繼電保護(hù)第四章課后習(xí)題參考答案

縱聯(lián)保護(hù)依據(jù)的最基本原理是什么?

答：縱聯(lián)保護(hù)包括縱聯(lián)比較式保護(hù)和縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)兩大類，它是利用線路兩端電氣量

在故障及非故障時(shí)、區(qū)內(nèi)故障及區(qū)外故障時(shí)的特征差異構(gòu)成保護(hù)的。縱聯(lián)俁護(hù)的基本

原理是通過通信設(shè)施將兩側(cè)的保護(hù)裝置聯(lián)系起來，使每一側(cè)的保護(hù)裝置不僅反應(yīng)其安

裝點(diǎn)的電氣量，而且哈反應(yīng)線路對(duì)側(cè)另一保護(hù)安裝處的電氣量。通過對(duì)線路兩側(cè)電氣

量的比較和判斷，可以快速、可靠地區(qū)分本線路內(nèi)部任意點(diǎn)的短路及外部短路，達(dá)到

有選擇、快速切除全線路短路的目的。

縱聯(lián)比較式保護(hù)通過比較線路兩端故障功率方向或故障距離來區(qū)分區(qū)內(nèi)故障及

區(qū)外故障，當(dāng)線路兩側(cè)的正方向元件或距離元件都動(dòng)作時(shí)，判斷為區(qū)內(nèi)故障，保護(hù)立

即動(dòng)作跳閘；當(dāng)任意一側(cè)的正方向元件或距離元件不動(dòng)作時(shí)，就判斷為區(qū)外故障，兩

惻的保護(hù)都不跳閘。

縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)通過直接比較線路兩端的電流或電流相位來判斷是區(qū)內(nèi)故障還是

區(qū)外故障，在線路兩側(cè)均選定電流參考方向由母線指向被保護(hù)線路的情況下，區(qū)外故

障時(shí)線路兩側(cè)電流大小相等，相位相反，其相量和或瞬時(shí)值之和都等于零；而在區(qū)內(nèi)

故障時(shí)，兩側(cè)電流相位基本一致，其相量和或瞬時(shí)值之和都等于故障點(diǎn)的故障電流，

量值很大。所以通過檢測兩側(cè)的電流的相量和或瞬時(shí)值之和，就可以區(qū)分區(qū)內(nèi)故障及

區(qū)外故障，區(qū)內(nèi)故障時(shí)無需任何延時(shí)，立即跳閘；區(qū)外故障，可靠閉鎖兩側(cè)保護(hù)，使

之均不動(dòng)作跳閘。

4.7圖4-30所示系統(tǒng)，線路全部配置閉鎖式方向比較縱聯(lián)保護(hù)，分析在

K點(diǎn)短路時(shí)各端保護(hù)方向元件的動(dòng)作情況，各線路保護(hù)的工作過程及結(jié)果。

答：當(dāng)短路發(fā)生在B—C線路的K處時(shí)，保護(hù)2、5的功率方向?yàn)樨?fù)，閉鎖

信號(hào)持續(xù)存在，線路A—B上保護(hù)1、2被保護(hù)2的閉鎖信號(hào)閉鎖，線路A-B

兩側(cè)均不跳閘；保護(hù)5的閉鎖信號(hào)將C-D線路上保護(hù)5、6閉鎖，非故障

線路保護(hù)不跳閘。故障線路B—C上保護(hù)3、4功率方向全為正，均停發(fā)閉

鎖信號(hào)，它們判定有正方向故障且沒有收到閉鎖信號(hào)，所以會(huì)立即動(dòng)作跳

閘，線路B—C被切除。

答：根據(jù)閉鎖式方向縱聯(lián)保護(hù)，功率方向?yàn)樨?fù)的一側(cè)發(fā)閉鎖信號(hào)，跳閘條

件是本端保護(hù)元件動(dòng)作，同時(shí)無閉鎖信號(hào)。1保護(hù)本端元件動(dòng)作，但有閉

鎖信號(hào)，故不動(dòng)作；2保護(hù)本端元件不動(dòng)作，收到本端閉鎖信號(hào)，故不動(dòng)

作；3保護(hù)本端元件動(dòng)作，無閉鎖信號(hào)，故動(dòng)作；4保護(hù)本端元件動(dòng)作，

無閉鎖信號(hào)，故動(dòng)作；5保護(hù)本端元件不動(dòng)作，收到本端閉鎖信號(hào)，故不

動(dòng)作；6保護(hù)本端元件動(dòng)作，但有閉鎖信號(hào)，故不動(dòng)作。

4.10圖4-30所示系統(tǒng)，線路全部配置閉鎖式方向比較縱聯(lián)保護(hù)，在K

點(diǎn)短路時(shí)，若A—B和B—C線路通道同時(shí)故障，保護(hù)將會(huì)出現(xiàn)何種情況？

靠什么保護(hù)動(dòng)作切除故障？

答：在圖4—30所示系統(tǒng)中K點(diǎn)短路時(shí)，保護(hù)2、5的功率方向?yàn)樨?fù)，其

余保護(hù)的功率方向全為正。3、4之間停發(fā)閉鎖信號(hào)，5處保護(hù)向6處發(fā)閉

鎖信號(hào)，2處保護(hù)向1處發(fā)閉鎖信號(hào)。由于3、4停發(fā)閉鎖信號(hào)且功率方向

為正，滿足跳閘條件，因此B—C通道的故障將不會(huì)阻止保護(hù)3、4的跳閘,

這正是采用閉鎖式保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。C—D通道正常，其線路上保護(hù)5發(fā)出的閉

鎖信號(hào)將保護(hù)6閉鎖，非故障線路C-D上保護(hù)不跳閘。2處保護(hù)判定為反

方向不滿足跳閘條件，并且發(fā)閉鎖信號(hào)，由于A—B通道故障，2處保護(hù)發(fā)

出的閉鎖信號(hào)可能無法傳到1處，而保護(hù)1功率方向?yàn)檎?，將?huì)導(dǎo)致1處

的保護(hù)誤動(dòng)作；不過非故障線路的載波通道故障率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于故障線路，這

也是廣泛采用閉鎖式載波縱聯(lián)保護(hù)的原因。

4.12輸電線路縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)在系統(tǒng)振蕩、非全相運(yùn)行期間，會(huì)否誤

動(dòng)，為什么？

答：系統(tǒng)振蕩時(shí)，線路兩側(cè)通過同一個(gè)電流，及正常運(yùn)行及外部故

障時(shí)的情況一樣，差動(dòng)電流為量值較小的不平衡電流，制動(dòng)電流較大，選

取適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)特性，就會(huì)保證不誤動(dòng)作。非全相運(yùn)行時(shí)，線路兩側(cè)的電流

也為同一個(gè)電流，電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)也不誤動(dòng)作。

4.16根據(jù)圖1說明為什么要采用帶有制動(dòng)作用的差動(dòng)特性②而不選擇不帶

制動(dòng)線圈的電流差動(dòng)繼電器特性①，它根據(jù)什么條件選定？

圖1

答：不帶制動(dòng)線圈的電流差動(dòng)繼電器，其動(dòng)作電流必須躲過外部短路時(shí)最

大不平衡電流進(jìn)行整定，這相當(dāng)于按照最極端、最嚴(yán)重的情況來整定繼電

器。如圖1中直線①所示的/吶，該數(shù)值很大，所以繼電器的動(dòng)作值也很

大，這樣雖然能夠保證區(qū)外故障時(shí)不誤動(dòng)作（安全性），但同時(shí)大大犧牲

了內(nèi)部故障時(shí)的靈敏度。

采用制動(dòng)特性后，可使繼電器的動(dòng)作電流隨著實(shí)際不平衡電流（如圖1

中的曲線③）的增大而自動(dòng)增大，當(dāng)不平衡電流達(dá)到其最大值時(shí)，使繼電

器的動(dòng)作電流及沒有制動(dòng)的情況下一致，從而可以保證這時(shí)繼電器不會(huì)誤

動(dòng)。不平衡電流減小時(shí)，動(dòng)作值也降低，但始終大于不平衡電流，如圖1

中的折線②?？梢姡瑹o論不平衡電流大還是小，差動(dòng)保護(hù)都不會(huì)誤動(dòng)。由

于動(dòng)作電流不再始終為最大值，在內(nèi)部短路特性不變的情況下（如圖1中

的直線④），可使靈敏度大為提高。如圖1所示，無制動(dòng)特性時(shí)短路電流

必須超過a點(diǎn)時(shí)才能制動(dòng)，而有制動(dòng)后，在不降低外部短路安全性的前提

下，只要內(nèi)部短路的電流跨越b點(diǎn)，就能夠可靠動(dòng)作。

設(shè)置制動(dòng)特性后，電流差動(dòng)繼電器的動(dòng)作表達(dá)式為

\ini+in\-K\im-in\>iopQf動(dòng)作電流不是恒定值,而是隨制動(dòng)電流的變化而變

化的。

4.18試述電流相位縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理比縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)原理的優(yōu)缺

點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)要求方面的優(yōu)缺點(diǎn)。

答：電流相位縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是依據(jù)兩端電流相位的差異來甄別區(qū)內(nèi)、

外故障的。在輸電線路正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，流過線路兩端的電流為同

一個(gè)電流，在電流參考方向均由母線指向被保護(hù)線路的情況下，兩側(cè)電流

的相位相反，即相位差為180°；而在線路內(nèi)部故障時(shí)，兩側(cè)電源均向故

障點(diǎn)提供短路電流，所以兩端電流的相位差取決于兩端電動(dòng)勢的相位差，

一般不超過100°o電流相位縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)由于僅需要比較兩端電流的相

位信息，動(dòng)作情況及電流的大小無關(guān)，在模擬式保護(hù)中實(shí)現(xiàn)較為方便，并

且受TA飽和的影響稍??；其缺點(diǎn)是兩端電流的相位受分布電容的影響較

大，閉鎖角整定比較困難，閉鎖角過大可能導(dǎo)致內(nèi)部三相短路時(shí)拒動(dòng)作，

而過小時(shí)又有可能導(dǎo)致正?；蛲獠抗收锨闆r下誤動(dòng)作。

縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)既比較線路兩側(cè)電流的大小，乂比較電流的相位，

即進(jìn)行相量比較或瞬時(shí)值比較。由于利用了電流的全部信息，并可以采取

比率制動(dòng)等措施，它在可靠性和靈敏性等方面均優(yōu)于電流相位縱聯(lián)差動(dòng)保

護(hù)。此外由于縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)可以分相構(gòu)成，具有天然的選相能力，因

此不必及選相元件配合，簡化了邏輯，提高了可靠性。但及電流相位縱聯(lián)

差動(dòng)保護(hù)相比，縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，受TA飽和、斷線的影

響也比較大?？v聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作性能同樣會(huì)受到輸電線路分布電容的

影響，必須采取補(bǔ)償措施來消除其影響。

在實(shí)現(xiàn)技術(shù)方面，電流相位縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)僅比較線路兩側(cè)電流的相位,

可以采用高頻載波通道中高頻信號(hào)的“有”和“無”來分別代表電流相

位的“正”和“負(fù)”，實(shí)現(xiàn)比較簡單，可以用模擬的方法，用操作電流對(duì)

高頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。

縱聯(lián)電流差動(dòng)保護(hù)既比較大小，又比較電流相位，信息交互量較大，

載波通道難以滿足要求，對(duì)電流瞬時(shí)值或相量的采集和計(jì)算必須借用數(shù)字

的方法，并且要求兩端采樣必須同步，所以實(shí)現(xiàn)起來比較困難。

4.20什么是閉鎖角，由什么決定其大小，為什么必須考慮閉鎖角，閉鎖

角的大小對(duì)保護(hù)有何影響？

答：在理想情況下，外部短路時(shí)，線路兩側(cè)電流的相位相反（兩側(cè)電

流的參考方向均由母線指向被保護(hù)線路），在采用操作電流正半波發(fā)信的

調(diào)制方式下，線路兩端的發(fā)信機(jī)交替發(fā)信，高頻通道中持續(xù)有高頻信號(hào)；

內(nèi)部短路時(shí)兩側(cè)電流的相位基本相同，兩側(cè)幾乎是同時(shí)在正半波發(fā)信，負(fù)

半波停止發(fā)信，所以高頻通道中僅有持續(xù)的高頻信號(hào)，相差高頻保護(hù)就是

通過判斷高頻通道中高頻信號(hào)是否間斷來區(qū)分內(nèi)、外部故障的。高頻信號(hào)

連續(xù)，判斷為外部故障，將線路兩端的保護(hù)閉鎖，均不跳閘；高頻信號(hào)間

斷，判斷為內(nèi)部故障，兩側(cè)保護(hù)快速跳閘。

在實(shí)際情況下，由于互感器誤差、線路分布電容、高頻信號(hào)傳遞時(shí)間

等原因，區(qū)外故障時(shí)兩側(cè)的收信機(jī)收到的高頻信號(hào)不連續(xù)，會(huì)出現(xiàn)一定的

間斷，有可能造成保護(hù)的誤動(dòng)，因此應(yīng)找出外部故障時(shí)出現(xiàn)的最大間斷角，

并進(jìn)行閉鎖，這個(gè)角就叫做閉鎖角，表示為外。當(dāng)高頻信號(hào)的間斷時(shí)間對(duì)

應(yīng)的電氣角度小于閉鎖角時(shí)，就判斷為區(qū)外故障，可靠將兩側(cè)保護(hù)閉鎖，

而當(dāng)高頻信號(hào)間斷的角度大于閉鎖角時(shí)，才認(rèn)為是內(nèi)部故障，保護(hù)才動(dòng)作

跳閘。

閉鎖角應(yīng)按照躲過區(qū)外故障時(shí)可能出現(xiàn)的最大間斷角來整定，最大間

斷角主要由互感器的角度誤差、序電流濾序器產(chǎn)生的角度誤差、線路電容

電流引起的角度誤差、高頻信號(hào)沿線傳輸需要的延時(shí)等因素決定。電流互

感器兩側(cè)二次電流的最大誤差不超過7。；經(jīng)保護(hù)裝置中的濾序器及發(fā)信

操作回路的角度誤差兩側(cè)不超過15°；高頻信號(hào)在輸電線路上傳播，其速

度近似為3XDMS,傳輸?shù)木€路長度及等值的工頻角延遲為上x6。。因而外

部短路時(shí)兩側(cè)收到的高頻電流之間的間隔角最小為】80?！溃?。+15。++乂6。）時(shí)，

保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作，所以要選擇保護(hù)的閉鎖角％27。+15。+高、6。，即

練"+15。++乂6。+%,

一般裕度角°）,取15°,可見線路越長閉鎖角越大。

閉鎖角越大，外部短路時(shí)的安全性越高，越不容易產(chǎn)生誤動(dòng)，對(duì)提高

保護(hù)的可靠性有利，但內(nèi)部短路時(shí)有可能產(chǎn)生拒動(dòng)。

4.21什么是相繼動(dòng)作？為什么會(huì)出現(xiàn)相繼動(dòng)作，出現(xiàn)相繼動(dòng)作對(duì)電力系

統(tǒng)有何影響？

答：在輸電線路保護(hù)中，一側(cè)保護(hù)先動(dòng)作后跳閘，另一側(cè)保護(hù)才能

動(dòng)作的現(xiàn)象，稱為相繼動(dòng)作。

隨著被保護(hù)線路的增長，為了保證區(qū)外故障時(shí)不誤動(dòng)作，要求保護(hù)的

閉鎖角增大，從而使動(dòng)作區(qū)域變小，內(nèi)部故障時(shí)有可能進(jìn)入保護(hù)的不動(dòng)作

區(qū)。由于在內(nèi)部故障時(shí)高頻信號(hào)的傳輸延時(shí)對(duì)于電流相位超前側(cè)和滯后側(cè)

影響是不同的，對(duì)于滯后的N側(cè)來說，超前側(cè)M發(fā)出的高頻信號(hào)經(jīng)傳輸延

遲后，相當(dāng)于使兩者之間的相位差縮小，高頻信號(hào)的間斷角增大，有利于

其動(dòng)作，所以N側(cè)是可以動(dòng)作的；但對(duì)于超前的M側(cè)來說，N側(cè)發(fā)來的信

號(hào)經(jīng)延時(shí)后相對(duì)于加大了兩側(cè)電流的相位差，使M側(cè)感受到的高頻信號(hào)的

間斷角變得更小，有可能小于整定的閉鎖角，從而導(dǎo)致不動(dòng)作。為解決M

端不能跳閘問題，當(dāng)N側(cè)跳閘后，停止發(fā)高頻信號(hào)，M側(cè)只能收到自己發(fā)

出的高頻信號(hào)，間隔180。，滿足跳閘條件隨之也跳閘。出現(xiàn)相繼動(dòng)作后，

保護(hù)相繼動(dòng)作的一端故障切除的時(shí)間變慢。

4.2縱聯(lián)保護(hù)及階段式保護(hù)的根本差別是什么？

答：縱聯(lián)保護(hù)及階段式保護(hù)的根本差別在于，階段式保護(hù)僅檢測、反應(yīng)保護(hù)安裝處一

端的電氣量，其無延時(shí)的速動(dòng)段（即第I段）不能