继电保护第四章课后习题参考答案.doc
继电保护课后题答案
继电保护课后题答案(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--1. 什么是继电器的返回系数返回系数都是小于1的吗提高返回系数P122. 答：返回系数=返回电流/动作电流；过电流继电器的返回系数恒小于1。
减小摩擦转矩，减小转动部分的重量，减小剩余转矩。
3. 试述对继电保护的四个基本要求的内容。
P4-P5答：（除了知道保护四性及其含义，更应该能够理解并运用，如懂得对某故障对某保护引起的保护起动、返回或动作进行四性的评价。
）1) 选择性：电力系统有故障时，应有距离故障最近的保护装置动作，仅将故障元件从电力系统中切除，是停电范围尽量缩小。
2) 速动性：快速切除故障可以提高电力系统并联运行的稳定性。
3) 灵敏性：指对于其保护范围内发生任何故障活不正常状态的反应能力。
4) 可靠性：是指在规定的保护范围内发生了属于它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在其他不属于它应该动作的情况下，则不应该误动作。
4. 瞬时速断的整定点在哪为保证选择性，保护装置的起动电流应按躲开下一条线路出口处（如D2点即B 变电所）短路时，通过保护的最大短路电流（最大运行方式下的三相短路电流）来整定。
即)3(max 2m av B d k D d dz I K I I ••••=>5. 定时限的动作时间级差主要考虑拿下因素应包括故障线路断路器的跳闸时间1QF t ,故障线路保护1时间继电器的实际动作时间比整定值延迟1.t t 才能动作，保护2时间继电器可能比整定的时间提早2.t t 动作，还应包括测量元件延迟返回的惯性时间2.in t ，在增加一个裕度时间r t 。
△t=1QF t +1.t t +2.t t +2.in t 。
6. 定时限Ⅱ段和定时限Ⅰ段的配合点在何处7. 在过电流保护段的整定公式中都应有哪些系数1）整定值计算的原则：电动机的自起动电流大于其正常运行的电流，引入一个自起动系数Ms K 来表示自起动时最大电流max .Ms I 与正常运行时最大负荷电流max.L I 之比。
《继电保护原理》课后答案
电气 F1201——王小辉《继电保护原理》复习资料〔课后习题选〕第一章概述1-1 什么是故障、异常运行方式和事故？电力系统运行中，电气元件发生短路、短线是的状态均视为故障状态；电气元件超出正常允许工作范围，但没有发生故障运行，属于异常运行方式，即不正常工作状态；当电力系统发上故障和不正常运行方式时，假设不及时处理或者处理不当，那末将引起系统事故，事故是指系统整体或者局部的工作遭到破坏，并造成对用户少供电或者电能质量不符合用电标准，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏等严重后果。
故障和异常运行方式不可以防止，而事故那末可以防止发生。
1-2 常见故障有哪些类型？故障后果表现在哪些方面？常见鼓掌是各种类型短路，包括相间短路和接地短路。
此外，还有输电路线断线，旋转机电、变压器同一相绕组匝间短路等，以及由以上几种故障组合成复杂的故障。
故障后果会是故障设备损坏或者烧毁；短路电流通过非故障设备产生热效应和力效应，使非故障元件损坏或者算短使用寿命；造成系统中局部地区电压值大幅度下降，破坏电能用户正常工作，影响产品质量，破坏电力系统中各发电厂之间并联运行稳定性，使系统发生震荡，从而使事故扩大，甚至是整个电力系统瓦解。
1-3 什么是住保护、后备保护和辅助保护？远后备保护和近后备保护有什么区别？普通把反响被保护元件严重故障、快速动作于跳闸的保护装置称谓主保护。
在主保护系统失效时起备用作用的保护装置成为后备保护。
当本元件主保护拒动，由本元件另一套保护装置作为后备保护，这种后备保护是在同一安装处实现的，称为近后备保护。
远后备保护对相邻元件保护各种原因的拒动均能起到后备保护作用。
辅助保护是为了补充主保护和后备保护的缺乏而增设的简单保护。
1-4 继电保护装置的人物及其根本要求是什么？继电保护装置的任务：〔1〕自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除；〔2〕反响电气元件不正常运行情况，并根据不正常运行情况的种类和电气元件维护条件，发出信号。
电力系统继电保护-第四章
由于受TA的误差、线路分布电容等因素影响， 实际上其二次电流相量和可能不为0。 纵联电流差动保护动作判据可写为：
I M I N I set
IM IN
两侧电流的相量和 差动保护整定值
I set
2. 方向比较式纵联保护
线路发生内部故障时： M侧和N侧功率方向元件均为正；
1. 电流全量特征
根据基尔霍夫电流定律 (KCL)可知：
在集总参数电路中，任何时刻， 对任意一节点，所有支路电流相 量和等于零。用数学表达式表示 如下： I 0
M
U M
I M
k1
N I N
U N
内部故障
M
I M
I N
N
k2
区外故障
对于输电线路MN可以认为是一个节点。 内部故障 外部故障
线路发生外部故障时： 一端电流为母线流向线路，另一端为由线路流 向母线，于是两端电流相位相反 180 。
因此可以根据两侧电流的相位差来判 别线路内部或者外部短路。
考虑到TV、TA的相角误差以及输电线分布电容等影 响，当线路发生区外故障时两侧二次电流的相角差并不 刚好等于1800，而是近似为1800，且在故障前两侧电动势 有一定的相角差，这样在区内短路时两侧电流也不完全 同相位。 当两侧电流的相位差
I N
外部故障
I M
I N
iM
t
I M
I N
iN
iM
t
0
0
I M
t
I N
iN
t
180
IM IN
arg
IM IN
继电保护第四章差动
内部短路：
流入差动保护回路的电流为
' I I I 1 d 1 d d I I I r 2 d ' K K TA TA K TA ' 2 d
被保护线路内部故障时，流入差回路 的电流远大于差动继电器的起动电流，差 动继电器动作，瞬时发出跳闸脉冲，断开 线路两侧断路器。 结论：1、差动保护灵敏度很高 2、保护范围稳定 3、可以实现全线速动
－、纵联差动保护的工作原理
电网的纵联差动保护反应被保护线路首末两端电流的 大小和相位，保护整条线路，全线速动。纵联差动保护原 理接线如下图所示。 流入继电器的电流为I2—I2， 即为电流互感器二次电流的差。
正常运行： 流入差回路的电流 ' I I ' 1 1 I I I 0 r 2 2 ' n TA n TA
四、纵联差动保护的评价
优点： 全线速动，不受过负荷及系统振荡的影响， 灵敏度较高。
缺点：
需敷设与被保护线路等长的辅助导线，且要求 电流互感器的二次负载阻抗满足电流互感器10％ 的误差。这在经济上，技术上都难以实现。
需装设辅助导线断线与短路的监视装置，辅助导 线断线应将纵联差动保护闭锁。
应用： 在输电线路中，只有用其它保护不能满足要求的 短线路（一般不超过5～7km 线路）才采用。
复习思考题：
4-1 纵联差动保Байду номын сангаас与电流保护的区别是什么？ 4-2 纵联差动保护的原理及优缺点是什么？ 4-3 横联差动保护的原理及优缺点是什么？
第四章
电网的差动保护
一、电网的纵联差动保护
二、 平行线路横联差动保护
第一节
电网的纵联差动保护
电流、电压和距离保护属于单端保护，不能 瞬时切除保护范围内任何地点的故障。这就不能 满足高压输电线路系统稳定的要求。如何保证瞬 时切除高压输电线路故障？
继电保护第四章课后习题参考答案
纵联保护依据的最基本原理是什么？答：纵联保护包括纵联比较式保护和纵联差动保护两大类，它是利用线路两端电气量在故障与非故障时、区内故障与区外故障时的特征差异构成保护的。
纵联保护的基本原理是通过通信设施将两侧的保护装置联系起来，使每一侧的保护装置不仅反应其安装点的电气量，而且哈反应线路对侧另一保护安装处的电气量。
通过对线路两侧电气量的比较和判断，可以快速、可靠地区分本线路内部任意点的短路与外部短路，达到有选择、快速切除全线路短路的目的。
纵联比较式保护通过比较线路两端故障功率方向或故障距离来区分区内故障与区外故障，当线路两侧的正方向元件或距离元件都动作时，判断为区内故障，保护立即动作跳闸；当任意一侧的正方向元件或距离元件不动作时，就判断为区外故障，两侧的保护都不跳闸。
纵联差动保护通过直接比较线路两端的电流或电流相位来判断是区内故障还是区外故障，在线路两侧均选定电流参考方向由母线指向被保护线路的情况下，区外故障时线路两侧电流大小相等，相位相反，其相量和或瞬时值之和都等于零；而在区内故障时，两侧电流相位基本一致，其相量和或瞬时值之和都等于故障点的故障电流，量值很大。
所以通过检测两侧的电流的相量和或瞬时值之和，就可以区分区内故障与区外故障，区内故障时无需任何延时，立即跳闸；区外故障，可靠闭锁两侧保护，使之均不动作跳闸。
4.7 图4—30所示系统，线路全部配置闭锁式方向比较纵联保护，分析在K点短路时各端保护方向元件的动作情况，各线路保护的工作过程及结果。
⋅⋅答：当短路发生在B—C线路的K处时，保护2、5的功率方向为负，闭锁信号持续存在，线路A—B上保护1、2被保护2的闭锁信号闭锁，线路A—B两侧均不跳闸；保护5的闭锁信号将C—D线路上保护5、6闭锁，非故障线路保护不跳闸。
故障线路B—C上保护3、4功率方向全为正，均停发闭锁信号，它们判定有正方向故障且没有收到闭锁信号，所以会立即动作跳闸，线路B—C被切除。
答：根据闭锁式方向纵联保护，功率方向为负的一侧发闭锁信号，跳闸条件是本端保护元件动作，同时无闭锁信号。
电力系统继电保护第四章 4-3,4-4
U ca = U c − U a ≈ Ec − Ea = Eca U ab = U a − U b ≈ Ea − Eb = Eab U bc = U b − U c ≈ Eb − Ec = Ebc
当ϕ k 在0 ~ 90 0 变化时， − 120 0 ≤ ϕ g ≤ −30 0
0
• • • • • • • • • • • •
•
•
•
•
•
•
• a
不动作。 不动作 = 0 1KW不动作。
•
2KW： I gb = I b ：
U gb = U ca ≈ E ca
•
•
•
ϕ gb = −(900 + 300 − ϕ k ) = −(1200 − ϕ k )
− 900 ≤ ϕ k − 1200 + α ≤ 900 30 ϕ k = 00 时， 0 ≤ α ≤ 2100
就可使可使继电器处于最灵敏状 态附近。
三相短路时KW KW的电 图4-13 三相短路时KW的电 流、电压向量图
中国电力出版社
（一）三相短路
三相短路时能使继电器动作的内角的取值范围 ϕ g = −(90o − ϕ k ) − (90 0 + α ) ≤ ϕ g ≤ 900 − α
& Ug − 90° − α ≤ arg ≤ 90° − α & I
c b
接入各相继电器的 电压分别为: 电压分别为:
1 • U b = U c = − Ea 2
•
•
中国电力出版社
相
· ·
Uab=1.5Ea
· ·
·
Uab
·
·
Ic φ rc
Ua =Ea
电力系统继电保护第四章4-1、4-2
第四章 输电线路相间短路的方向 电流保护
第一节 方向问题的提出及方向电流的保护
中国电力出版社
一、方向问题的提出
K2
K1
图4-1两侧电源辐射形电网
如图4-1所示 在双侧电源电网或单侧电源环形网中.如图 所示，当在 1点发生短路时， 双侧电源电网或单侧电源环形网中 如图 所示，当在K 点发生短路时， 要求保护3、 动作 断开3、 两个断路器 如在K 点发生短路，要求保护1、 动作， 两个断路器； 要求保护 、4动作，断开 、4两个断路器；如在 2点发生短路，要求保护 、 2动作，断开 、2两个断路器。 动作， 两个断路器。 动作 断开1、 两个断路器 点短路， 对K1点短路，为实现选择性要求： 点短路 为实现选择性要求： 3 2 4 5
中国电力出版社
•
功率方向继电器的工作原理：实质就是判断母线电压和流入线路的电流 功率方向继电器的工作原理： 之间的相位角。动作方程可表示为： 之间的相位角。动作方程可表示为：
•
继电器动作的 临界情况是一 • 条与相量 U g 相垂直的直 线，通常称 为功率方向 继电器的动 作特性。
− 90 ≤ arg
•
− 90 0 ≤ arg
jK U g
•
≤ 900
I g Z br
•
jK 功率方向继电器的内角α = arg = 900 − ϕbr Z br
− (900 + α ) ≤ ϕ g ≤ 900 − α
− (900 + α ) ≤ arg
Ug
•
≤ 900 − α
Ig
中国电力出版社
（二） LG-11型功率方向继 型功率方向继 电器动作区和灵敏度
0
继电保护课后习题答案
第一章：在图1-1中，各断路器处均装有继电保护装置P1～P7。
试回答下列问题： （1） 当k1点短路时，根据选择性要求应由哪个保护动作并跳开哪个断路器？如果6QF 因失灵而拒动，保护又将如何动作?（2） 当k2点短路时，根据选择性要求应由哪些保护动作并跳开哪几个断路器？如果此时保护3拒动或3QF 拒跳，但保护P1动作并跳开1QF ，问此种动作是否有选择性？如果拒动的断路器为2QF ，对保护P1的动作又应该如何评价？图1-1网络图答：（1）当k1点短路时，根据选择性要求保护P6动作应跳开6QF ，如果6QF 拒动，由近后备保护P3、P5动作跳开3QF 、5QF ，或由远后备保护P2、P4的动作跳开2QF 、4QF 。
（2）当k2点短路时，根据选择性要求应由保护P2、P3动作跳开2QF 、3QF ，如3QF 拒动，保护1动作并跳开1QF ，则保护P1为无选择性动作，此时应由保护P5或保护P4动作，跳开5QF 或4QF 。
如果是2QF 拒动，则保护P1动作跳开1QF 具有选择性。
第二章:1. 1. 电流互感器的极性是如何确定的？常用的接线方式有哪几种？答：（1）电流互感器TA 采用减极性标示方法，其一次绕组L1－L2和二次绕组K1－K2引出端子极性标注如图2-1（a ）所示，其中L1和K1，L2和K2分别为同极性端。
如果TA 的端子标志不清楚，可用图2-1（b ）所示接线测定判定出同极性端，如果用图2-1（b ）中实线接法U =1U －2U ，则电压表U 所接测定判断出同极性端，如虚线接法，则U =1U +2U ，电压表U 所接两个端子为异极性端。
（2）电流互感器TA 常用的接线方式有完全星形接线、不完全星形（两相V 形）接线、两相电流差接线和一相式接线。
2.电流互感器的10%误差曲线有何用途？怎样进行10%误差校验？答：电流互感器额定变比TA K 为常数，其一次电流1I 与二次电流2I ，在铁芯不饱和时有2I =TA K I 1的线性关系，如图2-2（a ）中直线1所示。
继电保护课后习题答案
第1章习题和思考题1.简述继电保护的定义、任务。
答：定义：泛指继电保护技术和各种继电保护装置构成的继电保护系统，保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，称为继电保护任务：切除故障元件、反映不正常运行状态（跳闸并发信）即当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。
2.保护的“四性”指的是什么？具体如何解释？答：是指可靠性、选择性、速动性、灵敏性。
可靠性是指在给定条件下的给定时间间隔内，保护能完成所需功能的概率。
保护的安全性是指在给定条件下的给定时间间隔内，保证不误动的概率。
保护的可信赖性是指在给定条件下的给定时间间隔内，保证不拒动的概率。
选择性是指保护检出电力系统故障区和/或故障相的能力。
即故障时能够尽可能的缩小电力系统被停电的范围，只将故障部分从系统中切除，最大限度的保证系统中无故障部分仍然可以安全运行。
速动性是指保护尽可能快的切除故障的能力。
灵敏性是指保护对于其保护范围内发生故障或者不正常运行状态的反应能力3.继电保护装置一般由哪几部分组成？答：继电保护装置由测量部分、逻辑部分、执行部分组成4.有人说电力系统继电保护就是指电力系统继电保护装置，这种说法对吗？答：这种说法不对。
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构成的继电保护系统。
继电保护装置可定义为在电力系统发生故障或不正常工作状态时，动作于断路器跳闸或发出告警信号的一种安全自动装置。
与继电保护相关的技术主要包含涉及继电保护装置本身的原理设计、配置与整定、调试等技术。
继电保护装置本身需要通过电流互感器、电压互感器采集电流量、电压量信息，并与断路器配合，实现跳闸。
因此，继电保护装置本身只是继电保护系统的一个重要组成部分，其它相关设备以及相互之间的联系对于机电保护系统也至关重要。
继电保护原理基础_第四章
负序功率方向元件的特点
(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)系统振荡时三相对称,不存在负序分量,负序功 率方向元件不误动
因此,负序功率方向元件在高频闭锁保护中得 到了广泛的应用
由精于度电的电流流互互感感器器，励在磁必要回时路．以还可及采二次回路电
感用中铁的心磁磁路通中不有小能气突隙变的电，流在互二感器次。回路中引起
自由非周期分量电流。
在暂态过程中，励磁电流大大超过其稳态 值，并含有大量缓慢衰减的非周期分量， 这将使不平衡电流大为增加。
第二节 输电线的高频保护
一、高频保护概述
离I段启动发讯，当其保护范围内部故 障动作于跳闸的同时，还向对端发出 跳闸信号，可以不经过其它控制元件 而直接使对端的断路器跳闸，即收讯 即可跳闸。 两端保护的构成比较简单，无需互相 配合，必须要求每端发送跳闸信号保 护的动作范围小于线路的全长．而两 端保护动作范围之和应大干线路的全 长。前者是为厂保证动作的选择性， 后者则是为了保证全线上任一点故障 的快速切除。
电力系统继电保护课后习题解答
第一章继电保护概述1-1 答：继电保护装置的任务是自动、迅速、有选择性的切除故障元件，使其免受破坏，保证其他无故障元件恢复正常运行；监视电力系统各元件，反映其不正常工作状态，并根据运行维护条件规范设备承受能力而动作，发出告警信号，或减负荷、或延时跳闸；继电保护装置与其他自动装置配合，缩短停电时间，尽快恢复供电，提高电力系统运行的可靠性。
1-2 答：即选择性、速动性、灵敏性和可靠性。
1-3 答：继电保护的基本原理是根据电力系统故障时电气量通常发生较大变化，偏离正常运行范围，利用故障电气量变化的特征可以构成各种原理的继电保护。
例如，根据短路故障时电流增大．可构成过流保护和电流速断保护；根据短路故障时电压降低可构成低电压保护和电流速断保护等。
除反映各种工频电气量保护原理外，还有反映非工频电气量的保护，如超高压输电线的行波保护和反映非电气量的电力变压器的瓦斯保护、过热保护等。
1-4 答：主保护是指能满足系统稳定和安全要求，以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。
后备保护是指当主保护或断路器拒动时，起后备作用的保护。
后备保护又分为近后备和远后备两种：（1）近后备保护是当主保护拒动时，由本线路或设备的另一套保护来切除故障以实现的后备保护;（2）远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由前一级线路或设备的保护来切除故障以实现的后备保护.辅助保护是为弥补主保护和后备保护性能的不足，或当主保护及后备保护退出运行时而增设的简单保护。
1-6答：(1)当线路CD中k3点发生短路故障时，保护P6应动作，6QF跳闸，如保护P6和P5不动作或6QF, 5QF拒动，按选择性要求，保护P2和P4应动作，2QF和4QF应跳闸。
(2）如线路AB中k1点发生短路故障，保护P1和P2应动作，1QF和2QF应跳闸，如保护P2不动作或2QF拒动，则保护P4应动作，4QF跳闸。
第二章继电保护的基础知识2-1答：（1）严禁将电流互感器二次侧开路；（2）短路电流互感器二次绕组，必须使用短路片或短路线,短路应妥善可靠，严禁用导线缠绕；（3）严禁在电流互感器与短路端子之间的回路和导线上进行任何工作；（4）工作必须认真、谨慎，不得将回路永久接地点断开；（5）工作时，必须有专人监护，使用绝缘工具，并站在绝缘垫上。
电力系统继电保护课后习题解析答案(全)
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。
继电保护原理 第四章 第一、二节 线路电流保护
电流速断保护方向元件的装设原则
例如：
同一线路两侧，定值小者加方向元件，定值大者可不 加方向元件。
EI
k2
M 1 2
N
k1 E II
I I I set1 I set2
保护1可不加KW
(二)限时电流速断保护的整定计算
仍然是与下一级保护的第一段配合，但需考 虑保护安装点与短路点之间有分支电路的影响。 k C B A I AB I
o
Ik2
（2）功率方向继电器的动作方程 比相式动作方程：
e jα Ur 90 arg 90 Ir
Ur 90 arg 90 Ir
KU r I r cos( r ) 0
①四个角度： r： 加入功率方向继电器的电压和电流之夹角
I k1B
k1点短路时,若
I I I k1 A I set2
保护2误动；
EA
A
1
k2
B
2 3
k1
C
4 5 6
D EB
I k2 A
对电流速断保护: k2点短路时,若
I k2 B
I I I k2 B I set3 保护3误动；
EA
A
1 2
B
3
k1
4
C
5 6
D
EB
I k1 A
对过电流保护:
I k1B
动作
小结: 采用90°接线方式的优缺点 优点： ① 对各种两相短路都没有死区。 ② 适当选择内角α后，对线路上各种相 间故障都能保证动作的方向性。 缺点： 三相短路时仍有死区。
三、方向性电流保护整定计算特点
(一)电流速断保护的整定计算 k2
继电保护第4章课后习题参考答案
继电保护第4章课后习题参考答案4.7 图4—30所⽰系统，线路全部配置闭锁式⽅向⽐较纵联保护，分析在K点短路时各端保护⽅向元件的动作情况，各线路保护的⼯作过程及结果。
答：当短路发⽣在B—C线路的K处时，保护2、5的功率⽅向为负，闭锁信号持续存在，线路A—B上保护1、2被保护2的闭锁信号闭锁，线路A—B两侧均不跳闸；保护5的闭锁信号将C—D线路上保护5、6闭锁，⾮故障线路保护不跳闸。
故障线路B—C上保护3、4功率⽅向全为正，均停发闭锁信号，它们判定有正⽅向故障且没有收到闭锁信号，所以会⽴即动作跳闸，线路B—C被切除。
答：根据闭锁式⽅向纵联保护，功率⽅向为负的⼀侧发闭锁信号，跳闸条件是本端保护元件动作，同时⽆闭锁信号。
1保护本端元件动作，但有闭锁信号，故不动作；2保护本端元件不动作，收到本端闭锁信号，故不动作；3保护本端元件动作，⽆闭锁信号，故动作；4保护本端元件动作，⽆闭锁信号，故动作；5保护本端元件不动作，收到本端闭锁信号，故不动作；6保护本端元件动作，但有闭锁信号，故不动作。
4.10 图4—30所⽰系统，线路全部配置闭锁式⽅向⽐较纵联保护，在K点短路时，若A—B和B—C线路通道同时故障，保护将会出现何种情况？靠什么保护动作切除故障？答：在图4—30所⽰系统中K点短路时，保护2、5的功率⽅向为负，其余保护的功率⽅向全为正。
3、4之间停发闭锁信号，5处保护向6处发闭锁信号，2处保护向1处发闭锁信号。
由于3、4停发闭锁信号且功率⽅向为正，满⾜跳闸条件，因此B—C通道的故障将不会阻⽌保护3、4的跳闸，这正是采⽤闭锁式保护的优点。
C—D通道正常，其线路上保护5发出的闭锁信号将保护6闭锁，⾮故障线路C—D上保护不跳闸。
2处保护判定为反⽅向不满⾜跳闸条件，并且发闭锁信号，由于A—B通道故障，2处保护发出的闭锁信号可能⽆法传到1处，⽽保护1功率⽅向为正，将会导致1处的保护误动作；不过⾮故障线路的载波通道故障率远远低于故障线路，这也是⼴泛采⽤闭锁式载波纵联保护的原因。
电力系统继电保护测试考核复习题解第四章
电力系统继电保护测试考核复习题解第四章第四章线路保护一．判断题4.1.1相-地制通道，即在输电线同一相作为高频通道。
（对）4.1.2高频保护采用相-地制高频通因为相-地制通道损耗小（错）4.1.3允许式高频保护必须使用双频制，而不能使用单频制。
（对）4.1.4高频保护通道输电线衰耗与它的电压等级、线路长度及使用频率有关，使用频率越高，线路每单位长度衰耗越小。
（错）4.1.5输电线传输高频信号时，传输频率越高则衰耗越大。
（对）4.1.6输电线路的特性阻抗大小与线路的长度有关。
（错）4.1.7耦合电容器对工频电流具有很大的阻抗，可防止工频高压侵入高频收发信机。
（对）4.1.8结合滤波器和耦合电容器组成的带通滤波器对50HZ工频应呈现极大的衰耗，以阻止工频串入高频装置。
（对）4.1.9在高频保护的通道加工设备中的结合滤波器主要是起到阻抗匹配的作用，防止反射，以减少衰耗。
（对）4.1.10高频保护用的高频同轴电缆外皮应在两端分别接地，并紧靠高频同轴电缆敷设截面不小于100MM2两端接地的铜导线。
（对）4.1.11高频通道反措中，采用高频变量器直接耦合的高频通道，要求在高频电缆芯回路中串接一个电容的目的是为了高频通道的参数匹配。
（错）4.1.12在结合滤波器与高频电缆之间串入电容，主要是为了防止工频地电流的穿越使变量器饱和、发信中断从而在区外故障时正方向侧纵联保护的误动。
（对）4.1.13高频收发信机的内阻是指从收发信机的通道入口处加高频信号，在通道入口处所测得的输入阻抗。
（错）4.1.14本侧收发信机的发信功率为20W，如对侧收信功率为5W，则通道衰耗为6dB。
（对）4.1.15在电路中某测试点的电压U某和标准比较电压U0=0.775V之比取常用对数的20倍，称为该点的电压绝对电平。
（对）4.1.16利用电力线载波通道的纵联保护为保证有足够的通道裕度，只要发信端的功放元件允许，接收端的接收电平越高越好。
(完整版)继电保护课后习题答案.docx
第一章绪论1.什么是故障、异常运行方式和事故？它们之间有什么不同？又有什么联系？故障：危及或影响电力系统运行的安全事故异常运行方式：电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障的情况事故：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等。
不同：联系：故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。
2. 常见故障有哪些类型？故障后果表现在哪些方面？各种型式的短路；雷击、鸟兽跨接电气设备；备制造缺陷；设计和安装错误；检修与维护不当。
后果：大短路电流和电弧，使故障设备损坏；短路电流产生的热和电动力，使设备寿命缩短；电压下降，使用户工作稳定性受到影响，产品质量受到影响；破坏系统并列运行稳定性，产生振荡，甚至使整个系统瓦解。
3.什么是主保护和后备保护？远后备保护和近后备保护有什么区别和特点？主保护 : 保护元件内部发生的各种短路故障时，能满足系统稳定及设备安全要求，以最快速度、有选择地切除被保护设备或线路故障的保护。
后备保护：当主保护或断路器拒绝动作时，用以将故障切除的保护。
远后备保护：是指主保护或断路器拒动时，由近电源侧相邻上一级元件的保护实现的后备优点：保护范围大缺点：造成事故扩大；在高压电网中往往不能满足灵敏度的要求近后备保护：是指当主保护拒绝动作时，由本元件的另一套保护来实现的后备，当断路器拒绝动作时，由断路器失灵保护实现后备优点：不造成事故扩大；在高压电网中能满足灵敏度的要求缺点：直流系统故障与主保护同时失去作用时，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4.继电保护的基本任务和基本要求是？继电保护装置的基本任务：（1）故障时，自动、迅速、有选择性切除故障元件，使非故障部分正常运行；（ 2）不正常运行状态时，发出信号（跳闸或减负荷）。
继电保护装置的基本要求：①选择性②速动性③灵敏性④可靠性5.继电保护基本原理是什么？利用被保护线路或设备故障前后某些突变的物理量为信息量，当突变量达到一定值（整定值）时，起动逻辑控制环节，发出相应的跳闸脉冲或信号。
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纵联保护依据的最基本原理是什么？答：纵联保护包括纵联比较式保护和纵联差动保护两大类，它是利用线路两端电气量在故障与非故障时、区内故障与区外故障时的特征差异构成保护的。
纵联保护的基本原理是通过通信设施将两侧的保护装置联系起来，使每一侧的保护装置不仅反应其安装点的电气量，而且哈反应线路对侧另一保护安装处的电气量。
通过对线路两侧电气量的比较和判断，可以快速、可靠地区分本线路内部任意点的短路与外部短路，达到有选择、快速切除全线路短路的目的。
纵联比较式保护通过比较线路两端故障功率方向或故障距离来区分区内故障与区外故障，当线路两侧的正方向元件或距离元件都动作时，判断为区内故障，保护立即动作跳闸；当任意一侧的正方向元件或距离元件不动作时，就判断为区外故障，两侧的保护都不跳闸。
纵联差动保护通过直接比较线路两端的电流或电流相位来判断是区内故障还是区外故障，在线路两侧均选定电流参考方向由母线指向被保护线路的情况下，区外故障时线路两侧电流大小相等，相位相反，其相量和或瞬时值之和都等于零；而在区内故障时，两侧电流相位基本一致，其相量和或瞬时值之和都等于故障点的故障电流，量值很大。
所以通过检测两侧的电流的相量和或瞬时值之和，就可以区分区内故障与区外故障，区内故障时无需任何延时，立即跳闸；区外故障，可靠闭锁两侧保护，使之均不动作跳闸。
图4— 30 所示系统，线路全部配置闭锁式方向比较纵联保护，分析在 K 点短路时各端保护方向元件的动作情况，各线路保护的工作过程及结果。
E1 A B k C5 DE21 2 3 4 6答：当短路发生在 B—C 线路的 K 处时，保护 2、5 的功率方向为负，闭锁信号持续存在，线路 A—B 上保护 1、 2 被保护 2 的闭锁信号闭锁，线路 A—B 两侧均不跳闸；保护 5 的闭锁信号将 C—D线路上保护 5、6 闭锁，非故障线路保护不跳闸。
故障线路 B—C 上保护 3、4 功率方向全为正，均停发闭锁信号，它们判定有正方向故障且没有收到闭锁信号，所以会立即动作跳闸，线路B—C 被切除。
答：根据闭锁式方向纵联保护，功率方向为负的一侧发闭锁信号，跳闸条件是本端保护元件动作，同时无闭锁信号。
1 保护本端元件动作，但有闭锁信号，故不动作； 2 保护本端元件不动作，收到本端闭锁信号，故不动作； 3 保护本端元件动作，无闭锁信号，故动作； 4 保护本端元件动作，无闭锁信号，故动作； 5 保护本端元件不动作，收到本端闭锁信号，故不动作； 6 保护本端元件动作，但有闭锁信号，故不动作。
图4— 30 所示系统，线路全部配置闭锁式方向比较纵联保护，在K 点短路时，若A—B 和 B—C 线路通道同时故障，保护将会出现何种情况？靠什么保护动作切除故障？E1 A B k C5 D E21 2 3 4 6答：在图 4—30 所示系统中 K 点短路时，保护 2、5 的功率方向为负，其余保护的功率方向全为正。
3、4 之间停发闭锁信号， 5 处保护向 6 处发闭锁信号， 2 处保护向 1 处发闭锁信号。
由于 3、 4 停发闭锁信号且功率方向为正，满足跳闸条件，因此 B— C通道的故障将不会阻止保护 3、4 的跳闸，这正是采用闭锁式保护的优点。
C— D 通道正常，其线路上保护 5 发出的闭锁信号将保护 6 闭锁，非故障线路 C— D 上保护不跳闸。
2 处保护判定为反方向不满足跳闸条件，并且发闭锁信号，由于 A— B 通道故障， 2 处保护发出的闭锁信号可能无法传到 1 处，而保护 1功率方向为正，将会导致 1 处的保护误动作；不过非故障线路的载波通道故障率远远低于故障线路，这也是广泛采用闭锁式载波纵联保护的原因。
输电线路纵联电流差动保护在系统振荡、非全相运行期间，会否误动，为什么？答：系统振荡时，线路两侧通过同一个电流，与正常运行及外部故障时的情况一样，差动电流为量值较小的不平衡电流，制动电流较大，选取适当的制动特性，就会保证不误动作。
非全相运行时，线路两侧的电流也为同一个电流，电流纵联差动保护也不误动作。
根据图 1 说明为什么要采用带有制动作用的差动特性②而不选择不带制动线圈的电流差动继电器特性①，它根据什么条件选定？I d④a①Io p1Iu nb ,max②Iunbb③O I res图1答：不带制动线圈的电流差动继电器，其动作电流必须躲过外部短路时最大不平衡电流进行整定，这相当于按照最极端、最严重的情况来整定继电器。
如图 1 中直线①所示的I op1，该数值很大，所以继电器的动作值也很大，这样虽然能够保证区外故障时不误动作（安全性），但同时大大牺牲了内部故障时的灵敏度。
采用制动特性后，可使继电器的动作电流随着实际不平衡电流（如图 1 中的曲线③）的增大而自动增大，当不平衡电流达到其最大值时，使继电器的动作电流与没有制动的情况下一致，从而可以保证这时继电器不会误动。
不平衡电流减小时，动作值也降低，但始终大于不平衡电流，如图 1 中的折线②。
可见，无论不平衡电流大还是小，差动保护都不会误动。
由于动作电流不再始终为最大值，在内部短路特性不变的情况下（如图 1 中的直线④），可使灵敏度大为提高。
如图 1 所示，无制动特性时短路电流必须超过 a 点时才能制动，而有制动后，在不降低外部短路安全性的前提下，只要内部短路的电流跨越 b 点，就能够可靠动作。
设置制动特性后，电流差动继电器的动作表达式为I&m I&n K I&m I&n I op0 ，动作电流不是恒定值，而是随制动电流的变化而变化的。
试述电流相位纵联差动保护原理比纵联电流差动保护原理的优缺点，实现技术要求方面的优缺点。
答：电流相位纵联差动保护是依据两端电流相位的差异来甄别区内、外故障的。
在输电线路正常运行及外部故障时，流过线路两端的电流为同一个电流，在电流参考方向均由母线指向被保护线路的情况下，两侧电流的相位相反，即相位差为 180°；而在线路内部故障时，两侧电源均向故障点提供短路电流，所以两端电流的相位差取决于两端电动势的相位差，一般不超过 100°。
电流相位纵联差动保护由于仅需要比较两端电流的相位信息，动作情况与电流的大小无关，在模拟式保护中实现较为方便，并且受 TA 饱和的影响稍小；其缺点是两端电流的相位受分布电容的影响较大，闭锁角整定比较困难，闭锁角过大可能导致内部三相短路时拒动作，而过小时又有可能导致正常或外部故障情况下误动作。
纵联电流差动保护既比较线路两侧电流的大小，又比较电流的相位，即进行相量比较或瞬时值比较。
由于利用了电流的全部信息，并可以采取比率制动等措施，它在可靠性和灵敏性等方面均优于电流相位纵联差动保护。
此外由于纵联电流差动保护可以分相构成，具有天然的选相能力，因此不必与选相元件配合，简化了逻辑，提高了可靠性。
但与电流相位纵联差动保护相比，纵联电流差动保护实现较为复杂，受 TA 饱和、断线的影响也比较大。
纵联电流差动保护动作性能同样会受到输电线路分布电容的影响，必须采取补偿措施来消除其影响。
在实现技术方面，电流相位纵联差动保护仅比较线路两侧电流的相位，可以采用高频载波通道中高频信号的“有”和“无”来分别代表电流相位的“正”和“负”，实现比较简单，可以用模拟的方法，用操作电流对高频信号进行调制。
纵联电流差动保护既比较大小，又比较电流相位，信息交互量较大，载波通道难以满足要求，对电流瞬时值或相量的采集和计算必须借用数字的方法，并且要求两端采样必须同步，所以实现起来比较困难。
什么是闭锁角，由什么决定其大小，为什么必须考虑闭锁角，闭锁角的大小对保护有何影响？答：在理想情况下，外部短路时，线路两侧电流的相位相反（两侧电流的参考方向均由母线指向被保护线路），在采用操作电流正半波发信的调制方式下，线路两端的发信机交替发信，高频通道中持续有高频信号；内部短路时两侧电流的相位基本相同，两侧几乎是同时在正半波发信，负半波停止发信，所以高频通道中仅有持续的高频信号，相差高频保护就是通过判断高频通道中高频信号是否间断来区分内、外部故障的。
高频信号连续，判断为外部故障，将线路两端的保护闭锁，均不跳闸；高频信号间断，判断为内部故障，两侧保护快速跳闸。
在实际情况下，由于互感器误差、线路分布电容、高频信号传递时间等原因，区外故障时两侧的收信机收到的高频信号不连续，会出现一定的间断，有可能造成保护的误动，因此应找出外部故障时出现的最大间断角，并进行闭锁，这个角就叫做闭锁角，表示为 b 。
当高频信号的间断时间对应的电气角度小于闭锁角时，就判断为区外故障，可靠将两侧保护闭锁，而当高频信号间断的角度大于闭锁角时，才认为是内部故障，保护才动作跳闸。
闭锁角应按照躲过区外故障时可能出现的最大间断角来整定，最大间断角主要由互感器的角度误差、序电流滤序器产生的角度误差、线路电容电流引起的角度误差、高频信号沿线传输需要的延时等因素决定。
电流互感器两侧二次电流的最大误差不超过 7°；经保护装置中的滤序器及发信操作回路的角度误差两侧不超过 15°；高频信号在输电线路上传播，其速度近似为 3 108 m s ，传输的线路长l度与等值的工频角延迟为 6 。
因而外部短路时两侧收到的高频电流之间的间100隔角最小为 180 (7 15 l 6 ) 时，保护不应动作，所以要选择保护的闭锁角1007 15 l6 ，即b 1007 15 ly6b 100一般裕度角y取 15°，可见线路越长闭锁角越大。
闭锁角越大，外部短路时的安全性越高，越不容易产生误动，对提高保护的可靠性有利，但内部短路时有可能产生拒动。
什么是相继动作？为什么会出现相继动作，出现相继动作对电力系统有何影响？答：在输电线路保护中，一侧保护先动作后跳闸，另一侧保护才能动作的现象，称为相继动作。
随着被保护线路的增长，为了保证区外故障时不误动作，要求保护的闭锁角增大，从而使动作区域变小，内部故障时有可能进入保护的不动作区。
由于在内部故障时高频信号的传输延时对于电流相位超前侧和滞后侧影响是不同的，对于滞后的 N 侧来说，超前侧 M发出的高频信号经传输延迟后，相当于使两者之间的相位差缩小，高频信号的间断角增大，有利于其动作，所以N 侧是可以动作的；但对于超前的 M侧来说， N 侧发来的信号经延时后相对于加大了两侧电流的相位差，使 M侧感受到的高频信号的间断角变得更小，有可能小于整定的闭锁角，从而导致不动作。
为解决M端不能跳闸问题，当N 侧跳闸后，停止发高频信号，M侧只能收到自己发出的高频信号，间隔 180°，满足跳闸条件随之也跳闸。
出现相继动作后，保护相继动作的一端故障切除的时间变慢。
纵联保护与阶段式保护的根本差别是什么？答：纵联保护与阶段式保护的根本差别在于，阶段式保护仅检测、反应保护安装处一端的电气量，其无延时的速动段（即第Ⅰ段）不能保护全长，只能保护线路的一部分，另一部分则需要依靠带有一定延时的第Ⅱ段来保护；而纵联保护通过通信联系，同时反应被保护线路两端的电气量，无需延时配合就能够区分出区内故障与区外故障，因而可以实现线路全长范围内故障的无时限切除。