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。 QF1QF2A
B
QF8QF7C QF3
QF4
QF6QF5
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 =） 5/5QF1
5/5QF2A B C D 15Ω23Ω10Ω
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
（rel 1.2K I =，rel 1.2K III =，re 0.9K =，ss 1.4K =）。
3.8系统如图所示，线路正序阻抗
10.4/km
z=Ω，三段式电流保护整定时
rel 1.3
K I=、
rel 1.2
K III=、
ss 1.5
K=、
re 0.9
K=。
QF1QF2
A B 110kV
Zsmin=12ΩZsmax=15Ω
120A
120A
40km
40km
QF3QF4
QF5QF6
120km
C
计算：
(1)保护5的电流速断定值，校验最小保护范围；
(2)保护5的定时限过电流保护定值，校验近后备保护灵敏度系数。
3.9某系统如图所(a)示，线路AB装有三段式电流保护，各段保护的接线方式如图（b）
所示，其中I1、I4为I段电流继电器，I2、I5为II段电流继电器，I3
、I6、I7为III
段电流继电器。已知AB线路末端三相短路时的最大短路电流为1320A，末端三相短路时的最小短路电流为980A；限时电流速断保护的灵敏度为1.32。
(a)
I1I2I3
I4I5I6
I7 A
B
C
(b)
(1)计算保护1电流速断和限时电流速断保护的定值(I
rel 1.25
K=)
(2)说明各段的接线方式，除此之外还有哪些常见接线方式？说明不同接线方式的异同及其特点。
(3)当本保护出口(k1点)发生AB相间短路时，说明各继电器的动作情况，指出最后哪段保护出口跳闸。
(4)相邻线路出口(k2点)发生AC相间短路时，说明各继电器的动作情况，如果相邻线路保护拒动，说明最后哪段保护出口跳闸。
3.10 系统如图所示，各元件的阻抗角为o 65，保护1处装有o 90接线功率方向继电器，内角
可选o 30或o 45。试分析：
(1)给出o 90接线功率方向继电器的各自引入的电压、电流，说明采用这种接线方式在三相短路时有没有动作死区，两相短路时有没有动作死区，为什么？如果有死区，怎样消除？
(2)选择继电器的内角，写出继电器的动作方程。
(3)分析正方向发生BC 相间短路(k1点)时，各功率方向继电器的动作情况。
(4) 系统正常运行时功率因数为0.85，保护1处于送电侧，分析保护1处A 相功率方向继电器的动作情况。
(5) 如果电流元件与方向元件的接点采用如图所示的连接方式，分析在有负荷的情况下发生反方向AB 两相短路(k2点)时，保护1的动作行为。如有必要应如何修改接点的连接方式？ KW A
KA A KW B
KA B KW C KA C
3.11 LG-11型功率方向继电器所比较的两个电气量U J I J A K U K I =+&&和U J I J B K U K I =-&&中
的U K 和I K 是怎样取得的？U K 、I K 的幅值和角度对该继电器动作特性有什么影响？
比较两个电气量的幅值为什么可以实现对J U &和J
I &间相位的比较？相位比较与幅值比较原理之间有什么互换关系？
3.12 系统如图所示，对保护1进行三段式相间电流保护的整定计算。rel
1.3K I =，rel 1.1K II =，rel 1.2K III =，re 0.85K =，ss 1.5K =，线路阻抗为0.4Ω/km ，
AB 线最大负荷电流为170A 。电源阻抗sA min 2X =
Ω，sA max 3X =Ω， sBmin 15X =Ω，sBmax 20X =Ω，电源相电势为，4
0.5s t III =，5 1.5s t III =。
3.13 设各保护都配置有三段式电流保护，参数如下：A B E E ==，SAmin 15Z =Ω、
SAmax 20Z =Ω，SBmin 10Z =Ω、SBmax 12Z =Ω，线路AB 长60km ，最大负荷电流为400A ，
双回线BC 长100km ， 2.1=I rel
K 、rel rel 1.1K K II III ==、SS 1.2K =、85.0=re K ，km z /4.01Ω=， s t 5.17
=I I I ，计算保护1的各段的动作定值、动作时间并进行灵敏度校验。分析保护1的Ⅰ段是否需要加方向元件。
3.14 如图所示系统，各断路器处均装有过电流保护，试计算保护1-4的过电流保护动作时
限，并说明在哪些保护上应装设方向元件? 判断的依据是什么？
3.15 如图所示系统，已知变压器、线路的零序阻抗角均为75o。当K 点发生单相接地短路
时
(1)画出零序网络，在图中表明零序电流分布，说明零序电压的分布情况。
(2)分析QF1和QF2处的零序电压和零序电流之间的相位关系，并画出相位图。
(3)如果采用的零序功率方向继电器的最大灵敏角为70o，试确定该继电器的接线方式。
(4)当保护出口发生接地故障时，零序功率方向继电器有没有死区，为什么？
3.16 某单侧电源系统如图所示，系统阻抗S1S01.25Z Z =，A 母线发生接地短路时最大零序
电流为2000A ，AB 线路长度为100km ，正序阻抗为0.4/km Ω，L0L13Z Z =，试计算保护1零序Ⅰ段的定值。
3.17 在图示零序方向过电流保护原理接线图中，如果A 相与B 相二次线圈间出现了断线
（如图中?处）。假如A 、B 、C 三相线路中的负荷电流为480A ，电流互感器的变比为600/5，试问：
(1)流入零序电流继电器中的电流为多少？零序电流继电器是否动作？
(2)零序功率方向继电器是否会误动？
(3)整套保护会不会误动？
3.18 零序功率方向继电器在出口短路时有没有“死区”，为什么？
4电网距离保护
4.1 何谓阻抗继电器的测量阻抗（m Z ）、整定阻抗（set Z ）和动作阻抗（op Z ）？就方向阻
抗继电器说明它们之间的关系和区别。
4.2 已知阻抗A Z 和B Z 在复数平面中位置如右图所示，某阻抗继电器的动作方程为：
?>+->?90arg 270B
m A m Z Z Z Z ，试画出该继电器的动作特性。
4.3 已知采用幅值比较方式构成继电器的两个电压量m A I K U .1.=，m m B I K U K U .1.2.-=，
动作条件为A B
U U ≥&&，试问： (1)所构成的继电器是什么继电器；
(2)在复平面上画出它的动作特性；
(3)该继电器的整定值是什么? 4.4 消除方向阻抗继电器动作死区的措施有哪些？
4.5 对方向阻抗继电器，当加入继电器的电压和电流相位差()m m
arg U I &&为65o和85o时，测得的动作阻抗均为12.5Ω。计算该阻抗继电器的整定阻抗和最大灵敏角。
4.6 阻抗继电器的接线方式有哪些？可以反应哪些故障类型？
4.7 接地距离为什么不可以零序电压和零序电流构成的“零序阻抗继电器”来反应？
4.8 110kV 系统如图所示，max min max min 20152520SA SA SB SB Z Z Z Z =Ω=Ω=Ω=Ω、、、，各线
路均装有距离保护，线路正序阻抗为Z 1=0.4Ω/km ，流过线路AB 的最大负荷电流为
600A ，负荷功率因数为0.85，线路阻抗角070=K ?。(8.0==II rel I rel K K ,2.1=I I I rel K ,
5.1=ss K , 2.1=re K ,42t s III =，各段均采用方向圆特性阻抗继电器)。
计算：
(1)对保护1的距离保护各段进行整定计算。
(2)计算线路AB 至少送出多少负荷时，保护1的Ⅱ段会动作（假设母线电压维持不变）
4.9 双侧电源系统如图所示，各参数与题4.8中设置相同。设δj B
A e E E &&=，线路BC 空载，两侧系统都处于最大运行方式。
试分析：
(1)当δ=0?时，保护1出口发生经过度电阻RF 的三相短路，给出此时保护1测量阻抗的表达式；分析过渡电阻等于10Ω时保护1的动作行为(假设QF2一直处于闭合状态)；如果要保护1的Ⅰ段正确动作，试计算三相短路时可以允许的最大过渡电阻是多少？
(2)保护3出口发生经12Ω欧姆的两相弧光短路时，分析保护3距离保护Ⅰ段的动作情况。
(3)系统发生振荡，振荡周期为2.0s 。写出保护1的测量阻抗的表达式，并在复平面上画出振荡轨迹，并分析保护1各段的动作行为。
(4)分析保护1的Ⅰ段不受系统振荡影响时各系统与线路阻抗之间应满足的关系。
(5)当振荡过程中δ=180?和90?时，在线路AB 中点发生三相金属性短路，计算保护1的测量阻抗，分析各段的动作行为。
4.10 整定阻抗相同的不同特性的阻抗继电器（如全阻抗，方向阻抗和偏移特性阻抗继电器）
在承受过渡电阻的能力上，哪一种最强？在遭受振荡影响的程度上哪一种最严重？
4.11 何谓振荡中心？其位置如何确定？振荡中心的电流和电压的变化有何特点？
4.12 电力系统振荡和短路的区别是什么？对继电保护会带来什么影响？应采取哪些措施
来防止？
4.13 “大圆套小圆”的振荡闭锁措施原理如图所示，t 0=30ms 、δ1=100o、δ2=140o，试分析
振荡周期在什么范围内时该闭锁措施可以发挥作用，振荡周期在什么范围内时该闭锁措施会失效。
5电网纵联保护
5.1 高频通道构成包括哪几部分？分别起什么作用？
5.2 高频信号的种类按作用来分有哪些？
5.3 输电系统如图所示，线路MN 装设高频闭锁方向保护，原理图如图所示。
(1)说明采用两个不同灵敏度起动元件的原因，时间元件1t 、2t 的作用。
(2)两侧保护都正常时，分别说明在k1、k2点发生故障时，保护1、2的动作情况。
(3)当保护2的收信机故障时，分别说明在k1、k2、k3点发生故障时，保护1、2的动作情况。
(4)当保护1的发信机故障时，分别说明在k1、k2、k3点发生故障时，保护1、2的动作情况。
5.4 电流差动保护在正常运行或外部故障时最大不平衡电流的估算一般考虑哪些因素？
5.5 系统振荡时候，电流差动保护会不会误动，为什么？
6自动重合闸
6.1如图所示系统中MN线路两侧配置有三段式相间、三段式接地距离保护和综合重合闸，
重合闸采用不对应启动方式，M侧设置为检同期方式，N侧设置为检无压方式，保护与重合闸之间采取“后加速”配合方式，加速距离Ⅱ段。分析：(1)当M侧保护出口(k1点)发生瞬时性AB相间故障时，说明两侧保护及重合闸的动作行为；(2)当N侧保护出口(k2点)发生永久性C相接地故障时，说明两侧保护及重合闸的动作行为。
7.1 在电磁式变压器保护中如何消除由于变压器两侧电流相位差造成的不平衡电流？两侧
电流互感器之间应满足什么关系？
7.2 造成变压器差动保护产生不平衡电流的因素有哪些？
7.3 比率制动式差动保护需整定的参数有哪些？如何对其进行整定？
7.4 变压器比率制动式差动保护的动作方程为：
d op0res res0d op0res res0res res0
()I I I I I I S I I I I ≥≤??≥+->? 其中d I 为动作电流，res I 为制动电流。保护定值分别为op0res01.4A, 3.5A,=0.5I I S ==。
(1)画出该变压器差动保护的动作特性图。
(2)在相邻线路发生单相接地，保护跳闸并重合过程中，差动保护测量到的动作电流为
1.88A ，制动电流为14.43A ，分析该保护是否会误动。
7.5 系统如图所示，变压器额定电压为220kV/38.5kV ，星侧、三角侧电流互感器变比分别
为600/5和4000/5。当变压器三角侧引线上k1、k2发生AB 相间短路时，不计负荷电
流，三角侧一次电流为：a b
12.8kA I I =-=&&，变压器主保护采用电流差动保护，计算各相的差动电流。
7.6 励磁涌流的产生原因，影响其大小的因素，有什么特点？
8.1发电机保护的配置，各保护可以反应的故障类型？
8.2发电机纵差、横差、纵向零序电压、定子绕组接地保护、失磁保护的基本原理。
8.3发电机定子绕组接地后，零序电压的特点。
9母线保护
9.1元件固定连接的双母线电流差动保护有几个差动元件？它们分别起什么作用？
9.2说明母联电流比相式差动保护的基本原理。
9.3如图所示系统，母线配置电流差动保护，原理接线如图所示，指出哪些元件为启动元
件，哪些为选择元件。图示位置发生三相短路时，画出二次回路电流分布，说明继电器动作情况。
9.4下图所示为某220kV的大电流接地系统，各线路上配置的主保护为方向纵联保护，后
备保护为三段式相间和接地距离保护且有足够的灵敏度，重合闸采用三相重合闸方式。
线路L3的QF5侧投检无压，QF6侧投检同期。母线配置有选择性的双母线电流差动保护。
(1)当线路L3末端k1点发生永久性两相短路时，说明各处保护及重合闸的动作过程；
(2)正常方式下，线路L3的纵联保护因故停用，末端k1点发生单相接地短路时，接地距离保护正确动作，但QF5发生拒动。说明此时哪些保护动作，哪些断路器跳闸。若装设有断路器失灵保护，应动作于哪些断路器跳闸？
10微机保护基础
10.1微机继电保护装置的硬件包括哪几部分？各有什么作用？
10.2什么是采样定理？如何确定微机保护的采样频率？说明采样频率、采样周期、每工频
周期采样点数间的相互关系。
10.3设f s=600Hz，设计一差分滤波器，要求能够滤除直流分量及2、4、6等偶次谐波，写
出其差分方程表达式。
10.4假设输入电压信号为u(t)=10sin(ω1t+π/6)，ω1=2πf1=100π，基频每周波采样点数为12
点，写出一个基频周期的采样序列，并用半周绝对值积分法求出信号的有效值。10.5保护装置配置三段式相间距离和接地距离保护，分别采用接线方式和带零序补偿的接
0?线方式，阻抗元件均采用方向圆特性，假设相间距离和接地距离各段的整定值分别
相同，分别为I
set 1.39
Z=Ω、II
set 2.79
Z=Ω、III
set 3.27
Z=Ω，最大灵敏角均为75?，零序补偿系数K=0.92。采用保护装置的采样频率为600Hz，故障后保护采样获得的一组数据分别为：
u a=(0,42.07,72.86, 84.13, 72.86, 42.07, 0.0, -42.07, -72.86, -84.13, -72.86, -42.07, 0.0)
u b=(-69.19, -79.89, -69.19, -39.94, 0, 39.94, 69.19, 79.89, 69.19, 39.94, 0.0, -39.94, -69.19)
u c=(3.0, 1.73, 0.0, -1.73, -3.0, -3.46, -3.0, -1.73, 0.0, 1.73, 3.0, 3.46, 3.0 )
i a=(0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 )
i a=(0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0 )
i c=(23.4, 31.97, 31.97, 23.4, 8.57, -8.57, -23.4, -31.97, -31.97, -23.4, -8.57, 8.57, 23.4 )
计算各接地阻抗元件、相间阻抗元件的测量阻抗，分析各段的动作行为。
10.6假设输入电压信号为u(t)=10sin(ω1t+π/3)+2 sin(2ω1t+π/6)，ω1=2πf1=100π，基频每周波
采样点数为12点，写出一个基频周期的采样序列，并用全周傅氏算法求出基波信号的有效值。
10.7假设输入电压信号为u(t)=5e-t/τ+10sin(ω1t+π/3)+2 sin(2ω1t+π/6)，ω1=2πf1=100π，τ=20ms
基频每周波采样点数为12点，写出一个基频周期的采样序列，并用全周傅氏算法求出基波信号的有效值。
10.8假设输入电压信号为u(t)=5e-t/τ+10sin(ω1t+π/3)+2 sin(2ω1t+π/6)，ω1=2πf1=100π，τ=20ms
基频每周波采样点数为12点，写出一个基频周期的采样序列，并用全周差分傅氏算
法求出基波信号的有效值。