电力系统继电保护原理考试题型及复习含答案...

2008级《电力系统继电保护原理》考试题型及复习题第一部分：考试题型分布（1）单选题（10分）：1分×10题（2）多选题（10分）：2分×5题（3）简答题（25分）：5分×5题（4）分析题（20分）：3题（5）计算题（35分）：3题。第二部分：各章复习题第一章1.继电保护装置的基本任务是什么？答：1）自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行；2）反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，而动作于信号、减负荷或跳闸。2.试述对继电保护的四个基本要求的内容。答：1）选择性：是指电力系统中有故障时，应由距离故障点最近的保护装置动作，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽量减小，以保证系统中的无故障部分仍能继续安全运行；2）速动性：在发生故障时，保护装置能迅速动作切除故障；3）灵敏性：是指对于其保护范围内发生任何故障或不正常运行状态的反应能力。4）可靠性：是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护装置不应该动作的情况下，则不应该误动作。3.如下图，线路AB、BC配置了三段式保护，试说明：（1）线路AB的主保护的保护范围，近后备、远后备保护的最小保护范围；答：近后备最小保护范围为AB，远后备最小保护范围为AC（2）如果母线B故障（k点）由线路保护切除，是由哪个保护动作切除的，是瞬时切除还是带时限切除；答：是由保护2动作切除的，是带时限切除的。（3）基于上图，设定一个故障点及保护动作案例，说明保护非选择性切除故障的情况。答：当保护1出口处附近发生短路时，由保护2瞬时切除故障，再自动重合闸，如果是瞬时性故障，则正常运行；如果是永久性故障，则再按逐级有选择性的切除故障。第二章1.什么是继电器的返回系数？返回系数都是小于1的吗？答：继电器的返回电流（或电压）与继电器的动作电流（或电压）的比值即继电器的返回系数。不都是小于1，电流继电器是小于1，电压继电器是大于12.举例说明哪些继电器是过量动作的，哪些继电器是欠量动作的？答：电流继电器是过量动作的，电压继电器、阻抗继电器是欠量动作的。3.微机保护装置硬件系统由哪五部分组成？分别起什么作用？答：由数据采集单元、数据处理单元、开关量I/O接口、通信接口、电源五部分组成；其中数据采集单元完成将模拟输入量尽可能准确地转换为数字量的功能；数据处理单元执行放在存储器中的程序，对由数据采集系统输入至随机存取存储器中的数据进行分析处理，以完成各种继电保护的功能。I/O接口完成各种保护的出口跳闸、信号警报、外部接点输入及人机对话等功能；通信接口实现多机通信或联网；电源为供给内部电路所需的电源。4.微机保护的软件一般由哪些功能模块构成？答：一般由两个模块构成即：主程序和中断服务程序。5.如何选择微机保护的采样率？说明低通滤波器设计与采样率选择之间的关系。答：如果随时间变化的模拟信号所含的最高频率成分为，则采样频率。采用低通滤波器可以将高频分量滤掉，这样就可以降低采样率。第三章1.试对保护1进行电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的整定计算（线路阻抗0.4Ω/km，电流Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段的可靠系数分别是1.3、1.1、1.2，返回系数0.85，自起动系数1。（参考答案：min''4.93,41.3%,01.775,0.5,1.730.565,2,5.44,1.86actactsenactsenIkAltsIkAtsKIkAtsK）2.试整定保护1的电流速断保护，并进行灵敏性校核。图示电压为线电压（计算短路电流时取平均额定电压），线路电抗为kmX/4.01，可靠系数3.1relK。如线路长度减小到50km、25km，重复以上计算，分析计算结果，可以得出什么结论？短线路的电流速断保护可能没有保护范围。3.三段电流保护的整定计算：（1）AB和BC线路最大负荷电流分别为120A、100A（2）电源A：20,15max.min.SSXX；电源B：25,20max.min.SSXX（3）8.1,85.0,2.1,15.1,25.1MSrerelrelrelKKKKK试整定线路AB（A侧）各端保护的动作电流，并校验灵敏度。4.电流三段保护整定计算与运行方式和故障类型有关吗，为什么？如果有关，整定计算是如何考虑的，如果无关，是如何实现的？答：一段和二段保护的整定是跟运行方式和故障类型有关的，因为I段整定是按照躲过被保护元件末端的最大短路电流（即在最大运行方式下发生三相短路时的电流）整定；II段整定一般是按照躲开相邻线路一段保护最小保护范围末端的最大短路电流整定。III段整定是按照躲开最大负荷电流来整定，故与故障类型和运行方式无关。5.如下图，保护1、2都装设了三段电流保护，当k点发生AB二相相间短路故障时，分析继电器的起动、动作、返回情况。答：对于保护1来说，发生故障时，电流继电器KA1、KA5、KA9、KA11均动作，KM3不带时间延迟动作，使KS4发出信号促使跳闸线圈Y流过电流跳闸，切除故障。KTM7和KTM12因带时间延迟还没结束故障已经切除而不动作，故障切除恢复正常运行后，电流继电器KA1、KA5、KA9、KA11和直流继电器KM3均返回。对于保护2来说，发生故障时，电流继电器KA5、KA9、KA11均动作，保护1瞬时切除故障，故障切除恢复正常运行后，电流继电器KA5、KA9、KA11均返回。6.电流保护的接线方式有哪些？各自适用在哪些场合？答：电流保护的接线方式有三相星形接线和两相星形接线两种方式。三相星形接线适用于发电机、变压器等大型贵重电力设备的保护中；两相星形接线适用于对中性点直接接地和非直接接地系统中的相间故障。7.何谓90°接线方式？采用90°接线的功率方向继电器构成方向性保护时为什么有死区？零序功率方向元件也有类似的死区吗？答：90°接线方式是指接入方向继电器的电压是非故障的相间电压（比故障相电压落后90度），并用它来判别电流的相位的。此接线除正方向出口附近发生三相短路时，所有相间电压都等于0具有电压死区。零序功率方向继电器接入的是零序电压和零序电流，而由于越靠近故障点的零序电压越高，因此零序方向元件没有电压死区。8.和电流保护相比，低电压保护有哪些优缺点？答：1）电压保护是反应于电压降低而动作，与反应于电流增大而动作的电流保护相反，其返回系数大于1；2）与电流保护相反，低电压保护在最大运行方式下灵敏度低，在最小运行方式下灵敏度高，两种保护性能优缺点互补；3）在多段串联单回线路上短路时，各段线路电流相同，而各点电压不同，电压随短路点距离的变化曲线从零开始增大，因而瞬时电压速断保护总有一定的保护范围。4）在电网任何点短路时，各个母线的电压都会降低，低电压保护都会动作，所以低电压保护没有方向性。9.三段式保护为何不能瞬时保护线路全长？答：三段式保护中只有I段是瞬时保护线路的，但为了避免在相邻线路出口处发生故障时与相邻速断保护引起选择性冲突，故I段瞬时保护应躲开线路末端发生的最大短路电流，保证选择性，所以三段式保护不能瞬时保护线路全长。10.什么是电动机自起动？如果在过电流保护中不考虑电动机自起动系数，会出现什么问题？答：发生短路故障时，各段母线电压降低，导致电动机被制动，在故障切除后电压恢复时，电动机重新恢复正常运行的过程，即电动机的自起动。如果在过电流保护中不考虑电动机自起动系数时，在自起动的过程中的不正常运行电流有可能大于保护装置的起动电流而产生误动作。11.了解半周积分算法、傅氏算法的原理。12.设微机保护采用半周积分算法计算电压幅值，采样频率为一周期采用12点，设)30314sin(21100tua，写出应用半周积分法计算该电压幅值的详细过程。更换初始角度对半周积分法的影响分析。答：采样间隔=0.02÷12=s，令初相角为0度，则：积分值S=110×（sin0+sin30+sin60+sin90+sin120+sin150）×=0.6842则电压幅值=×=151.914相对误差为=2.35更换初始角度可能会引起相对误差的减小或增大。（提高采样频率会减小误差）13.利用全波傅氏算法计算上述习题。答：=×110×(sin0cos0+sin30cos30++sin330cos330)=0=×110×(sin0sin0+sin30sin30++sin330sin30)=110则基波电压有效值为=110则基波电压幅值为=相对误差为0第四章1.试述我国电网中性点有哪几种接地方式？各有什么优缺点？分别适用于国内哪些电压等级？答：中性点接地方式有：中性点直接接地、中性点经小电阻接地、中性点不接地、中性点经消弧线圈接地。中性点直接接地系统，在接地故障发生后，故障相将有大短路电流流过，会使供电可靠性降低；另一方面，接地相电压降低，非接地相电压几乎不变，因此不用考虑过电压问题。中性点经小电阻接地系统，中性点与大地之间的小电阻限制了接地故障电流的大小，也限制了故障后过电压的水平，但接地故障电流依然很大。中性点不接地系统，单相接地故障发生后，没有形成短路电路通路，故障相和非故障相都将流过正常负荷电流，线电压仍然保持对称。接地相电压降低，非接地相电压升高至线电压，对电气绝缘造成威胁，不能长期运行。此外，故障点和导线对地电容还能形成电流通路，使接地故障点产生电弧电流，可能损坏电气设备，影响供电可靠性。中性点经消弧线圈接地系统，故障发生后消弧线圈可以抵消在接地点流过的电容电流，消除或减轻电弧电流的危害。故障后接地相电压降低，但非故障相电压依然很高，不允许长期运行。110kV及以上电压等级采用中性点直接接地系统。35kV及以下的系统采用中性点不接地或经消弧线圈接地，对城市电流供电网络可采用经小电阻接地方式。2.电网中性点采用哪种接地方式主要取决于什么因素？答：主要取决于供电可靠性（是否允许带一相接地时继续运行）和限制过电压两个因素。3.零序功率方向继电器的最灵敏角与相间方向继电器的最灵敏角是否相同？为什么？答：不相同。因为：当继电器采用0度接线时，零序功率方向继电器的最灵敏角一般为线路和中性点接地变压器的等值零序阻抗角，而相间方向继电器的最灵敏角一般为线路的阻抗角。采用90度接线时，最灵敏角只是等值零序阻抗角和阻抗角分别减去90度而已。4.接地短路时的零序电流大小与系统运行方式是否有关？零序电流在电网中的分布与什么因素有关？答：接地短路的零序电流大小与系统运行方式无关。零序电流在电网中的分布，主要取决于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗。5.大接地电流系统、小接地电流系统中单相接地故障时的电流电压有什么特点？相应的保护怎样配置？答：大接地电流系统单相接地故障时故障电流大，也有较大的零序电流，故障相电压降低，非故障相电压基本不变。小接地电流系统单相接地故障时，不能形成短路电流通路，零序电流较小，故障相电压降低，非故障相电压将升高至线电压。故大接地电流系统可以采用零序三段电流保护，小接地电流系统可以采用零序功率方向保护。6.如图所示，已知保护3的零序I段动作电流为1.5A，其保护范围末端k点发生接地短路时，流过保护4的零序电流为0.9A，k1点发生接地短路时，流过保护1的最大零序电流为2.5kA，断路器非同期合闸和非全相振荡时流过保护1的零序电流分别为2.1kA和3.3kA，试分别确定变压器TM2投入和退出运行时保护1的零序I段（灵敏I段、不灵敏I段）、II段动作电流一次值。灵敏I段的可靠系数取1.2，其他均取1.1。k1234k1TM1TM2答：变压器投入和退出运行时，零序I段中灵敏一段动作电流为2.5×1.2=3kA不灵敏I段动作电流为3.3×1.1=3.63kA变压器投入时，零序II段动作电流为1.1×1.5÷=0.561kA变压器退出运行时零序II段动作电流为1.1×1.5=1.65kA7.零序电流三段保护整定计算：8.中性点加装消弧线圈的作用是什么？有几种补偿方式？试解释为什么常采用过补偿方式？答：中性点加装消弧线圈，在发