继电保护复习

1、在过度（欠量）继电器中，为什么要求其动作特性满意“继电特性”？若不满意，当加

入继电器的电量在动作值四周时将可能消失什么状况？

答：过度继电器的继电特性类似于电子电路中的“施密特特性”，如图2-1所示。当加入

继电器的动作电量（图中的）大于其设定的动作值（图中的时，继电器能够突然

动作；继电器一旦动作以后，即是输入的电气量减小至稍小于其动作值，继电器也不

会返回，只有当加入继电器的电气量小于其设定的返回值（图中的《）以后它才突然

返回。无论启动还是返回，继电器的动作都是明确干脆的，它不行能停留在某一个中

间位置，这种特性称为“继电特性”。4

为了保证继电器牢靠工作，其动作特性必需满意继电特性，否则当加入继电器的电气量在

动作值四周波动时，继电器将不停地在动作和返回两个状态之间切换，消失“抖动”现

象，后续的电路将无法正常工作。

2、单相接地时零序重量特点有哪些？

答：1）故障点的零序电压最高，系统中距离故障点越远处的零序电压越低，变压器

中性点处的零序电压为零。零序电压由故障点到接地中性点，按线性分布。

2）零序电流是由故障处零序电压产生的，零序电流的分布主要取决于变压器零序阻

抗，亦即打算于中性点接地变压器的数目和分布。

3）对于发生故障的线路，两端零序功率的方向与正序功率的方向相反，零序功率方

向实际上都是由故障点指向母线的。

3、影响阻抗继电器正确测量的因素有哪些？

答：（1）故障点的过渡电阻；

（2）爱护安装处与故障点间的助增电流和汲出电流；

⑶电力系统振荡；

（4）电压一次回路断线：

（5）电流互感器及电压互感器的误差；

（6）被爱护线路的串补电容等。

4、简述高频相差式爱护的基本原理。

答：高频相差式爱护的基本原理为：爱护范围外部故障，两侧电流相位相反。两侧高

频发信和只在工频电流的正半周发信，故各侧收信机收到的是连续高频信号，爱

护不动作。爱护范围内部故障，两侧电流相位相同，两侧高频发信机也只在工频

电流正半周发信，故收信机收到的是间断的高频信号，爱护动作。

5、在双侧电源供电的网络中，方向性电流爱护采用了短路时电气量的什么特征解决了仅采

用电流幅值特征不能解决的问题？

答：在双侧电源供电网络口，采用电流幅值特征不能保证爱护动作的选择性。方向性电流

爱护采用短路时功率方向的特征，当短路功率由母线流向线路时表明故障点在线路方

向上，是爱护应动作的方向，允许爱护动作。反之，不允许爱护动作。用短路时功率

方向的特征解决了仅月电流幅值特征不能区分故障位置的问题，并旦线路两侧的爱护

只需依据单电源的协作方式整定协作即可满意选择性。

6、纵联爱护与阶段式爱护的根本差别是什么？

答：纵联爱护与阶段式爱护的根本差别在于，阶段式爱护仅检测、反应爱护安装处一端的

电气量，其无延时的速动段（即第I段）不能爱护全长，只能爱护线路的一部分，另

一部分则需要依靠带有肯定延时的第n段来爱护；而纵联爱护通过通信联系，同时反

应被爱护线路两端的电气量，无需延时协作就能够区分出区内故障与区外故障，因而

可以实现线路全长范国内故障的无时限切除。

7、何谓阻抗继电器的精确工作电流?当故障时流过阻抗继电器的电流小于精确工作电流时

有何影响？

答：对应于Zop.k=0.9Zset时通入继电器的电流称为阻抗继电器的精确工作电流。当故

障时流过继电器的电流小于精确工作电流时Zop.k将减小，爱护范围将缩小，动作阻

抗的误差将大于10%。

8、何谓高频爱护?在我们国家广泛应用的高频爱护有哪几种？

答：采纳高频（一般为50〜300kHz）电流信号，以输电线路本身为通道构成的爱寸，称为高

频爱护。广泛采纳的有高频闭锁方向爱护、高频闭锁距离爱护、高频闭锁零序电流爱

护和电流相位差动高频爱护。

9、相间短路爱护用功率方向继电器采纳90。接线方式,其优点有哪叱？

答：（1）不论发生三相短路还是两相短路，继电器均能正确推断故障方向；

（2）适当选择功率方向继电器的内角，可以使继电器工作与接近最灵敏状态；

（3）在两相短路时，加在继电器上的电压为故障相与非故障相之间的电压，其值较大，不

会有电压“死区”。

10、功率方向判别元件实质上是在判别什么？为什么会存在“死区”？什么时候要求它动

作最灵敏？

答：功率方向判别元件实质是判别加入继电器的电压和电流之间的相位仍，并且依据肯定

关系［cos(仍+a)是否大于0］判别初短路功率的方向。为了进行相位比较，需要加入

继电器的电压、电流信号有肯定的幅值(在数字式爱护中进行相量计算、在模拟式爱

护中形成方波)，且有最小的动作电压和电流要求。当短路点越靠近母线时电压越小，

在电压小雨最小动作电压时，就消失了电压死区。在爱护正方向发生最常见故障时，

功率方向判别元件应动作最灵敏。

11、为什么定时限过电流爱护的灵敏度、动作时间需要同时逐级协作，而电流速断的灵敏

度不需要逐级协作？

答：定时限过电流爱护的整定值依据大于本线路流过的最大负荷电流整定，不但爱护本线

路的全长，而且爱护相邻线路的全长，可以起远后备爱护的作用。当远处短路时，应

保证离故障点最近的过电流爱护最先动作，这就要求爱护必需在灵敏度和动作时间上

逐级协作，最末端的过电流爱护灵敏度最高、动作时间最短，每向上一级，动作时间

增加一个时间级差，动作电流也要逐级增加。否则，就有可能消失越级跳间、非选择

性动作现象的发生。曰于电流速断只爱护本线路的一部分，下一级线路故障时它根本

不会动作，因而灵敏度不需要逐级协作。

12、距离爱护装置一般由哪儿部分组成？简述各部分的作用。

答：距离爱护一般由启动、测量、振荡闭锁、电压回路断线闭锁、协作规律和巴口等几部

分组成，它们的作用分述如下：

(1)启动部分：用来判别系统是否发生故障。系统正常运行时，该部分不动作；而当发生故

障时，该部分能够动作。通常状况下，只有启动部分动作后，才将后续的测量、规律

等部分投入工作。

(2)测量部分：在系统故障的状况下，快速、精确地测定出故障方向和距离，并

与预先设定的爱护范国相比较，区内故障时给出动作信号，区外故障时不动作。

(R)振荡闭锁部分：在电力系统发生振荡时，距离爱护的测量元件有可能误动作，振荡闭锁

元件的作用就是正确区分振荡和故障。在系统振荡的状况下，将爱护闭锁，即使测量

元件动作，也不会出口跳闸；在系统故障的状况下，开放爱护，假如测量元件动作且

满意其他动作条件，则发出跳闸命令，将故障设施切除。

⑷电压回路断线部分：电压回路断线时，将会造成爱护测量电压的消逝，从而可能使距离

爱护的测量部分消失误推断。这种状况下应将爱护闭锁，以防止消失不必要的误动。

(5)协作规律部分：用来实现距离爱护各个部分之间的规律协作以及三段式爱护中各段之间

答：所谓后加速就是当线路第一次故障时，爱护有选择性的动作，然后进行重合。假如重

合于永久性故障上，则在断路器合闸后，再加速爱护动作瞬时切除故障，而与第一次

动作是否带有时限无关。

19、微机爱护由哪几部分构成？

20、简述微机爱护的抗干扰措施。

计算题

1、如图2-4所示网络，流过爱护1、2、3的最大负荷电流分别为400A、500A、550A,

以=1.3、K“=0.85,K胃=1.15,一二年二0.5s,gJl.Os，试计算:

(1)爱护4的过电流定值；

(2)爱护4的过电流定值不变，爱护1所在元件故障被切除，当返回系数储,低于何值时

会造成爱护4误动？

(3)K*=0.85时，爱护4的灵敏系数《二3.2,当Kre=0.7时爱护4的灵敏系数降低到

多少？

图2-4系统示意图

解：过电流爱护4的最大负荷电流为/4max=400+500+550=1450A

爱护4的过电流定值为售4=学段/4皿=2.55A

时限为《二max(一/n,噌)+A/=1.5s

(2)爱护21切除故障后，流过爱护4的最大负荷电流I♦.IIML%=500+550=1050A=1.05kA

,在考虑电动机的自启动消失的最大爱护电流(a=鸳/；「1.3xl.05=1.365kA,这个

电流必需小于爱护4的返回电流，否则1.5s以后爱护4将误切除。相应的要求/皿皿4

lre==2.55Kre,从而2.55Kre>1365，…黑=0.535。当返回系数低于0.535

时，会造成爱护误动。

(3)爱护4的灵敏系数K2与也=心，,J与心成正比，当心下降时灵

1setA

敏系数下降，黑、3.2=2.635。

U.o5

2、系统示意图如图2-6所示，发电机以发电机-变压器方式接入系统，最大开机方式为4

台全开，最小开机方式为两侧各开1台，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。参数

为：纥=/百X1=^2.01=X]G2=。,=X[G4=X2.G4=。

115kV'61X?G2=5XlG3=X2G38，

Xm~X[.T4=5C,X0.71~X074=15C,X1.T5=X].76=15Q,X0.75=XO.76=2OC,

£4.fi=60km,LB_C=40km,线路阻抗4=Z?=0.4。/km,Z0=1.2Q/km,Kg.2,

律尸1.15。

图2-6系统示意图

(1)画出全部元件全运行时的三序等值网络，并标注参数；

(2)全部元件全爱护时，计算母线B发生单相接地短路和两相接地短路时的零序电流分布;

(3)分别求出爱护1、4零序n段的最大、最小分支系数；

(4)分别求出爱护1、4零序I、n段的定值，并校验灵敏度；

(5)爰挤1、4零序I、n段是否需要安装方向元件；

(6)爱护1处装有单相重合闸，全部元件全运行时发生系统振荡，整定爱护1不灵敏I段

定值。

解:先求出线路的参数，即LAB=60km,XLAB=X2A5=24Q,XQAB=72Q,L,c=40km,

X

X|BC=-BC=16Q,XOfiC=48Q,全部元件全运行是三序电压等值网络图如图2-7所示。

(a)正序等值图

(b)负序等值图

©零序等值图

图2-7全部元件全运行时三序电压等值网络图

(2)下求出全部元件全运行时，B母线分别发生单相接地短路和两相接地短路时的负荷序

网等值图。

1)单相接地短路时，故障端口正序阻抗为

Y1VV1V

z》=(1,+入⑷「中)||(儿比.十%但产小)=(24+5)11(16+6.5)=12.67Q

故障端口负序阻抗为ZL2=ZD=12.67Q

故障端口零序阻抗为ZL0=+X。.八8)||弩||(弩+X0.BC)=79.5||10||55.5=7.657Q

则复合序网等值图如图2-8所示。

115/6

故障端口零序电流为1fo==2.012kA

Zzi+ZX2+ZI012.67+12.67+7.657

在零序网中依据零序导纳进行安排零序电流从而得到此时流过爱护1、4处的零序电流分别

M八人

为Z=I,x-0-.1-2-5-7-9-=0.119c4/ikA

o°」l/00.130597。2沙黑普。加

回出零序电流分布图如图2-9所示.

2)两相接地短路时，故障端口各序阻抗和单相接地短路时相同，即ZD=ZI2=12.67Q

ZL0=7.657Q,贝(J复合序网如图2-10月后。

^||2vo=片;、;黑=4.77故障端口正序电流为/,.==3-808kA

212.67+7.675ZQ+ZE)||

故障端口零序电流为//o=//oxH^_=2.373kA

同样地，流过爱护1、4的零序电流分别为/()J=0.299kA,Z02=0.327kAo

从而得到如图2-11所示的零序电流分布图。

图2-10两相接地短路复合序网等值图图2-11两相接地短路零序电流分布图

(3)先求出爰护1的分支系数K”

当BC段发生接地故障，变压器5、6有助增作用，如图2-12所示。

K—BCM

xiL^_i2L

l.bj=+j=+V/

1

ABM八2

对于X「当只有一台发电机变压器组运行是最大，有Xz=Xon+儿的=870

当两台发电机变压器组运行时X1最小，有ximin=^+X。八8=79.5Q

对于X,,当T5,T6只有一台运行时X,最大，X2max=20;当T5J6两台全运行时X,最小，

人诬二10・因此爱护1的最大分支系数=1+3=97，

“2min

V

最小分支系数为匕.〃皿=1+9迎=4.975

2max

同样的分析爱护4的分支系数"o当AB段发生接地故障时,T5J6YOU助增的作用，如

图2-13所示。

IV

BCM=1++%=1+3_

%^AB.MX?

ABM

对于乂，当只有一台发电机变压器组运行是最大，有Xz=X0.73+X0M=63C

Y

当两台发电机变压器组运行时X1最小，有X,二一产+X0sc=55.5C

对于x,,当T5,T6只有一台运行时X,最大,X2max=20;当T5J6两台全运行时X,最小，

^min=10.因此爱护4的最大分支系数K4M=1+A=7.3,

“2min

V

最小分支系数为/C,,min=1+4=3万5

“2max

图2-12BC段故障时变压器的助增作用图2-13AB段故障时变压器的助增作用

（4）爰护1整定计算

零序I段：依据前面的分析结果，母线B故障流过爱护1的最大零序电流为

/o,nwx=O.229kA故工段定值3m2x3x0.229=0.8244kA

为求爱护1的零序n段定值，应先求出爱护3零序I段定值，设在母线C处分别发生单相

接地短路和两相接地短路，求出流过爱护3的最大零序电流，因此有

N\=Zq=（、⑷：丁儿….）11（兀咒2=5.680

YYY

Z°=[（干+X。.）||蟹+X。.]||歹=6.63Q

乙

——=3.69kA

西相接地短路时，有1/0"S’

Z、、+Zy-y+Z'35.86+5.86+6.63

从而求得流过爱护3的电流为703=0.43kA

连相接地短路时,有ZL21|Zzo=淮当”=3.06。

5.86+6.63

正序电流1八=7.6kA零序电流I①=I八x—显一=3.5kA

Z%1+Zg2IIZfoJ'7+7

乙工2十乙Eo

从而求得流过爱护3的电流/（）3=0.408kA

这样，流过爱护3的最大零序电流/013.nm=0.43kA

爱护3的零序I段定值为心J=嗫x3Z03.nm=1.548kA

x1548

这样，爱护1的零序口段定值为x43=-=0358kA

校验灵敏度：母线B接地短路故障流过爱护1的最4薄序电流3nlm==0.194kA

灵敏系数K%=中皿=1.626

*sei.I

爰护4整定计算：

零序I段依据前面的分析结果母线B故障流过爱护4的最大零序电流为如.3=0.327kA

故I段定值Z.L.=x3/°.4a=1.2x3x0.327=1.18kA

为求爱护4的零序H段定值，应先求出爱护2零序I段定值，设在母线A处分别发生单相

接地短路和两相接地短路，求出流过爱护2的最大零序电流，因此有

^.=^2=（*X、+X一+X.）IK"'⑺A4.52Q

4=[(t+X°M)IIt+X0,AB]||安=6.86。

U/IOI115'G—=4.179kA

西相接地短路时，有7/0

Z乙、I।+Z乙—/+Z乙、DX4.52+4.52+6.68

从而求得流过爰护2的电流为/。？=O.356kA

两相接地短路时，有%||ZL0=鬻铐=2.723。

4.52+6.86

正序电流%=——"—=9.17kA零序电流lf0=1'x——=3.64kA

7

ZD+Zy2IlZyo/Z^+Zxo

从而求得流过爱护2的电流/02=O.31kA

这样，流过爱护2的最大零序电流=0.356kA

爱护2的零序工段定值为4,=心X3/°2鹏=1.286kA

这样，爱护4的零序II段定值为二二岩xl.282=0.39kA

校验灵敏度：母线B接地短路故障流过爱护4的最小零序电流/0,4,…==0.278kA

灵敏系数七=冬皿=2.14

hetA

4、图3-7所示系统中，发电机以发电机-变压器方式接入系统，最大开机方式为4台全开,

最小开机方式为两侧各开1台，变压器T5和T6可能2台也可能1台运行。参数为：

&=U5/GkV,X=X.=XI.G2=X2.G2=X,G3=X.G4=

LCI2G1=15C,XLC32^2.G4=10Q,

Xm~X1T4=10Q,X℃=300,X,=XLT6=2OQ/Xor5=X。/=40。,

LA_B=60km,LB_C=40km,线路阻抗4=Z2=0.4Q/km,Z0=1.2Q/km,线路阻抗角均

为75。i^A-B.LmAK=^C-B.Lma^=300A，负荷功率因数角为30。；K,=1.2，匕产0.85，。=0.75。

变压器均装有快速差动爱护。试回答：

图3-7系统示意图

(1)为了快速切除线路上的各种短路，线路A-B、B-C应在何处配备三段式距离爱护，各

选用何种接线方式？各选用何种动作特性？

答：应在L2、3、4处配备三段式距离爱护；选用接地距离爱护接线方式和相间距离爱护

接线方式;它们的I、HE殳选择具有方向特性的距离爱护，m段具有偏移特性的距离爱护。

(2)整定爱护1~4的距离I段，并依据你选定的动作特性，在一个阻抗复平面上画出各爱

护的的动作区域。

答：线路AB正序阻抗Zg=7,^=0.4x60=240

线路的正序阻抗

BCZfi_c=Z,L5.C=0.4X40=160

爱护1、2的距离爱护I段ZLI,2=</^=0.85x24=20.40

爱护3、4的距离爱护I段Z：,3.4=K，Z8c=0.85x16=13.6。

爱护1~4距离I段在复阻抗平面上的动作区域如图3-8所示，圆周1、2、3、4分别对应

爱护1、2、3、4距离I段的动作特性。

图3-8爱护1〜4距离I段的动作特性

(3)分别求出爱护1、4接地距离爱护的最大、最小分支系数。

答：对爱护1

1)当与相邻下级线路距离爱护I段相协作时，有=2.88,K也.=1.59

2)当与相邻变压器的快速爱护相协作时，有Lm-2.88,=2.01

对爱护4

1)当与相邻下级线路距离爱护I段相协作时，有心..=2.26,K4„=1.41

2)当与相邻变压器的快速爱护相协作时,有K仍鹏=1.99,Kw=1.53

(4)分别求出爱护1、4接地距离n、m段的定值即时限,并校验灵敏度。

答：爰护1距离口段的整定：

1)整定阻抗：按下面两个条件选择。

(a)当与相邻下级线路距离爱护I段相协作时，有

Z%=K胃(Z.+用用工)=0.75x(24+1.59x13.6)=34.218Q

(b)当与相邻变压器的快速爰护相协作时,有

z%=K②ZAB+Km.miZ)=0.75x(24+2.01x20)=48.150

所以取Z1”34.218C

2)灵敏度校验：K海=决=主詈=1.43>1.25,满意灵敏度要求。

ZAE24

3)动作时限：与相邻爱护3的II段协作，有+△/=0.5+0.5=ls,它能同时满意与相

邻线路爱护以及相邻变压器爱护协作的要求。

爱护1距离m段的整定：

1)整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有

心而“=^^=^^=190.53。，(e/Z/min

K*,.ecos((p'e「6)

\\\0.83x190.53

7=155.93Q

1.2xl.2xcos(75-30)

2)灵敏度校验：

7n,i55

(a)本线路末端短路时灵敏度系数为5)=铲=U穿=6.50>1.5

‘AB24

(b)相邻设施末端短路时灵敏度系数为Kxeni2)=-->1.2

/人8+max's/

①相邻线路末端短路时灵敏系数。采用(3)中求灵敏系数的结论，只要令X.=XB「XK=0

即可，所以有

当^34.1、Xs6.omin分别取最小值，而乂⑵、X.)、乂川”分别取最大值时，跖,就取最大值，即

当

^4.Imin=10Q，X56,Omin=20Q，X“=25C，DOC，乂…=30C时，有

=2.88,Z_=Z«c=16Q，Ksen(2)==2.33>12

+K|%.max.Mew

②相邻变压器灵敏系数校验，此时降2=2.88,Z_=Z,=20Q

Ksen(2)--=1.91>1.2所以灵敏度校验要求。

3)动作时限：与相邻设施爱护协作，有］：=4+加=ls,它能同时满意与相邻线路爱护以

及相邻变压器爰护协作的要求。

爱护4距离II段的整定：

1)整定阻抗：按下面两个条件选择。

(a)当与相邻下级线路距离爱护I段相协作时，有

Z.1.4=K1L(Z8c+K^minZ，)=0・75x(16+1.41x20.4)=33.573Q

(b)当与相邻变压器的快速爱护相协作时，有

Z%=K，ZK+KM*，)=0.75X(16+1.53X20)=34.95。

所以取Z%=33.573。

711aaS72

2)灵敏度校验：Kse„=尹=花々=2.1>1,25,满意灵敏度要求。

3)动作时限：与相邻爱护2的I段协作，有，?=d+△/=0.5+0.5=ls,它能同时满意与相

邻线路爱护以及相邻变压器爱护协作的要求。

爱护4距离m段的整定：

1)整定阻抗：按躲过正常运行时的最小负荷阻抗整定，有

U0.9x110

Lmin=190.53。，Z：.“花展心.min

73x0.34KKCQ^(p-(p)

UL.muxssresetL

Z".2x：黑黑尸55.93C

2)灵敏度校验：

Z川15593

(a)本线路末端短路时灵敏度系数为K”“⑴〜=^^=9.74>1.5

Z8c16

(b)相邻设施末端短路时灵敏度系数为Kxen(2}=--