电力系统继电保护练习题A答案

《电力系统继电保护》练习题A答案一、名词解释1．输电线路纵联保护：是用某种通信通道将输电线端或各端（对于多端线路）的保护装置纵向连接起来，将各端的电气量（电流、功率方向等）传送到对端，将各端的电气量进行比较，以判断故障在本线路范围内还是在线路范围之外，从而决定是否切断被保护线路。理论上具有绝对的选择性。2．低频减载：又称自动按频率减负载，或称低周减载（简称为AFL），是保证电力系统安全稳定的重要措施之一。当电力系统出现严重的有功功率缺额时，通过切除一定的非重要负载来减轻有功缺额的程度，使系统的频率保持在事故允许限额之内，保证重要负载的可靠供电。3．变电站综合自动化：主要将变电站的二次设备（测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、通信技术、信号处理技术和网络技术联结起来，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和继电保护，并与调度通信，实现电力系统统一调度、控制的计算机网络。4．重合闸：在电力系统中，当断路器跳闸之后，能够自动地将断路器重新合闸的装置。5．横差动保护：在正常运行的时候，各绕组中的电动势相等，流过相等的负荷电流。而当任一绕组发生匝间短路时，绕组中的电动势就不再相等，因而会出现因电动势差而在各绕组间产生均衡电流。利用这个环流，可以实现对发电机定子绕组匝间短路的保护，即横差动保护。6．低频减载：又称自动按频率减负载，或称低周减载（简称为AFL），是保证电力系统安全稳定的重要措施之一。当电力系统出现严重的有功功率缺额时，通过切除一定的非重要负载来减轻有功缺额的程度，使系统的频率保持在事故允许限额之内，保证重要负载的可靠供电。二、简答1．在继电保护中为什么经常采用中间继电器？答：（1）电流继电器的触点容量比较小，不能直接接通跳闸线圈，所以先起动中间继电器（增加触点容量），然后再由中间继电器的触点(容量大)去跳闸；（2）当线路上装有管型避雷器时，利用中间继电器来增大保护装置的固有动作时间，以防止管型避雷器放电时引起速断保护的误动作。2．网络型微机保护装置的优点有哪些？答：（1）模块之间的连接简单、方便。（2）可靠性高、抗干扰能力强（3）扩展性好（4）升级方便（5）便于实现出口逻辑的灵活配置（6）降低对微型机或微控制器并行口的数量的要求3．母线保护按原理分有哪些类型？答：（1）用相邻回路保护实现的母线保护（2）差动原理：完全差动和不完全差动（3）母联电流相位比较原理（4）电流相位比较式母线保护原理4．电流保护三段式都分别是什么？它们是如何组成电流保护的主保护和后备保护？答：第Ⅰ段为无时限电流速断保护或无时限电流闭锁电压速断保护，第Ⅱ段为带时限电流速断保护或带时限电流闭锁电压速断保护，第Ⅲ段为过电流保护或低电压闭锁的过电流保护；Ⅰ段和Ⅱ段保护作为本线路相间短路的主保护；Ⅲ段作为本线路相间故障的近后备保护及相邻线路的远后备保护5．微机继电保护的普遍特点有哪些？答：（1）维护调试方便，具有自动检测功能（2）可靠性高，具有极强的综合分析和判断能力，可实现常规模拟保护很难做到的自动纠错，即自（3）动识别和排除干扰，防止由于干扰而造成的误动作，并具有自诊断能力。（4）保护装置自身经济性（5）可扩展性强，易于获得附加功能（6）保护装置本身的灵活性大，可灵活地适应于电力系统运行方式的变化（7）性能得到很好的改善，具有较高的运算和大容量的存储能力6.简述电力系统继电保护的未来发展方向。答：（1）计算机化；（2）网络化；（3）保护、控制、测量和数据通信一体化；（4）智能化。7.如何理解继电保护装置的选择性？如何保证选择性？（1）选择性：指保护装置动作时，在可能最小的区间内将故障从电力系统中断开，最大限度地保证系统中无故障部分仍能继续安全动作。选择性主要有两层意思：第一：只应由装在故障元件上的保护装置动作切除故障；第二：要力争相邻元件的保护装置对它起后备保护的作用.（2）选择性的保证：除利用一定的延时使本线路的后备保护与主保护正确配合外,还必须注意相邻元件后备保护之间的正确配合.其一：上级元件后备保护的灵敏度要低于下级元件后备保护的灵敏度;其二：上级元件后备保护的动作时间要大于下级元件后备保护的动作时间，尤其在短路电流水平较低，保护位于动作边缘情况下，此两条件缺一不可.三、画图说明题1．请画出一次式继电器、二次式继电器的原理图，并加以简单说明。（1）一次式继电器：线圈直接接入一次回路的继电器（2）二次式继电器：线圈通过电流互感器TA而接于它的二次侧。它与一次回路没有直接的联系，运行检修方便，也没有高压的危险，灵敏度高、体积小，还可以划成统一标准型式由继电器制造厂大规模生产。2．从功能角度出发，画出典型的微机继电保护装置硬件系统结构图，并辅以简要解释。数据采集系统微型机系统人机接口通信接口继电器触摸键盘汉字液晶开关量输出电源开关量输入微机继电保护装置硬件主要包括数据采集部分（包括电流、电压等模拟量输入变换、低通滤波回路、模数转换等），数据处理、逻辑判断及保护算法的数字核心部分（包括CPU、存储器、实时时钟、WATCHDOG等），开关量输入/输出通道以及人机接口（键盘、液晶显示器）。3．请画出继电保护装置、选相元件与重合闸回路的配合关系图。4．请画出断路器失灵保护说明图，并说明其工作过程。线路L1上发生短路，断路器QF1拒动，此时断路器失灵保护动作，以较短的时限跳开QF2、QF5和QF3，将故障切除。虽然可由L2和L3的远后备保护来动作跳开QF6、QF7，将故障切除，但延长了故障切除时间，扩大了停电范围甚至有可能破坏系统的稳定。5．请画出典型母线差动保护动作程序流程图。母线差动保护的程序部分由在线保护程序和离线辅助功能程序两部分组成6．请画出变电站多分段母线的三主变三分段备用电源自投方式说明图，并说明备用电源自投动作.三主变三分段方式为三台主变,低压采用母线三分段,两个低压分段开关QF4、QF5正常运行时一般断开,如图所示。设该接线正常运行方式为QF1、QF2、QF3合,QF4、QF5断开,每台变压器一段母线负载。备用电源自投动作如下：（1）母线I失压、母线Ⅱ有压时,备自投启动跳QF1,合QF4;（2）母线Ⅲ失压、母线Ⅱ有压时,备自投启动跳QF3,合QF5;（3）母线Ⅱ失压、母线Ⅰ或Ⅲ有压时,备自投启动跳QF2,合QF4或QF5(任选一种方式)。7.画图说明直接作用式继电器、间接作用式继电器的工作原理、优缺点。（1）直接作用式继电器：动作后直接作用于断路器的跳闸机构缺点：需要消耗很大的功率，体积笨重不够灵活（2）间接作用式继电器：动作后利用触点闭合一个辅助操作回路（接通断路器的跳闸线圈Y），然后由操作机构使断路器跳闸优点：精确性较高、功率消耗小应用：二次式间接作用的继电器应用最广泛8.画图说明单侧电源供电的负荷电流曲线正常运行时，各条线路中流过所供负荷电流，越靠近电源侧的线路，流过的电流越大。负荷电流的大小，取决于用户负荷接入的多少，当用户的负荷同时全都接入时，形成最大负荷电流。9.画出电流速断保护的单相接线原理图，说明工作原理及采用中间继电器的理由。1.电流继电器接于电流互感器TA的二次侧,它动作后起动中间继电器,其触点闭合后,经串联继电器而接通断路器的跳闸线圈Y,使断路器跳闸.2.接线采用中间继电器的原因:（1）电流继电器的触点容量比较小,不能直接接通跳闸线圈Y,所以先起动中间继电器,然后再由中间继电器的触点(容量大)去跳闸;ABCDl12IA-BfmaxIB-CfmaxIC-Dfmax1ITATAIY-+（2）当线路上装有管型避雷器时,利用中间继电器来增大保护装置的固有动作时间,以防止管型避雷器放电时引起速断保护的误动作.四、读图题1．下图为限时电流速断保护的单相原理接线图，请指出1、2、3分别是什么继电器，并叙述此接线图的工作原理。1-电流继电器、2-时间继电器、3-信号继电器。当电流互感器中通过的电流大于电流继电器整定的电流值时，电流继电器动作，并引出时间继电器工作，经时间继电器设定的延时后，时间继电器动作，信号继电器动作发出跳闸信号，并给断路器以跳闸信号，跳闸器跳闸切除故障。2．下图为距离保护的时限特性及其与电流速断三段式关系的示意图，请简述之。距离保护的动作时间与保护安装地点至短路点之间距离的关系t=f(l)，称为距离保护的时限特性。为满足速动性，选择性和灵敏性的要求，应用具有三段动作范围的阶梯型时限特性，并分别称为距离保护的I、II、III段。距离保护的第I段是瞬时动作的，t1是保护本身的固有动作时间。Z'act2ZAB保护2的整定值：Z'act2=(0.8~0.85)ZAB保护1的整定值：Z'act1=(0.8~0.85)ZBC距离II段整定值的选择与限时电流速断的相似，即应使其不超出下一条线路距离I段的保护范围，同时带有高出一个△t的时限，以保证选择性。当保护1第一I段末端短路时，保护2的测量电阻为：Z2=ZAB+Z'act1可靠系数K，则保护2的起动电阻为Zact2=k(ZAB+Z'act1)=0.8[ZAB+(0.8~0.85)ZBC]3．下图是母线保护的一种原理图，请说明它是什么保护，并解释在正常和外部故障时的电流情况。上图为母线完全差动保护，它是将母线上所有的各连接元件的电流互感器按同名相、同极性连接到差动回路,电流互感器的特性与变比均应相同,且满足ΣI=0，即流入差动继电器的电流为0。在正常和外部故障时，流入母线与流出母线的一次电流之和为零。4．下图为发电机的一个绕组内部匝间短路的横差动保护，请解释原理。在某一个绕组内部发生匝间短路,此时由于故障支路和非故障支路的电动势不相等，因此有一个环流Id产生，这时在差动回路中将流有电流Id。当此电流大于继电器的起动电流时，保护即可动作于跳闸.短路匝数越多时，则环流越大；当a较小时，保护就不能动作，故保护有死区。5．下图是微机保护装置的开关量输入原理图，即从装置外部经过端子排引入装置的触点。请说明其工作原理，并说明R2是起什么作用从装置外部经过端子排引入装置的触点。使用光电耦合器件实现电气隔离。当外部继电器触点闭合时，电流经限流电阻R2流过发光二极管使其发光，光敏晶体管受光照射而导通，其输出端呈现低电平“0”；反之，当外部继电器触点断开时，无电流流过发光二极管，光敏晶体管无光照射而截止，其输出端呈现高电平“1”。该“0”、“1”状态可作为数字量由CPU直接读入，也可控制中断器向CPU发出中断请求。R2是限流电阻。