电力系统保护与控制天津大学作业答案

电力系统保护与控制复习题
单项选择题
1.正方向出口相间短路,存在动作“死区”的阻抗继电器是（）
A.全阻抗继电器
B.方向阻抗继电器
C.偏移特性阻抗继电器
D.上抛圆阻抗继电器
2.在中性点直接接地系统中，反应接地短路的阻抗继电器接线方式是（）A．0°接线B．90°接线
C．30、30D．A、A+30零序补偿电流的接线方式
3.由于过渡电阻的存在，一般情况下使阻抗继电器的（）
A.测量阻抗增大，保护范围减小
B.测量阻抗增大，保护范围增大
C.测量阻抗减小，保护范围减小
D.测量阻抗减小，保护范围增大
4．相高频保护用I1+KI2为操作电流，K=6~8，主要是考虑（）相位不受两侧电源相位的影响，有利于正确比相。

A 正序电流
B 零序电流
C 负序电流
D 相电流
5.高频保护基本原理是：将线路两端的电气量（电流方向或功率方向）转化为高频信号；以（）为载波传送通道实现高频信号的传送，完成对两端电气量的比较。

A.波通道
B.光纤通道
C.输电线路
D.导引线
6.距离Ⅲ段保护，采用方向阻抗继电器比采用全阻抗继电器（）
A.灵敏度高
B.灵敏度低
C.灵敏度一样
D.保护范围小
7.发电机横差保护的作用是（）
A.保护定子绕组匝间短路
B.保护定子绕组相间短路
C.保护定子绕组接地短路
D.保护转子绕组一点接地故障
8.电流速断保护定值不能保证（）时，则电流速断保护要误动作，需要加装方向元件。

A.速动性
B.选择性
C.灵敏性
D.可靠性
9.方向阻抗继电器的最大灵敏角是可以调节的。

调节方法是改变电抗变换器DKB （）
A.原边匝数
B.副边匝数
C.原边线圈中的电阻大小
D.副边线圈中的电阻大小
10.输电线路始端相电流故障分量的特征是B,C两相幅值相同，相量之和为零，A 相幅值为零，则线路发生的故障是( )
A.AB两相短路
B.A相接地
C.BC两相短路
D.BC两相短路接地
答案：
1-5 BDACC 6-10 AABDC
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.全阻抗继电器的主要缺点是。

7.短距离输电线路比长距离输电线路受过渡电阻的影响要大。

8.距离III段的灵敏度校验应按分支系数K fz为最大的运行方式来确定，目的是为了保证。

9.定时限过电流保护的动作时限是按来选择的
10.相差高频保护采用比较线路两端相位来反应对称短路。

11.对于母线保护，通常把放在重要位置。

12.在电力系统正常运行时，三相电压采样值之和为__________。

13.零点滤波器能够将输入信号中的某些频率信号__________。

14.从某一信号中，提取其中有用频率信号的过程称为__________。

15.同步发电机准同期并列的条件是、、、。

16.具有正调差特性的二台发电机组并列运行时，使无功负荷增量按机组容量合理分配的条件是。

17.发电机自动励磁调节器的基本组成单元包括、、、。

18.为了加速切除故障，继电保护与自动重合闸配合的方式
有、。

19.在线路末端发生相间短路时，若流过II段阻抗继电器的短路电流小于其最小精确工作电流，距离保护II段动作。

20.动作于跳闸的继电保护，在技术上应满足的四个基本要求是选择性、
、、。

21、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。

22、自动重合闸视其功能分________重合闸，_________ 重合闸，________重合闸。

23、能满足系统稳定及设备安全要求，有选择性地切除被保护设备和全线故障的
保护称为________。

若主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护称为____________ 。

24、短路时总要伴随产生很大的_________，同时使系统中______降低。

25、备用电源和备用设备自动投入装置的动作时间的确定，是以使负荷的停电时
间尽可能短为原则，以减少电动机的_______时间。

26、将同步发电机并入电力系统参加并列运行的操作称为_______。

27、电力系统发生有功功率缺额时，必然造成系统频率_______于额定值。

28、电力系统自动低频减负载装置一般分散安装在电力系统中相关的_______。

29、电力系统自动低频减负载装置首级动作频率一般不超过_______。

30、完全母线差动保护，每一支路上电流互感器应选用_________________。

31、阻抗继电器的0°接线是指_________________，加入继电器的___________________。

32、电流平衡保护是通过比较双回线路_________________ 来判断线路是否发生短路。

33、自动重合闸与继电保护的配合方式有两种，即__________________和_________________。

答案：
1.选择性；速动性；灵敏性；可靠性。

2.大于；小于。

3.远后备保护，近后备保护。

4.断线；短路。

5.III，I。

6.无方向性
7.大
8.灵敏性
9.阶梯时限特性
10.正序电流
11.可靠性
12.零
13.滤除
14.滤波
15.速动性、灵敏性、可靠性
16.条差系数相同
17.调差、电压测量比较、综合放大、移向触发
18.前加速保护、后加速保护
19.不会
20.一次转速调节、二次频率调节、三次经济负荷配合
21、最大、最小。

22、三相重合闸单相重合闸，综合重合闸
23、主保护、后备保护
24、短路电流、电压。

25、自启动
26、并列
27、低。

28、发电厂或变电所
29、49.1Hz
30、相同变比_。

31、1cos =ϕ时 、 电压和电流同相
32、电流的大小
33、前加速、后加速。

问答题
1.一台100KVA 的三相变压器，额定电压为10kV/0.4kV ，估算原副边额定电流，若Ud%=4，接于无穷大容量电源，估算副边三相短路的短路电流。

2.用标幺值对电力系统进行短路电流计算，为什么把各级平均额定电压作为相应级电压的基值？
3.继电保护的原理、作用及组成是什么？
4.为什麽电流三段保护的Ⅰ和Ⅱ段采用两相两继电器接线，而Ⅲ段（过电流保护）采用两相三继电器或三相三继电器接线。

5.简述零序方向电流三段保护的优点。

6.写出方向阻抗继电器的动作阻抗方程。

7.发电机有哪些故障，应加装什么保护。

8.阻抗继电器的00接线能正确反应哪几种短路。

9.相差高频保护在什么条件下会产生相继跳闸动作。

10.母线加装专门母差保护的条件是什么？
11.继电保护装置由哪些部分组成？
12.高频保护发讯方式有哪些？高频信号有几种？
13.什么叫电流速断保护？它有什么特点？
14.同步发电机组并列时遵循的原则
15.母线短路故障的危害有哪些？
16.全绝缘和分级绝缘变压器接地保护有何异同？
17.说出微机保护软件的构成。

18.什么是重合闸前加速保护？
19、对继电保护基本性能的要求是什么？
20、同步发电机准同步并列的实际条件是什么?
21、产生变压器纵差保护不平衡电流的因素有哪些？
22、同步发电机励磁控制系统的任务
23、提高微机保护可靠性的常见措施有哪些？
24、等微增率法则的含义
25、水轮机发电机组为什么要强行减磁
26、试写出全阻抗继电器的动作方程，并作图说明继电器动作区。

答案：
1.答：
2.答：
把各级平均额定电压作为电压的基值使各电压级电压的标幺值皆为1，各电压级的阻抗标幺值不需进行归算；各电压级的电压不是同一个电压，它们之间没有电的联系，就象线电压和相电压的基值电压不同一样，化成有名值时应乘以不同电压级的基值。

3.答：
原理：反应被保护线路或设备故障前故障后某些物理量的突变。

作用：自动地、快速地、有选择性地控制断路器切除故障、对不正常运行状态发出相应信号。

组成：由测量元件、逻辑元件和执行元件组成。

4.答：
电流三段保护的Ⅰ和Ⅱ段采用两相两继电器接线是使不同出线不同相别两点接地有2/3的机会只切除一回线路。

而Ⅲ段采用两相三继电器或三相三继电器接线是为了提高远后备YΔ—11接线变压器对侧两相短路的灵敏度。

5.答：
反映接地故障灵敏；保护范围稳定，不受系统运行方式的影响；零序Ⅲ段时限阶段少，动作延时短；系统振荡不会误动；零序功率方向继电器没有死区；接线简单，可靠。

6.答：
7.答：
故障：定子绕组相间短路；定子绕组匝间短路（相间环流）；定子绕组单相接地（电容电流）；转子一点接地---发信号；转子两点接地---跳闸。

应加装的保护：
1）定子绕组及引出线的相间短路----纵差保护
2）匝间短路的横差保护
3）定子单相接地保护（100％单相接地保护）
4）过流保护
5）定子过电压保护
U dx=(1.5～1.3)U e
其中水轮机取1.5 ，＞300MW汽轮机取1.3 。

t dx=0.5s
6）转子一点/两点接地保护
7）过负荷保护（发信号）
8）额定功率Ｐe≥100MW，加装失磁保护
9）额定功率Ｐe≥100MW，半导体励磁系统的发电机加装转子过负荷保护10）对于汽轮发电机主气门突然关闭，对大容量的发电机可考虑装设逆功率保护
11）转子负序过负荷保护
12）发电机过激磁保护
8.答：
能正确反应各种相间短路。

9.答：
当被保护线路的长度超过175km三相短路时会产生相继跳闸动作。

10.答：
从电力系统稳定考虑，枢纽变电站母线发生故障会使系统可能发生振荡；双母线或单母线分段并列运行，母线故障要求有选择性的切除故障母线时加装专门母差保护。

11.答：继电保护装置由测量部分、逻辑部分和执行部分组成。

12.答：高频保护发讯方式有三种：故障起动发信方式；长期发信方式和移频发信方式。

高频信号按逻辑性质不同，分为跳闸信号、允许信号、闭锁信号。

国内多采用闭锁信号。

13.答：流速断保护按被保护设备的短路电流整定，当短路电流超过整定值时，则保护装置动作，断路器跳闸，电流速断保护一般没有时限，不能保护线路全长（为避免失去选择性），即存在保护的死区
14.答：（1）并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值一般不宜超过1~~2倍的额定电流。

（2）发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减小对电力系统的扰动。

15.答：母线上发生短路故障的机率虽然比输电线路少，但母线是多元件的汇合点，母线故障如不快速切除，会使事故扩大，甚至破坏系统稳定，危及整个系统的安全运行，后果十分严重。

16.答：都采用零序电流保护。

区别如下:全绝缘变压器一般配置两段式零序电流保护，还应装设零序电压保护作为变压器不接地运行时的保护。

分级绝缘变压器，可在变压器中性点装设放电间隙，在放电间隙上装设零序电流元件，还应装设专门的零序电流电压保护。

17.答：微机保护装置的软件通常可分为监控程序和运行程序两部分。

监控程序包括对人机接口键盘命令处理程序及为插件调试，调整设置显示等配置的程序。

运行程序就是指保护装置在运行状态下所需要执行的程序。

18.答：当线路上发生故障时，靠近电源侧的保护先无选择性地瞬时动作于跳闸，而后再靠重合闸来纠正这种非选择性动作，前加速一般用于具有几段串联的辐射线路中，重合闸装置仅装在靠近电源的一段线路上。

19、答：对电力系统继电保护的基本性能要求是有选择性、速动性、灵敏性、可靠性。

基本要求之间，有的相辅相成，有的相互制约。

20、答：并列点两侧：(1)电压幅值差不超过额定电压的5%～10%；
(2)电压的频率差不超过额定频率的0.2～0.5%；
(3)电压相位差不超过5度。

21、答:(1)变压器各侧电流互感器型号不同； (2)变压器两侧的电流相位不同；
(3)电流互感器标准变比与计算变比不同； (4)变压器调压分接头改变；
(5)变压器励磁涌流。

22、答：（1）电压控制 （2）控制无功功率的分配 （3）提高同步发电机并联运行的稳定性
（4）改善电力系统的运行条件 （5）水轮发电机组要求实行强行减磁
23、答:可分为两大类：抗干扰措施和自检措施。

具体：1）对输入采样值的抗干扰纠错；2）运算过程的校核纠偏3）保护出口的闭锁4）程序出格的自恢复（看门狗）5）.存储器自检6）开关量输入通道、输出回路自检
24、 答：等微增率准则是指电力系统中的各发电机组按相等的耗量微增率运行，从而使得总的能源损耗最小，运行最经济。

25、答： 当水轮机发电机组发生故障突然跳闸时，由于它的调速系统具有较大的惯性，不能迅速关闭导水叶，因而会使转速急剧上升。

如果不采取措施迅速降低发电机的励磁电流，则发电机电压有可能升高到危及定子绝缘的程度。

26、答：动作方程
圆内为动作区，圆外围非动作区。

动作特性圆图形如图
计算题
m set z Z
3. 网络如图所示，已知：网络的正序阻抗 km Z /
4.01Ω=，线路阻抗角︒=65L ϕ ，A 、B 变电站装有反应相间短路的二段式距离保护，其中距离Ⅰ、Ⅱ段测量元件均系采用方向阻抗继电器。

试求Ａ变电站距离保护动作值（I 、Ⅱ段可靠系数取0.8）。

并分析：当在线路AB 距A 侧55km 和65km 处发生相间金属性短路时, A 变电站各段保护的动作情况。

4.巳知采用幅值比较方式构成继电器的两个电压量：U1=KIIj ，U2=KU UJ-KIIj ,且动作条件为|U1| |U2|，试问：
(1)所构成的继电器是什么继电器？该继电器的整定值是什么?
(2)测量阻抗为Zj ，整定阻抗为Zzd 时，根据动作方程画出相应的交流回路结线图及动作特性阻抗圆。

5.某离散控制系统的差分方程为：
y(k+2)+0.4y(k+1)+0.4y(k)=0
其中：y(0)=0,y(1)=1；试求：y(2),y(3),y(4)。

6、设采样周期为T=5/3(ms)。

要求提取输入信号中的频率为250Hz 的信号分量，试计算出数字滤波器脉冲传递函数极点，并给出脉冲传递函数表达式。

7.如图所示35kV 单侧电源放射状网络。

变电所B 、C 中变压器连接组别为Ｙ，d11，且在变压器上装设差动保护，线路A 、B 的最大传输功率为Ｐmax ＝9MW, 功率因数9.0cos =ϕ，系统中的发电机都装设了自动励磁调节器。

图中阻抗均归算至kV 37有名值。

试计算线路AB 限时电流速断保护的动作值。

75km 2
G 1 50km A B C
9.4Ω
10Ω12Ω
30Ω
30Ω
6.3Ω
3.解：1、保护Ａ第Ⅰ段整定值
Ω
⨯
⨯24
75
4.0
8.0＝
＝
I
setA
Z
保护Ａ第Ⅱ段整定值
Ω⨯⨯16504.08.0＝＝I setB Z
Ω+⨯⨯8.3616754.08.0）＝（＝II setA Z
1)在55km 出短路测量阻抗为 Ω=⨯=22554.0m Z I 段和Ⅱ段都会动作。

-在65km 处短路测量阻抗为。

Ω=⨯=26654.0m Z < 36.8 保护A 的I 段不动作，Ⅱ段会动作。

4.解：
（1）由动作方程，有 |1/2*(2K I /K U )|³|Z J - 1/2*(2K I /K U )| 因此，该继电器是方向阻抗继电器，且其整定阻抗为2K I /K U
(2)相应的交流回路结线图及动作特性阻抗圆如下
5.y(k+2)=-0.4y(k+1)-0.4y(k)
y(2)=-0.4y(1)-0.4y(0)=-0.4
y(3)=-0.4y(2)-0.4y(1)=-0.24
y(4)=-0.4y(3)-0.4y(2)=0.256
6.P=re i5π6 (0<r<1)
H(z)= （1+1.732z-1+z-2）-1
7.解：瞬时电流速断保护
B 母线短路最大三相短路电流
)(131010
3.63/370001)3(max .A l X X E I S S K =+=+=
整定值为： A I K I k rel op 1638131025.1.)3(max .=⨯== C 母线短路最大三相电流
(3).max 1755()S K S E I A X X l ===+ 保护A 的限时电流保护动作值为：
A
I K I k rel op 1638131025.1.)3(max .=⨯== 3max 1.25755()rel k ==906II
OP I K I A =⨯
8.解:
(1) 频率降为46.5Hz 时，46.5
50f 0.93*==系统的负荷为
23
D 012323P a a f a f a f 0.20.40.93+ 0.250.930.150.930.909
****=+++=+⨯⨯+⨯= 负荷变化为
D P 10.9090.091*∆=-=
其百分值为
D P %9.1%∆=
负荷的调节效应系数
D L P 0.091K 1.3f 10.93***∆=
==∆-
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