12
1+
≤+
+
B A
B ’ A ’
当临界动作时，
B A =，
'
'
B A =
所以引入U p 不改变继电器的静态特性。
而当正方向出口短路时，U J =0
A
A
’
B
B
’
R
jX
Z J
Z zd
Z p
等腰梯形
zd J p zd J p Z I U Z I U .
.
..
2
12
1+
≤-
能满足，故能消除死区，且能防止反方向出口
短路时误动。 （2） 相位比较式
90arg
90
..
.
≤-≤-J
zd J P
U
Z I U
因为U p 与U J 同相位，所以
..
.
..
.
arg
arg
J
zd J J
p
zd J p
U
Z I U
U Z I U
-=-
所以极化电压U p 并不改变继电器的稳
态特性。而正方向出口短路时，0.
=J
U ，而0.
≠p
U
。因而继电器能够正确判
别方向，即能消除死区。
2． 初态特性（设n l =n PT =1）
（1） 正方向短路时：空载
d J J
Z I U
.
.
= d J
J
J Z I U
Z ==
.
.
R
jX
Z J
Z zd
Z p
~
Z
d
Z d
U J
Z s E
J
s d
s J Z Z E Z Z E I +=
+=
.
.
.
.
.E U
p
=
J
zd J s J zd J
s J
zd J p
Z Z Z Z Z Z Z Z E E
U
Z I U
-+=-+=-arg
)
(arg
arg
.
.
..
.
90arg
90≤-+≤-∴J
zd J s Z Z Z Z
其动作特性是以Z zd ，-Z s 末端连线为直径的圆。
结论：1）初态特性圆包括坐标原点，故保证出口短路时可靠动作。
2）初态特性圆比稳态特性圆大，有利于躲过渡电阻的影响。 3）正方向的保护范围不变。 （2） 反方向短路时
d J J
Z I U
.
.
-=
d J
J
J Z I U
Z -==
.
.
'
.
'
.
.
s
J d
s J Z Z E Z Z E I -=
+-
=
.
.
E U P =
J
zd s J J zd s
J J
zd J p
Z Z Z Z Z Z Z
Z E E
U
Z I U
--=--=-'
'.
.
..
.
arg
)
(arg
arg
~
~
Z
d
Z d
Z s
’
U J
R
jX
Z zd
-Z s
稳态
暂态
90
arg
90'
≤--≤-∴J
zd s J Z Z Z Z
其动作特性是Z zd ，Z 0’
末端的连线为直径的圆。 结论：在反方向短路时，继电器有明确的方向性。
第五节
阻抗继电器的精确工作电流
R
jX Z zd
Z s
’
Z J
初态 稳态
阻抗继电器式利用测量阻抗J Z 来反映故障点的位置，即J U .与J I .
的比值，其动作特性J dz Z ,在理想条件下是常数，也就是说与J I 无关。 例：全阻抗继电器（整流型）
J
U J
I U
K I K .
.
≥
理想临界动作条件：0=-J U J I U K I K .即zd u
I J
J
J dz Z K K I U
Z ==
=
.
实际上执行元件是需要动作功率的，即实际临界动作条件为：
0U U
K I K J
U J I =-
J
u
I J
J
J dz I K U K K I U
Z 00.-
=
=
由此可见，J dz Z ,与0U ，J I 有关（dzd J dz J Z Z I U =↑↓.0,,）
)(.J J dz I f Z =的关系曲线可绘制如下图
由图可见，当J I 较小时，J dz Z ,将比整定阻抗zd Z 明显减小，即实际的保护范围将比整定范围小，这将影响到与它相邻的保护的配合，而可能引起非选择性动作。
大学200 －200 学年第( )学期考试试卷课程代码 3042100 课程名称电力系统继电保护原理考试时间120 分钟 阅卷教师签字： 一、填空题（每空1分，共18分） 1、电力系统发生故障时，继电保护装置应将部分切除，电力系统出现不正常工作 时，继电保护装置一般应。 2、继电保护的可靠性是指保护在应动作时，不应动作时。 3、瞬时电流速断保护的动作电流按大于本线路末端的整定，其 灵敏性通常用 来表示。 4、距离保护是反应的距离，并根据距离的远近确定的—种保护。 5、偏移圆阻抗继电器、方向圆阻抗继电器和全阻抗继电器中，受过 渡电阻的影响最大， 受过渡电阻的影响最小。 6、线路纵差动保护是通过比较被保护线路首末端电流的和的原理实现 的，因此它不反应。 7、在变压器的励磁涌流中，除有大量的直流分量外，还有大量的分量，其 中以为主。 8、目前我国通常采用以下三种方法来防止励磁涌流引起纵差动保护的误动， 即， 和。 二、单项选择题（每题1分，共12分）
1、电力系统最危险的故障是（ ）。 （A ）单相接地 （B ）两相短路 （C ）三相短路 2、继电保护的灵敏系数 要求（ ） 。 （A ） （B ） （C ） 3、定时限过电流保护需要考虑返回系数，是为了（ ）。 （A ）提高保护的灵敏性 （B ）外部故障切除后保护可靠返回 （C ）解决选择 性 4、三段式电流保护中，保护范围最小的是（ ） （A ）瞬时电流速断保护 （B ）限时电流速断保护 （C ）定时限过电流保护 5、三种圆特性的阻抗继电器中， （ ）既能测量故障点的远近，又能判别故障方向 （A ）全阻抗继电器； （B ）方向圆阻抗继电器； （C ）偏移圆阻抗继电器 6、有一整定阻抗为的方向圆阻抗继电器，当测量阻抗时， 该继电器处于 （ ）状态。 （A ）动作 （B ）不动作 （C ）临界动作 7、考虑助增电流的影响，在整定距离保护II 段的动作阻抗时，分支系数应取（ ）。 （A ）大于1，并取可能的最小值 （B ）大于1，并取可能的最大值 （C ）小于1，并取可能的最小值 8、从减小系统振荡的影响出发，距离保护的测量元件应采用（ ）。 （A ）全阻抗继电器； （B ）方向圆阻抗继电器； （C ）偏移圆阻抗继电器 9、被保护线路区内短路并伴随通道破坏时，对于相差高频保护（ ） （A ）能正确动作 （B ）可能拒动 （C ）可能误动 10、如图1所示的系统中，线路全部配置高频闭锁式方向纵联保护，k 点短路，若A-B 线路通道故障，则保护1、2将（ ）。 （A ）均跳闸 （B ）均闭锁 （C ）保护1跳闸，保护2 闭锁 图1 11、变压器的电流速断保护与( )保护配合，以反应变压器绕组及变压器电源侧的引出线套管上的各种故障。 （A ）过电流 （B ）过负荷 （C ）瓦斯 12、双绕组变压器纵差动保护两侧电流互感器的变比，应分别按两侧（ ）选择。 sen K 1sen K <1sen K =1sen K >860set Z =∠?Ω430m Z =∠?Ω A B C D
三电网距离保护 1距离保护基本原理与构成 1.距离保护的概念 短路时，电压电流同时变化，测量到电压与电流的比值就反映了故障点到保护安装处的距离， 短路时：电流增大、电压变小、 阻抗与电流的关系：故障点与保护安装处越近，阻抗越小，短路电流越大。 阻抗与距离的关系：阻抗与距离成正比，阻抗的单位是欧姆/公里。 距离保护与电流保护的关系：电流保护的范围与距离保护的范围大致相同，电流保护的范围就是用距离来衡量的，电流的保护范围实际反映的是距离的范围。距离与电流是统一的。但是，电流保护只用电流值来判断是否故障，距离保护使用电压、电流2个物理量来判断，因此，距离保护更准确。 2.测量阻抗、负荷阻抗、短路阻抗、整定阻抗、动作阻抗概念辨析？ 负荷阻抗：正常运行条件下，额定电压与负荷电流的比值； 短路阻抗：短路发生后，保护安装处的残压与流过保护的短路电流的比值（线路的阻抗值）；短路阻抗总小于负荷阻抗。 测量阻抗：继电器测量到的电压除以电流，得到的阻抗值；正常运行时，测量阻抗就是负荷阻抗，短路时，测量阻抗就是短路阻抗。测量阻抗能反应出运行状态。整定阻抗：能使继电器动作的最大阻抗，是一个定值。测量阻抗小于整定阻抗，继电器就动作。阻抗继电器是一个欠量继电器，电流继电器是过量继电器，测量电流大于整定电流时动作。这是一对对偶关系。 动作阻抗：阻抗继电器动作时，测量到的阻抗值。比如：人为设置整定阻抗是20Ω，只要测量到的阻抗值小于20就可以动作，今天动作了一次，一查故障记录，动作阻抗是10Ω，说明动作准确无误。 3.一次阻抗、二次阻抗区别？ 这里要对比一次电流和二次电流的概念，道理是一样的。
一次阻抗：一次电压与一次电流的比值， 二次阻抗：二次电压与二次电流的比值， 4.测量阻抗角、负荷阻抗角、短路阻抗角、整定阻抗角、动作阻抗角概念辨析测量阻抗角：测量电压与测量电流的夹角 负荷阻抗角：负荷电压与负荷电流的夹角 短路阻抗角：短路电压与短路电流的夹角 动作阻抗角：继电器动作时，加入继电器的电压与电流的夹角。 整定阻抗角：能够使保护动作的最大灵敏角，这是人为设置的，其余都是测量到的。 5.距离保护的原理 与电流保护一样，需要满足选择性要求，分正方向动作和反方向不动作， 正方向的时候，还判断测量阻抗值，区内动作，区外不动作。 6.测量阻抗怎么表示？ 测量阻抗是保护安装处测量的电压与测量电流之比。电压和电流都是向量，带方向的。 阻抗是一个复数，可以用极坐标表示或者用直角坐标表示。 7.测量阻抗在短路前后的差别 短路前：测量到的为负荷阻抗，Z=U/I，负荷电流比短路电流小，额定电压比短路残压高，所以，负荷阻抗值很大，阻抗角较小，功率因数不低于0.9，对应阻抗角不大于25.8度，以电阻性质为主。
1.1电力系统继电保护的作用 电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的。在发生短路时可能产生一下的后果： (1)通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏； (2)短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命； (3)电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品的质量； (4)破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至使整个系统的瓦解。 电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态。例如，因负荷超过电气设备的额定值而引起的电流升高（一般又称过负荷），就是一种最常见的不正常运行状态。由于过负荷，使元件载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和损坏，就可能发展成故障。此外，系统中出现功率缺额而引起的频率降低，发电机突然甩负荷而产生的过电压，以及电力系统发生震荡等，都属于不正常运行状态。 故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。事故，就是指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏。 系统故障的发生，除了由于自然条件的因素（如遭受雪击等）以外，一般都是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误，检修质量不高或运行维护不当而引起的。因此，只要充分发挥人的主观能动性，正确地掌握客观规律，加强对设备的维护和检修，就可以大大减少事故发生的机率，把事故消灭在发生之前。 在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置直到目前为止，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置。在电子式静态保护装置和数字式保护装置出现以后，虽然继电器已被电子元件或计算机所代替，但仍沿用此名称。在电业部门常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。继电保护装置一词则指各种具体的装置。 继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作与断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是： (1)自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行； (2)反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员），而动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。
第一章 填空题： 1.电力系统继电保护应满足(选择性 )( 速动性)(灵敏性) ( 可靠性)四个基本要求。 2.电力系统发生骨子后，总伴随有电流（增大）电压（降低）线路始端测量阻抗的（减小）电压与电流之间相位角（变大） 3.电力系统发生故障时，继电保护装置应（切除故障设备），继电保护装置一般应（发出信号） 4.电力系统切除故障时的时间包括（继电保护动作）时间和(断路器跳闸)的时间 5.继电保护灵敏性指其对保护范围内发生故障或不正常工作状态的反应能力 6.继电保护装置一般由测量部分，逻辑环节和执行输出组成。 7.继电保护装置的测量部分是由被保护原件的（某些运行参数）与保护的整定值进行比较。 选择题： 8我国继电保护技术发展过了五个阶段，其发展顺序是C A机电型晶体管型整流型集成电路型微机型 B机电型整流型集成电路型晶体管型微机型 C机电型整流型晶体管型集成电路型微机型
9电力系统最危险的故障C A单相接地 B两相短路 C 三相短路 10电力系统短路时最严重的后果是C A电弧使故障设备损坏 B使用户的正常工作遭到破坏C破坏电力系统运行的稳定性 11.继电保护的灵敏度系数K1m要求（C） (A)K1m<1 (B)K11 (C)K1m>1 12.线路保护一般装设两套，它们是 (B) (A)主保护 (B)一套为主保护，另一套为后备保护 (C)后备保护 判断题： 13.电气设备过负荷时，继电保护应将过负荷保护设备切除。 （错） 14.电力系统继电保护装置通常应在保护选择性的前提下，使其快速动作。（对） 15.电力系统在不正常工作状态时，继电保护不但发出信号，同时也把不正常工作的设备切除 （错） 16.能使电流继电器从释放状态改变至动作状态的最大电流称为继电器的动作电流。（错）
过流保护电路原理过流保护电路图 过流保护电路原理 本电路适用于直流供电过流保护，如各种电池供电的场合。 如果负载电流超过预设值，该电子保险将断开直流负载。重置电路时，只需把电源关掉，然后再接通。该电路有两个联接点（A、B标记），可以连接在负载的任意一边。 负载电流流过三极管T4、电阻R10和R11。A、B端的电压与负载电流成正比，大多数的电压分配在电阻上。当电源刚刚接通时，全部电源电压加在保险上。三极管T2由R4的电流导通，其集电极的电流值由下式确定：VD4＝VR7＋0.6。因为D4上的电压（VD4）和R7上的电压（VR7）是恒定的，所以T2的集电极电流也是恒定。该三极管提供稳定的基极电流给T3，因而使其导通，接着又提供稳定的基极电流给T4。保险导电，负载有电流流过。当电源刚接通时，电容器C1提供一段延时，从而避免T1导电和保持T2断开。 保险上的电压（VAB）通常小于2V，具体值取决于负载电流。当负载电流增大时，该电压升高，并且在二极管D4导通时，达到分流部分T2的基极电流，T2的集电极电流因而受到限制。由此，保险上的电压进一步增大，直到大约4.5V，齐纳二极管D1击穿，使T1导通，T2便截止，这使得T3和T4也截止，此时保险上的电压增大，并且产生正反馈，使这些三极管保持截止状态。 C1的作用是给出一段短时延迟，以便保险可以控制短时过载，如象白炽灯的开关电流，或直流电机的启动电流。因此，改变C1的值可以改变延迟时间的长短。该电路的电压范围是10～36V的直流电，延迟时间大约0.1秒。对于电路中给出的元件值，负载电流限制为
1A。通过改变元件值，负载电流可以达到10mA～40A。选择合适额定值的元件，电路的工作电压可以达到6～500V。通过利用一个整流电桥（如下面的电源电路），该保险也可以用于交流电路。电容器C2提供保险端的瞬时电压保护。二极管D2避免当保险上的电压很低时，C1经过负载放电。 过流保护电路图 带自锁的过流保护电路 1.第一个部分是电阻取样...负载和R1串联...大家都知道.串联的电流相等...R2上的电压随着负载的电流变化而变化...电流大,R2两端电压也高...R3 D1组成运放保护电路...防止过高的电压进入运放导致运放损坏...C1是防止干扰用的... 2.第二部分是一个大家相当熟悉的同相放大器...由于前级的电阻取样的信号很小...所以得要用放大电路放大.才能用...放大倍数由VR1 R4决定... 3.第三部分是一个比较器电路...放大器把取样的信号放大...然后经过这级比较...从而去控制后级的动作...是否切断电源或别的操作...比较器是开路输出.所以要加上上位电阻...不然无法输出高电平...
大学200 －200 学年第( )学期考试试卷 课程代码 3042100 课程名称电力系统继电保护原理考试时间120 分钟 阅卷教师签字： 一、填空题（每空1分，共18分） 1、电力系统发生故障时，继电保护装置应将部分切除，电力系统出现不正常工作 时，继电保护装置一般应。 2、继电保护的可靠性是指保护在应动作时，不应动作时。 3、瞬时电流速断保护的动作电流按大于本线路末端的整定，其 灵敏性通常用 来表示。 4、距离保护是反应的距离，并根据距离的远近确定的—种保护。 5、偏移圆阻抗继电器、方向圆阻抗继电器和全阻抗继电器中，受过 渡电阻的影响最大， 受过渡电阻的影响最小。 6、线路纵差动保护是通过比较被保护线路首末端电流的和的原理实现 的，因此它不反应。 7、在变压器的励磁涌流中，除有大量的直流分量外，还有大量的分量，其 中以为主。 8、目前我国通常采用以下三种方法来防止励磁涌流引起纵差动保护的误动， 即， 和。 二、单项选择题（每题1分，共12分）
1、电力系统最危险的故障是（ ）。 （A ）单相接地 （B ）两相短路 （C ）三相短路 2、继电保护的灵敏系数sen K 要求（ ） 。 （A ） 1sen K < （B ）1sen K = （C ）1sen K > 3、定时限过电流保护需要考虑返回系数，是为了（ ）。 （A ）提高保护的灵敏性 （B ）外部故障切除后保护可靠返回 （C ）解决选择性 4、三段式电流保护中，保护范围最小的是（ ） （A ）瞬时电流速断保护 （B ）限时电流速断保护 （C ）定时限过电流保护 5、三种圆特性的阻抗继电器中， （ ）既能测量故障点的远近，又能判别故障方向 （A ）全阻抗继电器； （B ）方向圆阻抗继电器； （C ）偏移圆阻抗继电器 6、有一整定阻抗为860set Z =∠?Ω的方向圆阻抗继电器，当测量阻抗430m Z =∠?Ω时， 该继电器处于 （ ）状态。 （A ）动作 （B ）不动作 （C ）临界动作 7、考虑助增电流的影响，在整定距离保护II 段的动作阻抗时，分支系数应取（ ）。 （A ）大于1，并取可能的最小值 （B ）大于1，并取可能的最大值 （C ）小于1，并取可能的最小值 8、从减小系统振荡的影响出发，距离保护的测量元件应采用（ ）。 （A ）全阻抗继电器； （B ）方向圆阻抗继电器； （C ）偏移圆阻抗继电器 9、被保护线路区内短路并伴随通道破坏时，对于相差高频保护（ ） （A ）能正确动作 （B ）可能拒动 （C ）可能误动 10、如图1所示的系统中，线路全部配置高频闭锁式方向纵联保护，k 点短路，若A-B 线路通道故障，则保护1、2将（ ）。 （A ）均跳闸 （B ）均闭锁 （C ）保护1跳闸，保护2 闭锁 图1 11、变压器的电流速断保护与( )保护配合，以反应变压器绕组及变压器电源侧的引出线套管上的各种故障。 （A ）过电流 （B ）过负荷 （C ）瓦斯 12、双绕组变压器纵差动保护两侧电流互感器的变比，应分别按两侧（ ）选择。 A B C D
一、填空题（每空1分，共18分） 1、电力系统发生故障时，继电保护装置应将 部分切除，电力系统出现不正常工作时，继电保护装置一般应 。 2、继电保护的可靠性是指保护在应动作时 ，不应动作时 。 3、瞬时电流速断保护的动作电流按大于本线路末端的 整定，其灵敏性通常用 来表示。 4、距离保护是反应 的距离，并根据距离的远近确定 的—种保护。 5、偏移圆阻抗继电器、方向圆阻抗继电器和全阻抗继电器中， 受过渡电阻的影响最大， 受过渡电阻的影响最小。 6、线路纵差动保护是通过比较被保护线路首末端电流的 和 的原理实现的，因此它不反应 。 7、在变压器的励磁涌流中，除有大量的直流分量外，还有大量的 分量，其中以 为主。 8、目前我国通常采用以下三种方法来防止励磁涌流引起纵差动保护的误动，即 ， 和 。 二、单项选择题（每题1分，共12分） 1、电力系统最危险的故障是（ ）。 （A ）单相接地 （B ）两相短路 （C ）三相短路 2、继电保护的灵敏系数sen K 要求（ ） 。 （A ） 1sen K < （B ）1sen K = （C ）1sen K > 3、定时限过电流保护需要考虑返回系数，是为了（ ）。 （A ）提高保护的灵敏性 （B ）外部故障切除后保护可靠返回 （C ）解决选择性 4、三段式电流保护中，保护范围最小的是（ ） （A ）瞬时电流速断保护 （B ）限时电流速断保护 （C ）定时限过电流保护 5、三种圆特性的阻抗继电器中， （ ）既能测量故障点的远近，又能判别故障方向 （A ）全阻抗继电器； （B ）方向圆阻抗继电器； （C ）偏移圆阻抗继电器 6、有一整定阻抗为860set Z =∠?Ω的方向圆阻抗继电器，当测量阻抗430m Z =∠?Ω 时，该继电器处于 （ ）状态。 （A ）动作 （B ）不动作 （C ）临界动作 7、考虑助增电流的影响，在整定距离保护II 段的动作阻抗时，分支系数应取
《电力系统继电保护》综合复习材料 一、填空题 1、 全阻抗继电器与方向阻抗继电器均按躲过最小工作阻抗整定,当线路上发生短路 时,_______________继电器灵敏度高。 2、 为防止电压互感器三相熔断器同时熔断时断线闭锁装置失去作用,应 3、 校验阻抗继电器精工电流的目的就是_______________________________ 4、 发电机定子绕组发生单相接地,当接地电容电流大于_____安时,保护动作于跳闸。 5、 发电机低压过电流保护,电流元件应采用________接线,电压元件采用_________接线 6、 发电机-变压器组接线且发电机与变压器之间无断路器时,差动保护____________。 7、 发电机采用什么型式的相间短路后备保护由______ ______ __及_______ ________决定。 8、 阻波器就是由电感线圈与可变电容器并联组成的回路,其谐振频率为 。 9、 中性点直接接地系统,当发生单相金属性接地时,故障点故障相电压 、 _____电压 最高, 零序电压为零。 10、 微机保护的数字滤波就是用_ __实现的。 11、 闭锁角应该按照 可能出现的最大间断角来整定,最大间断角主要由 的 角度误差、序电流滤波器产生的角度误差、 引起的角度误差、 需要的延时等决定。 12、 使动作阻抗降为 set Z 对应的测量电流,称为最大精确工作电流,用ac.max I 13、 保护用电流互感器除用常规条件选择外,还应进行________________校验。 14、 电抗变换器二次绕组接调相电阻的目的就是调节输入电流与输出电压间的_______。 15、 保护用电流互感器除用常规条件选择外,还应进行________________校验。 16、 利用通信通道将两端的保护装置纵向连接起来,将两端的电气量比较,以判断故障在区内还就是 区外,这种保护称之为输电线路的 17、 对动作于跳闸的继电保护,在技术上一般应满足四个基本要求: 、速动性、 、可 靠性。即保护的四性。 二、选择题 1. 电力系统振荡时,系统中存在 分量电流。 (A)正序、负序与零序 (B)正序 (C)负序与零序 (D)正序与负序 2. 影响距离保护正确动作的分支系数与网络接线方式有关,其值 。 (A) 可能大于1或等于1或小于1 (B) 大于1 (C)小于1 (D) 等于1 3. 双电源线路相间短路在故障点存在过渡电阻时,反应相间短路故障的阻抗继电器测量到附加阻抗
目录 1绪论 (1) 2基本器件 (2) 3电网电流保护 (3) 4电网距离保护 (8) 5电网纵联保护 (11) 6自动重合闸 (12) 7变压器保护 (13) 8发电机保护 (14) 9母线保护 (15) 10微机保护基础 (17)
1绪论 1.1什么是主保护？什么是后备保护、近后备保护、远后备保护？什么是辅助保护？什么 是异常运行保护？ 1.2说明对电力系统继电保护有那些基本要求。 1.3简要说明继电保护装置的一般构成以及各部分的作用。 1.4如图所示电力系统。(1)分别说明在保护和断路器都正常的情况下，k1、k2、k3、k4点 故障时按选择性的要求哪些保护应发跳闸命令，跳开哪些断路器？(2)k4点故障时，如果QF2拒动，则应将哪个断路器断开？(3)k1点故障时QF2拒动，如果近后备保护动作会断开哪些断路器，远后备保护动作会断开哪些断路器？ B
2基本器件 2.1什么是电流继电器的动作电流、返回电流和返回系数？过量动作继电器、欠量动作继 电器的返回系数有什么区别？
3电网电流保护 3.1 在图示系统中，试分析：(1)保护1、4和9的最大和最小运行方式，(2)保护8与保护 6配合、保护1与保护9配合时计算最大、最小分支系数对应的运行方式。 QF1 QF2 A B QF8 QF7 C QF3 QF4 QF6 QF5 D QF10 QF9 系统M 系统N 3.2 分析电流保护中各段如何保证选择性？各段的保护范围如何，与哪些因素有关？ 3.3 分析和比较Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段电流保护的异同，试按“四性”的要求评价它们的优缺点。 3.4 为什么三段式电流保护中只有过电流保护在整定计算时考虑返回系数和自起动系 数？ 3.5 如何确定保护装置灵敏性够不够？何谓灵敏系数？为什么一般总要求它们至少大于 1.2-1.5以上？是否越大越好？ 3.6 在图所示网络中，等值系统电势为380/，等值系统阻抗为10Ω。线路AB 始端保 护1装有三段式电流保护，线路BC 始端保护2装有两段式电流保护，均采用不完全星形接线方式，电流互感器变比为5/5，线路AB 和BC 的最大负荷电流分别为2.3A 和2A ，线路BC 的过电流保护动作时限为3s 。试完成线路AB 和BC 保护的整定计算， 并计算各电流继电器的动作值。（rel 1.2K I =，rel rel 1.1K K II III ==，re 0.85K =，ss 1K =） 5/5 QF1 5/5 QF2 A B C D 15Ω 23Ω 10Ω 3.7 某配网系统接线如图所示。已知最大运行方式下降压变电所10kV 母线(k1点)三相短 路电流为4776A ，线路末端三相短路电流为835A ；最小运行方式下，降压变电所10kV 母线(k1点)两相短路电流为3266A ；线路的最大负荷电流为230A 。设该线路只配置电流速断保护和定时限过电流保护，计算各保护的电流定值，并进行有关校验
距离保护的基本原理线路正常运行时：Z＝U/I＝ Z1L+Z L d≈Z L d Z＝U/I＝Z1L+Z L d≈Z L d为负荷阻抗值大角度在30°左右 线路故障时：Z＝U/I＝Z1L k＝Z k 为故障点到保护安装处的线路阻抗即短路阻抗值小角度在60°～90°左右 利用线路故障时阻抗下降的特点构成 低阻抗保护习惯称距离保护 ?特点： 保护区基本不受系统运行方式的影响 能够区分短路与负荷状态?应用： 110K V及以上线路 基本原理?概念 距离保护－反应故障点至保护安装处的阻抗（距离）并根据阻抗的大小（距离的远近） 确定动作时限的保护。用符号表示。 测量阻抗－保护安装处母线电压与流过保护的电流的比值。又称为感受阻抗。Z M＝U/I 整定阻抗－当Φs e t＝Φz L 时保护区末端至保护安 装处的线路阻抗。用符号Z s e t表示?基本原理①线路正常运行时：Z M＝Z L d＞Z s e t保护不启动 ②线路故障时：Z M＝Z1L k ＝Z k＞Z s e t保护不启动Z M＝Z1L k＝Z k≤Z s e t 保护启动 ③启动后的保护动作时限与距离有关保护1：Z M1＝Z A B+Z1L k＝Z1(L A B+L k） 保护2：Z M2＝Z1L k 距离长时限长，距离短时限短，从而保证选 择性 ?基本原理 ①线路正常运行时：Z M＝Z L d＞Z s e t保护不启动 ②线路故障时：Z M＝Z1L k ＝Z k＞Z s e t保护不启动 Z M＝Z1L k＝Z k≤Z s e t保护启动③启动后的保护动作时限 与距离有关保护1：Z M1 ＝Z A B+Z1L k＝ Z1(L A B+L k） 保护2：Z M2＝Z1L k 距离长时限长，距离 短时限短，从而保证选 择性三段式距离保 护?组成 距离Ⅰ段：ZⅠs e t.1＝ K r e l×Z A B K r e l－可靠 系数取0.8～0.85 可保护线路全长的 （80～85）％瞬时动作 距离Ⅱ段：Z Ⅱ s e t.1＝ K r e l×（Z A B＋Z Ⅰ s e t.2) t Ⅱ 1＝t Ⅰ 2＋ Δt＝0.5s 可保护线路全长及下 级线路始端的一部分 距离Ⅲ段：整定阻抗按躲 过线路的最小负荷阻抗整 定 动作时 限按阶梯时限原则确定 保护区较广包括 本级、下级甚至更远 一般Ⅰ、Ⅱ段作为主保 护，Ⅲ段作为后备保护 ?主要元件及其作用 1.电压二次回路断线闭锁 元件：TV二次断线时将 保护闭锁 2. 起动元件：被保护线路 发生短路时立即起动保 护，判断是否是保护范围 内的故障。 3.测量元件：测量短路点 到保护安装处的阻抗，决 定保护是否动作。 4. 振荡闭锁元件：也可以 理解为故障开放元件。在 系统振荡时将保护闭锁。 5.时间元件：设置必要的 延时以满足选择性。?工作 情况 ①正常运行时 起动元件及测 量元件ZⅠ、ZⅡ、ZⅢ均 不动作，距离保护可靠不 动作。 ②线路故障时 起动元件动 作，振荡闭锁元件开放， 测量元件ZⅠ、ZⅡ、ZⅢ 测量至保护安装处的阻 抗，在其保护范围内时动 作，保护出口跳闸。 ③T V二次断线 闭锁保护并发 出断线信号 ④系统振荡 起动元件不动 作，振荡闭锁元件不开放， 将保护闭锁
第三章 电网的距离保护 第一节 距离保护的作用原理 一﹑基本概念 电流保护的优点：简单﹑可靠﹑经济。缺点：选择性﹑灵敏性﹑快速性很难满足要求（尤其35kv 以上的系统）。 距离保护的性能比电流保护更加完善。 Z d U d . . . . 1f e f d d d ld I U Z I U Z Z = <= =，反映故障点到保护安装处的距离——距离保护，它基 本上不说系统的运行方式的影响。 二﹑距离保护的时限特性 距离保护分为三段式： I 段：AB I dz Z Z )85.0~8.0(1=，瞬时动作 主保护 II 段：)(2 1I dz AB II K II dz Z Z K Z +=，t=0.5’’ III 段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性。————后备保护 第二节 阻抗继电器 阻抗继电器按构成分为两种：单相式和多相式 单相式阻抗继电器：指加入继电器的只有一个电压U J （相电压或线电压）和一个电流I J （相电流或两相电流之差）的阻抗继电器。
J J J I U Z . . = ——测量阻抗 Z J =R+jX 可以在复平面上分析其动作特性 它只能反映一定相别的故障，故需多个继电器反映不同相别故障。 多相补偿式阻抗继电器：加入的是几个相的补偿后的电压。它能反映多相故障，但不能利用测量阻抗的概念来分析它的特性。 本节只讨论单相式阻抗继电器。 一﹑阻抗继电器的动作特性、 PT l d PT l l PT J J J n n Z n n I U n I n U I U Z ?=? = = = 1 . 1. 1. 1. . . BC 线路距离I 段内发生单相接地故障， Z d 在图中阴影内。 由于1）线路参数是分布的， Ψd 有差异 2)CT,PT 有误差 3）故障点过渡电阻 4）分布电容等 所以Z d 会超越阴影区。 因此为了尽量简化继电器接线，且便于制造和调试，把继电器的动作特性扩大为一个圆，见图。 圆1：以od 为半径——全阻抗继电器（反方向故障时，会误动，没有方向性） 圆2：以od 为直径——方向阻抗继电器（本身具有方向性） 圆3：偏移特性继电器 另外，还有椭圆形，橄榄形，苹果形，四边形等 二﹑利用复数平面分析阻抗继电器 它的实现原理：幅值比较原理 B A U U . . ≥ J
华南理工大学网络教育学院《电力系统继电保护原理》课程作业答案171801 20170910 作业答题注意事项： 1）本作业共含客观题48题（单选20题，判断28题），主观题5题。所有题目答案务必填写在答题页面的答题表格中，填写在 题目中间或下面空白处的答案以0分计。单项选择题填写字 母ABCD之一，判断题大写V字表示正确，大写X表示错误。 其它填写方法将不能正确判别；主观题答案写在答题纸页面内 各题的表格方框内，其内容框大小可自行调节； 2）不要把答案拍摄成图片再贴入本文档，不要修改本文件中答题表格格式，务必将答题文件命名为“[学生姓名][答案].doc”, 用word2003格式存储并上传到网页，谢谢！ 3）提交作业答案文件时请删除所有题目，答案文件应仅含个人信息表、客观题答案表和主观题答题表，不含题目； 4）不标注本人姓名的文件名无效，仅将答案拷贝到网页编辑框而没有上传答案word附件的作业，可能会造成批阅速度、格式 正确性上的较大困难，请同学们理解。 作业题目 一、单项选择题（20题） 1、电力系统继电保护的四个基本要求，不包括（）。 （A）选择性；（B）速动性；（C）灵敏性；（D）针对性。 2、使用调试最方便的保护是（）。 (A)电磁式保护；（B）分立晶体管保护；（C）集成电路保护；（D）微机保护。
3、电力系统中发生概率最大故障是（）。 （A）三相短路；（B）两相短路；（C）单相接地故障；（D）两相接地故障。 4、（）不属于影响距离保护工作的因素。 （A）短路点过渡电阻；（B）电力系统振荡； （C）电压回路断线；（D）并联电容补偿。 5、目前，（）还不能作为纵联保护的通信通道。 （A）公用无线网络通道（wireless network）； （B）输电线路载波或高频通道(power line carrier)； （C）微波通道(microwave)； （D）光纤通道(optical fiber)。 6、可以作为相邻线路的后备保护的纵联差动保护是（）。 (A)分相电流纵联差动保护；(B)电流相位比较式纵联保护； (C)方向比较式纵联保护；(D)距离纵联保护； 7、（）是后加速保护的优点之一。 (A)能够快速地切除各段线路上发生的瞬时性故障； (B)可能使瞬时性故障米不及发展成为永久性故障，从而提高重合闸的成功率； (C)使用设备少，只需装设一套重合闸装置，简单、经济； (D)第一次是有选择性地切除故障，不会扩大停电范围，特别是在重要的高压电网中一般不允许保护无选择性的动作而后以重合闸来纠正（前加速的方式）。 8、下列方式不属于综合重合闸（简称综重）工作方式的是（）。 (A)两相重合闸方式； (B)三相重合闸方式； (C)单相重合闸方式； (D)停用重合闸方式。 9、双侧电源线路的过电流保护加方向元件是为了（）。 （A）保证选择性；(B)提高灵敏性；(C)加强可靠性；(D)提高速动性。 10、发电机定子绕组单相接地时，中性点对地电压（）。 （A）为零；（B）上升为线电压；（C）上升为相电压；（D）上升为线电压α倍（α表示由中性点到故障点的匝数占全部绕组匝数的百分数）。 11、互感器二次侧应有安全可靠的接地,其作用是（）。 A 便于测量时形成回路； B 以防互感器一、二次绕组绝缘破坏时,高电压对二次设备及人身的危害； C 有助于泄放雷电流； D 提高保护设备抗电磁干扰能力。 12、瞬时电流速断保护的动作电流应大于（）。
、继电保护装置的作用：能反应电力系统中各电气设备发生故障或不正常工作状态，并作用于断路器跳闸或发出信号。 2、继电保护装置的基本要求：选择性、快速性、灵敏性、可靠性。 选择性：系统发生故障时，要求保护装置只将故障设备切除，保证无故障设备继续运行，从而尽量缩小停电范围，保护装置这样动作就叫做有选择性。 快速性：目前，断路器的最小动作时间约为0.05～0.06秒。110KV 的网络短路故障切除时间约为0.1～0.7秒；配电网络故障切除的最小时间还可更长一些，其主要取决于不允许长时间电压降低的用户，一般约为0.5～1.0秒。对于远处的故障允许以较长的时间切除。 灵敏性：保护装置对它在保护范围内发生故障和不正常工作状态的反应能力称为保护装置的灵敏度。 可靠性：保护装置的可靠性是指在其保护范围内发生故障时，不因其本身的缺陷而拒绝动作，在任何不属于它动作的情况下，又不应误动作。保护装置的选择性、快速性、灵敏性、可靠性这四大基本要求是相互联系而有时又相互矛盾的。在具体考虑保护的四大基本要求时，必须从全局着眼。一般说来，选择性是首要满足的，非选择性动作是绝对不允许的。但是，为了保证选择性，有时可能使故障切除的时间延长从而要影响到整个系统，这时就必须保证快速性而暂时牺牲部分选择性，因为此时快速性是照顾全局的措施。 3、继电保护的基本原理
继电保护装置的三大组成部分：一是测量部分、二是逻辑部分、三是执行部分。继电保护的原理结构图如下： 第一章电网相间短路的电流电压保护 一、定时限过流保护的工作原理及时限特性 1、继电保护装置阶梯形时限特性：各保护装置的时限大小是从用户到电源逐级增长的，越靠近电源的保护，其动作时限越长，用t1、t 2、t3分别表示保护1、2、3的动作时限则有t1>t2>t3，它好比一个阶梯，故称为阶梯形时限特性。定时限过流保护的阶梯形时限特性如下图： 二、电流电压保护的常用继电器 1、继电器的动作电流：使继电器刚好能够动作的最小电流叫继电器的动作电流Id.j。 2、继电器的返回电流：使继电器刚好能够返回的最大电流叫继电器的返回电流If.j。 3、电流返回系数：Kf=Id.j/If.j DL-10系列电流继电器的返回系数一般不小于0.85。 4、过电压继电器的动作电压Ud.j：使继电器刚好能够动作的最小电压叫继电器的动作电压。 5、过电压继电器的返回电压Uf.j：使继电器刚好能够返回的最大电压叫继电器的返回电压。 6、DJ-122型是低电压继电器，其电压返回系数Kf>1，一般不大于1.2。 7、电压返回系数：Kf=Ud.j/Uf.j 一般不在0.85左右。
第一章 填空题: 1.电力系统继电保护应满足(选择性 )( 速动性)(灵敏性) ( 可靠性)四个基本要求。 2.电力系统发生骨子后,总伴随有电流(增大)电压 (降低) 线路始端测量阻抗的(减小) 电压与电流之间相位角(变大) 3.电力系统发生故障时,继电保护装置应(切除故障设备),继电保护装置一般应(发出信号) 4.电力系统切除故障时的时间包括(继电保护动作)时间与(断路器跳闸)的时间 5.继电保护灵敏性指其对保护范围内发生故障或不正常工作状态的反应能力 6.继电保护装置一般由测量部分,逻辑环节与执行输出组成。 7.继电保护装置的测量部分就是由被保护原件的(某些运行参数)与保护的整定值进行比较。 选择题: 8我国继电保护技术发展过了五个阶段,其发展顺序就是C A机电型晶体管型整流型集成电路型微机型 B机电型整流型集成电路型晶体管型微机型 C机电型整流型晶体管型集成电路型微机型 9电力系统最危险的故障C A单相接地 B两相短路 C 三相短路 10电力系统短路时最严重的后果就是C A电弧使故障设备损坏 B使用户的正常工作遭到破坏C破坏电力系统运行的稳定性 11.继电保护的灵敏度系数K1m要求(C) (A)K1m<1 (B)K1m=1 (C)K1m>1 12.线路保护一般装设两套,它们就是 (B) (A)主保护 (B)一套为主保护,另一套为后备保护 (C)后备保护 判断题: 13.电气设备过负荷时,继电保护应将过负荷保护设备切除。(错) 14.电力系统继电保护装置通常应在保护选择性的前提下,使其快速动作。(对) 15.电力系统在不正常工作状态时,继电保护不但发出信号,同时也把不正常工作的设备切除(错) 16.能使电流继电器从释放状态改变至动作状态的最大电流称为继电器的动作电流。(错)
距离保护 距离保护是指利用阻抗元件来反应短路故障的保护装置。 目录 概念 距离保护是反应故障点至保护安装地点之间的距离（或阻抗）。并根据距离的远近而确定动作时间的一种保护装置。该装置的主要元件为距离（阻抗）继电器，它可根据其端子上所加的电压和电流测知保护安装处至短路点间的阻抗值，此阻抗称为继电器的测量阻抗。当短路点距保护安装处近时，其测量阻抗小，动作时间短；当短路点距保护安装处远时，其测量阻抗增大，动作时间增长，这样就保证了保护有选择性地切除故障线路。 用电压与电流的比值(即阻抗)构成的继电保护，又称阻抗保护，阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与 距离保护 电流的比值：U/I=Z，也就是短路点至保护安装处的阻抗值。因线路的阻抗值与距离成正比，所以叫距离保护或阻抗保护。距离保护分为接地距离保护和相间距离保护等。 距离保护分的动作行为反映保护安装处到短路点距离的远近。与电流保护和电压保护相比，距离保护的性能受系统运行方式的影响较小。
特性 当短路点距保护安装处近时，其量测阻抗小，动作时间短;当短路点距保护安装处远时，其量测阻抗大,动作时间就增长，这样保证了保护有选择性地切除故障线路。距离保护的动作时间 (t)与保护安装处至短路点距离(l)的关系t=f(l),称为距离保护的时限特性。为了满足继电保护速动性、选择性和灵敏性的要求，目前广泛采用具有三段动作范围的时限特性。三段分别称为距离保护的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，它们分别与电流速断、限时电流速断及过电流保护相对应。 距离保护的第Ⅰ段是瞬时动作的，它的保护范围为本线路全长的80～85％;第Ⅱ段与限时电流速断相似,它的保护范围应不超出下一条线路距离第Ⅰ段的保护范围，并带有高出一个△t的时限以保证动作的选择性;第Ⅲ段与过电流保护相似，其起动阻抗按躲开正常运行时的负荷参量来选择，动作时限比保护范围内其他各保护的最大动作时限高出一个△t。 组成 (1)测量部分，用于对短路点的距离测量和判别短路故障的方向。 (2)启动部分，用来判别系统是否处于故障状态。当短路故障发生时，瞬时启动保护装置。有的距离保护装置的启动部分兼起后备保护的作用。 (3)振荡闭锁部分，用来防止系统振荡时距离保护误动作。 (4)二次电压回路断线失压闭锁部分，当电压互感器（TV）二次回路断线失压时，它可防止由于阻抗继电器动作而引起的保护误动作。但当TV断线时保护可以选择投/退“TV断线相过流保护”。 (5)逻辑部分，用来实现保护装置应有的性能和建立各段保护的时限。 装置构成 一般情况下,距离保护装置由以下4种元件组成。①起动元件：在发生故障的瞬间起动整套保护，并可作 距离保护
与发电机型式和冷却方式有关的A参数，随着发电机机组容量的增大而： A. 成周期性变化； B. 恒定不变； C. 逐步减小； D. 逐步增大； 回答错误!正确答案： C 正常、过激运行的发电机失磁后，机端测量阻抗的变化轨迹应该是 A. 从第Ⅰ象限到第Ⅳ象限 B. 从第Ⅰ象限到第Ⅲ象限 C. 从第Ⅰ象限到第Ⅱ象限 D. 从第Ⅳ象限到第Ⅱ象限 回答错误!正确答案： A 闭锁式方向纵联保护中，闭锁信号是： A. 由短路功率为正的一侧发出的 B. 由短路功率为负的一侧发出的 C. 只在负半周发信 D. 只在正半周发信 回答错误!正确答案： B 对自动重合闸前加速而言，下列叙述哪个是不正确的： A. 保护第一次切除故障可能有选择性 B. 保护第一次动作可能有延时 C. 保护第二次切除故障一定有选择性
D. 保护第二次动作可能有延时 回答错误!正确答案： B 距离Ⅲ段的灵敏度校验中应采用。 A. 最大分支系数 B. 过激分支系数 C. 最小分支系数 D. 正常分支系数 回答错误!正确答案： A 在不需要动作时保护不误动，保护范围内发生应该动作的故障时不拒动的特性是指保护的。 A. 可靠性 B. 速动性 C. 灵敏性 D. 选择性 回答错误!正确答案： A 汽轮发电机失磁后是否继续运行主要取决于下列哪个因素？ A. 系统的运行方式； B. 发电机自身的状态； C. 系统的无功储备； D. 负荷需求； 回答错误!正确答案： C 自动重合闸后加速一般适用于下列哪种情况？
A. 110kV及以上电压等级线路； B. 35kV及以下电压等级线路； C. 系统发生永久性故障； D. 系统发生瞬时性故障； 回答错误!正确答案： A 纵联电流相差动保护中，保护装置本身的最大角度误差是多少度？ A. 0.06 B. 22 C. 15 D. 7 回答错误!正确答案： C 故障切除时间等于： A. 保护装置和断路器动作时间的总和 B. 保护的固有动作时间 C. 保护的整定时间 D. 断路器的动作时间 回答错误!正确答案： A 方向阻抗继电器在保护出口处可能有。 A. 电压死区 B. 补偿电压 C. 最小保护范围 D. 补偿电流
水轮发电机长期允许的负序电流一般是发电机额定电流的多少倍？ A. 8％； B. 12％； C. 40％； D. 4％； 回答错误!正确答案： B 发电机失磁保护动作的必要条件是： A. 机端测量阻抗位于第Ⅳ象限； B. 发电机吸收感性无功； C. 机端电压降低； D. 励磁电压降低；
回答错误!正确答案： D 理想情况下，线路内部故障时，纵联电流保护中差动回路的电流： A. 为故障电流的总和 B. 为0 C. 为电容电流 D. 为负荷电流 回答错误!正确答案： A 助增的分支系数： A. 小于0 B. 小于1 C. 与电源的位置与大小无关 D.
大于等于1 回答错误!正确答案： D 能够反映发电机定子绕组匝间短路的保护称为： A. 横联差动； B. 失灵保护； C. 过电流保护； D. 纵联差动； 回答错误!正确答案： A 对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备称为电力系统的。 A. 二次设备 B. 备用设备 C. 一次设备
D. 高压设备 回答错误!正确答案： A 理想条件下，正常运行及外部故障时，流过差动回路的电流应该是： A. 负荷电流； B. 励磁电流； C. 0； D. 外部故障电流的总和； 回答错误!正确答案： C 正常、过激运行的发电机失磁后，机端测量阻抗的变化轨迹应该是 A. 从第Ⅰ象限到第Ⅱ象限 B. 从第Ⅰ象限到第Ⅲ象限 C.
从第Ⅰ象限到第Ⅳ象限 D. 从第Ⅳ象限到第Ⅱ象限 回答错误!正确答案： C 单侧电源供电的线路上发生故障时，过渡电阻使测量阻抗。 A. 保持不变 B. 由感性变为容性 C. 增大 D. 减小 回答错误!正确答案： C 励磁涌流的波形偏于时间轴的一侧，主要是由于励磁涌流中什么的影响？ A. 高次谐波； B. 非周期分量；