继电保护重点

1、继电保护的概念，任务，组成，基本原理

答：概念：指能反映电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于

断路器跳闸或发出信号的一种自动装置

任务：故障时跳闸：1、相间故障：三相短路，两相短路

2、接地短路：单相接地，两相接地t

异常时发信号

组成：（1）测量部分：是测量被保护对象输入的有关电气量，并与已给定的

整定值进行比较，根据比较的结果，从而判断保护是否应该启动

（2）逻辑部分：是根据测量部分各输出量的大小、性质、输出的逻辑

状态、出现的顺序或它们的组合，使保护装置按一定的逻辑关系工作，最后确定是

否应该使断路器跳闸发出信号，并将有关命令传给执行部分。继电保护中常用的逻

辑回路有或、与、否、“延时起动”、“延时返回”以及“记忆”等回路

（3）执行部分：是根据逻辑部分输出的信号，最后完成保护装置所担负

的任务。如故障时，动作于跳闸；不正常运行时，发出信号；正常运行时，不动作

等

基本原理：利用故障时电气量的变化与正常时不同来构成保护，以区分正常或故

障状态

2、鼎保护的基本要求

答：（1）选择性：是有保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，使停

电的范围尽量小，以保证系统中的无故障部分仍能继续工作，即哪有故障调哪里，

离故障最近处先跳

（2）速动性：指继电保护装置动作尽可能快，但适可而止

（3）灵敏性：指在规定的保护范围内，对故障情况的反应能力（满足灵敏性要

求的保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与类型，都正确反映出来）

（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不应该动作的情况下，则不应该误动作（该

动作时不拒动，不该动作时不误动）

3、主保护，后备保护（近后备，远后备），辅助保护的概念

答：主保护：满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择性的求出被保

护设备和线路故障的保宁

后备保护：当被保护元件主保护拒动时利用该保护切除相应断路器的保护

近后备：当主保护拒动时，由设备或线路的另一套保护来实现的后备保护

远后备：当主保护或断路器拒动时，由相邻设备或线路的保护来实现的后备

保护

辅助保护：为补充主保护某种性能的不足（如方向元件的电压死区）或加速

切除某部分故障而装设的简单保护。如无时限电流速断

4、动合触点（常开触点），动断触点（常闭触点）的定义，继电器

答：动合触点：指元件线圈不带电（带电不足）时，触点是打开的

动断触点：指元件线圈不带电（带电不足）时，触点是闭合的

继电器：常开触点：虽然线圈带电，若未达到动作值时，是打开的；若为直

流，只要带电就闭合

5、电压互感器的作用，二次额定值（包括Y侧和开口三角形侧），接线方式

答：作用：隔离高电压，供继电保护、自动装置和测量仪表获取一次电压信息的

传感器

注意：电压互感器（TV）二次回路严禁短路

二次额定值（线电压）：100/50,小接地系统：100/3

接线方式：单相接线；单相电压接线；V/V接线；星形联结与开口三角形联结;

中性点安装有消弧电压互感器的星形联结

6、电流互感器的作用，二次额定值；TA的减极性原则；接线方式，产生测■误差

的原因；TA的10%误差

答：作用：把大电流按比例变为小电流，供仪表直接测量，作为各种继电保护的

信号源

额定值：5A/1A

减极性原则：一次侧从同名端流进绕组，二次侧从同名端流出绕组；二次侧

电流用减极性测量

接线方式：两相不完全星形联结；三相完全星形联结；零序电流获得

产生误差的原因：产生误差的根本原因来自于励磁电流

10%误差：继电保护使用的TA误差极限多为10%,在误差为10%情况下二次阻抗

与一次电流的关系曲线称为10%误差曲线

7、测量变换器有何作用？

答：作用：变换电量；隔离电路；调节定值

8、微机保护硬件部分的组成及各部分的作用

答：（1）模拟量的输入系统（测量元件）：完成将模拟量输入信号准确的转换成

所需的数字信号

（2）CPU主系统（逻辑判断元件）：对由数据采集系统输入至RAM区的原始数据

进行分析处理，以完成各种继电保护的功能

（3）开关量输入/输出系统：完成各种保护的出口跳闸，信号报警，外部接点

输入及人机对话等功能

（4）人机接口：人机接口部分主要包括打印，显示，键盘，各种面板开关等，

其主要功能用于人机对话

（5）电源部分：采用开关电源，提供整个装置的直流电源

（6）通信接口：完成保护之间通讯及远动的要求

9、基于逐次逼近型A/D转换的组成各有哪几部分？

答：电压形成回路，ALF、S/H、MPX及A/D五个部分

10、VFC式模拟■输入系统的组成有哪几部分？

答：电压形成回路，模拟低通滤波器，取样保持回路，模拟多路转换开关电路，模

数转换回路

11、采样频率的规定（采样定理）

答：为了使信号被取样后能够不失真还原，取样频率必须不小于两倍的输入信号的

最高频率，这就是采样定理

12、软件的三大组成部分

答：测量监控程序，运行监控程序，继电保护功能程序

13、电力系统的运行方式有哪几种？

答：正常，不正常，故障

14、动作电流、返回电流、返回系数

答：动作电流：能使电流继电器动作的最小电流称为动作电流，以lact表示

返回电流：能使电流继电器返回的最大电流称为返回电流，以Ire表示

返回系数：返回电流与动作电流的比

电流继电器返回系数小于1（因为有剩余力矩和摩擦力矩），一般为

0.85-0.9

15、三段式电流保护的构成原理，作用，各自的优缺点；各段的灵敏度、快速性的

排序

答：1段：无时限电流速断保护：反映电流升高而不带动时限动作，电流高于动作

值时继电器立即动作，跳开线路断路器

构成原理：反应电流增大为保护的判据，为快速切除故障，选择性的获得靠

提高动作电流的整定值来实现。

作用：快出切除线路首端的故障

优缺点：优点：简单可靠，动作迅速

缺点：不能保护线路的全长，保护范围受运行方式、故障类型的影响

2段：限时电流速断保护：由于无时限电流速断保护不能保护本线路全长，因此

必须增加一段电流保护，用以保护本线路全长，这就是限时电流速断保护

构成原理：反应电流增大为保护的判据，为较快切除全线任一点的故障，选择

性的获得靠动作电流和动作时间与相邻线路瞬时速断保护（或限时速断）相配合的

原则整定来实现的。

作用：为保护线路全长而设。以较快的时间切除本线路内任一点的故障。与瞬

时速断保护一起构成本线路的主保护。反应于电流增大而动作，与相邻线路I段配

合，增设一短时限保证选择性（一般取0.5s）。

优缺点：灵敏性较好，可以保护本线路全长；

3段：定时限过电流保护：

构成原理：反应电流增大为动作的判据，选择性主要靠整定阶梯时限获得。

作用：作为本线路主保护的近后备以及相邻线下一线路保护的远后备。

优缺点：不仅能作本线路的近后备（有时作主保护），而且能作为下一条线路

的远后备。在放射型电网中获得广泛的应用，一般在35kv及以下网络中作为主保护。

定时限过电流保护的主要缺点是越靠近电源端其动作时限越大，对靠近电源端的故

障不能快速切除。

灵敏度比较：1段灵敏性最差，不能保护线路全长；2段灵敏性较好，能保护本

线路全长；3段灵敏性最好，除能保护本线路外还能保护下一线路全长

快速性比较：1段最好，2段其次，3段最差

（PS：电流1段的动作性由动作电流保证，电流2段由动作电流与动作口寸限共同

保证，电流3段是依靠动作时限的所谓“阶梯特性”来保证的）

16、定时限过电流保护需要考虑返回系数、自启动系数的目的

答：（1）为保证过电流保护在正常运行时不动作，其动作电流应大于最大负荷电

流

（2）保证过电流保护在外部故障切除后可靠返回，其返回电流应大于外部短路

故障切除后流过保护的最大自起动电流

17、电流保护的接线方式，及其应用范围

答：（1）三相三继电器的完全星形接线

特点：①能反应相间短路；②能反应接地短路；③接线系数KC二1,；④多

用于大接地电流系统。

应用范围：①广泛用于发电机、变压器、大型贵重电气设备的保护中。②用

在中性点直接接地电网中（大接地电流系统中），作为相同短路的保护，同时也可

保护单相接地（对此一般都采用专门的零序电流保护）。

（2）两相两继电器的不完全星形接线

特点：①能反应相间短路；②不能反应B相接地短路；③接线系数KC=1；@

多用于小接地电流系统

采用不完全星形接线时必须注意保护应统一安装在同名相上（通常装于A、C

相）。

在Y,D接线的变压器后某种相间短路的另一侧保护的灵敏度要降低一半。

解决方法：采用两相三继电器接线方式。

应用范围①在中性点直接接地电网和非直接接地电网中，广泛地采用它作

为相间短路保护在10kv以上，特别在35kv非直接接地电网中得到广泛应用。②在

6〜10kv中性点不接地系统中的过流保护装置广泛应用两相星形接线方式。

（3）电动机保护也可采用两相电流差接线

两相电流差接线的接线系数则随短路类型而变化，性能不好，一般不用于线

路保护，主要用在610kv中性点不接地系统中，作为馈电线和较小容量高压电动机的

保护。

18、方向过流保护的构成

答：在原来电流保护基础上加装方向元件，规定：正方向从母线指向线路。方向不

同者用方向元件保证选择性，方向相同者用时间元件保证选择性。

PS：用功率方向继电器判断方向

19、电流保护应用的场合

答：为了提高电力系统供电可靠性，大量采用两侧供电的辐射形电网或环形电网

20、相间短路保护功率方向继电器采用90度接线的目的是什么，如何接线；内角a

取值；什么时候最灵敏

答：目的：保证动作更加灵敏

接线：（1）功率方向继电器的90度接线（输入）：广泛采用的功率方向继电

器90°接线如下表所示，保护处于送电侧，系统正常运行时，cosQ=1,3个功率方向

继电器测量的角度均为90°,该接线方式因此而得名。

（2）按相启动接线（输出）：即将各个同名相的电流元件和方向元件

的触点串联，然后与其他相回路并联起来，再串联到时间继电器的线圈上

a的取值：

21、按相启动接线方式及其优点

答：接线方式：将各个同名相的电流元件与方向元件先串联，然后再与各相的回路

并联，再串联到时间继电器线圈上

优点：避免非故障性电流的影响

22、什么时候应加方向元件

答：只有当反方向故障可能造成保护无选择性动作时

23、距离保护的基本原理，三段式距离保护的构成，各部分的作用及保护范围

答：基本原理：距离保护是由阻抗继电器完成电压、电流比值测量，根据比值的

大小来判断故障的远近，并利用故障的远近确定动作时间的一种保护装置。

构成：（1）I段：瞬时速断动作一主保护

第I段的保护范围一般为线路全长的8。〜85%,动作时限为各继电器的

固有动作时间，约为0.1S左右。作用：快出切除线路首端的故障

（2）II段：t=0.5s,限时速断动作一主保护

第II段的保护范围为被保护线路的全长并对下一线路有一定的保护长

度，其动作时限要与下一线路保护第I段的动作时限相配合，一般为0.5S左右。

作用：为保护线路全长而设。以较快的时间切除本线路内任一点

的故障。与瞬时速断保护一起构成本线路的主保护。反应于电流增大而动作，与相

邻线路I段配合，增设一短时限保证选择性（一般取0.5s）。

（3）III段：躲最小负荷阻抗，阶梯时限特性。一后备保护

第III段为后备保护，通常其保护范围较长，包括本线路和下一线路的

全长乃至更远，其动作时限是按阶梯原则来整定的

作用：作为本线路主保护的近后备以及相邻线下一线路保护的远后备。

24、阻抗继电器的类型有哪些；阻抗继电器的精确工作电流的含义

答：类型：（1）根据阻抗继电器比较原理，阻抗继电器可以分为幅值比较式和相

位比较式。

（2）根据阻抗继电器的输入量不同，阻抗继电器可以分为单相式（第I型）

和多相补偿式（第II型）两种。本节介绍的就是单相式的阻抗继电器。

（3）根据阻抗继电器的动作边界（动作特性）的形状不同，阻抗继电器可

以分为圆特性阻抗继电器和多边形特性阻抗继电器（包括直线特性阻抗继电器）两

种。常见的是圆特性。

作用：是距离保护中的核心元件，用来测量故障点到保护安装处的阻抗（距离），

并与整定值比较，以确定保护是否应该动作。

含义：所谓精确工作电流指的是当阻抗继电器电压与电流夹角为最灵敏角，且

起动阻抗Zop=0.9Zsen时，使得继电器刚好动作的电流。其中的最小值称为最小精确

工作电流，最大值称为最大精确工作电流。

25、相间距离及接地距离的接线方式

答：相间距离保护0度接线；接地距离保护零序补偿接线

26、影响距离保护正确动作的因素及其采取的措施

答：（1）短路点的过渡电阻一使测量阻抗增大，保护拒动或失去选择性。一①在

保护范围不变的前提下，选择适当的阻抗继电器（偏R轴方向）；②采用瞬时测量装

置。

（2）电力系统振荡一使测量阻抗减小，保护误动一①.延长保护装置的动作时

间（如距离III段）；②.把定值压低，使振荡中心位于特性圆外；③增设振荡闭锁回

路。

（3）保护安装处与故障点之间有分支电路一使测量阻抗增大（减小）一在整定

计算中引入分支系数。

（4）CT,PT的误差一使测量阻抗增大（减小）

（5）PT二次回路断线一使测量阻抗减小为0—增设断线闭锁回路

（6）串联补偿电容一使测量阻抗减小

27、振荡与短路的区别

答：振荡：V、I、测量阻抗幅值均作周期性变化，变化缓慢，Ik则突然增大，电压

突然降低变化快

“短窗：总要长期（不对称短路）或瞬间（对称）出现负序电流

28、过度电阻使距离保护测■阻抗如何变化，保护范围如何变化

答：单侧电源：测量阻抗增大，拒动，保护区缩短

双侧电源：送电侧拒动。停电侧误动

29、助增电流、汲出电流使测量阻抗如何变化，保护范围如何变化

答：助增电流：Zk增大，拒动，保护范围减小

汲出电流：Zk减小，误动，保护范围增大，灵敏度增大

30、我国电力系统中性点接地方式的类型

答：中性点不接地；中性点经消弧线圈接地；中性点直接接地

31、零序电压和零序电流如何获得

答:零序电压：从TV开口三角形绕组处获得；自产3U0方式

零序电流：对称分量法分解出来的

32、大接地电流系统发生单相接地故障时零序电流的大小和分布分别取决于什么？

零序电压如何分布？

答：零序电流的大小和分布。主要取决于属输电线路的零序阻抗和中性点接地变压

器的零序阻抗及其所在位置，亦即决定于中性点接地变压器的数目和分布

零序电流的分布与电源的数目和位置无关。零序电流的大小，与正序和负序阻

抗有关，因此受系统的运行方式影响

分布：按线性分布

33、零序电流保护的基本原理

答：反应单相接地短路时出现的零序电流分量，使保护动作。根据小电流接地系统

零序电流分量的特点，零序电流保护的动作电流必须大于本线路的电容电流。即lc

本身<lop<lc非本身

34、小接地电流系统发生单相接地故障点处的电压有何变化，故障线路和非故障线

路的零序电流有何特点

答：电压变化：系统各处零序电压几乎相等，为3倍的相电压

故障线路：零序电流为对地电容电流，因此零序电流很小；为所有非故障线路

电^，充之^禾口

35、大接地电流系统接地故障时零序分量的特点

答：零序电压：与三相不对称程度有关，故障点U0最高，离故障点越远，U0越低;

变压器中性点接地处U0二0

零序电流：由零序电压产生

分布：与中性点接地变压器的位置有关

大小：与线路及中性点接地变压器的零序阻抗及接地数目有关

零序功率：短路点最大（与U0相同）.方向:与正序相反,从线路T母线

36、小接地电流系统接地故障时零序分置的特点

答：（1）接地故障时，故障相电压为0,非故障相电压为线电压，系统各处零序电

压相等，为3倍的相电压，中性点对地电压为相电压。

（2）零序电流为对地电容电流，非故障线路的零序电流为本身的电容电流,

方向从母线流向线路；故障线路的零序电流为非故障线路零序电流之和，方向从

线路流向母线。

37、全线速动及双侧测■保护原理

答：全线速动：在高压输电线路上，为了保证电力系统运行的稳定性，需要配置

全线速动保护，即要求继电保护无时限的切除线路上任一点发生的故障

双侧测量：以基尔霍夫定律定律为基础的电流差动测量；比较线路两侧电流相

位关系的相位差动检测；比较两侧线路保护故障方向判别结果，确定故障点的位置

38、相——地制高频通道（载波通道）、光纤通道的构成

答：高频通道：高频通道二输电线路+高频附加设备

构成：阻波器，耦合电容器，结合滤波器，电缆，保护间隙，接地刀闸

光纤通道：纤芯，包层，涂覆层，套塑

39、闭锁式和允许式纵联方向保护的原理

答：闭锁：反向故障时，保护发闭锁信号，两侧都收到信号，保护不动作（单频制）

允许：正向故障时，保护发允许信号，两侧都收到对方的信号，保护动作（双

频制）

40、线路电流差动保护的原理，不平衡电流产生的原因及克服措施，比率制动特性

的构成原理

答：

41、我国的线路纵联保护中的三种信号有哪些

答：跳闸信号，允许信号，闭锁信号

42、理解工频变化量的定义

答：正方向故障：测量相角&+约等于180度，正方向元件可靠动作，&-二0度

反方向故障：&+约等于0度，约等于180度，反方向元件动作

43、区分双频制与单频制、短时发信与长期发信

答：双频制：一侧的发信机与收信机使用不同的f（允许式）

单频制：

短时发信：正常情况下不发信长期发信：发信机始终投入工作

44、变压器有哪些基本故障和异常工况？变压器的保护配置

答：电力变压器的故障通常可分为油箱内部故障和油箱外部故障。

油箱内部故障主要是指发生在变压器油箱内包括高压侧或低压侧绕组的相间

短路、匝间短路、中性点直接接地系统侧绕组的单相接地短路

油箱外部最常见的故障主要是变压器绕组引出线和套管上发生的相间短路和接

地短路（直接接地系统侧）

变压器不正常工作状态：变压器的不正常工作状态主要有过负荷、外部短路引

起的过电流、外部接地短路引起的中性点过电压、油箱漏油引起的油面降低或冷却

系统故障引起的温度升高；以及大容量变压器，由于其额定工作磁通密度较高，工

作磁密与电压频率比成比例，在过电压或低频率下运行时，可能引起变压器的过励

磁故障等。

保护配置：（1）防御变压器油箱内部各种故障和油面降低的瓦斯保护。

（2）防御变压器外部引出线、套管及内部短路故障的纵联差动保护

或电流速断保护。

（3）防御变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和纵联差动保护（或电

流速断保护）后备的过电流保护等。

（4）防御大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。

（5）防御变压器对称过负荷的过负荷保护。

（6）防御变压器过励磁的过励磁保护

45、瓦斯保护的基本原理；瓦斯保护中，轻瓦斯及重瓦斯动作情况

答：基本原理：当变压器内部故障时，故障点的局部高温将使变压器油温升高，

体积膨胀，甚至出现沸腾，油内空气被排出而形成上升汽泡。若故障点产生电弧，

则变压器油和绝缘材料将分解出大量气体。这些气体自油箱流向油枕上部，故障越

严重，产生的气体越多，流向油枕的气流速度越快，甚至气流中还夹杂着变压器油。

利用上述气体来实现的保护，称为瓦斯保护。瓦斯保护主要由瓦斯继电器来实现，

它是一种气体继电器，安装在变压器油箱与油枕之间的连接导油管中。瓦斯保护动

作后，应从瓦斯继电器上部排气口收集气体，进行分析。根据气体的数量、颜色、

化学成份、可燃性等，判断保护动作的原因和故障的性质。

轻瓦斯：轻瓦斯保护的动作值采用气体容积表示。通常气体容积的整定范围为

250-300立方厘米。对于容量在10WVA以上变压器多采用250立方厘米。气体容积的调

整可以通过改变重锤位置来实现。

重瓦斯：重瓦斯保护的动作值采用油流流速表示。一般整定范围在0.6T.5n/s,

该流速指的是导油管中油流的速度。QJ1-80型气体继电器进行油流流速的调整时，

可先松动调节螺杆14,再改变弹簧9的长度即可，一般整定在1m/s左右。

46、变压器励磁涌流有哪些特点？目前差动保护中防止励磁涌流影响的方法有哪

些？

在：特点：（1）具有很大的峰值；且含有大量的非周期分量，偏于时间轴的一侧。

（2）含有大量的高次谐波，尤以二次谐波分量最为显著

（3）波形有间断角。

方法：利用速饱和变流器的差动继电器；采用二次谐波制动原理构成变压器

纵差动保护；根据鉴别波形间断角的原理构成变压器纵联差动保护

47、变压器差动保护中产生不平衡电流的原因有哪些？如何减小这些不平衡电流？

答：（1）变压器两侧电流相位不同：通常采用相位补偿法接线且进行数值补偿。

（2）电流互感器计算变比与实际变比不同：1）采用自耦变流器；2）利用BCH

型差动继电器中的平衡线圈3）在变压器微机保护的软件中采用补偿系数使差动回

路的不平衡电流为最小。4）在计算保护的动作值时应予以考虑，引入一个相对误差

△fo

（3）变压器各侧电流互感器型号不同：在计算保护的动作值时应予以考虑，引

入一个电流互感器的同型系数Ktx,取为1。

（4）变压器带负荷调节分接头：在计算保护的动作值时应予以考虑，引入一个

由变压器带负荷调压所引起的相对误差au,取电压调整范围的一半。

（5）变压器的励磁涌流（6）暂态不平衡电流

48、变压器微机型比率制动式差动保护主要由哪几部分组成？各部分的作用？设置

变压器差动速断元件的主要原因是什么？

答：组成：比率制动部分：躲过稳态不平衡电流

二次谐波部分：躲过励磁涌流

差动速断保护：防止内部故障、驱动故障互感器饱和；产生高次谐波时

使变压器差动保护拒动

原因：

49、全绝缘变压器接地保护的构成，分级绝缘变压器接地保护的构成

答：分级绝缘：零序电流（接地）；零序电压（不接地）；间隙电流

50、复合电压起动的过电流保护构成原理，负序电压、低电压反应分别是什么类型

短路故障

答：构成原理：电流元件：由接于相电流的继电器KA1-KA3组成

电压元件:由反映不对称短路的负序电压继电器KVN*内附有负序电

压滤过器）和反映对称短路接于相间电压的低电压继电器KV组成

时间元件：由时间继电器KT构成

类型：

51、在发生单相接地故障时的工作顺序

答：具有中性点放电间隙的变压器接地故障的零序电压、零序电流后备保护，首先

切除中性点接地的变压器，然后根据故障实际情况再切除中性点不接地变压器

52、发电机有哪些基本故障和异常工况？发电机典型的保护配置

答：故障：定子和转子故障，其故障类型主要有：

定子绕组相间短路；定子绕组匝间短路；定子绕组单相接地；转子绕组一点

接地或两点接地；转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失

异常工况：由于外部短路引起的定子绕组过电流；由于负荷超过发电机的额

定容量而引起的三相对称过负荷；由外部不对称短路或不对称负荷引起的发电机负

序过电流；由于突然甩负荷而引起的定子绕组过电压；由于励磁回路故障或强励时

间过长而引起的转子绕组过负荷；由于汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功

率；其他的异常工况保护

保护配置：

53、发电机完全差动保护和不完全差动保护的原理，各自能反应哪些类型故障？不

完全差动的好处？

答：原理：

故障类型：完全：能反应发电机内部及引出线上的相间短路、（但不能反应

发电机内部匝间短路及分支开焊）大电流系统侧的单相接地短路故障。不完全：适

用于每相定子绕组为多分支的大型发电机。它除了能反应发电机相间短路故障，还

能