电力系统继电保护作图题 (2)

作图题
1、绘出微型机继电保护硬件原理框图。

+15V
220V 0V
-15V
+24V
2、微型机继电保护的数据采集系统有几种形式，试绘出其原理框图。

答：微型机继电保护中的数据采集系统有两种类型：逐次比较式数据采集系统和电压/频率（VFC）变换式数据采集系统。

（1）逐次比较式数据采集系统。

（2）电压频率变换式（VFC）数据采集系统。

3、什么是同时采样、分时采样？绘出其原理框图，在何采样方式下需要使用采样保持器？采样保持器的作用是什么？
答：(1)同时采样。

在同一个采样时刻上，同时对所有模拟输入信号进行采样的采样方式。

同时采样并数字化的实施方法有两种。

一是同时采样，同时完成模数转换。

原理图如下：
二是同时采样、分时依次模数转换。

(2)分时采样
(3)在分时采样方式下需使用采样保持器。

(4)采样保持器的作用：在一个极短的时间内测量模拟输入量在该时刻的瞬时值，并在A/D 转换期间内，保持其输出不变。

4、绘出开关量输入/输出电路的原理图。

A 开关量输入电路。

（1）、键盘操作节点，可直接接至微型机的并行输入接口芯片上，原理图如下：
（2） 、从微型机继电保护装置外部引入的开关量触点状态。

+E C
-E C
B 、开关量输出电路。

5、绘出微型机继电保护的构成原理图。

模拟试题（二）一、填空题1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。

2过电流继电器的启动电流 返回电流，其返回系数 1。

3后备保护包括 和 。

4运行中应特别注意电流互感器二次侧不能 ；电压互感器二次侧不能 。

5三段式电流保护中， 段灵敏度最高， 段灵敏度最低。

6中性点可接地或不接地运行变压器的接地后备保护由 和 组成。

7阻抗继电器的精确动作电流是指使动作阻抗降为 时对应的测量电流。

8采用单相自动重合闸的线路上发生单相短路故障时，由继电保护动作跳开 ，经一定时间延时后重合 ，若不成功再跳开 。

9变压器纵差动保护需要进行 和 ，以使正常运行时流入到差动回路中的电流为0。

10发电机单元件横差动保护能够反应 故障、 故障和 故障。

11按照母线差动保护装置差电流回路输入阻抗的大小，可将其分为 、 、 。

12对于元件固定连接的双母线电流差动保护，当固定连接方式破坏时，任一母线上的故障将切除 。

13输入到微机保护装置中的电流互感器二次电流信号，可通过 或 变换为满足模数转换器输入范围要求的电压信号。

14中性点直接接地系统发生短路故障后， 的故障分量电压最大， 的故障分量为0。

15设采样周期为5/3s T ms =，则差分滤波器()()(-12)y n x n x n =-能够滤除 。

二、简答题1我们学习的输电线路保护原理中那些原理是反应输电线路一侧电气量变化的保护？那些是反应输电线路两侧电气量变化的保护？二者在保护范围上有何区别？2距离保护中选相元件的作用有哪些？3闭锁式方向纵联保护动作于跳闸的条件是什么？若通道破坏，内、外部故障时保护能否正确动作？4重合闸前加速保护有哪些优点？5对于纵差动保护，产生不平衡电流的最本质原因是什么？ 6变压器一般应装设那些保护？其中那些是主保护？ 7评价微机保护算法优劣的标准有哪两个？三、分析计算题1已知线路的阻抗角65L ϕ=︒，通过线路的负荷功率因数为0.9。

2.9如图2.57所示网络，流过保护1、2、3的最大负荷电流分别为400A 、500A 、550A ，1.3K SS =,0.85K re =， 1.15III K rel =，0.512III III t T s ==， 1.03III T s =。

试计算：（1）保护4的过电流定值；（2）保护4的过电流定值不变，保护1所在元件故障被切除，当返回系数K re 低于何值时会造成保护4误动？（3）0.85K re =时，保护4的灵敏系数 3.2K sen =，当0.7K re =时，保护4的灵敏系数降低到多少？ 解：（1）流过保护4的最大负荷电流为4005005501450().4max I A I =++=保护4的过电流定值为 1.3 1.151450 2.55().4.max .40.85III K K SS III rel I I kA I set K re ⨯==⨯= 时限为max(,,)10.5 1.5()4123III III III III t t t T t s =+=+= （2）保护1切除故障后，流过保护4的最大负荷电流5005501050 1.05.4.max I A kA I '=+== 考虑到电动机的自启动出现的最大自启动电流 1.3 1.05 1.365.max .4.max I K I kA ss ss I '==⨯=,这个电流.max I ss 必须小于保护4的返回电流I re ，否则1.5s 以后保护4将误切除。

相应的要求 2.55.max .4III I I K I K ss re re re set ≤==，从而有2.55 1.365K re >， 1.3650.5352.55K re >=。

所以当返回系数低于0.535时，会造成保护误动。

（3）保护4 的灵敏系数..min ..min ..min3.20.85.4.4.max .4.max.4II K I K B K B re K B K sen III III III I K K I K K I SS L SS L set rel rel ====⨯，从而有..min3.20.85.4.maxI K B III K K I SS L rel =÷则当K re =0.7时，..min 0.7 3.2/0.850.7 2.635.4.4.maxIK B K sen III K K I SS L rel =⨯=⨯=即灵敏度下降到2.635。

第二章 电网的电流保护2-1．已知：线路L1装设三段式电流保护，保护采用两相不完全星形接线，L1的，max 174L I A ⋅=300/5TA n =，在最大运行方式下及最小运行方式下k1、k2及k3点三相短路电流见下表： 短路点 k1 k2 k3最大运行方式下三相短路电流（A ） 4400 1310 520最小运行方式下三相短路电流（A ） 3945 1200490L2过电流保护的动作时限为：2.5秒。

求：L1线路各段(I,II,III 段)保护的动作电流，继电器的动作电流及动作时限，并校验保护的Ⅱ、Ⅲ段灵敏度（各项系数取：，，，，） 1.3I rel K = 1.1II rel K = 1.2rel K ΙΙΙ= 1.3ss K =0.85re K =图2-12-2．如图所示网络，已知：max 6.7s Z ⋅=Ω，min 5.5s Z ⋅=Ω。

试对保护1进行电流I 段和II 段的整定计算（求：'set I 、、、't %min l ''setI 、、''t ''sen K 、）并画出时限特性曲线（线路阻抗取0.4Ω/kM ，电流I 段的可靠系数，电流II 段的可靠系数，下同）。

注：计算短路电流取E 1.3I rel K = 1.1II rel K =ф=。

图2-22-3．题图2-2中，已知：，取电流III 段可靠系数、返回系数、自起动系数。

max 400L I A ⋅='''1.2rel K =0.85re K =1ss K =（1）对保护1继续进行反应相间短路的电流III 段保护的整定计算（求set I 、t 、sen K （近、远））并确定保护的接线方式。

（2）结合上题计算结果依次求出保护1的电流I 段、II 段和III 段的二次动作电流（I op I 、IIop I 、op I ΙΙΙ）。

2-4．在图2-3所示35KV 单侧电源电网中，已知线路L1的最大负荷电流，电动机的自起动系数，电流互感器变比为200/5，在最小运行方式下，变压器低压侧三相短路归算至线路侧的短路电流max 189L I A ⋅=1.2ss K =(3)min 460k I A ⋅=，线路L1装有相间短路的过电流保护，采用两相星形两继电器式接线。

电力系统继电保护课后习题答案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。

绪论一、填空题：1、继电保护动作的_________是指保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量缩小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行。

1、选择性2、在继电保护整定计算中，通常要考虑系统的_______、_________两种极端运行方式。

2、最大最小3、电力系统整定计算时不考虑过渡电阻的短路，称为___________短路。

3、金属性4、输电线路的短路可分为___________、____________两类。

4、相间短路接地短路5、短路时总要伴随产生很大的_________，同时使系统中______降低。

5、短路电流电压6、反应整个被保护元件上的故障，并能以最短的时限有选择地切除故障的保护称为_____。

6、主保护7、一般来说，按预先整定的输入量动作，并具有电路控制功能的元件称为_________。

7、继电器8、如继电保护装置误动跳闸，且经远方跳闸装置使对侧断路器跳闸，则只对误动装置进行评价，对装置不予评价。

8、远方跳闸9、一次设备停电，保护装置及二次回路无工作时，保护装置可，但其跳其他运行断路器的出口连接片。

9、不停用宜断开10、高压电网继电保护的运行整定，是以保证电网的为根本目标的。

10、全局安全稳定运行11、当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或相邻线路保护实现后备称之为；主保护拒动时由本设备另一套保护实现后备、断路器拒动时由断路器失灵保护实现后备称之为。

11、远后备近后备二、选择题：1、继电保护装置是由______组成的。

(A)二次回路各元件；（B）测量元件、逻辑元件、执行元件；（C）包括各种继电器、仪表回路；（D）仪表回路。

1、B2、线路继电保护装置在该线路发生故障时，能迅速将故障部分切除并______。

(A)自动重合闸一次；（B）发出信号；（C）将完好部分继续运行；（D）以上三点均正确。

2、B3、继电器按其结构形式分类，目前主要有______。

(A)测量继电器和辅助继电器；（B）电流型和电压型继电器；（C）电磁型、感应型、整流型和静态型；（D）启动继电器和出口继电器。

电力系统继电保护原理习题第一章绪论1、什么是主保护、后备保护？什么是近后备保护、远后备保护？在什么情况下依靠近后备保护切除故障？在什么情况下依靠远后备保护切除故障？答：主保护是一次保护，当发生故障时瞬时动作；后备保护是在主保护不动作时再动作，一般有延时来判断主保护动作与否，它包括近后备和远后备。

远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。

近后备保护是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现后备保护2 、说明对电力系统继电保护有那些基本要求。

答：可靠性（安全性和信赖幸），速动性，灵敏性和选择性。

3、简要说明继电保护装置的一般构成以及各部分的作用。

4、针对下图系统，分别在D1、D2、D3点故障时说明按选择性的要求哪些保护应动作跳闸。

第二章 电网的电流保护1、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？2、什么是继电器的返回系数，增量动作继电器、欠量动作继电器的返回系数有什么区别？3、在图示网络中，试分析断路器1DL 、4DL 和9DL 保护的最大和最小运行方式。

4、在图所示网络中，线路AB 电源端装有三段式电流保护，线路BC 装有二段式电流保护，均采用不完全星形接线方式，系数参数如图所示，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 ，负荷自起动系数为1。

试计算：(1)、线路AB 和BC 各段电流继电器的动作电流set I 和时间继电器的动作时限set t 。

(2)、求出无时限电流速断的保护范围和校验Ⅱ、Ⅲ段的灵敏度。

（1.1,2.1===IIIrel II rel I rel K K K ）5、如图所示，对保护1进行三段式相间电流保护的整定计算。

3.11=relK ，1.12=rel K ，2.13=rel K ，85.0=re K ，5.1=ss K ，线路阻抗为0.4Ω/km ，阻抗角为700，AB 线最大负荷电流为170A 。

2电流的电网保护2.1在过量（欠量）继电器中，为什么要求其动作特性满足“继电特性”？若不满足，当加入继电器的电量在动作值附近时将可能出现什么情况？答：过量继电器的继电特性类似于电子电路中的“施密特特性“，如图2-1所示。

当加入继电器的动作电量（图中的k I ）大于其设定的动作值（图中的op I ）时，继电器能够突然动作；继电器一旦动作以后，即是输入的电气量减小至稍小于其动作值，继电器也不会返回，只有当加入继电器的电气量小于其设定的返回值（图中的re I ）以后它才突然返回。

无论启动还是返回，继电器的动作都是明确干脆的，它不可能停留在某一个中间位置，这种特性称为“继电特性”。

为了保证继电器可靠工作，其动作特性必须满足继电特性，否则当加入继电器的电气量在动作值附近波动时，继电器将不停地在动作和返回两个状态之间切换，出现“抖动“现象，后续的电路将无法正常工作。

126534op I kI reI 1E 0E2.2 请列举说明为实现“继电特性”，电磁型、集成电路性、数字型继电器常分别采用那些技术？答：在过量动作的电磁型继电器中，继电器的动作条件是电磁力矩大于弹簧的反拉力矩与摩擦力矩之和，当电磁力矩刚刚达到动作条件时，继电器的可动衔铁开始转动，磁路气隙减小，在外加电流（或电压）不变的情况下，电磁力矩随气隙的减小而按平方关系增加，弹簧的反拉力矩随气隙的减小而线性增加，在整个动作过程中总的剩余力矩为正值，衔铁加速转动，直至衔铁完全吸合，所以动作过程干脆利落。

继电器的返回过程与之相反，返回的条件变为在闭合位置时弹簧的反拉力矩大于电磁力矩与摩擦力矩之和。

当电磁力矩减小到启动返回时，由于这时摩擦力矩反向，返回的过程中，电磁力矩按平方关系减小，弹簧力矩按线性关系减小，产生一个返回方向的剩余力矩，因此能够加速返回，即返回的过程也是干脆利落的。

所以返回值一定小于动作值，继电器有一个小于1 的返回系数。

这样就获得了“继电特性”。

三、电网的距离保护3－1 试求图3－1所示110kV 线路不同点发生金属性两相短路时，保护1的阻抗继电器的测量阻抗m Z （写成复数形式），采用0°接线型式。

已知线路的阻抗：km R b /33.0Ω=，kmx b /41.0Ω=，短路点到保护安装处的距离l 为：（1）km l 3=； （2）km l 10=；当在故障点有过渡电阻Ω=4g R 时，在求（1）（2）时的测量阻抗m Z 。

3－2 图3－2所示网络中，点1和2处均设距离保护，试计算点1处距离保护Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的一次和二次动作阻抗set Z Ⅰ、set Z Ⅱ、set Z Ⅲ、op Z Ⅰ、op Z Ⅱ、op Z Ⅲ并校验其灵敏性，即求min l %、sen K Ⅱ，(1)sen K Ⅲ，(2)sen K Ⅲ，如果距离Ⅲ段的灵敏系数不足，应采取什么措施？已知线路AB 的A I fh 400max .=，866.0cos =fh ϕ，kVUfh 1109.0min.⨯=,线路km Z l /4.0Ω=，阻抗角︒=75l ϕ，取Ⅰ段的可靠系数85.0='k K ，Ⅱ段的可靠系数8.0=''k K ，Ⅲ段可靠系数25.1='''k K ，返回系数17.1=h K ，自起动系数1=zqK，保护用电流互感器变比5/400=l n ，电压互感器变比为100/110000=y n ，点1处的距离保护初步拟定采用全阻抗继电器。

3－4 如图3－4所示网络，试为保护1进行相间距离Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的整定计算。

已知相邻线路具有类似的距离保护，变压器采用瞬时动作的差动保护和瓦斯保护作为主保护，变压器容量为31.5MVA ，d U %＝10.5，后备保护动作时间s t B 0.1=。

双回线AB 中每一回线的最大负荷电流A I fh 70max .=。

保护7的后备保护的动作时间s t 5.07=。

取Ⅰ段可靠系数.0='k K ，Ⅱ段可靠系数8.0=''k K ，Ⅲ段可靠系数25.1='''k K 、返回系数17.1=h K 、自起动系数1=zq K 。

第一章绪论习题1-1在图1—1所示的网络中，设在d点发生短路，试就以下几种情况评述保护1和保护2对四项基本要求的满足情况：（1）保护1按整定时间先动作跳开1DL,保护2起动并在故障切除后返回；（2）保护1和保护2同时按保护1整定时间动作并跳开1DL和2DL；（3）保护1和保护2同时按保护2整定时间动作并跳开1DL和2DL;（4）保护1起动但未跳闸，保护2动作跳开2DL;（5）保护1未动,保护2动作并跳开2DL；（6）保护1和保护2均未动作图1-1 习题1-1图第二章电网的电流保护和方向性电流保护一、三段式相间电流保护例题例题2。

1欲在图2-1所示的35KV中性点不接地电网中变电所A母线引出的线路AB上，装设三段式电流保护，保护拟采用两相星形接线。

试选择电流互感器的变比并进行I段、II 段、III段电流保护的整定计算,即求I、II、III段的一次和二次动作电流（I'dz、I'dz·J、I’’dz、I''dz·J、I dz、I dz·J）、动作时间（t'、t’’、t)和I段的最小保护范围l min％，以及II段和III段的灵敏系数K’'lm、K lm（1）、K lm（2）.对非快速切除的故障要计算变电所母线A的残余电压。

已知在变压器上装有瞬动保护，被保护线路的电抗为0.4Ω/km，可靠系数取K’k=1.3，K'’k=1。

1,K k=1.2，电动机自启动系数K zq=1.5，返回系数K h＝0。

85，时限阶段△t=0.5s，计算短路电流时可以忽略有效电阻.其他有关数据按3种方案列于表1中。

图2—1 例题2.1图表1 三种方案解参见图2-1。

已知X s=0.3Ω,l =10km，S B=2×10 MV A，U d%=7。

5，S fh=15MV A，t10＝2。

5s.1 求电流I段定值（1) 动作电流I’dzI’dz＝K’k×Ｉd·B·max＝1。

全国电力系统继电保护专业试题画图题1、画出Y，d11接线变压器差动保护的三相原理接线图，并画出内部短路时的一、二次电流流向。

（答略）2、画出三段式方向电流保护的展开图（含交流回路）（答略）3、试绘制用于中性点直接接地的YN，d5接线的三相变压器三相三继电器式差动保护交流回路的原理图及相量图。

（图中应标明极性）（答略）4、中性点不接地系统B相接地时电流、电压相量图，并说明电流、电压的变化特点。

（答略）5、画出双母线固定连接方式完全差动保护在发生区内故障时的电流分布图。

6、如图所示：请画出变压器的接地隔离开关Qs1合、Qs2断时，其正序、零序阻抗图。

（变压器用星形等值电路表示）已知发电机：Xd＂变压器：高压侧XⅠ，中压侧XⅡ，低压侧XⅢ答：正序阻抗图：Xd10kvX3X2110KVX1220kv零序电抗图：X3X1 220KVjXR8、画出线路出口A 相单相接地时,零序电压和零序电流的向量图。

（6分）9、画出两侧电源系统发生单相(A 相)接地时的等值序网图，并填空：（8分）标出各序电压、电流的正方向，并说明各序功率流向？正序功率自母线流向线路，零序功率自线路流向母线，负序功率自线路流向母线。

在单相接地时零序电压和零序电流的相位关系，只和系统侧阻抗角有关，而和故障点有无过渡电阻无关。

;3;0;3;0;00CB CB A AAC B KA U U U U U U U I I I I I I +=++===∴===10、什么是距离保护的时限特性，并用图说明。

（6分）（答案P177第76题）11—12无答案13、画出Y0/Δ-11电力变压器差动保护原理接线图，并标出电流互感器的极性。

一、计算题1、如下图所示系统，已知X G ﹡ = 0.14，G G ﹡= 0.094，X 0T ﹡=0.08，线路L 的X 1=0.126(上述参数均已统一归算至100MV A 为基准的标么值)，且线路的X 0 =3X 1 。

(1)试求k 点发生三相短路时，线路L 和发电机G 的短路电流； (2)试求k 点发生单相短路时，线路L 短路电流，并画出序网图。

答：（1）点发生三相短路时，线路L 和发电机G 的短路电流()∑=X I I Bk3***∑++=L1T1G1X X X X220kV 基准电流()A 4.262220310001003BB B1=⨯⨯==U S I13.8kV 基准电流()kA 18.48.133********B B B2=⨯⨯==U S I线路短路电流()A 72936.04.262X B1===∑I I L发电机短路电流()kA 61.1136.018.4X B2===∑I I G（2）k 电发生单相短路时，复合序网如下图所示.接地故障电流标么值为547.2458.036.036.033330210=++=++===∑∑∑∑**X X X X I I k 则线路短路电流为()A 3.6684.262547.2B1k A =⨯=⨯=*I I I k()A 0k B =I ()A 0k C =I2、如下图所示。

F1、F2:S e =200MV A,U e =10.5kV ,X d 〞=0.2T1：接线YN/Yn/△-11, S e =200MV A, U e =230kV/115kV/10.5kV U k 高-中 %=15%，U k 高-中 %=5%，U k 低-中 %=10%（均为全容量下） T1：接线Y/△-11, S e =100MV A, U e =115kV/10.5kV ,U k %=10% 基准容量．S j =1000MV A ；基准电压230kV ，115kV ，10.5kV 假设：①发电机、变压器X 1 = X 2= X 0 ;②不计发电机、变压器电阻值。