电力系统继电保护试题以及答案
一、单项选择题（本大题共15小题，每小题1分，共15分）
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。
1．过电流继电器的返回系数（ b ）
A．等于0 B．小于1
C．等于1 D．大于1
2．限时电流速断保护的灵敏系数要求（ b ）
A．大于2 B．大于1.3~1.5
C．大于1.2 D．大于0.85
3．在中性点非直接接地电网中,由同一变电所母线引出的并列运行的线路上发生两点异相接地短路,采用不完全星形接线保护的动作情况是（ a ）
A．有机会只切除一条线路 B．有机会只切除一条线路
C．100%切除两条故障线路 D．不动作即两条故障线路都不切除
4．在双侧电源系统中,采用方向元件是为了提高保护的（ d ）
A．方向性 B．可靠性
C．灵敏性 D．选择性
5．在中性点直接接地电网中,零序功率方向继电器采用的接线方式是（d ）
A．90°接线 B．3
0、3
C.-3、-3D．-30、30
6．正方向出口相间短路,存在动作“死区”的阻抗继电器是（ b ）
A．全阻抗继电器 B．方向阻抗继电器
C．偏移特性阻抗继电器 D．上抛圆阻抗继电器
7．在中性点直接接地系统中，反应接地短路的阻抗继电器接线方式是（ d ）A．0°接线 B．90°接线
C．3
0、3
D．
A
、
A
+3
零序补偿电流的接线方式
8．由于过渡电阻的存在，一般情况下使阻抗继电器的（ a ）
A．测量阻抗增大，保护范围减小 B．测量阻抗增大，保护范围增大C．测量阻抗减小，保护范围减小 D．测量阻抗减小，保护范围增大
9．在距离保护的Ⅰ、Ⅱ段整定计算中乘以一个小于1的可靠系数，目的是为了保证保护动作的（ a ）
A．选择性 B．可靠性
C．灵敏性 D．速动性
10．在校验距离Ⅲ段保护远后备灵敏系数时，分支系数取最大值是为了满足保护的（ c ）
A．选择性 B．速动性
C．灵敏性 D．可靠性
11．距离Ⅲ段保护，采用方向阻抗继电器比采用全阻抗继电器（ a ）
A．灵敏度高 B．灵敏度低
C．灵敏度一样 D．保护范围小
12．高频阻波器的作用是（ c ）
A．限制短路电流 B．防止工频电流窜越
C．防止高频电流窜越 D．补偿接地电流
13．对于Y，d11接线变压器，为保证正常运行时差动回路两臂的电流相等，应使变压器Y侧电流互感器变比（ b ）
B．增大倍
A．等于变压器变比n
T
C．减少倍 D．增大3倍
14．发电机横差保护的作用是（ a ）
A．保护定子绕组匝间短路 B．保护定子绕组相间短路
C．保护定子绕组接地短路 D．保护转子绕组一点接地故障
15．对于大型发电机，反应转子表层过热的主保护是（ c ）
A．低电压起动的过电流保护 B．复合电压起动的过电流保护
C．负序电流保护 D．阻抗保护
二、填空题（本大题共23小题，每小题1分，共23分）
请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。
16．反应故障时电流增大而动作的保护称为______过电流保护______________。17．对本元件的主保护起后备作用的保护称为_____近后备保护_______________。18．所谓灵敏性是指对_____保护范围内_______________发生故障的反应能力。19．动作电流是指能使继电器动作的______最小电流______________。
20．按阶梯时限原则整定的过电流保护，越靠近电源侧，短路电流越大，动作时限__________越长__________。
21．可靠系数K取值比K要小，主要原因是考虑短路电流中_非周期分量已经衰减。
22．在系统最大运行方式下，电流速断保护范围为___最大_________________。23．在两相不完全星形接线的中性线上增设一只电流继电器，目的是为了提高保护的_______灵敏系数_____________。
24．相间短路的功率方向继电器的最大灵敏角
sen
=____________________。
25.按90°接线的功率方向继电器，若
m =
c
,则
m
=____________________。
26.中性点不接地电网单相接地短路时，故障线路保护安装处通过的零序电流为该电
网所有___非故障原件_________________的零序电容电流之和。
27.距离保护Ⅰ段和Ⅱ段共同构成本线路的____主保护________________。
28.反应相间短路的阻抗继电器采用的接线方式是____0度________________。
29.零序过电流保护的动作电流应躲过下一条线路首端发生三相短路时由零序电流
过滤器输出的最大____________________。
30.零序功率方向继电器在保护安装处出口接地短路时________无____________死
区。
31.为防止过渡电阻的影响，一般在距离Ⅱ段保护上采用_瞬时测定电流。
32.在整定距离Ⅱ段的整定阻抗时，分支系数应取___最小值_________________。
33.阻抗继电器的动作特性在阻抗平面上沿方向所占面积越大，则受振荡影响就
越_____大_______________。
34.纵差动保护暂态情况下的不平衡电流表达式是i
unb.max=
___________________。
35.反应变压器油箱内部各种故障和油面降低的保护称____瓦斯保护________。
36.当变压器空载投入或外部故障切除电压恢复时，可能出现很大的励磁电流，称其
为___励磁涌流_________________。
37.对于发电机定子绕组的相间短路，要求容量在1MW以上的发电机，应装设_____
纵差动_______________。
38.电流比相式母线保护的基本原理是比较各连接元件_____相位______的不同来区
别母线内部或外部短路的。
三、简答题（本大题共7小题，每小题4分，共28分）
39．继电保护装置的基本任务是什么？
40．功率方向继电器90°接线方式的主要优点是什么？
41．零序电流速断保护的整定原则是什么？
42．对于偏移特性阻抗继电器，试写出：
（1）圆心向量；
（2）半径r的表达式；
（3）比幅式动作条件；
（4）比相式动作条件。
43．试述高频闭锁方向保护的基本原理。
44．写出变压器纵差动保护不平衡电流表达式并说明式中各量的含义。
45．试述单继电器式横差动保护的基本原理，在什么情况下带延时跳闸？为什么？
试题1答案
一、单项选择题(每小题2分，共30分。从四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的号码写在题目后面的括号内。)
1．1电流保护I段的灵敏系数通常用保护范围来衡量，其保护范围越长表明保护越(③ )
①可靠②不可靠③灵敏④不灵敏
2．限时电流速断保护与相邻线路电流速断保护在定值上和时限上均要配合，若(③ )不满足要求，则要与相邻线路限时电流速断保护配合。
①选择性②速动性③灵敏性④可靠性
3．使电流速断保护有最小保护范围的运行方式为系统(② )
①最大运行方式②最小运行方式
③正常运行方式④事故运行方式
4．在中性点非直接接地电网中的并联线路上发生跨线不同相两点接地短路时，两相星形接线电流保护只切除一个故障点的几率为(② )。
①100％②2／3 ③1／3 ④ 0
5．按900接线的功率方向继电器，若I
J =-Ic，则U
J
应为(② )
①U
AB ②-U
AB
③U
B
④-U
C
6．电流速断保护定值不能保证( ② )时，则电流速断保护要误动作，需要加装方向元件。
①速动性②选择性③灵敏性④可靠性
7．作为高灵敏度的线路接地保护，零序电流灵敏I段保护在非全相运行时需(④)。
①投入运行②有选择性的投入运行
③有选择性的退出运行④退出运行
8．在给方向阻抗继电器的电流、电压线圈接入电流电压时，一定要注意不要接错极性，如果接错极性，会发生方向阻抗继电器(③ )的后果。
①拒动②误动
③正向故障拒动或反向故障误动④损坏
9．方向阻抗继电器的最大灵敏角是可以调节的。调节方法是改变电抗变换器DKB (④ )
①原边匝数②副边匝数
③原边线圈中的电阻大小④副边线圈中的电阻大小
10．距离II段的动作值应按分支系数Kfz为最小的运行方式来确定，目的是为了保证保护的(② )。
①速动性②选择性③灵敏性④可靠性
11．相间短路的阻抗继电器采用00接线。例如I
J =I
B
-I
A
时，U
J
=( ② )。
①U
B ②U
B
-U
A
③U
A
-U
B
④U
A
12．差动保护只能在被保护元件的内部故障时动作，而不反应外部故障，具有绝对(① )。
①选择性②速动性③灵敏性④可靠性
13．对于间接比较的高频保护，要求保护区内故障时保护动作行为不受通道破坏的
影响，应该选择的间接比较信号是(③ )。
①允许信号②跳闸信号③闭锁信号④任意信号
14．相高频保护用I1+KI2为操作电流，K=6 8，主要是考虑( ③ )相位不受两侧电源相位的影响，有利于正确比相。
①正序电流②零序电流③负序电流④相电流
15．高频保护基本原理是：将线路两端的电气量（电流方向或功率方向）转化为高
频信号；以
( ③ )为载波传送通道实现高频信号的传送，完成对两端电气量的比较。
①微波通道②光纤通道③输电线路④导引线
五、(本题每小题5分，满分15分)
高频闭锁方向保护的原理框图如下。1.分别叙述保护动作区内部与外部故障时的保
护的动
作过程；2.说明原理框图中各元件的功能与作用；3.如果通道遭到破坏，当内部故
障和外部故
障时，保护的工作会受到何影响?
1．动作过程：
?保护区内故障：两侧保护方向元件I,I’,S+动作，I’,S+动作后闭锁发讯，两侧保护均不发讯，
保护动作跳闸
?保护区外故障：近故障侧保护方向元件S+不动作，I动作后启动发讯，闭锁对侧保护
2．元件的功能与作用：
S+ ：保护正方向故障时动作的功率方向元件；
I，I’：故障起动元件
t1: 区外故障切除后，近故障端保护继续发讯 t1 以闭锁对端保护,用于防止近故障端保护I先
返回（停止发讯）、远故障端S+ ， I’后返回时引起的误动
t2: 通道配合延时。区外故障时，远故障端S+ ， I’动作，需经t2延时才能出口，以保证可靠
收到对侧闭锁信号
3．如果通道遭到破坏，内部故障/外部故障时，保护正确/错误动作。
六、 (本题每小题5分，满分15分)
1．零序电流灵敏I段与零序电流不灵敏I段的区别是什么？分别在那种情况下起作用？区别:零序电流灵敏I段与零序电流不灵敏I段的定值整定原则不同，动作灵敏度不同
零序电流灵敏I段动作灵敏度高，作为全相运行、发生接地故障时的接地保护，非全相运行时需退
出运行；零序电流不灵敏I段的动作灵敏度低，作为非全相运行、发生接地故障时的接地保护
2．说明三种圆特性阻抗继电器，那一种受过渡电阻影响最小？那一种受系统振荡影响最小？那一种躲负荷能力最强？
受过渡电阻影响最小依次为: 全阻抗继电器/偏移/方向；
受系统振荡影响最小依次为:方向/偏移/全阻抗继电器；
躲负荷能力最强依次为:方向/偏移/全阻抗继电器；
3．闭锁式方向高频保护中采用负序功率方向继电器有何优点？
(1)可反应所有不对称故障; 增加电压记忆后,也可反应三相对称故障;
(2)没有电压死区; 保护区外故障时, 近故障侧负序电压( 功率 )高于远故障侧负序电压
( 功率 ), 容易实现灵敏度配合
(3)振荡时三相对称,不存在负序分量,负序功率方向元件不误动
试题2答案
一、(本题每小题2分，满分20分)
1．定时限过电流保护的动作时限是按阶梯时限特性来选择的。
2．在中性点非直接接地电网中的串联线路上发生跨线不同相两点接地短路时，三相完全星接线
电流保护只切除远离电源故障点的几率为 100％。
3．零序过电流保护与相间过电流保护相比，由于其动作电流小，所以灵敏度
高。
4．按90o接线的功率方向继电器，若I J =-Ic，则U J应为U CB。5．全阻抗继电器的主要缺点是无方向性。
6．短距离输电线路比长距离输电线路受过渡电阻的影响要大。
7．距离III段的灵敏度校验应按分支系数K fz为最大的运行方式来确定，目的是为了保证灵敏性。
8．在双侧电源系统中，当两电压电势模值相同且系统阻抗角和线路阻抗角相等时，振荡中心处
于ZΣ/2处。
9．相差高频保护采用比较线路两端正序电流相位来反应对称短路。
10．对于母线保护，通常把可靠性放在重要位置。
二、(本题每小题10分，满分20分)
如图所示，在110KV 输电线路中，单位线路长度的阻抗为:X1=0.4(Ω/km),可靠系数
Kk’=1.25；系统阻抗为:Zs.max=6Ω, Zs.min=4Ω。
1. 计算：线路AB 的电流速断保护一次动作值与电流速断保护最小保护范围。
2．比较不完全星形接线两继电器方式与三继电器方式过电流保护的差别。
1.
5s
110kV 45km 30km
解：I dB.max = Es/(Zs.min + z1×L AB)
I
dz.A ’ = Kk'I
dB
.
max
)
2
3
(
1
max
.
.
'
1
min s
A
dz
s Z
I
E
Z
l-
?
=
可解得：
Idz’ = 3.77 (kA) Lmin =23.1(km)
三、(本题每小题5分，满分10分)
在双电源系统中，馈电线路过电流保护动作时限如图所示（设电源处故障均有瞬动保护）。
1.计算输电线路过电流保护动作时间;
2.哪些线路过电流保护必须安装功率方向元件?如果需要安装,在图中标明功率方向元件及其动作正方向。
1.5s 1s
2.5s
2.5s 1.5s 2s
解：t5=0s , t3=max{t5,t11,t12}+Δt=2.5s+0.5s=3s , t1=max{t3,t9,t10}+Δt=3s+0.5s=3.5s
t2=max{t7,t8}+Δt=2.5s+0.5s=3s , t4=max{t2,t911,t10}+Δt=3s+0.5s=3.5s ,
t6=max{t4,t11,t12}+Δt=3.5s+0.5s=4s
图中标明了功率方向元件动作正方向
五、(本题每小题5分，满分10分)
高频闭锁方向保护的原理框图如下：
1.分别叙述保护动作区内部与外部故障时的保护的动作过程，说明原理框图中各元件的功能与作用。
为什么要采用两个灵敏性不同的起动元件?
2.如果通道遭到破坏，当内部故障和外部故障时，保护的工作会受到何影响?
解：
1．动作过程：
?保护区内故障：两侧保护方向元件I,I’,S+动作，I’,S+动作后闭锁发讯，两侧保护均不发讯，
保护动作跳闸
?保护区外故障：近故障侧保护方向元件S+不动作，I动作后启动发讯，闭锁对侧保护
2．元件的功能与作用：
S+ ：保护正方向故障时动作的功率方向元件；I，I’：故障起动元件
t1: 区外故障切除后，近故障端保护继续发讯 t1 以闭锁对端保护,用于防止近故障端保护I先
返回（停止发讯）、远故障端S+ ， I’后返回时引起的误动
t2: 通道配合延时。区外故障时，远故障端S+ ， I’动作，需经t2延时才能出口，以保证可靠
收到对侧闭锁信号
3．如果通道遭到破坏，内部故障/外部故障时，保护正确/错误动作。
六、 (本题每小题5分，满分20分)
1．中性点直接接地系统为什么不利用三相相间电流保护兼作零序电流保护，而要采用零序电流保护? 答：由于中性点直接接地系统中，单相接地短路故障几率很大（总故障80%以上），大电流接地
系统单相接地短路出现很大故障相与零序短路电流，而相电流保护灵敏度不够，故需单独设零
序电流保护。
2．说明双侧电源线路上实现同期重合闸时，检同期重合闸和检无压重合闸的工作方式与同期合闸条件。答：两侧保护跳闸后，线路无压，则无压检定侧首先合闸，使线路充电，同步检定侧检查同步
条件合格后允许同步合闸。如果无压检定侧DL偷跳，因对侧有压，不允许ZCH动作；为此在
无压检定侧同时使用同步检定，由同步检定起动ZCH。重合闸于故障时，无压检定侧DL连续
两次切除故障电流，工作条件恶劣，需定期更换检定方式。注意：同步检定侧不允许投入无压
检定方式。同期合闸条件为：(1)Um ≈Ux；(2)fm ≈fx；(3)arg(Um/Ux)≈0 3．相高频保护为什么用I1+KI2为操作电流？K值过大或过小对保护有何影响？
答：相差高频保护中，将三相电流综合为复合电流(I1+KI2)比相，可正确反映各种不同类型的故障；(I1+KI2)控制高频发讯机发讯（对高频电流进行调制），称为操作电流。K=6~8，保证了各
种区内各种不对称故障的灵敏性；I1 保证了在区内三相对称故障时操作元件的可靠工作。K值过大时难以保证三相故障时保护的灵敏度，过小则不利于不对称故障时的正确比相。
4.机定子装有纵差动和横差动保护时，发生何种故障时两种保护会同时动作？
答：相间故障时两种保护会同时动作。
试题3答案
一、(本题每小题2分，满分20分)
1．故障和不正常工作情况若不及时处理，将引起事故。
2．在中性点非直接接地电网中的并联线路上发生跨线不同相两点接地短路时，两相不完全星接
线电流保护只切除一个故障点的几率为 2/3 。
3．定时限过电流保护的动作时限是按阶梯时限特性来选择的。
4．按90o接线的功率方向继电器，若I J =-Ic，则U J应为－U AB。
5．全阻抗继电器的主要缺点是无方向性。
6．阻抗继电器的动作特性在+R轴方向所占面积越大，耐受过渡电阻的能力越强。
7．距离Ⅱ段的整定阻抗应按分支系数K fz为最小的运行方式来确定，目的是为了保证选
择性。
8．在双侧电源系统中，当两电压电势模值相同且系统阻抗角和线路阻抗角相等时，振荡中心处
于 ZΣ/2 。
9．高频保护采用允许信号的主要优点是加快动作速度。
10．对于中性点可接地或不接地的变压器的接地故障需要装设零序电流保护和零序电流电
压保护。
三、(本题每小题5分，满分10分)
在单电源环网系统中，馈电线路过电流保护动作时限如图所示。
1.计算输电线路过电流保护动作时间;
2.哪些线路过电流保护必须安装功率方向元件?如果需要安装,在图中标明功率方向元件及其动作正方向。
1.5s 1s
2.5s
2s
解：t5=t7+Δt=2s , t3=max{t5,t8}+Δt=2s+0.5s=2.5s , t1=max{t3,t9}+Δt=2.5s+0.5s=3s
t2=max{t7}+Δt=1.5s+0.5s=2s , t4=max{t2,t9}+Δt=2.5s+0.5s=3s ,
t6=max{t4,t8}+Δt=3s+0.5s=3.5s
t1 四、 (本题每小题10分，满分20分) 巳知采用幅值比较方式构成继电器的两个电压量：U1=K I I j，U2=K U U J-K I I j ,且动作条件为|U1|≥|U2|， 试问： (1)所构成的继电器是什么继电器？该继电器的整定值是什么? (2)测量阻抗为Zj，整定阻抗为Zzd时，根据动作方程画出相应的交流回路结线图及动作特 性阻抗圆。 解：（1）由动作方程，有 |1/2*(2K I/K U)|≥|Z J - 1/2*(2K I/K U)| 因此，该继电器是方向阻抗继电器，且其整定阻抗为2K I/K U (2)相应的交流回路结线图及动作特性阻抗圆如下 六、 (本题每小题5分，满分20分) 1.何为系统最大/最小运行方式？在电流保护整定/校验时各选择那种方式？ 答：短路时通过该保护的短路电流为最大/最小的可能运行方式,称为系统最大/最小运行方式。在电流保护整定/校验时各选择最大/最小运行方式。 2.高频闭锁方向保护中采用按900接线方式的功率方向继电器作为方向元件时带来什么问 题？如采用负序功率方向继电器会有何优点？此时的缺点是什么？ 答：900接线功率方向元件有电压死区，振荡时可能误动。采用负序功率方向继电器的优点： (1)可反应所有不对称故障;(2)没有电压死区; 保护区外故障时, 近故障侧负序电压( 功 率 )高于远故障侧负序电压 ( 功率 ), 容易实现灵敏度配合；(3)振荡时三相对称,不存在负 序分量,负序功率方向元件不误动。缺点：不反应三相对称故障;需采用三相对称故障辅助启 动元件。 3.a.何为潜供电流？它对于单相重合闸动作时间有何影响？b.说明同期合闸条件。 答：a.潜供电流是指单跳后健全相电势经相间藕合电容向故障点提供的短路电流及健全相负荷电流经相间互感在故障相产生的感应电势通过对地电容向故障点提供的短路电流。由于存在潜供电流，使短路点电弧熄灭时间、介质绝缘恢复时间增大，相应单相重合闸延时较三相重合闸延时增大。 b.同期合闸条件:(1)Um≈Ux；(2)fm≈fx；(3)arg(Um/Ux)≈0 4．变压器励磁涌流是在什么情况下产生的?它有何特点?在变压器差动保护中是怎么利用涌流的这些特点来消除涌流对差动保护的影响？ 答：变压器正常工作时, 磁通滞后于工作电压U的角度为900；变压器空载合闸或外部故障切除、电压恢复时，如果工作电压瞬时值为0，应有= –m；由于磁通不能突变，出现幅值m的非周期分量磁通；再考虑铁芯剩余磁通S，出现最大磁通max=2m + S，使得变压器铁芯严重饱和，产生很大的励磁涌流。 变压器励磁涌流的主要特点是：(1) 变压器励磁涌流包含有很大成分的非周期分量（对称涌流除外）； (2) 变压器励磁涌流包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主；(3) 变压器励磁涌流波形之间出现间断。 在变压器纵差保护中防止励磁涌流影响的方法是(1)针对变压器励磁涌流的非周期分量，采用速饱和变流器BLH；(2) 针对变压器励磁涌流的波形之间出现间断，鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别；(3) 针对变压器励磁涌流包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主的特点，利用二次谐波制动等，都可以在变压器纵差保护中防止励磁涌流的影响。
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