電力系統(tǒng)繼電保護考試題

1、電力系統(tǒng)繼電保護考試題卷 3（答案）題號一二三四合計得分一、名詞解釋（ 1-6 題每題 1 分， 7-8 題每題 2 分，共 10 分）1 繼電保護裝置 ：就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作于斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。2 電力系統(tǒng)不正常運行狀態(tài)：所有的等式約束條件均滿足，部分的不等式約束條件不滿足但又不是故障的電力系統(tǒng)工作狀態(tài)。即可以理解為“電力系統(tǒng)與電力設(shè)備中的電流在設(shè)定的路徑中流動，電力系統(tǒng)中某些電力設(shè)備的某些運行參數(shù)偏離規(guī)定范圍?！?電流保護的接線方式：是指保護中電流繼電器與電流互感器之間的連接方式。4距離保護： 是反應(yīng)故障點至保護安裝地點之間的距離

2、（或阻抗） ，并根據(jù)距離的遠近而確定動作時間的一種保護裝置。5輸電線路縱聯(lián)保護：是用某種通信通道將輸電線端或各端（對于多端線路）的保護裝置縱向連接起來，將各端的電氣量（電流、功率方向等）傳送到對端，將各端的電氣量進行比較，以判斷故障在本線路范圍內(nèi)還是在線路范圍之外，從而決定是否切斷被保護線路。理論上具有絕對的選擇性。6完全電流差動： 指的是將母線上的全部連接元件的電流按相均接入差動回路。決定母差動保護是否動作的電流量是動作電流和制動電流。7發(fā)電機逆功率： 對于汽輪發(fā)電機， 當(dāng)主汽門誤關(guān)閉或機爐保護動作關(guān)閉主汽門而出口斷路器未跳閘時，發(fā)電機轉(zhuǎn)為電動機運行，由輸出有功功率變?yōu)閺南到y(tǒng)吸取有功功率，即

3、稱逆功率。8限時電流速斷保護：由于有選擇性的電流速斷不能保護本線路的全長，可考慮增加一段新的保護，用來切除本線路上速斷范圍以外的故障，同時也能作為速斷的后備，實際上就是它要能以較小的時限快速切除全線路范圍以內(nèi)的故障，所以稱之為限時電流速斷保護。二、基礎(chǔ)簡答（每題5 分，共 30 分）1電力系統(tǒng)運行狀態(tài)的等式約束條件是什么？請寫出等式。答：等式約束條件是由電能性質(zhì)本身決定的。即系統(tǒng)發(fā)出的有功功率和無功功率應(yīng)在任一時刻與系統(tǒng)的隨機變化的負荷功率（包括傳輸損耗）相等 PGi - PLj - PS=0 QGi - QLj- QS=0PGi 、QGi 分別為 i 個發(fā)電機或其他電源設(shè)備發(fā)出的有功和無功功

4、率 PLj 、 QLj 分別為 j 個負荷使用的有功和無功功率 PS、 QS 分別為電力系統(tǒng)中各種有功功率和無功功率損耗2電力系統(tǒng)對繼電保護裝置的基本要求有哪些？答：（ 1）可靠性：包括安全性和信賴性 ,是對繼電保護性能的最根本要求。安全性是要求繼電保護在不需要它動作時可靠不動作，即不發(fā)生動作。信賴性是要求繼電保護在規(guī)定的保護范圍內(nèi)發(fā)生了應(yīng)該動作的故障時可靠動作，即不發(fā)生拒絕動作.（ 2）選擇性：指保護裝置動作時,在可能最小的區(qū)間內(nèi)將故障從電力系統(tǒng)中斷開,最大限度地保證系統(tǒng)中無故障部分仍能繼續(xù)安全動作.（ 3）速動性：指盡可能快地切除故障,以減少設(shè)備及用戶在大短路電流、低電壓下運行的時間,降低

5、設(shè)備的損壞程度,提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性.（ 4）靈敏性：指對于其保護范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)的反應(yīng)能力.3變電站綜合自動化的主要特征是什么？分布分散式及其優(yōu)點是什么？（ 1）變電站綜合自動化的主要特征有功能綜合化、結(jié)構(gòu)微機化、操作監(jiān)視屏幕化、運行管理智能化等（ 2）分布分散式的優(yōu)點：它最大限度地壓縮了二次設(shè)備及其繁雜的二次電纜，節(jié)省土地投資；配置靈活等。4微機保護裝置軟件系統(tǒng)除繼電保護功能之外還有哪些功能？答：測量功能：包括相電流、零電流、線電壓、相電壓、零序電壓、頻率、有功和無功.控制功能：包括斷路器和隔離開關(guān)的“就地”和“遠方”控制，一次設(shè)備的分合控制，可調(diào)節(jié)設(shè)備的狀態(tài)控制，自

6、動重合閘功能等。狀態(tài)監(jiān)測：包括操作計數(shù)、氣體壓力監(jiān)測、斷路器合閘、電氣老化監(jiān)測等。功能模塊：獨立的輸入和輸出接口。具有強大的PLC 功能，采用圖形化方式。事件記錄：包括獨立的事件生成、用戶定義事件、具有事件過濾功能、事件分辨率為ms 級故障錄波：采集故障前、故障時刻及跳閘后相關(guān)的電流、電壓，相關(guān)的開關(guān)量信號等通信功能：串口用于定值整定及參數(shù)設(shè)置，與其他機通信的接口。5發(fā)電機故障類型有哪些？答：發(fā)電機的故障類型主要有：（ 1）定子繞組相間短路；（ 2）定子一相繞組內(nèi)的匝間短路；（ 3）定子繞組單相接地；（ 4）轉(zhuǎn)子繞組一點接地或兩點接地；（ 5）轉(zhuǎn)子勵磁回路勵磁電流異常下降或完全消失。6重合閘的

7、不利影響有哪些？答：（ 1）使電力系統(tǒng)又一次受到故障的沖擊，并可能降低系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性；（ 2）使斷路器的工作條件變得更加嚴重，因為它要在很短時間內(nèi)，連續(xù)兩次切斷短路電流。三、畫圖說明題（每題6 分，共 30 分）1請畫出繼電特性圖，并簡要解釋。答：（ 1）繼電特性： 無論起動和返回，繼電器的動作均是明確干脆的，它不可能停留在某一個中間位置。（ 2）當(dāng) I k Iact 時，繼電器不動作；當(dāng)I k I act 時，繼電器能夠突然迅速動作閉合其觸點；當(dāng)I k I act時，繼電器又能突然迅速返回原位，觸點重新打開。2發(fā)電機的橫差動保護有兩種接線方式，其中有一種接線方式廣泛使用，請畫出它的接線

8、圖，簡單說明并指出其優(yōu)點。目前廣泛應(yīng)用的接線方式如上圖所示，這種接線方式只用一個互感器裝于發(fā)電機兩組星形中點的連線上，其本質(zhì)是把一半繞組的三相電流之和去與另一半繞組三相電流之和進行比較。優(yōu)點：這種接線方式?jīng)]有由于互感器誤差所引起的不平衡電流，其起動電流比較小，靈敏度高，且接線非常簡單。3從功能角度出發(fā)，畫出典型的微機繼電保護裝置硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，并輔以簡要解釋。開關(guān)量輸入通信接口數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)微型機系統(tǒng)人機接口觸摸鍵盤開關(guān)量輸出繼電器漢字液晶電源微機繼電保護裝置硬件主要包括數(shù)據(jù)采集部分（包括電流、電壓等模擬量輸入變換、低通濾波回路、模數(shù)轉(zhuǎn)換等），數(shù)據(jù)處理、邏輯判斷及保護算法的數(shù)字核心部分（包括 C

9、PU、存儲器、實時時鐘、WATCHDOG等），開關(guān)量輸入/輸出通道以及人機接口（鍵盤、液晶顯示器）。4請畫出變電站多分段母線的三主變六分段備用電源自投方式說明圖，并說明備用電源自投動作。三主變六分段方式為三臺主變，低壓母線采用六分段，即將每段母線各分為兩個半段，如下圖所示。三個低壓分段開關(guān) QF4、QF5、QF6 正常運行時一般斷開。 設(shè)該接線正常運行方式為 QF11、QF12、QF21、QF22、 QF31、 QF32 合； QF4、 QF5、 QF6 斷，每臺變壓器帶一組母線負載。備用電源自投動作如下：（ 1）母線 2 失壓，母線1 有壓時，備自投啟動跳QF12，合 QF4 ；（ 2）母線

10、 1 失壓，母線2 有壓時，備自投啟動跳QF31，合 QF5；（ 3）母線 2 失壓，母線1 有壓時，備自投啟動跳QF32，合 QF6；（ 4）母線 1 失壓，母線2 有壓時，備自投啟動跳QF11，合 QF6 ；（ 5）母線 1 失壓，母線2 有壓時，備自投啟動跳QF21，合 QF4；（ 6）母線 2 失壓，母線1 有壓時，備自投啟動跳QF22，合 QF5。5請畫出高頻閉鎖保護原理圖，并簡要解釋。高頻閉鎖方向保護是在外部故障時發(fā)出閉鎖信號的一種保護。閉鎖信號由短路功率方向為負（指向被保護線路的反方向）的一端發(fā)出，這個信號被兩端的收信機所接收，而將保護閉鎖。設(shè)故障發(fā)生在BC 范圍內(nèi) ,則短路功率

11、Sk 的方向如圖所示.此時安裝在線路BC 兩端的高頻保護3 和 4的功率方向為正,保護應(yīng)動作于跳閘.故保護 3、4 都不發(fā)出高頻閉鎖信號,所以在保護起動后,即可瞬時動作 ,跳開兩端的斷路器。但對非故障線路AB 和 CD,其靠近故障點一端的功率方向由線路流向母線,即功率方向為負 ,則該端的保護2 和 5 發(fā)出高頻閉鎖信號。此信號一方面被自己的收信機接收,同時經(jīng)過高頻通道送到對端的保護1 和 6，使保護裝置1、 2 和 5、 6 都被高頻信號閉鎖，保護不會將線路AB 和 CD 錯誤地切除.四、讀圖簡述原理題（每題6 分，共 30 分）1下圖為限時電流速斷保護動作時限選擇原理圖，請簡單說明其原理。在

12、保護 1 電流速斷范圍以內(nèi)的故障,將以 t的時間被切除，此時保護2 的限時速斷雖然可能起動，但1由于 t較 t大一個 t,因而從時間上保證了選擇性。當(dāng)故障發(fā)生在保護2 電流速斷的范圍以內(nèi)時,則將以21t的時間被切除，當(dāng)故障發(fā)生在速斷范圍以外且又在線路A-B 范圍以內(nèi)時 ,則將以 t 的時間被切除 .222下圖為三相星形接線方式，請簡述其工作原理。答：三相星形接線是將三個電流互感器和三個電流繼電器分別按相連接在一起，互感器和繼電器均接成星形，在中性線上流回電流，正常時此電流約為零，在發(fā)生接地短路時則為三倍零序電流。三個繼電器的啟動跳閘回路是并聯(lián)連接的， 相當(dāng)于 “或 ”回路， 其中任一輸出均可動

13、作于路閘或啟動時間繼電器等。因在每相上均裝有電流繼電器，故它可以反應(yīng)各種相間短路和中性點直接接地系統(tǒng)中的單相接地短路。3下圖為變壓器的兩種保護示意圖，請說明c)和 d)各是什么動作情況，并簡述其工作原理。c)重瓦斯動作：當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，如相間短路、鐵心起火等，由故障產(chǎn)生的氣體很多，帶動油流迅猛地由變壓器油箱通過聯(lián)通管進入油枕。大量的油氣混合體在經(jīng)過瓦斯繼電器時，沖擊擋板，使下油杯下降，如圖c 所示。這時下觸點接通跳閘回路(通過中間繼電器)，使斷路器跳閘，同時發(fā)出音響和燈光信號，這稱之為“重瓦斯動作”。d)嚴重漏油：如果變壓器油箱漏油，使得瓦斯繼電器容器內(nèi)的油也慢慢流盡，如圖d

14、所示。先是瓦斯繼電器的上油杯下降，上觸點接通，發(fā)生報警信號；接著其下油杯下杯下降，下觸點接通，使斷路器跳閘，同時發(fā)出跳閘信號。4下圖為發(fā)電機的同相不同繞組匝間短路的橫差動保護，請闡述發(fā)生短路時的電流情況。在同相的兩個繞組間發(fā)生匝間短路，當(dāng)a a 時,由于兩個支路的電動勢差，將分別產(chǎn)生兩個環(huán)流I 12d和 I，此時繼電器中的電流為I ，當(dāng) a之差值很小時，也將出現(xiàn)保護死區(qū)。當(dāng)a時 ,表示在電動勢dd1-a21=a2等位點上短接，此時無環(huán)流。5下圖為三相一次重合閘原理接線框圖，請簡述斷路器由保護動作或其他原因誤動作而跳閘時的執(zhí)行情況。 KTM 1 為時間元件， KTC 1 為一次合閘脈沖元件、 KCS 為合閘繼電器、 XB 1 前加速切換片、 XB 2 后加速切換片、 HG 2- 允許重合閘信號燈、 KAT- 加速繼電器。此時 QF1 閉合 ,利用 KK1 在合閘位置而斷路器已經(jīng)跳閘的這種不對應(yīng)的條件起動重合閘的時間元件KTM1, 經(jīng)重合閘的延時Tar 后起動一次合閘脈沖元件KTC1,KTC1 動作后即發(fā)出0.3s 的合閘脈沖 ,經(jīng)過 &1 門起動合閘繼電器KCS, 進行一次重合閘.KTC2 動作后輸出高電平,其作用有三 :（ 1）給 KTC1 一個 6s 的保