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。

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？

d

I res

I 1

op I ,max

unb I

O

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1I op ，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0I I K I I I m n m n op +--≥，

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。

4.20 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

。当高频信号的间断时间对应的电气角度小于闭锁角

b

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