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1、征，在短路故障的流动方向正是保护应该动作的方向，并且流动幅值大于整定幅值时，保护动作跳闸。适用于多断电源网络。优点：多数情况下保证了保护动作的选择性、灵敏性和速动性要求。缺点：应用方向元件是接线复杂、投资增加，同时保护安装地点附近正方向发生是你想短路时，由于母线电压降低至零，方向元件失去判断的依据，保护装置据动，出现电压死区。（3）零序电流保护：正常运行的三相对称，没有零序电流，在中性点直接接地电网中，发生接地故障时，会有很大的零序电流。故障特征明显，利用这一特征可以构成零序电流保护。适用网络与110KV及以上电压等级的网络。优点：保护简单，经济，可靠；整定值一般较低，灵敏度较高；受系统运行方
2、式变化的影响较小；系统发生震荡、短时过负荷是不受影响；没有电压死区。缺点：对于短路线路或运行方式变化较大的情况，保护往往不能满足系统运行方式变化的要求。随着相重合闸的广泛应用，在单项跳开期间系统中可能有较大的零序电流，保护会受较大影响。自耦变压器的使用使保护整定配合复杂化。（4）方向性零序电流保护：在双侧或单侧的电源的网络中，电源处变压器的中性点一般至少有一台要接地，由于零序电流的实际流向是由故障点流向各个中性点接地的变压器，因此在变压器接地数目比较多的复杂网络中，就需要考虑零序电流保护动作的方向性问题。利用正方向和反方向故障时，零序功率的差别，使用功率方向元件闭锁可能误动作的保护，从而形成方
3、向性零序保护。优点：避免了不加方向元件，保护可能的误动作。其余的优点同零序电流保护。缺点：同零序电流保护，接线较复杂。（5）中性点非直接接地系统中的电流电压保护：在中性点非直接接地系统中，保护相间短路的电流、电压保护与中性点直接接地系统是完全相同的。仅有单相接地时二者有差别，中性点直接接地系统中单相接地形成了短路，有短路电流流过，保护应快速跳闸，除反应相电流幅值的电流保护外，还可以采用专门的零序保护。而在中性点非直接接地系统中单相接地时，没有形成短路，无大的短路电流流过，属于不正常运行，可以发出信号并指出接地所在的线路，以便尽快修复。当有单相接地时全系统出现等于相电压的零序电压，采用零序电压保
4、护报告有单相接地发生，由于没有大短路电流流过故障线路这个明显特征，而甄别接地发生在哪条线路上则困难得多。一般需要专门的“单相接地选线装置”，装置依据接地与非接地线路基波零序电流大小、方向以及高次谐波特征的差异，选出接地线路。3 电网距离保护3.1距离保护是利用正常运行与短路状态间的哪些电气量的差异构成的？答：电力系统正常运行时，保护安装处的电压接近额定电压，电流为正常负荷电流，电压与电流的比值为负荷阻抗，其值较大，阻抗角为功率因数角，数值较小；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，电压与电流的比值变为保护安装处与短路点之间一段线路的短路阻抗，其值较小，阻抗角为
5、输电线路的阻抗角，数值较大，距离保护就是利用了正常运行与短路时电压和电流的比值，即测量阻抗之间的差异构成的。 3.2什么是保护安装处的负荷阻抗、短路阻抗、系统等值阻抗？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（近似为额定电压）与电流（负荷电流）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（即电压与电流之间的相位差较小），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，
6、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。3.3 什么是故障环路？相间短路与接地短路所构成的故障环路的最明显差别是什么？答：在电力系统发生故障时，故障电流流过的通路称为故障环路。相间短路与接地短路所构成的故障环路的最明显差异是：接地短路的故障环路为“相-地”故障环路，即短路电流在故障相与大地之间流通；对于相间短路，故障环路为“相-相”故障环路，即短路电流
7、仅在故障相之间流通，不流向大地。3.4 构成距离保护为什么必须用故障环上的电流、电压作为测量电压和电流？答：在三相系统中，任何一项的测量电压与测量电流值比都能算出一个测量阻抗，但是只有故障环路上的测量电压、电流之间才能满足关系，即由它们算出的测量阻抗才等于短路阻抗，才能够正确反应故障点到保护安装处之间的距离。用非故障环上的测量电压与电流虽然也能算出一个测量阻抗，但它与故障距离之间没有直接的关系，不能正确的反应故障距离，虽然不能构成距离保护。3.5为了切除线路上各种类型的短路，一般配置哪几种接线方式的距离保护协同工作？答：保护装置一般只考虑简单故障，即单相接地短路、两相接地短路、两相不接地故障和
8、三相短路故障四种类型的故障。再110KV及以上电压等级的输电线路上，一般配置保护接地短路的距离保护和保护相间短路的距离保护。接地距离保护的接线方式引入“相地”故障环上的测量电压、电流，能够准确的反应单相接地、两相接地和三相接地短路；相间距离保护接线方式映入“相相”故障换上的测量电压、电流，能够准确地反应两相接地短路、两相不接地短路和三相短路。即对于单线接地短路，只有接地距离保护接线方式能够正确反应；对于两相不接地短路，只有相间距离保护接线方式能够正确反应；而对于两相接地短路及三相短路，两种接线方式都能够正确反应。为了切除线路上的各种类型的短路，两种接线方式都需要配置，两者协同工作，共同实现线路
9、保护。由于相间距离保护接线方式手过渡电阻的影响较小，因此对于两相接地短路及三相故障，尽管理论上两种接线方式都能够反应，但一般多为相间距离保护首先跳闸。3.6在本线路上发生金属性短路，测量阻抗为什么能够正确反应故障的距离？答：电力系统发生金属性短路时，在保护安装处所测量Um降低，Im增大，它们的比值Zm变为短路点与保护安装处之间短路阻抗Zk;对于具有均匀参数的输电线路来说，Zk与短路距离Lk成正比关系，即Zm=Zk=Z1Lk(Z1=R1+jX1,为单位长度线路的复阻抗)，所以能够正确反应故障的距离。3.7距离保护装置一般由哪几部分组成？简述各部分的作用。答：距离保护一般由启动、测量、振荡闭锁、电
10、压回路断线闭锁、配合逻辑和出口等几部分组成，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。通常情况下，只有启动部分动作后，才将后续的测量、逻辑等部分投入工作。(2)测量部分：在系统故障的情况下，快速、准确地测定出故障方向和距离，并与预先设定的保护范围相比较，区内故障时给出动作信号，区外故障时不动作。(3)振荡闭锁部分：在电力系统发生振荡时，距离保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。在系统振荡的情况下，将保护闭锁，即使测量元件动作，也不会出口跳闸；在系统故障的情况下，开放保护，如果测量元
11、件动作且满足其他动作条件，则发出跳闸命令，将故障设备切除。(4)电压回路断线部分：电压回路断线时，将会造成保护测量电压的消失，从而可能使距离保护的测量部分出现误判断。这种情况下应该将保护闭锁，以防止出现不必要的误动。(5)配合逻辑部分：用来实现距离保护各个部分之间的逻辑配合以及三段式保护中各段之间的时限配合。(6)出口部分：包括跳闸出口和信号出口，在保护动作时接通跳闸回路并发出相应的信号。3.8为什么阻抗继电器的动作特性必须是一个区域？答：阻抗继电器在实际情况下，由于互感器误差、故障点过度电阻等因素影响，继电器实际测量到的Zm一般并不能严格地落在与同向的直线上，而是落在该直线附近的一个区域中。
12、为保证区内故障情况下阻抗继电器都能可靠动作，在阻抗复平面上，其动作的范围应该是一个包括对应线段在内，但在的方向上不超过的区域，如圆形区域、四边形区域、苹果形区域、橄榄形区域等。 (a) （b） （c） （d） （e）图3-2 常见阻抗继电器的动作特性 （a） 偏移圆阻抗特性；（b） 方向圆阻抗特性；（c） 全阻抗圆特性；（d）“8”字形特性； （e）四边形特性3.9 画图并解释偏移特性阻抗继电器的测量阻抗、整定阻抗和动作阻抗的含义。答：偏移特性阻抗继电器的动作特性如图33所示，各电气量标于图中。测量阻抗就是保护安装处测量电压与测量电流之间的比值，系统不同的的运行状态下（正常、震荡、不同位置故障
13、等），测量阻抗是不同的，可能落在阻抗平面的任意位置。在断路故障情况下，由故障环上的测量电压、电流算出测量阻抗能够正确的反应故障点到保护安装处的距离。对于偏移特性的阻抗继电器而言，整定阻抗有两个，即正方向整定阻抗和反方向整定阻抗，它们均是根据被保护电力系统的具体情况而设定的常数，不随故障情况的变化而变化。一般取继电器安装点到保护范围末端的线路阻抗作为整定阻抗。动作阻抗：是阻抗元件处于临界动作状态对应的测量阻抗，从原点到边界圆上的矢量连线称为动作阻抗，通常用来表示。对于具有偏移特性的阻抗继电器来说，动作阻抗并不是一个常数，二是随着测量阻抗的阻抗角不同而不同。图3-3 偏移阻抗特性圆3.10解释什么
14、是阻抗继电器的最大灵敏角，为什么通常选定线路阻抗角为最大灵敏角？答：当测量阻抗Zm的阻抗角与正向整定阻抗Zset1的阻抗角相等时，阻抗继电器的动作阻抗最大，正好等于Zset1,即Zop=Zset1,此时继电器最为灵敏，所以Zset1的阻抗角又称为最灵敏角。选定线路阻抗角为最大灵敏角，是为了保证在线路发生金属性短路的情况下，阻抗继电器动作最灵敏。3.11导出具有偏移圆特性的阻抗继电器的绝对值比较动作方程和相位比较动作方程。答：如图34所示偏移阻抗特性圆，在阻抗复平面上，以与末端的连线为直径作出的圆就是偏移特性圆，圆心为，半径为测量阻抗落在圆内或圆周上时，末端到圆心的距离一定小于或等于圆的半径，而
15、当测量阻抗落在圆外时，末端到圆心的距离一定大于圆的半径，所以绝对值比较动作方程可以表示为当阻抗落在下部分圆周的任一点上时，有当阻抗落在左上部分圆周的任一点上时，有当阻抗落在圆内的任一点时，有所有阻抗继电器的相位比较动作方程为图3-4 偏移阻抗特性圆3.12阻抗继电器的绝对值比较动作方程和相位比较动作方程之间的关系是什么？答：设绝对值比较式中“”左侧的阻抗记为，右侧的阻抗记为，则绝对值比较动作条件的一般表达式为；设相位比较式中分子、分母的阻抗分别用表示，则相位比较动作条件的一般表达式为。可以得出四个量之间关系为 3.13 特性经过原点的方向阻抗继电器有什么优点和缺点？画出相间距离和接地距离继电器
16、绝对值比较动作回路、相位比较动作回路的交流接线图。答：特性经过原点的方向继电器的优点是阻抗元件本身具有方向性，只在正向区内故障时动作，反方向短路时不会动作。其主要缺点是动作特性经过坐标原点，在正向出口或反向出口短路时，测量阻抗的阻抗值都很小，都会落在坐标原点附近，正好处于阻抗元件临界动作的边沿上，有可能出现正向出口短路时拒动或反向出口短路时误动的情况。方向阻抗继电器绝对值比较动作回路、相位比较动作回路的交流接线图分别如图35和图36所示（以圆特性的方向阻抗元件为例）。 3.14 什么是距离继电器的参考电压？其工作电压作用是什么？选择参考电压的原则是什么？答：在相位比较的距离继电器中，用作相位比
17、较的电压称为参考电压，也叫做极化电压，例如在相位比较式中，用电压判断相位是否符合方程式，所以就称为参考电压和极化电压。选择参考电压的原则：相位不随故障位置变化、在出口短路时不为0的电压量作为比相的参考电压，如正序电压、记忆电压等。3.15 以记忆电压为参考电压的距离继电器有什么特点？其初态特征与稳态特征有何差别？答：以记忆电压为参考电压的距离继电器可消除所有故障的死区，尤其是克服出口三相对称短路时三相电压都降为零而失去比较依据的不足；但其动作特性不能长期保持。处态特性与稳态特性差别：在传统的模式距离保护中，记忆电压是通过LC谐振记忆回路获得的，由于回路电阻的存在，记忆量是逐渐衰减的，故障一定时
18、间后，记忆电压将衰减至故障后的测量电压。所有记忆回路产生的仅在故障刚刚发生、记忆尚未消失时是成立的，因此称之为处态特性；数字式保护中，记忆电压就是存放在存储器中的故障前电压的采样值，虽然不存在衰减问题，但故障发生一定时间后，电源的电动势发生变化，将不再等于故障前的记忆电压，在用故障前的记忆电压作为参考电压，特性也将会发生变化。所以记忆电压仅能在故障后的一定时间内使用，例如仅在、段中采用。3.16 用相位比较方法实现距离继电器有何优点，以余弦比相公式为例说明之。答：对于两电气量比较的距离继电器而言，绝对值比较与相位比较是可以相互转换的，所以两种比较方式都能够实现距离继电器。在数字式保护中，一般用
19、相位比较方式实现，主要原因是相位比较方式实现较为简单。相位比较的动作条件为，该条件可以等值为，即只要判断其正负，就可以判断出继电器是否满足动作条件，实现十分方便。3.17什么是最小精确工作电流和最小精确工作电压？测量电流或电压小于最小精工电流或电压时会出现什么问题？答：通常情况下，在阻抗继电器的最灵敏角方向上，继电器的动作阻抗就等于其整定阻抗，即Zop=Zset。但是当测量电流较小时，由于测量误差、计算误差、认为设定动作门槛等因素的影响，会使继电器的动作阻抗变小，使动作阻抗降为0.9Zset对应的测量电流，称为最小精确工作电流，用Iac.min 表示。当测量电流很大时，由于互感器饱和、处理电路
20、饱和、测量误差加大等因素的影响，继电器的动作阻抗也会减小，使动作阻抗降为0.9Zset对应的测量电流，称为最大精确工作电流，用Iac.max表示。最小精工电流与整定阻抗也会减小，使动作阻抗降为0.9Zset对应的测量电流，称为最大精确工作电流，用Iac.max表示。最小精工电流与整定阻抗值的乘积，称为阻抗继电器的最小精工电压，常用Uac.min表示。当测量电流或电压小于最小精工电流电压时，阻抗继电器的动作阻抗将降低，使阻抗继电器的实际保护范围缩短，可能引起与之配合的其他保护的非选择性动作。3.18 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
21、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：kV，= =15，=10，=10，=30,=20,=40，=60km，=40km，线路阻抗=0.4/km，=1.2/km，线路阻抗角均为75，=300A，负荷功率因数角为30；=1.2，=0.85，=0.75。变压器均装有快速差动保护。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保护，各选用何种接线方式？各选用何种动作特性？答：应在1、2、3、4处配备三段式距离保护；选用接地距离保护接线方式和相间距离保护接线方式；它们的、段选择具有方向特性的距离保护，段具有偏移特性的距离保
22、护。（2）整定保护14的距离段，并按照你选定的动作特性，在一个阻抗复平面上画出各保护的的动作区域。答：线路AB正序阻抗 =0.460=24 线路BC的正序阻抗 =0.440=16保护1、2的距离保护段 =0.8524=20.4保护3、4的距离保护段 =0.8516=13.6保护14距离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分别对应保护1、2、3、4距离段的动作特性。图3-8 保护14距离段的动作特性（3）分别求出保护1、4接地距离保护的最大、最小分支系数。答：对保护11）当与相邻下级线路距离保护段相配合时，有 =2.88，=1.592）当与相邻变压器的快速保护相配合时，有
23、 =2.88，=2.01对保护41）当与相邻下级线路距离保护段相配合时，有 =2.26，=1.412）当与相邻变压器的快速保护相配合时，有 =1.99，=1.53（4）分别求出保护1、4 接地距离、段的定值即时限，并校验灵敏度。答：保护1距离段的整定：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保护段相配合时，有=0.75（24+1.5913.6）=34.218（b）当与相邻变压器的快速保护相配合时，有=0.75（24+2.0120）=48.15所以取=34.2182）灵敏度校验：=1.431.25，满足灵敏度要求。3）动作时限：与相邻保护3 的段配合，有=0.5+0.5=1s
24、，它能同时满足与相邻线路保护以及相邻变压器保护配合的要求。保护1距离段的整定：1）整定阻抗：按躲过正常运行时 的最小负荷阻抗整定，有=190.53，=155.932）灵敏度校验：（a）本线路末端短路时灵敏度系数为 =6.501.5（b）相邻设备末端短路时灵敏度系数为 1.2 相邻线路末端短路时灵敏系数。利用（3）中求灵敏系数的结论，只要令,即可，所以有当、分别取最小值，而、分别取最大值时，就取最大值，即当=10，=20，=25，=30，=30时，有=2.88，=16，=2.331.2相邻变压器灵敏系数校验，此时 =2.88，=20=1.911.2 所以灵敏度校验要求。3）动作时限：与相邻设备保
25、护配合，有=1s，它能同时满足与相邻线路保护以及相邻变压器保护配合的要求。保护4距离段的整定：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保护段相配合时，有=0.75（16+1.4120.4）=33.573（b）当与相邻变压器的快速保护相配合时，有=0.75（16+1.5320）=34.95所以取=33.5732）灵敏度校验：=2.11.25，满足灵敏度要求。3）动作时限：与相邻保护2 的段配合，有=0.5+0.5=1s，它能同时满足与相邻线路保护以及相邻变压器保护配合的要求。保护4距离段的整定：1）整定阻抗：按躲过正常运行时 的最小负荷阻抗整定，有=190.53，=155.9
26、32）灵敏度校验：（a）本线路末端短路时灵敏度系数为 =9.741.5（b）相邻设备末端短路时灵敏度系数为 1.2 相邻线路末端短路时灵敏系数。利用（3）中求灵敏系数的结论，只要令,即可，所以有当、分别取最小值，而、分别取最大值时，就取最大值，即当=12.5，=20，=20，=30，=30时，有=2.21，=24，=2.261.2相邻变压器灵敏系数校验，此时 =1.99，=20=2.791.2 所以灵敏度校验要求。3）动作时限：与相邻设备保护配合，有=1s，它能同时满足与相邻线路保护以及相邻变压器保护配合的要求。（5）当AB线路中点处发生BC两相短路接地时，那个地方哪些测量元件动作，请逐一列出
27、。保护、断路器正常工作条件下，哪些保护的何段以什么时间跳开了哪些断路器将短路切除。答：当 AB线路中点处发生B、C两相短路接地时，接地保护中：B相、C相的接地距离保护的测量元件动作；相间距离保护中，B、C相间距离保护的测量元件动作。保护、断路器正常工作条件下，保护1的B,C相的接地距离保护段、BC相间距离保护段、保护2的B，C相的接地距离保护段、BC相间距离保护的段，将在故障瞬间跳开保护1,2处的断路器，从而将短路故障切除。（6）短路条件同（5），若保护1的接地距离段拒动、保护2处断路器拒动，哪些保护以时间跳开何断路器将短路切除。答：保护1的相间距离保护段将在故障瞬间跳开保护1处的断路器，保护
28、4的距离段延时1s跳开保护4的断路器。（7）假定各保护回路正确动作的概率为90%，在（5）的短路条件下，全系统中断路器不被错误切除任意一个的概率是多少？体会保护动作可靠性应要求到多高？答：假定保护1在发电厂侧还有1套远后备保护，则线路AB中点短路后应该有4个断路器的跳闸回路被4套保护启动，如果各保护回路正确动作的概率只有90%，则全系统中不被错误切除任意一个断路器的概率是P=0.90.90.90.9=0.6561。3.19什么是助增电流和外汲电流？它们对阻抗继电器的工作有什么影响？答：图3-9（a）中母线B上未接分支的情况下，,此时k点短路时，A处阻抗继电器KZ1测量到的阻抗为 在母线B接上分
29、支后，k点短路时，A处阻抗继电器KZ1测量到的阻抗为即在相位与相差不大的情况下，分支的存在将使A处感受到的测量阻抗变大，这种使测量阻抗变大的分支就成为助增分支，对应的电流称为助增电流。类似地图3-9（a）中，在母线B上未接分支的情况下，此时k点短路时，A处阻抗继电器KZ1测量到的阻抗为 在母线B接上分支后，k点短路时，A处阻抗继电器KZ1测量到的阻抗为即在相位与相差不大的情况下，分支的存在将使A处感受到的测量阻抗变小，这种使测量阻抗变大的分支就成为外汲分支，对应的电流称为外汲电流。3.20 在整定值相同的情况下，比较方向圆特性、全阻抗圆特性、苹果特性、橄榄特性的躲负荷能力。答：在整定值相同的情
30、况下，橄榄特性、方向圆特性、苹果特性、全阻抗圆特性分别如图3-10中的1、2、3、4所示。由该图可以清楚地看出，在整定值相同的情况下，橄榄特性的躲负荷能力阻抗能力最好，方向圆阻抗特性次之，苹果形与全阻抗的躲负荷能力需要具体分析，取决于负荷阻抗角以及苹果形状的“胖瘦”。 图3-10 四种阻抗特性图3.21什么是电力系统的振荡？振荡时电压、电流有什么特点？阻抗继电器的测量阻抗如何变化？答：电力系统中发电机失去同步的现象，称为电力系统的振荡；电力系统振荡时，系统两侧等效电动势间的夹角在0360范围内作周期性变化，从而使系统中各点的电压、线路电流、距离保护的测量阻抗也都呈现周期性变化。在系统两端电动势
31、相等的条件下，测量阻抗按下式的规律变化，对应的轨迹如图3.10所示。3.22采用故障时短时开放的方式为什么能够实现振荡闭锁？开放时间选择的原则是什么？答：1、利用电流的负序、零序分量或突变量，实现振荡闭锁。2、当系统发生故障时，短时开放距离保护允许保护出口跳闸称为短时开放。若在开放的时间内，阻抗继电器动作，说明故障点位于阻抗继电器的动作范围之内，将故障线路跳开；若在开放的时间内阻抗继电器未动作，则说明故障不在保护区内，重新将保护闭锁。开放时间选择的原则：Tdw称为振荡闭锁的开放时间，或称允许动作时间，它的选择要兼顾两个方面：一是要保证在正向区内故障时，保护I段有足够的时间可靠跳闸，保护段的测量
32、元件能够可靠启动并实现自保持，因而时间不能太短，一般不应小于0.1s；二是要保证在区外故障引起振荡时，测量阻抗不会在故障后的Tdw时间内进入动作区，因而时间又不能太长，一般不应大于0.3s。3.23 系统如图3-12所示，母线C、D、E均为单侧电源。全系统阻抗角均为80，=15，=30，=24， =32，=0.4s，系统最短振荡周期T=0.9s。试解答：图3-12 简单电力系统示意图（1） G1、G2两机电动势幅值相同，找出系统的振荡中心在何处？（2）分析发生在振荡期间母线A、B、C、D电压的变化规律及线路A-B电流的变化。（3）线路B-C、C-D、D-E的保护是否需要加装振荡闭锁，为什么？（
33、4）保护6的段采用方向圆阻抗特性，是否需要装振荡闭锁？答：（1）在系统各部分的阻抗角都相等的情况下，振荡中心的位置就在阻抗中心处，则有 =（15+15+30）=30 即在AB线路的中点。（2） 对于母线A、B，有由于母线C、D都是单端电源，其电压和母线B电压的变化规律一样。（3） 不需要，线路B-C、C-D、D-E都是单端电源，在保护处所得出来的测量阻抗不受振荡的影响。（4） 保护6的段方向圆阻抗特性及测量阻抗的变化轨迹如图3-13所示，此时有=15+15+30=60。系统振荡时测量阻抗变化轨迹OO是G1G2的垂直平分线，=32，所以动作特性的半径为16，这样使测量阻抗进入动作的角度为=2ar
34、ctan118，使测量阻抗离开动作圆的角度为=360-2arctan242。故停留在动作区内的角度为=242-118=124。若振荡为匀速振荡，在最短振荡周期的情况下，停留在动作区域的时间为=0.31s，小于段的整定时间0.4s。所以在最短振荡周期振荡的情况下，距离段不会误动，可以不加振荡闭锁。但是，如果振荡周期加长，测量阻抗停留在动作区域之内的时间也将会加长，段将由可能误动，在整定时间为0.4s的情况下，允许最长的振荡周期为T=1.16s，即振荡周期不会超过1.16s时段别后悔误动，超过时可能误动。为了保证可靠性，最好还是经过振荡闭锁。图3-13 振荡对距离保护的影响3.25 在单侧电源线路
35、上，过度电阻对距离保护的影响是什么？答：如图3-15（a）所示，在没有助增和外汲的单侧电源线路上，过度电阻中的短路电流与保护安装处的电流为一个店里，此时保护安装处测量电压和测量电流的关系可以表示为 即 如图3-15（b）所示，Rg（过度电阻）的存在总是使继电器的测量阻抗值增大，阻抗角变小，保护范围缩短。保护装置距短路点越近时，受过度电阻的影响越大；同时，保护装置的整定阻抗越小（相当于被保护线路越短），受过度电阻的影响越大。 图3-15（a） 单侧电源系统示意图 （b）对不同安装地点的距离保护的影响3.26 在双侧电源的线路上，保护测量到的过度电阻为什么会呈容性或感性？答：以图3-16（a）所示
36、的没有助增和外汲双侧电源线路为例，保护安装处测量电压和测量电流的关系表示为 ，即 ，对测量阻抗的影响，取决于对侧电源提供的短路电流大小即、之间的相位关系，杨浦可能使测量阻抗的实部增大，也有可能使之减小。若再故障前M侧为送端，N侧为受端，则M侧电源电动势的相位超前N侧。这样，在两侧系阻抗的阻抗角相同的情况下，的相位将超前，从而将具有负的阻抗角，即表现为容性的阻抗，它的存在有可能使总得测量阻抗变小。反之，若M侧为受端，N侧为送端，则将具有正的阻抗角，即表现为感性的阻抗，它的存在有可能使总得测量阻抗变大。在系统振荡加故障的情况下，与之间的相位差可能在0360的范围内变化，如图3-16（b）所示。 图
37、3-16（a）双侧电源系统示意图 （b）对不同安装地点的距离保护的影响3.27 系统保护及保护配置同题3.23，保护6 的、段都采用方向阻抗特性，在距离保护A母线20处发生经15的过度电阻短路，超前相位角0、30两种条件下，问保护6 的、段动作情况。答：由已知得 =24，=32，又有 ， （为故障点电压），（1） 超前相位角0时，有=7/5 所以有 =如图3-17（a）所示，在相位角26.52上，段的边界值为=19.0444.11测量阻抗将落在保护6的、段动作特性圆的圆外，所以保护6 、段都不的动作。 图3-17 （a）动作特性与测量阻抗 （b）动作特性与测量阻抗（2） 超前相位角30时，有
38、，而 故得 =1.53=-0.42-j1.47=（20+15）+（-0.42-j1.47）15=12.173-j2.354=12.4 如图（b）所示，由于-10.94相角方向上的测量阻抗与保护6 的、段动作特性圆没有交点（除原点外），测量阻抗落在动作特性圆的圆外，所以保护6的、段都不动作。3.28 什么是距离保护的稳态超越？克服稳态超越影响的措施有哪些？答：稳态超越是指在区外故障期间测量阻抗稳定地落入动作区的动作现象。见图3-16（a），A处的总测量阻抗可能会因下级线路出口处过渡电阻的影响而减小，严重情况下，可能会使测量阻抗落入其段范围内，造成其段误动作。这种因过渡电阻的存在而导致保护测量阻抗
39、变小，进一步引起保护误动作的现象，称为距离保护的稳态超越。克服稳态超越影响的措施是:采用能容许较大的过渡电阻而不至于拒动的测量元件。3.29 什么是距离保护的暂态超越？克服暂态超越影响的措施有哪些？答:在线路发生短路时，由于各种原因，会使得保护感受到的阻抗值比实际路线的短路阻抗小，使得下一线路出口短路（即区外故障）时，保护出现非选择性动作，即所谓超越。暂态超越则是指在线路故障时，由于暂态分量的存在而造成的保护超越现象。克服暂态超越影响的措施如下：（1）清除衰减直流分量影响的直流措施，主要由两种方法，第一种方法就是采用不受其影响的算法，如解微分方程算法等基于瞬间值模型的算法；第二种方法是采用各种
40、滤波衰减直流分量的算法，到目前为止，数据窗短、运算量小的算法尚在研究中。（2）消除谐波及高频分量对距离保护影响的措施包括：采用傅是算法能够滤除各种整次谐波，使其基本不受整数次谐波分量的影响；采用半积分算法对谐波也有一定的滤波作用；数字滤波可以方便地滤除整数次谐波，对非整数次谐波也有一定的衰减作用，是消除谐波影响的主要措施。3.30 串联补偿电容器对距离保护的正确工作有什么影响？如何克服这些影响？答：在串补电容前和串补电容后发生短路时，短路阻抗将会发生突变，短路阻抗与短路距离的线性关系被破坏，将使距离保护无法正确测量故障距离。减少串补电容影响的措施通常有以下几种：（1）用直线型动作特性克服反方向
41、误动；（2）用负序功率方向元件闭锁误动的距离保护；（3）选取故障前的记忆电压为参考电压来克服串补电容的影响；（4）通过整定计算来减小串补电容的影响。3.31 用故障分量构成继电保护有什么有点？答：工频故障分量的距离保护具有如下几个特点。（1）继电器以电力系统故障引起的故障分量电压电流为测量信号，不反应故障前的负荷量和系统振荡，动作性能不受非故障状态的影响，无需加振荡闭锁。（2） 继电器仅反应故障分量的工频稳态量，不反应其暂态的分量，动作性能较为稳定；（3）继电器的动作判据简单，因而实现方便，动作速度较快；（4）具有明确的方向性，因而既可以作为距离元件，又可作为方向元件使用；（5）继电器本身具有
42、较好的选相能力。3.32 什么是工频故障分量？如何求得？答：当电力系统发生金属性短路时，可以分解为非故障状态和附加故障状态；系统在非故障状态下运行，电压电流中没有故障分量。系统故障时，相当于系统故障附加状态突然接入，这时出现和的电压、电流故障分量；在和中，既包括了系统短路引起的工频的电流电压的变化分量，还包括短路引起的故障暂态分量；我们称工频电压、电流的变化量为工频故障分量。由图3-18所示的附加故障状态的电路图可以得 。图3-18所示的附加故障状态的电路图3.33 简述工频故障分量距离继电器的工作原理。答：在图3-18中，保护安装处的工频故障分量电压为与正常运行时该点电压大小相同、方向相反的
43、电动势，工频故障分量电流可以表示为 ,。取工频故障分量距离元件的工作电压为 。式中，为保护的整定阻抗，一般取为线路正序阻抗的80%85%。比较工作电压 与故障附加状态下短路点电压大小，即比较工作电压与非故障状态下短路电压的大小 就能够区分内、外的故障。工频故障分量距离元件的动作判据可以表示为 |，满足该式判定为区内故障，保护动作；不满足该式，判定为区外故障，保护不动作。4 输电线路纵联保护4.1纵联保护依据的最基本原理是什么？答：纵联保护包括纵联比较式保护和纵联差动保护两大类，它是利用线路两端电气量在故障与非故障时、区内故障与区外故障时的特征差异构成保护的。纵联保护的基本原理是通过通信设施将两
44、侧的保护装置联系起来，使每一侧的保护装置不仅反应其安装点的电气量，而且哈反应线路对侧另一保护安装处的电气量。通过对线路两侧电气量的比较和判断，可以快速、可靠地区分本线路内部任意点的短路与外部短路，达到有选择、快速切除全线路短路的目的。纵联比较式保护通过比较线路两端故障功率方向或故障距离来区分区内故障与区外故障，当线路两侧的正方向元件或距离元件都动作时，判断为区内故障，保护立即动作跳闸；当任意一侧的正方向元件或距离元件不动作时，就判断为区外故障，两侧的保护都不跳闸。纵联差动保护通过直接比较线路两端的电流或电流相位来判断是区内故障还是区外故障，在线路两侧均选定电流参考方向由母线指向被保护线路的情况
45、下，区外故障时线路两侧电流大小相等，相位相反，其相量和或瞬时值之和都等于零；而在区内故障时，两侧电流相位基本一致，其相量和或瞬时值之和都等于故障点的故障电流，量值很大。所以通过检测两侧的电流的相量和或瞬时值之和，就可以区分区内故障与区外故障，区内故障时无需任何延时，立即跳闸；区外故障，可靠闭锁两侧保护，使之均不动作跳闸。4.2纵联保护与阶段式保护的根本差别是什么？答：纵联保护与阶段式保护的根本差别在于，阶段式保护仅检测、反应保护安装处一端的电气量，其无延时的速动段（即第段）不能保护全长，只能保护线路的一部分，另一部分则需要依靠带有一定延时的第段来保护；而纵联保护通过通信联系，同时反应被保护线路
46、两端的电气量，无需延时配合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围内故障的无时限切除。4.5通道传输的信号种类、通道的工作方式有哪些？答：在纵联比较式保护中，通道中传送的信号有三类，即闭锁信号、允许信号和跳闸信号。在纵联电流差动保护中，通道中传送的是线路两端电流的信息，可以是用幅值、相角或实部、虚部表示的相量值，也可以是采样得到的离散值。在纵联电流相位差动保护中，通道中传送的是表示两端电流瞬时值为正（或负）的相位信息，例如，瞬时值为正半周时有高频信息，瞬时值为负半周时无高频信息，检测线路上有高频信息的时间，可以比较线路两端电流的相位。不同的通道有不同的工作方式，对于载波通道而言，有三种工作方式，即正常无高频电流方式、正常有高频电流方式和移频方式。对于光纤及微波通道，取决于具体的通信协议形式。4.12输电线路纵联电流差动保护在系统振荡、非全相运行期间，会否误动，为什么？答：系统振荡时，线路两侧通过同一个电流，与正常运行及外部故障时的情况一样，差动电流为量值较小的不平衡电流，制动电流较大，选取适当的制动特性，就会保证不误动作。非全相运行时，线路两侧的电流也为同一个电流，电流纵联差动保护也不误动作。4.14为什么纵联电流差动保护要求两侧测量和计算的严格同步，而方向比较式纵联差动保护原理则无两侧同步的要求？4.20什么是闭锁角，由什么