《电力系统继电保护》考试复习题
一、问答题
1、什么是保护安装处的负荷阻抗、短路阻抗、系统等值阻抗？ 2、纵联保护依据的最基本原理是什么？
3、电力系统如果没有配备完善的继电保护系统，想象一下会出现什么情景？
4、 解释“动作电流”和“返回系数”，过电流继电器的返回系数过低或高各有何缺点？
二、分析题（10分）
试述判别母线故障的基本方法。
三、计算题（10分）
如图示网络，在位置1、2和3处装有电流保护，系统参数为：
E ϕ=115/，X G 1=15Ω 、X G 2=10Ω，X G 3=10Ω，
L 1=L 2=60km ，L 3=40km ，L B -C =50km ，L C -D =30km ，
L D -E =20m ，线路阻抗0.4Ω/
km ，K rel =1.2 、K rel =K rel =1.15 ，
m a x
ⅠⅡⅢ
I B -C . max =300A ，I C -D . max =200A ， I D -E . K re =0.85。试求：
=150A ，K ss =1.5、
（1）发电机元件最多三台运行，最少一台运行，线路最多三条运
行，最少一条运行，请确定保护3在系统最大、最小运行方式下的等值阻抗。
（2）整定保护1、2、3的电流速断定值，并计算各自的最小保护范围。
（3）整定保护2、3的限时电流速断定值，并校验使其满足灵敏度要求（K sen 1.2）
（4）整定保护1、2、3的过电流定值，假定流过母线E 的过电流保护动作时限为0.5s ，校验保护1作后备用，保护2和3作远备用的灵敏度。
《电力系统继电保护》部分参考答案
一、问答题
1、答：负荷阻抗是指在电力系统正常运行时，保护安装处的电压与电流的比值。因为电力系统正常运行时电压较高、电流较小、功率因数较高，负荷阻抗的特点是量值较大，在阻抗复平面上与R 轴之间的夹角较小。
短路阻抗是指在电力系统发生短路时保护安装处的电压变为母线残余电压，电流变为短路电流，此时测量电压与测量电流的比值就是短路阻抗。短路阻抗即保护安装处与短路点之间一段线路的阻抗，其值较小，阻抗角交大。
系统等值阻抗：在单个电源供电的情况下，系统等值阻抗即为保护安装处与背侧电源点之间电力元件的阻抗和；在由多个电源点供电的情况下，系统等值阻抗即为保护安装处断路器断开的情况下，其所连接母线处的戴维南等值阻抗，即系统等值电动势与母线处短路电流的比值，一般通过等值、简化的方法求出。 3、答：现代的电力系统离开完善的继电保护系统是不能运行的。当电力系统发生故障时，电源至故障点之间的电力设备中将流过很大的短路电流，若没有完善的继电保护系统将故障快速切除，则会引起故障元件和流过故障电流的其他电气设备的损坏；当电力系统发生故障时，发电机端电压降低造成发电机的输入机械功
率和输出电磁功率的不平衡，可能引起电力系统稳定性的破坏，甚至引起电网的崩溃、造成人身伤亡。如果电力系统没有配备完善的继电保护系统，则当电力系统出现不正常运行时，不能及时地发出信号通知值班人员进行合理的处理。
二、分析题 答：(1)全电流差动原理判别母线故障。在正常运行以及母线范围以外故障时，在母线上所有连接元件中，流入的电流和流出的电流相等，或表示为∑Ipi=0；当母线上发生故障时，所有与母线连接的元件都向故障点供给短路电流或流出残留的负荷电流，按基尔霍夫电流定律，有∑Ipi=Ik(短路点的总电流) 。 (2)电流相位差动原理判别母线故障。如从每个连接元件中电流的相位来看，则在正常运行以及外部故障时，则至少有一个元件中的电流相位和其余元件中的电流相位是相反的，具体说来，就是电流流入的元件和电流流出的元件这两者的相位相反。而当母线故障时，除电流等于零的元件以外，其他元件中的电流是接近同相位的。
三、计算题 解： 已知可得
X L 1=X L 2=0.4×60=24Ω，X L 3=0.4×
40=16Ω，X BC =0.4×50=20Ω，X CD =0.4×30Ω， X DE =0.4×20=8Ω
（1）最大运行方式及阻抗最小时，则有三台发电机运行，线路L1~L3全部运行，由G1，G2连接在同一母线上，则
X s . min =（X G 1||X G 2+X L 1||X L 2）||(X G 3+X L 3)=(6+12)||(10+16)=10.6 X s . max =X G 1+X
L 1=39
B
C
D
E
（2）保护1，
短路电流I k . E . max =
E
X s . min +X BC +X CD X DE
=
115/=1.312kA
10.6+20+12+8
Ⅰ
相应的速断定值为I Ⅰ=K set .1rel ×I k . E .max =1.2×1.312=1.57kA
最小保护范围计算公式为I Ⅰ
set E
Z s .max +Z 1L min
⎛⎫
E ⎪1=-85.9km L
min = Ⅰ-Z s .max ⎪⨯ I set ⎪0.4 ⎪⎝⎭
E
保护2，最大电流 I k . D .max ==1.558kA
X s .min +X BC +X CD
Ⅰ
相应的速断定值为 I Ⅰ=K set .2rel ×I k . D .max =1.2×1.558=1.87kA
⎛⎫
E ⎪1最小保护范围为 L
min = Ⅱ-Z s .max ⎪⨯=-70.6km I set .2⎪0.4 ⎪⎝⎭
E
保护3，最大电流 I k . C .max ==2.17kA
X s .min +X BC
Ⅰ
速断定值为 I Ⅰset .3=K rel ×I k . C .max =1.2×2.17=2.603kA
⎛⎫
E ⎪1最小保护范围为 L
min = Ⅱ-Z s .max ⎪⨯=-42.3km I set .3⎪0.4 ⎪⎝⎭
ⅡⅠ
（3）整定保护2的限时电流速断定值为 I Ⅱ=K s e t set I set .1=1.15×
1.57=1.806kA
E
=0.8098kA
2X s .max +X BC +X CD
I k . D .min
保护2处的灵敏系数 K Ⅱ==0.4484， 即不满足K sen ≥1.2的要求。 set
I Ⅱset I
k . D .max =
ⅡⅠ
保护3的限时电流速断定值为 I Ⅱset .3=K rel I set .2=1.15×1.87=2.151kA
线路末段（即C 处）最小运行发生下发生两相短路时的电流为
s .max BC
I k . C .min
所以保护3处的灵敏系数 K Ⅱ==0.4531， 即不满足K sen ≥1.2的set .3Ⅱ
I set .3I
k . C .max 要求。
可见，运行方式变化太大，2、3处的限时电流速断保护的灵敏度都远不能满足要求。
' ⅢI re K rel K ss I L .max
（4）过电流整定值计算公式为 I ==
K re K re
Ⅲ
set
I
Ⅲset .1
ⅢK rel K ss I D -E .max ==304.5A
K re
ⅢⅢ
=406A I set I .2set .3=609A
最小短路电流的计算公式为 I
k .min
s .max L
则 I E .min =727.8A I D .min =809.8A I C .min =974.51A
I I E .min Ⅲ
所以由 K sen =k .min 可知， ==2.39≥1.5 满足近后备保护灵敏K set .1ⅢⅢ
I set I set .1
度的要求；
I E .min Ⅲ
==1.79≥1.2满足最为远后备保护灵敏度的要求； K set .2Ⅲ
I set .2I E .min Ⅲ
==1.33≥1.2满足最为远后备保护灵敏度的要求。 K set .3Ⅲ
I set .3
ⅢⅢⅢ
保护的动作时间为 t 1Ⅲ=0.5+0.5=1s t 2=t 1Ⅲ+0.5=1.5s t 3=t 2+0.5=2s
《电力系统继电保护》考试复习题
一、问答题
1、什么是保护安装处的负荷阻抗、短路阻抗、系统等值阻抗？ 2、纵联保护依据的最基本原理是什么？
3、电力系统如果没有配备完善的继电保护系统，想象一下会出现什么情景？
4、 解释“动作电流”和“返回系数”，过电流继电器的返回系数过低或高各有何缺点？
二、分析题（10分）
试述判别母线故障的基本方法。
三、计算题（10分）
如图示网络，在位置1、2和3处装有电流保护，系统参数为：
E ϕ=115/，X G 1=15Ω 、X G 2=10Ω，X G 3=10Ω，
L 1=L 2=60km ，L 3=40km ，L B -C =50km ，L C -D =30km ，
L D -E =20m ，线路阻抗0.4Ω/
km ，K rel =1.2 、K rel =K rel =1.15 ，
m a x
ⅠⅡⅢ
I B -C . max =300A ，I C -D . max =200A ， I D -E . K re =0.85。试求：
=150A ，K ss =1.5、
（1）发电机元件最多三台运行，最少一台运行，线路最多三条运
行，最少一条运行，请确定保护3在系统最大、最小运行方式下的等值阻抗。
（2）整定保护1、2、3的电流速断定值，并计算各自的最小保护范围。
（3）整定保护2、3的限时电流速断定值，并校验使其满足灵敏度要求（K sen 1.2）
（4）整定保护1、2、3的过电流定值，假定流过母线E 的过电流保护动作时限为0.5s ，校验保护1作后备用，保护2和3作远备用的灵敏度。
《电力系统继电保护》部分参考答案
一、问答题
1、答：负荷阻抗是指在电力系统正常运行时，保护安装处的电压与电流的比值。因为电力系统正常运行时电压较高、电流较小、功率因数较高，负荷阻抗的特点是量值较大，在阻抗复平面上与R 轴之间的夹角较小。
短路阻抗是指在电力系统发生短路时保护安装处的电压变为母线残余电压，电流变为短路电流，此时测量电压与测量电流的比值就是短路阻抗。短路阻抗即保护安装处与短路点之间一段线路的阻抗，其值较小，阻抗角交大。
系统等值阻抗：在单个电源供电的情况下，系统等值阻抗即为保护安装处与背侧电源点之间电力元件的阻抗和；在由多个电源点供电的情况下，系统等值阻抗即为保护安装处断路器断开的情况下，其所连接母线处的戴维南等值阻抗，即系统等值电动势与母线处短路电流的比值，一般通过等值、简化的方法求出。 3、答：现代的电力系统离开完善的继电保护系统是不能运行的。当电力系统发生故障时，电源至故障点之间的电力设备中将流过很大的短路电流，若没有完善的继电保护系统将故障快速切除，则会引起故障元件和流过故障电流的其他电气设备的损坏；当电力系统发生故障时，发电机端电压降低造成发电机的输入机械功
率和输出电磁功率的不平衡，可能引起电力系统稳定性的破坏，甚至引起电网的崩溃、造成人身伤亡。如果电力系统没有配备完善的继电保护系统，则当电力系统出现不正常运行时，不能及时地发出信号通知值班人员进行合理的处理。
二、分析题 答：(1)全电流差动原理判别母线故障。在正常运行以及母线范围以外故障时，在母线上所有连接元件中，流入的电流和流出的电流相等，或表示为∑Ipi=0；当母线上发生故障时，所有与母线连接的元件都向故障点供给短路电流或流出残留的负荷电流，按基尔霍夫电流定律，有∑Ipi=Ik(短路点的总电流) 。 (2)电流相位差动原理判别母线故障。如从每个连接元件中电流的相位来看，则在正常运行以及外部故障时，则至少有一个元件中的电流相位和其余元件中的电流相位是相反的，具体说来，就是电流流入的元件和电流流出的元件这两者的相位相反。而当母线故障时，除电流等于零的元件以外，其他元件中的电流是接近同相位的。
三、计算题 解： 已知可得
X L 1=X L 2=0.4×60=24Ω，X L 3=0.4×
40=16Ω，X BC =0.4×50=20Ω，X CD =0.4×30Ω， X DE =0.4×20=8Ω
（1）最大运行方式及阻抗最小时，则有三台发电机运行，线路L1~L3全部运行，由G1，G2连接在同一母线上，则
X s . min =（X G 1||X G 2+X L 1||X L 2）||(X G 3+X L 3)=(6+12)||(10+16)=10.6 X s . max =X G 1+X
L 1=39
B
C
D
E
（2）保护1，
短路电流I k . E . max =
E
X s . min +X BC +X CD X DE
=
115/=1.312kA
10.6+20+12+8
Ⅰ
相应的速断定值为I Ⅰ=K set .1rel ×I k . E .max =1.2×1.312=1.57kA
最小保护范围计算公式为I Ⅰ
set E
Z s .max +Z 1L min
⎛⎫
E ⎪1=-85.9km L
min = Ⅰ-Z s .max ⎪⨯ I set ⎪0.4 ⎪⎝⎭
E
保护2，最大电流 I k . D .max ==1.558kA
X s .min +X BC +X CD
Ⅰ
相应的速断定值为 I Ⅰ=K set .2rel ×I k . D .max =1.2×1.558=1.87kA
⎛⎫
E ⎪1最小保护范围为 L
min = Ⅱ-Z s .max ⎪⨯=-70.6km I set .2⎪0.4 ⎪⎝⎭
E
保护3，最大电流 I k . C .max ==2.17kA
X s .min +X BC
Ⅰ
速断定值为 I Ⅰset .3=K rel ×I k . C .max =1.2×2.17=2.603kA
⎛⎫
E ⎪1最小保护范围为 L
min = Ⅱ-Z s .max ⎪⨯=-42.3km I set .3⎪0.4 ⎪⎝⎭
ⅡⅠ
（3）整定保护2的限时电流速断定值为 I Ⅱ=K s e t set I set .1=1.15×
1.57=1.806kA
E
=0.8098kA
2X s .max +X BC +X CD
I k . D .min
保护2处的灵敏系数 K Ⅱ==0.4484， 即不满足K sen ≥1.2的要求。 set
I Ⅱset I
k . D .max =
ⅡⅠ
保护3的限时电流速断定值为 I Ⅱset .3=K rel I set .2=1.15×1.87=2.151kA
线路末段（即C 处）最小运行发生下发生两相短路时的电流为
s .max BC
I k . C .min
所以保护3处的灵敏系数 K Ⅱ==0.4531， 即不满足K sen ≥1.2的set .3Ⅱ
I set .3I
k . C .max 要求。
可见，运行方式变化太大，2、3处的限时电流速断保护的灵敏度都远不能满足要求。
' ⅢI re K rel K ss I L .max
（4）过电流整定值计算公式为 I ==
K re K re
Ⅲ
set
I
Ⅲset .1
ⅢK rel K ss I D -E .max ==304.5A
K re
ⅢⅢ
=406A I set I .2set .3=609A
最小短路电流的计算公式为 I
k .min
s .max L
则 I E .min =727.8A I D .min =809.8A I C .min =974.51A
I I E .min Ⅲ
所以由 K sen =k .min 可知， ==2.39≥1.5 满足近后备保护灵敏K set .1ⅢⅢ
I set I set .1
度的要求；
I E .min Ⅲ
==1.79≥1.2满足最为远后备保护灵敏度的要求； K set .2Ⅲ
I set .2I E .min Ⅲ
==1.33≥1.2满足最为远后备保护灵敏度的要求。 K set .3Ⅲ
I set .3
ⅢⅢⅢ
保护的动作时间为 t 1Ⅲ=0.5+0.5=1s t 2=t 1Ⅲ+0.5=1.5s t 3=t 2+0.5=2s