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。

E

1A B k C D E 2

12

3

5

6 4

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？

E1A B k C

5D E

2

12346

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。

4.12 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。

4.16 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

④

a①

I

o p1

I

u nb ,max

②I

unb b

③

O

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。

4.18 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