(2025年)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)試題附答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的"選擇性"主要通過(guò)以下哪種方式實(shí)現(xiàn)？A.提高保護(hù)裝置的動(dòng)作速度B.合理設(shè)置保護(hù)的動(dòng)作值和動(dòng)作時(shí)限C.增加保護(hù)裝置的靈敏度D.采用雙重化配置答案：B2.某110kV線(xiàn)路配置三段式電流保護(hù)，其中Ⅱ段保護(hù)的整定需要考慮的最主要因素是：A.本線(xiàn)路末端短路時(shí)的最小短路電流B.相鄰線(xiàn)路Ⅰ段保護(hù)的動(dòng)作范圍C.最大負(fù)荷電流D.系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的三相短路電流答案：B3.變壓器縱差動(dòng)保護(hù)中，產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)不平衡電流的主要原因是：A.變壓器勵(lì)磁涌流B.電流互感器變比誤差C.短路電流非周期分量影響D.變壓器分接頭調(diào)整答案：D4.發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地保護(hù)中，基波零序電壓保護(hù)不能保護(hù)的區(qū)域是：A.中性點(diǎn)附近約15%-20%的繞組B.機(jī)端附近約15%-20%的繞組C.整個(gè)定子繞組D.繞組中間50%區(qū)域答案：A5.關(guān)于距離保護(hù)的"暫態(tài)超越"現(xiàn)象，正確的描述是：A.系統(tǒng)振蕩時(shí)保護(hù)誤動(dòng)作B.短路點(diǎn)過(guò)渡電阻導(dǎo)致測(cè)量阻抗減小C.故障初始階段暫態(tài)分量導(dǎo)致測(cè)量阻抗小于實(shí)際阻抗D.電壓互感器二次回路斷線(xiàn)導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)答案：C6.500kV超高壓線(xiàn)路采用分相電流差動(dòng)保護(hù)時(shí)，其數(shù)據(jù)同步的主要實(shí)現(xiàn)方式是：A.基于GPS對(duì)時(shí)B.利用線(xiàn)路兩側(cè)電流的相位差計(jì)算C.通過(guò)光纖通道傳輸同步碼D.采用乒乓原理的時(shí)間同步技術(shù)答案：D7.微機(jī)保護(hù)中，"采樣頻率"的選擇主要依據(jù)是：A.系統(tǒng)額定頻率B.故障信號(hào)中最高次諧波頻率C.保護(hù)裝置的處理速度D.電流互感器的傳變特性答案：B（根據(jù)奈奎斯特采樣定理，采樣頻率需大于信號(hào)最高頻率的2倍，繼電保護(hù)通常取12-24點(diǎn)/周波）8.母線(xiàn)完全差動(dòng)保護(hù)中，當(dāng)母線(xiàn)區(qū)外故障時(shí)，保護(hù)不動(dòng)作的關(guān)鍵條件是：A.各連接元件的電流互感器同型號(hào)B.差回路電流等于各連接元件電流之和C.差回路電流等于故障電流D.差回路電流近似為零答案：D9.高壓線(xiàn)路零序電流保護(hù)中，設(shè)置"零序電流Ⅲ段"的主要目的是：A.作為本線(xiàn)路的主保護(hù)B.作為相鄰線(xiàn)路的遠(yuǎn)后備保護(hù)C.反映三相短路故障D.提高保護(hù)的速動(dòng)性答案：B10.智能變電站中，繼電保護(hù)裝置與合并單元之間的通信協(xié)議通常采用：A.IEC60870-5-103B.IEC61850-9-2C.MODBUSD.DNP3.0答案：B二、判斷題（每題1分，共10分，正確打√，錯(cuò)誤打×）1.繼電保護(hù)的"靈敏性"是指在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置能可靠動(dòng)作的能力。（√）2.電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)大于被保護(hù)線(xiàn)路末端的最大負(fù)荷電流。（×）（應(yīng)大于末端最大短路電流）3.變壓器勵(lì)磁涌流中含有大量二次諧波，因此差動(dòng)保護(hù)可利用二次諧波制動(dòng)原理避免誤動(dòng)。（√）4.距離保護(hù)Ⅰ段的保護(hù)范圍通常為被保護(hù)線(xiàn)路全長(zhǎng)的80%-85%。（√）5.發(fā)電機(jī)失磁保護(hù)中，低勵(lì)限制與失磁保護(hù)的區(qū)別在于是否允許繼續(xù)運(yùn)行。（√）6.母線(xiàn)不完全差動(dòng)保護(hù)只需將連接母線(xiàn)上的所有電源元件接入差動(dòng)回路。（×）（應(yīng)接入所有有電源的元件）7.自動(dòng)重合閘與繼電保護(hù)的配合方式有"前加速"和"后加速"兩種，其中"后加速"是指重合于永久故障時(shí)加速保護(hù)動(dòng)作。（√）8.零序電流保護(hù)受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響比相間電流保護(hù)小。（√）（零序阻抗變化較?。?.微機(jī)保護(hù)的"自檢功能"主要用于檢測(cè)保護(hù)裝置硬件和軟件的運(yùn)行狀態(tài)。（√）10.特高壓線(xiàn)路采用串聯(lián)電容補(bǔ)償時(shí)，距離保護(hù)需要考慮電容補(bǔ)償對(duì)測(cè)量阻抗的影響。（√）三、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述三段式電流保護(hù)的構(gòu)成及各段保護(hù)的作用。答案：三段式電流保護(hù)由電流速斷保護(hù)（Ⅰ段）、限時(shí)電流速斷保護(hù)（Ⅱ段）和過(guò)電流保護(hù)（Ⅲ段）組成。Ⅰ段為無(wú)時(shí)限電流速斷，動(dòng)作電流按躲過(guò)本線(xiàn)路末端最大短路電流整定，保護(hù)本線(xiàn)路首端部分，動(dòng)作時(shí)間為0s；Ⅱ段為限時(shí)電流速斷，動(dòng)作電流按躲過(guò)相鄰線(xiàn)路Ⅰ段保護(hù)的動(dòng)作電流整定，動(dòng)作時(shí)間比相鄰線(xiàn)路Ⅰ段大一個(gè)時(shí)限級(jí)差（通常0.5s），保護(hù)本線(xiàn)路全長(zhǎng)；Ⅲ段為過(guò)電流保護(hù)，動(dòng)作電流按躲過(guò)最大負(fù)荷電流整定，動(dòng)作時(shí)間按階梯原則整定，作為本線(xiàn)路的近后備和相鄰線(xiàn)路的遠(yuǎn)后備保護(hù)。2.說(shuō)明變壓器縱差動(dòng)保護(hù)需要進(jìn)行哪些補(bǔ)償調(diào)整，并解釋原因。答案：需要進(jìn)行三方面補(bǔ)償：①電流相位補(bǔ)償：由于變壓器繞組接線(xiàn)組別（如Yd11）導(dǎo)致兩側(cè)電流存在30°相位差，需通過(guò)電流互感器二次側(cè)接線(xiàn)調(diào)整（如Y側(cè)互感器接成Δ形）補(bǔ)償相位；②電流幅值補(bǔ)償：變壓器兩側(cè)額定電流不同（I1N/I2N=U2N/U1N），需通過(guò)選擇合適的電流互感器變比或軟件計(jì)算補(bǔ)償系數(shù)使兩側(cè)電流幅值平衡；③分接頭調(diào)整補(bǔ)償：變壓器分接頭調(diào)整會(huì)改變變比，導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)不平衡電流，需在保護(hù)裝置中引入分接頭位置校正系數(shù)。3.比較高頻閉鎖方向保護(hù)與相差高頻保護(hù)的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)。答案：高頻閉鎖方向保護(hù)通過(guò)比較線(xiàn)路兩側(cè)的功率方向，當(dāng)區(qū)外故障時(shí)，近故障側(cè)保護(hù)發(fā)出高頻閉鎖信號(hào)，遠(yuǎn)故障側(cè)收到信號(hào)后閉鎖保護(hù)；區(qū)內(nèi)故障時(shí)，兩側(cè)均不發(fā)閉鎖信號(hào)，保護(hù)動(dòng)作跳閘。優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單，對(duì)通道要求低；缺點(diǎn)是需判斷功率方向，受過(guò)渡電阻影響較大。相差高頻保護(hù)通過(guò)比較線(xiàn)路兩側(cè)電流的相位，當(dāng)區(qū)內(nèi)故障時(shí)兩側(cè)電流相位差小于180°（允許角），保護(hù)動(dòng)作；區(qū)外故障時(shí)相位差接近180°，保護(hù)閉鎖。優(yōu)點(diǎn)是不受負(fù)荷電流影響，靈敏度高；缺點(diǎn)是對(duì)通道同步要求高，受系統(tǒng)振蕩影響較大。4.簡(jiǎn)述發(fā)電機(jī)定子繞組匝間短路保護(hù)的配置原則及常用方法。答案：配置原則：需反映定子繞組同一相內(nèi)不同匝間的短路故障，且不與單相接地保護(hù)混淆。常用方法：①縱向零序電壓保護(hù)：利用匝間短路時(shí)產(chǎn)生的零序電壓（由定子繞組不對(duì)稱(chēng)產(chǎn)生）動(dòng)作；②橫差保護(hù)：對(duì)于多分支繞組發(fā)電機(jī)，利用分支間電流差（橫差電流）動(dòng)作；③單元件式橫差保護(hù)：通過(guò)檢測(cè)發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)連線(xiàn)上的電流（反映各分支電流不平衡）動(dòng)作；④高靈敏比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)：通過(guò)增加制動(dòng)系數(shù)和調(diào)整動(dòng)作門(mén)檻，提高對(duì)小匝間故障的靈敏度。5.說(shuō)明數(shù)字化變電站對(duì)繼電保護(hù)的影響及需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。答案：影響：①采樣方式改變：由傳統(tǒng)模擬量輸入變?yōu)閿?shù)字量（SV報(bào)文）輸入，提高了采樣精度和抗干擾能力；②跳閘方式改變：由硬接點(diǎn)輸出變?yōu)镚OOSE報(bào)文輸出，實(shí)現(xiàn)了保護(hù)動(dòng)作信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)化傳輸；③設(shè)備集成度提高：合并單元、智能終端的應(yīng)用簡(jiǎn)化了二次回路；④運(yùn)維模式變化：需要關(guān)注網(wǎng)絡(luò)報(bào)文分析、設(shè)備間互操作性等。關(guān)鍵問(wèn)題：①過(guò)程層網(wǎng)絡(luò)的可靠性（如交換機(jī)冗余、網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴防護(hù)）；②采樣同步精度（需滿(mǎn)足μs級(jí)同步要求）；③GOOSE報(bào)文的實(shí)時(shí)性與確定性（需確保動(dòng)作信號(hào)傳輸時(shí)間小于保護(hù)動(dòng)作時(shí)間）；④設(shè)備互操作性（需符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)不同廠家設(shè)備的無(wú)縫連接）；⑤網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)（防止非法接入、報(bào)文偽造等網(wǎng)絡(luò)攻擊）。四、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某10kV線(xiàn)路參數(shù)如下：最大運(yùn)行方式下，線(xiàn)路首端三相短路電流Id.max=12kA，末端三相短路電流Id.min=8kA；最小運(yùn)行方式下，首端三相短路電流Id.max'=9kA，末端三相短路電流Id.min'=6kA。線(xiàn)路最大負(fù)荷電流IL.max=1.2kA，電流互感器變比nTA=600/5，可靠系數(shù)Kk=1.2，返回系數(shù)Kh=0.85，時(shí)限級(jí)差Δt=0.5s。試計(jì)算該線(xiàn)路三段式電流保護(hù)的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段動(dòng)作電流及動(dòng)作時(shí)間（假設(shè)相鄰線(xiàn)路Ⅰ段動(dòng)作電流為1000A，動(dòng)作時(shí)間t1=0s）。解：（1）電流速斷保護(hù)（Ⅰ段）動(dòng)作電流：Iop.Ⅰ=Kk×Id.max（本線(xiàn)路末端最大短路電流）Id.max為最大運(yùn)行方式下線(xiàn)路末端三相短路電流，即8kAIop.Ⅰ=1.2×8000=9600A（一次值）二次動(dòng)作電流Iop.Ⅰ'=9600/(600/5)=9600/120=80A動(dòng)作時(shí)間tⅠ=0s（2）限時(shí)電流速斷保護(hù)（Ⅱ段）動(dòng)作電流：需躲過(guò)相鄰線(xiàn)路Ⅰ段的動(dòng)作電流，考慮分支系數(shù)Kb（假設(shè)為1，即無(wú)分支）Iop.Ⅱ=Kk×Iop.Ⅰ（相鄰線(xiàn)路）=1.2×1000=1200A（一次值）校驗(yàn)靈敏度：Ksen=Id.min（本線(xiàn)路末端最小運(yùn)行方式下短路電流）/Iop.Ⅱ=6000/1200=5≥1.3（滿(mǎn)足要求）二次動(dòng)作電流Iop.Ⅱ'=1200/(600/5)=1200/120=10A動(dòng)作時(shí)間tⅡ=t1+Δt=0+0.5=0.5s（3）過(guò)電流保護(hù)（Ⅲ段）動(dòng)作電流：Iop.Ⅲ=Kk×IL.max/Kh=1.2×1200/0.85≈1694A（一次值）二次動(dòng)作電流Iop.Ⅲ'=1694/120≈14.12A（取14.1A）動(dòng)作時(shí)間按階梯原則，假設(shè)下一級(jí)線(xiàn)路過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為1.0s，則本線(xiàn)路tⅢ=1.0+0.5=1.5s2.某雙繞組變壓器參數(shù)：S=31.5MVA，U1N=110kV，U2N=10.5kV，接線(xiàn)組別Yd11，短路阻抗Uk%=10.5。高壓側(cè)電流互感器變比nTA1=600/5，低壓側(cè)nTA2=3000/5。試計(jì)算變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的平衡系數(shù)（假設(shè)采用高壓側(cè)為基本側(cè)）。解：（1）計(jì)算兩側(cè)額定電流：高壓側(cè)一次額定電流I1N=S/(√3×U1N)=31500/(√3×110)≈165A低壓側(cè)一次額定電流I2N=S/(√3×U2N)=31500/(√3×10.5)≈1732A（2）計(jì)算兩側(cè)電流互感器二次額定電流：高壓側(cè)二次電流I1N'=I1N/nTA1=165/(600/5)=165/120≈1.375A低壓側(cè)二次電流I2N'=I2N/nTA2=1732/(3000/5)=1732/600≈2.887A（3）由于變壓器接線(xiàn)組別為Yd11，低壓側(cè)（Δ側(cè)）電流互感器需接成Y形，以補(bǔ)償30°相位差，此時(shí)低壓側(cè)二次電流會(huì)增大√3倍（Δ側(cè)線(xiàn)電流為相電流的√3倍，Y形接線(xiàn)后相電流等于線(xiàn)電流）。因此實(shí)際低壓側(cè)二次電流為：I2N''=I2N'×√3≈2.887×1.732≈5A（4）平衡系數(shù)Kbal=I1N'/I2N''=1.375/5≈0.275（取高壓側(cè)為基本側(cè)，通過(guò)軟件調(diào)整低壓側(cè)電流乘以Kbal使其與高壓側(cè)平衡）五、分析題（每題10分，共20分）1.某220kV線(xiàn)路配置了距離保護(hù)和零序電流保護(hù)，某日發(fā)生A相接地故障，故障點(diǎn)距保護(hù)安裝處100km（線(xiàn)路全長(zhǎng)200km）。請(qǐng)分析：（1）距離保護(hù)各段的動(dòng)作情況；（2）零序電流保護(hù)的動(dòng)作行為；（3）若故障點(diǎn)存在過(guò)渡電阻，對(duì)距離保護(hù)的影響。答案：（1）距離保護(hù)動(dòng)作情況：距離Ⅰ段整定范圍通常為線(xiàn)路全長(zhǎng)的80%-85%（200×0.85=170km），故障點(diǎn)100km在Ⅰ段范圍內(nèi)，因此距離Ⅰ段瞬時(shí)動(dòng)作跳閘；若Ⅰ段未動(dòng)作（如整定值偏小），則距離Ⅱ段（整定范圍為全長(zhǎng)+下一線(xiàn)Ⅰ段的10%-20%）會(huì)以0.5s延時(shí)動(dòng)作；距離Ⅲ段作為后備保護(hù)，此時(shí)不會(huì)動(dòng)作。（2）零序電流保護(hù)動(dòng)作行為：A相接地故障會(huì)產(chǎn)生零序電流，零序Ⅰ段按躲過(guò)本線(xiàn)路末端接地故障最大零序電流整定，若故障點(diǎn)100km處的零序電流大于Ⅰ段整定值，則零序Ⅰ段瞬時(shí)動(dòng)作；否則零序Ⅱ段（延時(shí)0.5s）動(dòng)作；零序Ⅲ段作為后備保護(hù)，若前兩段未動(dòng)作則延時(shí)動(dòng)作。（3）過(guò)渡電阻的影響：過(guò)渡電阻（如電弧電阻）呈阻性，會(huì)使故障點(diǎn)測(cè)量阻抗增大（Rg為過(guò)渡電阻，測(cè)量阻抗Zmeas=Z1×L+Rg）。對(duì)于A相接地故障，接地距離保護(hù)測(cè)量的是故障相電壓與零序電流的比值（Zmeas=(UA)/(IA+3KIO)），過(guò)渡電阻會(huì)導(dǎo)致測(cè)量阻抗的電阻分量增加。若過(guò)渡電阻過(guò)大，可能導(dǎo)致距離Ⅰ段拒動(dòng)（測(cè)量阻抗超出Ⅰ段范圍），此時(shí)需依靠距離Ⅱ段或零序保護(hù)動(dòng)作。2.某發(fā)電廠一臺(tái)200MW發(fā)電機(jī)，采用單元接線(xiàn)方式（發(fā)電機(jī)-變壓器組），配置了縱差動(dòng)保護(hù)、定子接地保護(hù)、轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)和失磁保護(hù)。某日運(yùn)行中，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作發(fā)信，約2小時(shí)后，縱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳閘。試分析可能的故障發(fā)展過(guò)程及保護(hù)動(dòng)作的合理性。答案：可能的故障發(fā)展過(guò)程：（1）初始階段：轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地（如勵(lì)磁繞組絕緣損壞，某點(diǎn)與轉(zhuǎn)子鐵芯短接），此時(shí)轉(zhuǎn)子回路對(duì)地電壓升高，但無(wú)故障電流，轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地保護(hù)動(dòng)作發(fā)信，提示需及時(shí)處理。（2）故障發(fā)展：若未及時(shí)處理，轉(zhuǎn)子繞組另一處發(fā)生接地（兩點(diǎn)接地），此時(shí)轉(zhuǎn)子繞組被部分短接，造成磁路不平衡，引起發(fā)電機(jī)強(qiáng)烈振動(dòng)；同時(shí)，兩點(diǎn)接地會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電流增大，可能燒損繞組。（3）最終故障：轉(zhuǎn)子兩點(diǎn)接地引起的磁路不平衡可能導(dǎo)致定子繞