电力系统继电保护 董双桥 2005年9月
第一部分电力系统继电保护的基本知识 电力系统：由发电电厂中的电气部分，变电站，输配电线路，用电设备等组成的统一体：它包括发电机、变压器、线路、用电设备以及相应的通信，安全自动装置，继电保护，调调自动化设备等。 电力系统运行有如下特点： 1、电能的生产，输送和使用必须同时进行。 2、与生产及人们的生活密切相关。 3、暂态进程非常短，一个正常运行的系统可能在几分钟，甚致几秒钟内瓦解。 电力系统继电保护的作用。 电力系统在运行中，可能由于以下原因，发生故障或不正常工作状态。 1、外部原因：雷击，大风，地震造成的倒杆，绝缘子污秽造成污闪，线路覆冰造成冰闪。 2、内部原因：设备绝缘损坏，老化。 3、系统中运行人员误操作。 电力系统故障的类型： 1、单相接地故障D（1） 2、两相接地故障D（1.1） 3、两相短路故障D（2） 4、三相短路故障D（3） 5 线路断线故障 以上故障单独发生为简单故障。在不同地点同时发生两个或以上称为复故障。 电力系统短路故障的后果： 1、短路电流在短路点引起电弧烧坏电气设备。 2、造成部分地区电压下降。 3、使系统电气设备，通过短路电流造成热效应和电动力。 4、电力系统稳定性被破坏，可能引起振荡，甚至鲜列。 不正常工作状态有：电力系统中电气设备的正常工作遭到破坏，但未发展成故障。 不正常工作状态有： 1）电力设备过负荷，如：发电机，变压器线路过负荷。 2）电力系统过电压。 3）电力系统振荡。
4）电力系统低频，低压。 电力系统事故：电力系统中，故障和不正常工作状态均可能引起系统事故，即系统全部或部分设备正常运行遭到破坏，对用户非计划停电、少送电、电能质量达不到标准（频率，电压，波形）、设备损坏等。 继电保护的作用，就检测电力系统中各电气设备的故障和不正常工作状态的信息，并作相应处理。 继电保护的基本任务： 1）将故障设备从运行系统中切除，保证系统中非故障设备正常运行。 2）发生告警信号通知运行值班人员，系统不正常工作状态已发生或自动调整使系统恢复正常工作状态。 电力系统对继电保护的基本要求（四性） 1）选择性：电力系统故障时，使停电范围最小的切除故障的方式 2）快速性：电力系统故障对设备、人身、系统稳定的影响与故障的持续时间密切相关，故障持续时间越长，设备损坏越严重；对系统影响也越大。因此，要求继电保护快速的切除故障。 电力系统对继电保护快速性的要求与电网的电压等级有关。 35kV及以下保护动作时间工段60-80ms 110kV 工段40-60ms 220kV 高频保护20-40ms 500kV 20-40ms 快速切除故障，可提高重合闸成功率，提高线路的输送容量。 3）灵敏性：继电保护装置在它的保护范围内发生故障和不正常工作状态的反应能力（各种运行方式，最大运行方式，最小运行方式），故障时通人保护装置的故障量与保护装置的整定值之比，称为保护装置的灵敏度。 4）可靠性： ①保护范围内发生故障时，保护装置可靠动作切除故障,不拒动。 ②保护范围外发生故障和正常运行时，保护可靠闭锁,不误动。 在保护四性中：重要的是可靠性，关键是选择性，灵敏性按规程要求,快速性按系统要求。
2．对本元件主保护起后备作用的保护称为近后备保护。 3．在两相星形接线的中性线上接入一个继电器是为了提高保护的灵敏系数。 4.功率方向继电器用90°接线方式，若，则= Uab 。 5、为保证选择性,过电流保护的动作时限应按阶梯原则整定,越靠近电源处的保护,时限越长 7、距离I段和距离II 8.方向所占面积大的动作特性的阻抗继电器。 、目前在电力系统中，自动重合闸与继电保护配合的方式主要有两种：即 2.简述瞬时电流速断保护的优缺点。 优点：简单可靠、动作迅速。 缺点：不能保护本线路全长，故不能单独使用，另外，保护范围随运行方式和故障类型而变化。 4.纵联保护根据通信通道的不同可分为哪几类保护？ 1、电力线载波纵联保护(简称高频保护)。 2、微波纵联保护(简称微波保护)。 3、光纤纵联保护(简称光纤保护)。 4、导引线纵联保护(简称导引线保护)。 3、、定时限过流保护的特点是什么? 2、何谓继电保护装置的可靠性? 3、什么叫重合闸后加速? 4、相间方向电流保护中，功率方向继电器一般使用的内角为多少度?采用90°接线方式有什么优点?
1. 电力系统运行状态：是指电力系统在不同运行条件下的系统与设备的工作 状态； 2. 短路故障类型：三相故障、两相故障、两相短路接地、单相接地故障 ● 常见故障单相接地故障 3. 负荷电流与供电电压之间的相位角就是通常所说的功率因数角，一般小于 030 4. 电流速断保护：优点：简单可靠、动作迅速；缺点：不可能保护线路的全长，并且保护范围直接受运行方式变化的影响。 5. 限时电流保护：增加一段带时限动作的保护，用来切除本线路速段保护范围以外的故障，同时也能作为速断保护的后备。 6. 定时限过电流保护：保护启动后出口动作时间的固定的整定时间 7. 电流保护的接线方式 是指保护中的电流继电器与电流互感器之间的连接方式。有两种：三相星型接线、两相星型接线 8. 方向性电流保护的主要特点：在原有电流保护的基础上增加一个功率方向判断元件，以保证在反方向故障时把保护闭锁使其不致误动作。 用以判断功率方向或测定电电压间相位角的元件（继电器）称为 功率方向元件（功率方向继电器） 9. 零序电流保护主要由零序电流(电压)滤过器、电流继电器和零序方向继电器三部分组成 10. 整定阻抗 1set set Z z L =，1z 为单位长度线路的复阻抗；set L 整定长度 11. 距离保护一般由启动、测量、振荡闭锁、电压回路断线闭锁、配合逻辑和出口等几部分组成。 12. 电压形式相位比较方程： 0090arg 90C D U U -≤≤ 13. 只有实际测量电流在最小和最大精确工作电流之间、测量电压在最小精确工作电压以上时，三段式距离保护才能准确地配合工作，其误差已被考虑在可靠系数中。最小精确工作电流是距离保护测量元件的一个重要参数，越小越好。 14. 纵联保护：将线路一侧电气量信息传到另一侧去，安装于线路两侧的保护对两侧的电气量同时比较、联合工作，就是说在线路两侧之间发生纵向的联系 15. 纵联保护按4种：导引线纵联保护；电力线载波纵联保护；微波纵联保护；光纤纵联保护。 16.电力载波通道的优点：无中继通信距离长；经济、使用方便；工地施工比较简单。缺点：通信速率低；抗干扰能力低。 光纤通信组成发射机、光纤、中继器和光端接收机 前加速优点：（1）能够快速地切除瞬时故障，（2）提高重合闸的成功率；能保证发电厂和重要变电所的母线电压在0.6~0.7倍额定电压以上，从而保证厂用电和重要用户的电能质量；（4）只需装设一套重合闸装置，简单经济。 ●前加速的缺点：（1）断路器工作条件恶劣，动作次数较多；（2）重合于永久性故障上时，故障切除的时间可能较多；（3）如果重合闸装置或断路器QF3拒绝合闸，则将扩大停电范围。
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（）。
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
电力系统继电保护（第二版） 张保会尹项根主编 继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么? 答:继电保护装置就是指能反应电力系统中设备发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置.它的作用包括:1.电力系统正常运行时不动作;2.电力系统部正常运行时发报警信号,通知值班人员处理,使电力系统尽快恢复正常运行;3.电力系统故障时,甄别出发生故障的电力设备,并向故障点与电源点之间、最靠近故障点断路器发出跳闸指令,将故障部分与电网的其他部分隔离。 继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能,各环节的作用是什么? 答:继电保护装置一般通过测量比较、逻辑判断和执行输出三个部分完成预定的保护功能。测量比较环节是册来那个被保护电器元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判别保护装置是否应该启动。逻辑判断环节是根据测量环节输出的逻辑信号，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该使断路器跳闸。执行输出环节是根据逻辑部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。 线路上装设两组电流互感器，线路保护和母线保护应各接哪组互感器？ 答：线路保护应接TA1，母线保护应接TA2。因为母线保护和线路保护的保护区必须重叠，使得任意点的故障都处于保护区内。 后备保护的作用是什么？ 答：后备保护的作用是在主保护因保护装置拒动、保护回路中的其他环节损坏、断路器拒动等原因不能快速切除故障的情况下，迅速启动来切除故障。 为什么定时限过电流保护的灵敏度、动作时间需要同时逐级配合，而电流速断的灵敏度不需要逐级配合？答：定时限过电流保护的整定值按照大于本线路流过的最大负荷电流整定，不但保护本线路的全长，而且保护相邻线路的全长，可以起远后备保护的作用。当远处短路时，应当保证离故障点最近的过电流保护最先动作，这就要求保护必须在灵敏度和动作时间上逐级配合，最末端的过电流保护灵敏度最高、动作时间最短，每向上一级，动作时间增加一个时间级差，动作电流也要逐级增加。否则，就有可能出现越级跳闸、非选择性动作现象的发生。由于电流速断只保护本线路的一部分，下一级线路故障时它根本不会动作，因而灵敏度不需要逐级配合。 在双侧电源供电的网络中，方向性电流保护利用了短路时电气量的什么特征解决了仅利用电流幅值特征不能解决的问题？ 答：在双侧电源供电网络中，利用电流幅值特征不能保证保护动作的选择性。方向性电流保护利用短路时功率方向的特征，当短路功率由母线流向线路时表明故障点在线路方向上，是保护应该动作的方向，允许保护动作。反之，不允许保护动作。用短路时功率方向的特征解决了仅用电流幅值特征不能区分故障位置的问题，并且线路两侧的保护只需按照单电源的配合方式整定配合即可满足选择性。 功率方向判别元件实质上是在判别什么？为什么会存在“死区”？什么时候要求它动作最灵敏？ 答：功率方向判别元件实质是判别加入继电器的电压和电流之间的相位，并且根据一定关系[cos(+a)是否大于0]判别初短路功率的方向。为了进行相位比较，需要加入继电器的电压、电流信号有一定的幅值（在数字式保护中进行相量计算、在模拟式保护中形成方波），且有最小的动作电压和电流要求。当短路点越靠近母线时电压越小，在电压小雨最小动作电压时，就出现了电压死区。在保护正方向发生最常见故障时，功率方向判别元件应该动作最灵敏。 为了保证在正方向发生各种短路时功率判别元件都能动作，需要确定接线方式及内角，请给出90°接线方式正方向短路时内角的范围。 答：(1)正方向发生三相短路时，有0° 第一章、绪论 1、电力系统运行状态概念及对应三种状态： 正常（电力系统以足够的电功率满足符合对电能的需求等）不正常（正常工作遭到破坏但还未形成故障，可继续运行一段时间的情况）故障(电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、误操作、设计制造缺陷等原因会发生如短路，断线等故障) 2、电力系统运行控制目的： 通过自动和人工的控制，使电力系统尽快摆脱不正常运行状态和故障状态，能够长时间的在正常状态下运行。 3、电力系统继电保护： 泛指继电保护技术和由各种继电保护装置组成的继电保护系统。 4、事故： 指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户停电或少送电或电能质量变坏到不能允许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏的事件。 5、故障： 电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、误操作、设计制造缺陷等原因会发生如短路，断线等。 6、继电保护装置： 指能反应电力系统中电气设备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。 7、保护基本任务： 自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切除，使元件免于继续遭到损坏，保障其它非故障部分迅速恢复正常运行；反应电气设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。 8、保护装置构成及作用： 测量比较元件（用于测量通过被保护电力元件的物理参量，并与其给定的值进行比较根据比较结果，给出“是”“非”“0”“1”性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应启动）、逻辑判断元件（根据测量比较元件输出逻辑信号的性质、先后顺序、持续时间等，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否该使断路器跳闸、发出信号或不动作，并将对应的指令传给执行输出部分）、执行输出元件（根据逻辑判断部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作） 9、对电力系统继电保护基本要求： 可靠性（包括安全性和信赖性；最根本要求；不拒动，不误动）；选择性；速动性；灵敏性 10、保护区件重叠： 为了保证任意处的故障都置于保护区内。区域越小越好，因为在重叠区内发生短路时，会造成两个保护区内所有的断路器跳闸，扩大停电范围。 11、故障切除时间等于保护装置（0.06-0.12s，最快0.01-0.04s）和断路器动作时间（0.06-0.15，最快0.02-0.6）之和。 12、①110kv及以下电网，主要实现“远后备”-一般下级电力元件的后备保护安装在上级（近电源侧）元件的断路器处；②220kv及以上电网，主要实现“近后备”-，“加强主保护，简化后备保护” 13、电力系统二次设备： 对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备。 1 绪论 1.1电力系统如果没有配备完善的继电保护系统，想象一下会出现什么情景？ 答：现代的电力系统离开完善的继电保护系统是不能运行的。当电力系统发生故障时，电源至故障点之间的电力设备中将流过很大的短路电流，若没有完善的继电保护系统将故障快速切除，则会引起故障元件和流过故障电流的其他电气设备的损坏；当电力系统发生故障时，发电机端电压降低造成发电机的输入机械功率和输出电磁功率的不平衡，可能引起电力系统稳定性的破坏，甚至引起电网的崩溃、造成人身伤亡。如果电力系统没有配备完善的继电保护系统，则当电力系统出现不正常运行时，不能及时地发出信号通知值班人员进行合理的处理。 1.2继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么? 答:继电保护装置就是指能反应电力系统中设备发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置.它的作用包括:1.电力系统正常运行时不动作;2.电力系统部正常运行时发报警信号,通知值班人员处理,使电力系统尽快恢复正常运行;3.电力系统故障时,甄别出发生故障的电力设备,并向故障点与电源点之间、最靠近故障点断路器发出跳闸指令,将故障部分与电网的其他部分隔离。 1.3继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能,各环节的作用是什么? 答:继电保护装置一般通过测量比较、逻辑判断和执行输出三个部分完成预定的保护功能。测量比较环节是册来那个被保护电器元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判别保护装置是否应该启动。逻辑判断环节是根据测量环节输出的逻辑信号，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该使断路器跳闸。执行输出环节是根据逻辑部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。 1.4 依据电力元件正常工作、不正常工作和短路状态下的电气量复制差异，已经构成哪些原理的保护，这些保护单靠保护整定值能求出保护范围内任意点的故障吗？ 答：利用流过被保护元件电流幅值的增大，构成了过电流保护;利用短路时电压幅值的降低，构成了低电压保护；利用电压幅值的异常升高，构成了过电压保护；利用测量阻抗的降低和阻抗角的变大，构成了低阻抗保护。单靠保护增大值不能切除保护范围内任意点的故障，因为当故障发生在本线路末端与下级线路的首端出口时，本线路首端的电气量差别不大。所以，为了保证本线路短路时能快速切除而下级线路短路时不动作，这种单靠整定值得保护只能保护线路的一部分。 1.5依据电力元件两端电气量在正常工作和短路状态下的差异，可以构成哪些原理的保护？ 答：利用电力元件两端电流的差别，可以构成电流差动保护；利用电力元件两端电流相位的差别可以构成电流相位差动保护；利两侧功率方向的差别，可以构成纵联方向比较式保护；利用两侧测量阻抗的大小和方向的差别，可以构成纵联距离保护。 1.6 如图1-1所示，线路上装设两组电流互感器，线路保护和母线保护应各接哪组互感器？ 答：线路保护应接TA1，母线保护应接TA2。因为母线保护和线路保护的保护区必须重叠，使得任意点的故障都处于保护区内。 母线 线路 TA1TA2 图1-1 电流互感器选用示意图 1.7 结合电力系统分析课程的知识，说明加快继电保护的动作时间，为什么可以提高电力系统的稳定性？ 答：由电力系统分析知识可知，故障发生时发电机输出的电磁功率减小二机械功率基本不变，从而使发电机产生加速的不平衡功率。继电保护的动作时间越快，发电机加速时间越短，功率角摆开幅度就越小，月有利于系统的稳定。 由分析暂态稳定性的等面积理论可知，继电保护的动作速度越快，故障持续的时间就越短，发电机的加速面积就约小，减速面积就越大，发电机失去稳定性的可能性就越小，即稳定性得到了提高。 1.8后备保护的作用是什么？阐述远后备保护和近后备保护的优缺点。 答：后备保护的作用是在主保护因保护装置拒动、保护回路中的其他环节损坏、断路器拒动等原因不能快速切除故障的情况下，迅速启动来切除故障。 远后备保护的优点是：保护范围覆盖所有下级电力元件的主保护范围，它能解决远后备保护范围内所有故障元件由任何原因造成的不能切除问题。 远后备保护的缺点是：（1）当多个电源向该电力元件供电时，需要在所有的电源侧的上级元件处配置远后备保护；（2）动作将切除所有上级电源测的断路器，造成事故扩大；（3）在高压电网中难以满足灵敏度的要求。近后备保护的优点是：（1）与主保护安装在同一断路器处，在主保护拒动时近后备保护动作；（2）动作时只能切除主保护要跳开的断路器，不造成事故的扩大；（3）在高压电网中能满足灵敏度的要求。 近后备保护的缺点是：变电所直流系统故障时可能与主保护同时失去作用，无法起到“后备”的作用；断路器失灵时无法切除故障，不能起到保护作用。 - 1 - 电力系统继电保护第二部分 电力系统继电保护第二部分 第七章变压器保护 7-1变压器可能发生哪些故障和异常工作情况，应该装哪些保护？ 变压器的故障类型：变压器油箱内部故障和油箱外部故障 油箱内部故障：绕组的相间短路，匝间短路和中性点接地系统侧的接地短路； 油箱外部故障：主要是变压器的绝缘套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。 变压器的异常工作情况：外部短路引起的过电流过负荷，油箱漏油造成油面下降或冷却系统故障引起的油温升高；外部接地短路引起的中性点过电压；过电压或系统频率降低引起的过励磁等。应装的保护 瓦斯保护：反应变压器油箱内部各种短路和油面降低； 纵差动保护：反应变压器绕组或引出线相间短路、中性点直接接地系统侧绕组或引出线的单相接地及绕组匝间短路； 过电流保护：反应变压器外部相间短路并做瓦斯保护和纵差动保护的后备保护； 零序电流保护：反应中性点直接接地系统中变压器外部短路。 以及过负荷保护和过励磁保护。 7-2为什么变压器纵差保护不能代替瓦斯保护？ 瓦斯保护主要优点是结构简单、灵敏性高、能反应变压器油箱内部各种故障，特别是匝间短路或一相断线，纵差动保护往往不能动作，此外也是油箱漏油或绕组、铁芯烧损的唯一保护。 何时重瓦斯保护应由跳闸位置改为信号位置？ 为防止在变压器换油或瓦斯继电器实验时错误动作，使重瓦斯保护转为只发信号。 7-3变压器实现纵差动保护的基本原则是什么由于变压器高低压侧的额定电流不同，因此为保证纵差保护的正确工作就必须选择适当的电流互感器变比，使得在正常和外部故障时，两个二次电流相等，即在正常和外部短路时差动回路的电流等于零，保护不动作。而在内部短路时，差动回路的电流不为零，保护动作。 华南理工网络-《电力系统继电保护》课堂作业答案 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 《系统工程导论》 作业题 一．判断题（正确的写“对”，错误的写“错”） 1．一般系统理论重申亚里士多德的一个观点：系统的功能可以等于系统全部要素功能的总和。 【错】 2．典型故障曲线（浴盆曲线）告诉我们：系统的故障在早期故障期和偶然故障期，其故障率都很小，到损耗故障期，故障率会逐渐升高。 【对】 3．“什么也不干”，维持现状，也是一种方案，称为零方案。 【对】 4．香农把信息定义为两次不确定性之和，即： 信息(量) = 通信前的不确定性＋通信后尚存的不确定性。 【错】 5．系统模型，是对于系统的描述、模仿或抽象。它反映系统的物理本质与主要特征。 【对】 6．系统分析一般有七个步骤，根据具体情况，有些步骤可以并行进行，但不能改变顺序。 【错】 二．单项选择题（请将你选择的字母填写在括号内） 1．80年代末，钱学森提出处理开放的复杂巨系统的方法论 是从定性到定量综合集成方法，结合系统学理论和人工智能技术的发 展，又于己于1992年提出了建设从定性到定量综合集成研讨厅体系，进一步发 展了开放的复杂巨系统的系统方法。 2．系统的所谓相关性，包含两重意思：一是系统内部各元素之间存在 着这样那样的联系；二是系统与其环境之间也存在着这样那样的联系。 “联系”又称“关系”，常常是错综复杂的。 3．指标评分法主要有：（1）排队打分法；（2）_专家打分法_；（3）两两 比较法；（4）_体操计分法_：（5）_连环比率法_；（6）_逻辑判断评分法__。 4．对模型进行修正与简化的方法通常有：（1）去除一些变量；（2）合并 一些变量；（3）改变变量的性质；（4）改变变量之间的函数关系；（5）改 变约束。 5．任何一个系统都存在于一定的环境之中，在系统与环境之间 具有物质、能量和信息的交换。 6．系统分析的原则有那些？（1）内部因素与外部因素相结合； （2）微观效果与宏观效果相结合；（3）当前效果与长远效果相结合； （4）定量分析与定性分析相结合。 7．管理对于信息的要求是：（1）准确、（2）及时、（3）适用、（4）经济。 三简答题 1．按钱学森提出的系统新的分类方法，系统如何分类？对每一类系统举一例。 答：1）按照系统规模分为小系统、大系统、巨系统； 2）按照系统结构的复杂程度分为简单系统和复杂系统。 举例：小系统：一个家庭 大系统：一个地级市 巨系统：一个国家。 简单：一个局域网 复杂：因特网。 2．简述系统与环境的关系 答：新系统产生于环境；新系统的约束条件决定于环境；决策的依据来自于环境，试制所需资源来自于环境；最后，系统的品质也只能放在环境中进行评价。 第一章 I. 电力系统的正常工作状态、不正常工作状态和故障状态（填空） 2 .一般将电能通过的设备称为电力系统的一次设备。 3. 对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备，称为电力系统的二次设备。 4. 所有的等式约束条件均满足，部分的不等式约束条件不满足但又不是故障的电力系统工作 状态，称为不正常运行状态。 电力系统的所有一次设备在运行过程中由于外力、绝缘老化、过电压、误操作、设计制造缺 陷等原因会发生如短路、断线等故障。（选择） 5. 电力系统继电保护的基本任务：（1）自动、迅速、有选择性的将故障元件从电力系统中切 除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行； （2）反应电气设备的不正常运行状态，并根据运行维护条件，而动作于发出信号或跳闸。 6. 保护类型：过电流保护、低电压保护、距离保护、电流差动保护、瓦斯保护、过热保护 7. 继电保护装置组成由测量比较元件、逻辑判断元件和执行输出元件。 8. 电流互感器TA将一次额定电流变换为二次额定电流5A或1A，测量电流二次侧绝不开路 电压互感器TV二次测绝不短路，输出100KV以下电流。 9. 电力元件配备两套保护：主保护、后备保护。 安装位置不同，选近后备/远后备 10. 继电保护基本要求：可靠性、选择性、速动性和灵敏性 II. 四个基本要求关系：四个特性即相互统一，又相互矛盾，要根据实际情况考虑。继电保 护的科学研究、设计、制造和运行的大部分工作也是围绕如何处理好这四者的辩证统一关系 进行的。相同原理的保护装置在电力系统的不同位置的元件上如何配置和配合，相同的电力 元件再电力系统不同位置安装时如何配置相应的继电保护，才能最大限度地发挥被保护电力 系统的运行效能，充分体现着继电保护工作的科学性和继电保护工程实际的技术性。 第二章 1. 无论启动和返回，继电器的动作都是明确干脆的，不可能停留在某一个中间为位置，这种 特性称为"继电特性” 2. 返回电流与启动电流的比值称为继电器的返回系数Kre=Ire/Iop过电流继电器的返回系数恒小于1 3. 在相同地点发生相同类型的短路时流过保护安装处的电流最大，对继电保护而言称为系统最大运行方式。 4. 对于反应于短路电流幅值增大而瞬时动作的电流保护，称为电流速断保护。 5. 电流速断保护的优点是简单可靠、动作迅速，因而获得广泛的应用。缺点是不可能保护线路的全长，而且保护范围直接受运行方式的影响。 6. 灵敏度最高III段，最低1段。 7. 使用1段、II段或III段组成的阶段式电流保护，其主要优点是简单、可靠 8. 电流保护的 1.1电力系统如果没有配备完善的继电保护系统，想象一下会出现什么情景？ 答：现代的电力系统离开完善的继电保护系统是不能运行的。当电力系统发生故障时，电源至故障点之间的电力设备中将流过很大的短路电流，若没有完善的继电保护系统将故障快速切除，则会引起故障元件和流过故障电流的其他电气设备的损坏；当电力系统发生故障时，发电机端电压降低造成发电机的输入机械功率和输出电磁功率的不平衡，可能引起电力系统稳定性的破坏，甚至引起电网的崩溃、造成人身伤亡。如果电力系统没有配备完善的继电保护系统，则当电力系统出现不正常运行时，不能及时地发出信号通知值班人员进行合理的处理。 1.2继电保护装置在电力系统中所起的作用是什么? 答:继电保护装置就是指能反应电力系统中设备发生故障或不正常运行状态,并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置.它的作用包括:1.电力系统正常运行时不动作;2.电力系统部正常运行时发报警信号,通知值班人员处理,使电力系统尽快恢复正常运行;3.电力系统故障时,甄别出发生故障的电力设备,并向故障点与电源点之间、最靠近故障点断路器发出跳闸指令,将故障部分与电网的其他部分隔离。 1.3继电保护装置通过哪些主要环节完成预定的保护功能,各环节的作用是什么? 答:继电保护装置一般通过测量比较、逻辑判断和执行输出三个部分完成预定的保护功能。测量比较环节是册来那个被保护电器元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”、“0”或“1”性质的一组逻辑信号，从而判别保护装置是否应该启动。逻辑判断环节是根据测量环节输出的逻辑信号，使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是否应该使断路器跳闸。执行输出环节是根据逻辑部分传来的指令，发出跳开断路器的跳闸脉冲及相应的动作信息、发出警报或不动作。 1.4 依据电力元件正常工作、不正常工作和短路状态下的电气量复制差异，已经构成哪些原理的保护，这些保护单靠保护整定值能求出保护范围内任意点的故障吗？ 答：利用流过被保护元件电流幅值的增大，构成了过电流保护;利用短路时电压幅值的降低，构成了低电压保护；利用电压幅值的异常升高，构成了过电压保护；利用测量阻抗的降低和阻抗角的变大，构成了低阻抗保护。 单靠保护增大值不能切除保护范围内任意点的故障，因为当故障发生在本线路末端与下级线路的首端出口时，本线路首端的电气量差别不大。所以，为了保证本线路短路时能快速切除而下级线路短路时不动作，这种单靠整定值得保护只能保护线路的一部分。 1.5依据电力元件两端电气量在正常工作和短路状态下的差异，可以构成哪些原理的保护？答：利用电力元件两端电流的差别，可以构成电流差动保护；利用电力元件两端电流相位的差别可以构成电流相位差动保护；利两侧功率方向的差别，可以构成纵联方向比较式保护；利用两侧测量阻抗的大小和方向的差别，可以构成纵联距离保护。 《电力系统继电保护》课程教学大纲 一、课程简介 课程名称：电力系统继电保护 英文名称：Principles of Power System Protection 课程代码：0110355 课程类别：专业课 学分：4 总学时：52（52理论+12实验） 先修课程：电路、电子技术、电机学、电力系统分析 课程概要： 《电力系统继电保护》是理论与实践并重的一门课程，是从事电力系统工作的人员必须掌握的一门专业课程，主要介绍电力系统继电保护的构成原理、运行特性及分析方法。其目的和任务是使学生掌握电力系统继电保护的基本原理、整定计算及其运行分析方法，为学生毕业后从事电力系统及相关领域的设计制造、运行维护和科学研究工作打下理论及实践基础。 二、教学目的及要求 本课程的教学目的是：本课程是在分析复杂的电力系统故障状态的前提下讲述保护构成原理、配置及动作行为的，并配以一定的实验。故而是一门理论与实践并重的学科。使学生深刻理解继电保护在电力系统中所担负的任务，并通过本课程学习，掌握电力系统继电保护的基本原理，基本概念，考虑和解决问题的基本方法及基本实验技能，为毕业后从事本专业范围内的各项工作奠定专业基础。 通过本课程的学习要求同学们掌握电力系统的基本知识；通过课程教学，使学生掌握电流保护、方向性电流保护、距离保护和差动保护等几种常用保护的基本工作原理、实现方法和应用范围、整定计算的基本原则和保护之间的配合关系；使学生了解电力系统各主要一次主设备（发电机、变电器、母线、送电线路）的故障类型，不正常运行状态及各自的保护方式；使学生了解各种继电器（电流、方向、阻抗）的构成原理、实现方法、动作特性和一般调试方法，熟悉常用继电保护的实验方法。 三、教学内容及学时分配 第一章绪论（4学时） 掌握电力系统继电保护的任务、基本原理、基本要求及发展概况。 重点：继电保护的任务、对继电保护的基本要求。 欢迎您：W320901121259 | 退出系统 ?在线作业 ?成绩管理 在线作业 ?进行中的 ?未开始的0 ?已过期的 成绩详细信息 序号时间成绩状态查看 1 2013-03-0 2 20:36:12 100.0 结束 2 2013-03-02 20:30:3 3 95.0 结束 3 2013-03-02 20:24:59 95.0 结束 返回 电力系统继电保护-在线作业_A用户名：W320901121259最终成绩：100.0 一单项选择题 1. 单相接地短路，若，当时，接地点的零序电压为（） 本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 用户解答： 知识点： 2. 本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 教师评语： 用户解答： 知识点： 3. 2/3 1/2 不确定 3/4 本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 高压输电线路非全相运行计算的边界条件与哪种短路的边界条件相同（ ） 电流三段保护，电流Ⅰ，Ⅱ段电流互感器的接线采用接于A 、C 相两相两继电器式接线是为了不同出线不同相别单相接地有（ ）几率只切除一回线路 用户解答： 2/3 知识点： 4. 都无死区 本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 教师评语： 用户解答： 知识点： 5. 与短路点的位置无关 短路点越远零序电压 越大 不确定 短路点越远零序电压越大 本题分值： 5.0 用户得分： 5.0 教师评语： 用户解答： 与短路点的位置无关 知识点： 6. 功率方向继电器采用 接线是为了（ ）短路没有死区 小接地电流系统单相接地母线零序电压的大小（ ） 4.2什么是采样定理？其有何意义？ 答：采样定理：采样率f s应大于输入信号的最高频率f mas的2倍，即f s＞2f mas,这样就是采样定理。 意义：是保证采样后不丢失其中信息的充分必要条件；由采样值能完整、正确和唯一地恢复输入连续信号的充分必要条件。 4.6微机保护的硬件由那几个部分组成？各部分的作用是什么？ 答：组成部分：①数据采集系统；作用：将来自TA二次侧电流，TV二次侧电压这类模拟信号转为相应的微机系统能接收的数字信号。 ②微机系统；作用:分析计算电力系统的有关电量和判定系统是否发生故 障后决定是否发出跳闸信号。 ③开关输入﹨输出回路；作用：完成各种保护的出口跳闸、信号警报。 ④人机对话回路；作用：用于人机对话。 ⑤微机保护的电源；作用：为微机保护装置提供电源。 4.7微机保护数据采集系统有哪几部分组成？各部分的原理如何？ 答：组成部分：电压形成回路、前置模拟低通滤波器、采样保护电路、多路转换开关、模数转换器 原理： 4.12开关量输入电路中，装置内接点输入电路与装置外接点输入电路有何不同？为什么？开关量输出电路接线有何特点？光电隔离电路的作用是什么？它是如何工作的？ 答：不同： 因为： 特点： 工作： 4.13什么是开关输入量？什么是开关输出量？ 答：开关输入量：来自保护装置外部的接点，供保护装置使用。 开关输出量：保护装置向外部提供的接点，供给外部设备。 6.1距离保护的工作原理是什么？其与电流电压保护相比有哪些优点？ 答：工作原理： 优点： 6.2什么是阻抗继电器的测量阻抗.整定阻抗和起动阻抗？ 答：测量阻抗：被保护线路始端电压和线路电流的比值；即 整定阻抗：动作阻抗的整定值 起动阻抗：阻抗继电器刚好动作时的测量阻抗 6.4距离保护有哪几种组成元件？起动元件应满足哪些要求？ 答：组成元件：起动元件、时间元件、方向元件、阻抗测量元件、出口元件起动元件应满足的要求： 6.6试说明全阻抗继电器、方向阻抗继电器、偏移特性阻抗继电器的动作特性。 答：全阻抗继电器：以保护安装点为圆心，以整定阻抗Zset为半径所做的一个圆，园内为动作区，圆周是动作边界。 方向阻抗继电器：以整定阻抗Zset为直径并且圆周经过坐标原点的一个圆，圆内为动作区，圆外为非动作区。圆周是动作边界。 偏移阻抗继电器：当正方向的整定阻抗为Zset时，同时相反方向偏移一个aZset,其中0＜a＜1，园内为动作区，圆外为非动作区，圆周是动作边界。 精心整理第一章、绪论 不正常运行状态： 1、负荷潮流超过额定上限造成电流升高（过负荷） 2、系统出现功率缺额导致频率降低 3、发电机甩负荷引起发电机频率升高 4、中性点不接地或者非有效接地系统中单相接地引起非接地相对地电压升高 5、电力系统振荡 1 2 3 4 1 2、单相接地时，相当于故障点产生与故障前相电压等大反向的零序电压，全系统出现零序电压 3、非故障线路零序电流为线路本身的电容电流，容性无功由母线流向线路 4、故障线路零序电流等于全系统非故障元件对地电容电流之和，容性无功由线路流向母线 第三章、距离保护 距离保护的构成：启动部分、测量部分、振荡闭锁部分、电压回路断线部分、配合逻辑部分、出口部分（P-68）距离保护优点：同时利用电压电流特征，保护区稳定，灵敏度高，受运行方式影响小，在复杂网络中使用，可作为变压器发电机后备保护。 缺点：只利用一侧短路电压电流特征，保护I段整定范围80%-85%，在双侧电源中有30%-40%范围故障时，只一侧无延时动作，另一侧延时跳闸；220KV及以上线路，无法满足快速切除故障要求，还应配备全线快速切除的纵联保护；构成接线算法复杂，可靠性差。 电力系统振荡与短路时电气量差异（P-101） 距离保护振荡闭锁措施： 1、全相非全相振荡时，不应误动作 2、全相非全相振荡时，发生不对称故障，应选择性跳闸 3、全相振荡，再发生三相故障，应可靠动作跳闸，允许短延时 克服过渡电阻影响措施（P-108） 减小串补电容影响措施（P-109） 衰减直流分量对距离保护影响及克服措施（P-110） 1 2 3 4 5 双侧电源重合闸特点P-152 1、存在两侧电源是否同步，是否允许非同步合闸的问题 2、两侧保护可能以不同时限跳闸，为保证电弧熄灭绝缘强度恢复，应在两侧都跳闸后重合 双侧电源重合闸主要方式P-152 1、快速自动重合闸 2、非同期重合闸 3、检同期的自动重合闸 单侧电源三相重合闸整定原则P-156 双侧电源三相重合闸最小时间P-156 双侧电源三相重合闸最佳重合时间P-156电力系统继电保护复习知识点总结材料
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