继电保护及变电站综合自动化实验培训系统实验指导书.doc

1、1TQXDB-III 多功能继电保护及变电站综合自动化实验培训系统实 验 指 导 书2.2 DL-31 型电流继电器特性实验2.2.1 实验目的(1) 了解常规电流继电器的构造及工作原理。(2) 掌握设置电流继电器动作定值的方法。(3) 学习 TQWX-III 微机型继电保护试验测试仪的测试方法，并测试 DL-31 型电流继电器的动作值、返回值和返回系数。2.2.2 实验原理及实验说明2.2.2.1 实验原理DL-31 型电流继电器用于电机、变压器及输电线的过负荷和短路保护中，作为启动元件。DL-31 型电流继电器是电磁式继电器，当加入继电器的电流升至整定值或大于整定值时，继电器就动作，动合触

2、点闭合，动断触点断开；当电流降低到 0.8 倍整定值左右时，继电器返回，动合触点断开，动断触点闭合。继电器有两组电流线圈，可以分别接成并联和串联方式，接成并联时，继电器动作电流可以扩大一倍。继电器接线端子见图 2-2-1，串联接线方式为：将 、短接，在、之间加入电流；并联接线方式为：将 、 短接，、短接，在 、之间加入电流。做实验时可任意选择一种接线方式（出厂时电流继电器线圈默认为串联方式） 。图 2-2-1 DL-31 继电器接线端子2.2.2.2 实验说明2测试方法：控制测试仪的输出，从小到大动态地改变加入电流继电器中的电流，直至其动作；再减小电流直至其返回，测试电流继电器的动作值、返回值

3、和返回系数。可采用自动测试方法，也可采用手动测试方法。 (1) 自动测试继电器动作值及返回值方法：将测试仪设置为程控方式对继电器进行测试：开始实验后测试仪自动按设定步长增加发出的电流，直至电流继电器动作；再自动按所设定的步长减小电流，直至电流继电器返回。(2) 手动测试继电器动作值及返回值方法：将测试仪设置为手控方式对继电器进行测试：手动操作不断增加测试仪发出的电流，直至电流继电器动作；再不断减小电流，直至电流继电器返回。2.2.3 实验内容2.2.3.1 实验接线如图 2-2-2 所示，将测试仪产生的任意一相电流信号（如 ）与电流继电器的电流输入端子 ，aI I连接，继电器的动作接点连接到测

4、试仪的任意一对开入接点上（注意接线柱的颜色要相同，图nI2-4 中将继电器动作接点连接到开关量输入 1 上） ，同时连接到信号灯的控制回路中。图中“24V+” 、“24V-”为实验台上提供的直流电源， “A”、 “K”为信号灯接线端子。信号灯可任选红色指示灯或绿色指示灯。注意事项：由于测试仪的上面一排开入端子在实验台内部与 24V+电源固定连接，因此电流继电器动作接点即测试仪开入端子应连接在指示灯“A”接线端侧，否则可能短路！II nI nI aAK2 4 V +2 4 V -电流继电器测试仪电流输出开关量输入1图 2-2-2 电流继电器特性测试实验接线图2.2.3.2 整定值设置打开电流继电

5、器面板前盖，拨动定值设定指针，可设定电流继电器的整定值，首先设置电流继电器整定值为 3.5A。2.2.3.3 实验步骤3(1) 手动测试继电器的动作值及返回值a. 打开测试仪电源，在 PC 机上运行“继电保护特性测试系统”软件，进入“通用继电器动作特性测试”模块，如图 2-2-3。b. 设置测试仪的控制参数：分别设置测试仪的控制变量，开关量连接，见图 2-2-4 和图 2-2-5。其中“当前变量“即：实验过程中按设置规律动态变化的量，测试仪产生的其余电气量在实验过程中均保持不变。本实验中需要动态改变加入到继电器中的电流，因此把当前变量设为“ 幅值”aI（图 2-2-2 中示例接入电流继电器的量

6、为 A 相电流，如果接入继电器的电流为其他相电流，当前变量设为相应的电流幅值） ；变量的变化步长直接影响测试精度，为提高精度，可设为 0.05A。开关量的设置：继电器出口接到测试仪的“开入量输入接口”序号，如果实际接线按图 2-4 连接，则应选择“接点”1。图 2-2-3 继电器特性通用测试界面c. 在“输出参数”区输入测试仪的固定量输出值和当前变量起始值。注意：因当前变量变化步长为正数，当前变量 的起始值应小于设置的电流继电器动作定值，终值应大于定aI值。建议未连线的信号有效值设为 0。d. 按“开始试验”按钮，控制测试仪输出设定的电流。e. 按“增加”按钮，测试仪按设定的步长增加电流的输出

7、，直至电流继电器动作，测试仪采集到动作信号，并在实验结果的动作值栏中显示动作值。注意：如果整定值和动作值不符，则需要对电流继电器进行校验，方法：将针摆上的小螺钉左右移动，以使4动作值和整定值相符合。如果整定值和动作值相差较大，则需要确认测试仪产生的信号是否正确，方法：断开电流继电器电流输入回路，用万用表测量测试仪产生的电流大小，如果数值不正确，重新调整通道系数即可（详细操作方法参见TQWX-III 微机型继电保护试验测试仪用户手册 ） 。图 2-2-4 变量设置界面 图 2-2-5 开关量设置界面f. 按“减少”按钮，测试仪按设定的步长减少电流的输出，直至电流继电器返回，测试仪采集到返回信号，

8、并在实验结果的返回值栏中显示返回值，同时自动计算出电流继电器的返回系数。g. 不改变继电器整定值，重复实验，测四组数据，分别计算动作值和返回值的平均值即为电流继电器的动作电流值和返回电流值，并计算整定值的误差、变差及返回系数。误差最小动作值整定值 / 整定值100%变差最大动作值最小动作值 / 四次动作平均值100%返回系数返回平均值 / 动作平均值将测试和计算结果填入表 2-2-1。h. 改变电流继电器的整定值为 4.5A，再次测继电器的动作值、返回值和返回系数，与表 2-1结果比较后填入表 2-2-2。表 2-2-1 模 拟 式 电 流 继 电 器 动 作 值 、 返 回 值 和 返 回

9、系 数 实 验 数 据 （ 整 定 值 设 为 3.5A）动作值(A) 返回值(A) 返回系数1234平均值(A) /误差 (%)变差 (%)返回系数表 2-2-2 模 拟 式 电 流 继 电 器 返 回 系 数 测 试 数 据整定值(A) 返回系数1 3.52 4.55(2) 自动测试继电器的动作值及返回值将测试仪设置为程控方式对继电器进行测试。设置测试仪的测试方式、变量范围，使测试仪自动按控制模式动态的改变发出的电流，自动测试电流继电器的动作值、返回值和返回系数。步骤：a. 在图 2-5 界面的“控制操作”区选择“程控”方式。b. 设置程控方式下的控制参数变量。 “变量设置”和“开关量设置

10、”同手控方式，另外，还需要进行“程控设置” 。参见图 2-2-6。“变化范围”：可界定当前设定变量变化的起点和终点，注意变化范围应能覆盖继电器的动作值和返回值。“变化方式”：变量的变化方式， “始”为变化范围的起点， “终”为终点， “始，终”为单程变化，只能测量动作值；“始，终，始”为双程变化，可以同时测量动作值、返回值。图 2-2-6 程控设置界面“步长时间”：变量按其步长变化时，每一步大小的保持时间。一般地，每步时间的设置应大于继电器的动作（或返回）时间。建议不要低于 0.5s。“返回方式”：变量的返回方式，有动作返回和全程返回两种方式。设置为“动作返回”时，当前变量在从起点到终点的变化

11、过程中，一旦程序确认继电器动作，则根据变化方式确定是否继续试验：当变化方式为“始，终” ，则结束试验；变化方式为“始，终，始” ，则改变变量的变化方向，向起点返回。设置为“全程返回”时，无论继电器动作与否，变量仅仅根据变化范围的设置进行变化，直至到达终点或返回到起点。测继电器的动作值和返回值必须设置为“动作返回”方式。本实验中因需要测试电流继电器的动作值和返回值，应设置为“动作返回”并选择“始，终，始”的变化方式，确保测试仪测得电流继电器动作获取动作值后，减小产生的电流从而使继电器返回，再得到返回值。c. 按“开始试验”按钮，控制测试仪按设置的方式输出电流。并将实验数据与手动方式进行比较。2.

12、2.4 思考题(1) 电磁型电流继电器的动作电流与哪些因素有关？(2) 什么是电流继电器的返回系数？返回系数的高低对电流保护的整定有何影响？62.3 DY-36 型电压继电器特性实验2.3.1 实验目的(1) 了解常规电压继电器的构造及工作原理。(2) 掌握设置电压继电器动作定值的方法。(3) 测试 DY-36 型电压继电器的动作值、返回值和返回系数。2.3.2 实验原理及实验说明2.3.2.1 实验原理DY-36 型电压继电器用于继电保护线路中，作为低电压闭锁的动作元件。DY-36 型电压继电器是电磁式电压继电器，当加入继电器的电压降低到整定电压时，继电器动作，动断触点（又称常闭触点，即：、

13、 端子）闭合，动合触点（又称常开触点，即： 、端子）断开；当加入继电器的电压超过整定电压时，继电器动合触点闭合，动断触点断开。如果利用电压继电器的动断触点控制断路器，则继电器工作在低电压方式；如果利用电压继电器的动合触点控制断路器，则继电器工作在过电压方式。继电器接线端子见图 2-3-1。图 2-3-1 DY-36 电压继电器接线端子继电器有两组电压线圈，可以分别接成并联和串联方式，接成串联时，继电器动作电压可以扩大一倍，并联和串联接法可查看继电器表面接线说明（出厂时电压继电器线圈默认为并联方式） 。2.3.2.1 实验说明本实验测试电压继电器在两种工作方式（低电压及过电压）下的动作特性。测试

14、方法：控制测试仪的输出，动态地改变加入电压继电器中的电压，测试电压继电器的动作值、返回值和返回系数。可采用自动测试方法，也可采用手动测试方法。2.3.3 实验内容2.3.3.1 实验接线如图 2-3-2 所示，将测试仪产生的任意一相电压信号（如 ） 、 与电压继电器的电压输入端aUn子 ， 连接，继电器的动作接点连接到测试仪的任意一对开入接点上（注意接线柱的颜色要相Un同） ，同时连接到信号灯的控制回路中，测试低电压继电器动作特性时，连接常闭触点，测试过电7压继电器特性实验时，连接常开触点。UU nU nU aAK2 4 V +2 4 V -电压继电器测试仪电压输出开关量输入注意 ： 低电压时

15、连接常闭触点过电压时连接常开触点图 2-3-2 电压继电器特性实验接线2.3.3.2 整定值设置打开电压继电器面板前盖，拨动定值设定指针，可设定电压继电器整定值，首先设置电压继电器整定值为 50V。2.3.3.3 特性测试(1) 过电压工作方式下动作特性实验手动或自动测试过电压继电器的动作值及返回值。a. 按照图 2-10 的方法进行实验接线，注意应连接继电器的常开触点。b. 打开测试仪电源，在 PC 机上运行“继电保护特性测试系统”软件，进入“通用继电器动作特性测试”模块。c. 测试方法可参见实验 2.2，注意“当前变量”应设置为“ 幅值” 。aU测试 3 组数据，将结果填入表 2-3-1。

16、表 2-3-1 模 拟 式 过 电 压 继 电 器 动 作 值 、 返 回 值 和 返 回 系 数 实 验 数 据 （ 整 定 值 设 为 50V）动作值(V) 返回值(V) 返回系数123平均值(V) /误差 (%)变差 (%)返回系数(2) 低电压工作方式下动作特性实验手动测试低电压继电器的动作值及返回值。a. 按照图 2-10 进行实验接线，注意应连接继电器的常闭触点。8b. 测试方法：测试仪未发出信号前，电压继电器输入电压为 0，继电器常闭接点合上，指示灯亮。测试仪的 A 相电压初值设置为 55V，步长设为0.5V，点“开始输出” ，继电器常闭接点打开（即指示灯灭） ，并按“增加”按钮

17、逐渐减小 的大小（步长为负值） ，直至继电器动作，信号灯aU亮。记录此时的电压，即继电器的动作电压。再按“减少”按钮至继电器返回，信号灯灭。记录此时的电压，即继电器的返回电压。测试 3 组数据，将结果填入表 2-3-2。表 2-3-2 模 拟 式 低 电 压 继 电 器 动 作 值 、 返 回 值 和 返 回 系 数 实 验 数 据动作值(V) 返回值(V) 返回系数123平均值(V) /误差 (%)变差 (%)返回系数整定值(V) 502.3.4 思考题(1) 电磁型电压继电器的动作电压与哪些因素有关？(2) 什么是电压继电器的返回系数？返回系数的高低对电压元件的整定有何影响？(3) 低电压

18、与过电压返回系数有什么差别？并说明原因？92.5 LZ-21 阻抗继电器特性实验2.5.1 实验目的(1) 了解整流型阻抗继电器的工作原理。(2) 了解 LZ-21 阻抗继电器的结构，掌握设置继电器动作定值的方法。(3) 掌握阻抗继电器的基本调试和测试方法。2.5.2 实验原理及实验说明2.5.2.1 实验原理LZ-21 型方向阻抗继电器属于相灵敏接线的方向阻抗继电器。由电压形成回路、比较回路和执行回路三大部分组成。原理接线图如图 2-5-1。图 2-5-1 LZ-21 型方向阻抗继电器原理接线图电压形成回路主要包括：(1) DKB电抗变压器，原边绕组可调，副边输出电压与原边输入电流 I 成正

19、比。由 TA 引入的电流 （ 表示一次电流， 表示电流互感器变比）接于电抗变压器TAmTnI/mITAnDKB 的一次侧端子 21、22、 23、24。在它的二次侧，得到正比于一次电流的电压（即：二次输出电压 ， 表示人为给定的阻抗继电器模拟阻抗，即最小整定阻抗） 。DKB 的一次侧有*LTAIUZI几个抽头，当改变抽头位置时，可改变 值，相应可改变阻抗整定值 的大小。IZsetZ(2) YB电压变换器，副边绕组可调，副边输出电压 与原边输入电压 成正比。YUKBU由 TV 引入的电压 = （ 表示一次电压， 表示电压互感器变比）接于电压变换KBU/mTVnmTVn10器 YB 的一次侧端子

20、27、29、31，用于引入电压 、 、 ，YB 二次侧输出电压27U931（ 为电压变换器变比） 。YB 每一定匝数就有一个抽头，改变抽头位置即可改变 ，/YKBYUnB YBn相应可改变阻抗整定值 的大小。setZ(3) JYB极化变压器，副边输出两组相同的电压，其相位与 的压降同相，称为极化电压，JR用 表示。JU端子 34、36、38 为继电器、段切换的触点。当 34、36 连通时，段接通。当 34、38 连通时，段接通。方向阻抗继电器在保护安装处于正向出口发生金属性短路时，其测量电压 值小于继电器的mU最小动作电压，继电器将拒绝动作，这一不动作区通常称为方向阻抗继电器的死区，在静态情况

21、下阻抗继电器显示的特性如图 2-5-2 所示的虚线，在原点附近有一个凸区。为消除死区，LZ-21 型方向阻抗继电器通过引入第三相电压，在继电器的相位比较电气量中引入与测量电压 同相位的带有记忆作用的极化电压 。引入第三相电压后 LZ-21 型方向阻抗继mUJU电器的特性如 2-15 所示的实线圆。引入极化电压 的另一个作用，就是防止被保护线路反向出口短路时，方向阻抗继电器发生误动作现象。引起反向出口短路时误动作的原因，可参阅有关资料分析。图 2-5-2 LZ-21 型方向阻抗继电器特性图上面三种变压器产生的电压 按照一定的极性关系连接组成了两个不同的电压。即JYKU、工作电压 = ，制动电压

22、= 。1UJYK2JYK和 经过双半环整流送入到执行元件极化继电器的工作线圈和制动线圈，以进行两电压2的绝对值比较，继电器的动作条件为 。21ULZ-21 型方向阻抗继电器的主要技术数据如下：a. 交流额定电压=100 伏；b. 交流额定电流=5 安；11c. 工作频率 50HZ ；d. 最大灵敏度 65 、72 和 80，允许5偏差；e. 阻抗整定范围为 0.220。改变电流回路的 DKB 位置，动作阻抗最小整定值为表 2-5-1，允许误差为10%。更新 YB 的变化可以改变表中最小整定值，而最大整定阻抗为表中最小整定值的 10 倍；f. 精工电流 ：当 DKB=20 匝，YB=100%，两

23、相短路 1.4 安。igI igI表 2-5-1 DKB 最 小 整 定 阻 抗 范 围 与 原 方 线 圈 对 应 接 线最小整定阻抗( ZI)范围（欧姆）DKB 原方绕组匝数DKB 原方绕组接线示意图（一个绕组）0.2 20.4 40.6 60.8 81 101.2 121.4 141.6 161.8 182 202.5.2.2 整流型阻抗继电器的阻抗整定值的整定和调整说明当方向阻抗继电器处在临界工作状态时，整定阻抗可表示为： ，其中 。UIsetKZYBTVAn显然，阻抗继电器的整定与 LZ-21 中电抗变压器 DKB 的模拟阻抗 、电压变换器 YB 的变化 、I电压互感器变比 和电流互

24、感器 有关。TVnTAn试验时设 =1， =1，则 。AYBIUsetnZK由此可见，阻抗整定值与 DKB 的模拟阻抗 和电压变换器变比有关。出厂时，LZ-21 阻抗继I电器 DKB 原方匝数默认为 20 匝，即最小整定阻12抗 为 2。如果不改变 DKB 原方匝数，则可通过改变电压变换器 YB 的变比 改变阻抗继电器IZ YBn的整定阻抗，整定阻抗范围为 220 （副方线圈匝数最小为总匝数的 10%） 。通过在阻抗继电器面板上选择合适的插孔插入螺钉，可得到不同的 。YBn如图 2-5-3(b)所示，YB 副方线圈内部有 4 段绕组，每段绕组匝数不同，每段绕组必须且仅插入一个螺钉。如果某段绕组

25、不需要选择数值时，将螺杆插入该段绕组的 0 插孔中。例如：若要求整定阻抗为 =2.01，则 =99.5%，即应设定电压变换器 YB 副方线圈setZ1IYBsetZn匝数为原方匝数的 99.5%，应选择 80 匝、15 匝、4 匝、0.5 匝插孔插入螺钉，如图 2-5-3(a)所示。图 2-5-3 LZ-21 型方向阻抗继电器 YB 整定板及其内部接线示意图2.5.3 实验内容2.5.3.1 实验接线如图 2-5-4 所示，进行继电器和测试仪之间的电压和电流连接，继电器的动作接点连接到测试仪的任意一对开入接点上（注意接线柱的颜色要相同） ，同时连接到信号灯的控制回路中。接线说明：为实验设置参数

26、方便，将阻抗继电器的 端子连接到 上， 端子连接到 上，这样，通过改2Un2InI变 和 即可改变加入继电器的电压和电流。 作为第三相补偿电压。1UI p阻抗继电器I 1 I 2AKU 1U 2U cU a测试仪电压输出开关量输入2 4 V +2 4 V -I nI a电流输出I n U pU n图 2-5-4 阻抗继电器特性测试接线图2.5.3.2 最大灵敏角测试内容：整定阻抗设为 =2.01，分别设置最大灵敏角为 72、65 、80，并进行测试。setZ步骤：1) 打开测试仪电源，在 PC 机上运行“继电保护特性测试系统”软件，进入“通用继电器动作特性测试”模块。2) 设置 =5A0， 大

27、小取 0.8* =8.04V，使当阻抗角在最大灵敏角附近时测量阻抗在aIaaIsetZ13继电器动作圆内。 设置为 0V（即：第三相电压不加入） 。设置“ 相角”为控制变量，程控设cU aU置的变化范围应该包括继电器动作的动作的始角度和终角度，可设置为 20160，返回方式应选择“全程返回” （可同时测出动作边界 和 ） 。这样，通过改变 的相角，即改变 和 之间的1J2 aJI相角 ，测试使继电器刚好动作的相角 和 。J1J23) 计算继电器的最大灵敏角 和测量误差%，其中 ，如果选择整定灵敏角为m21m72，则 %=（ 72- ）*100%/72。m4) 通过改变继电器面板上的压板连接片，

28、调节灵敏角为 65和 80，重复步骤 2)、3)。表 2-5-2 阻 抗 继 电 器 最 大 灵 敏 角 测 试 实 验 数 据灵敏角 1J2J最大灵敏角 m%7265802.5.3.3 LZ-21 阻抗继电器动作特性测试设置整定阻抗为 = 2.01，灵敏角为 72。setZA. 不加第三相电压进行测试方法：设置 =0V（或取消测试仪 与阻抗继电器 之间的连线） 。设置 = =5A0，cUCUpUJIa以 为控制变量。每改变一次 的相角（即 和 的夹角 ） ，采用程控方法测量阻抗继电器a aJIJ的动作边界对应的动作电压值 ，并计算出对应的 ，将结果填入表 2-5-3。并根据表中数据Jdz.

29、dzZ.在复平面上画出动作特性曲线。为了完整的测出阻抗继电器的动作边界，返回方式应设置为“动作返回” ，变化范围应为12V0V，步长可设置为0.5V。表 2-5-3 中的 (小值)表示 从小到大变化过程中首次使继电器动作的电压值，由此得到距JdzU. a圆心较近的动作边界 (小值 )， (大值) 表示使继电器返回的返回电压值，由此得到距圆心较zZ. Jdz.远的动作边界 (大值)。Jdz.表 2-5-3 阻 抗 继 电 器 动 作 特 性 测 试 数 据 （ 不 加 入 第 三 相 电 压 ）J70 75 85 95 105 110 115 120 125 6014(小值)JdzU.(大值).

30、(小值)JdzZ.(大值).J50 40 30 20 10 5 0 -10 -20 -30(小值)dzU.(大值)J.(小值)dzZ.(大值)J.B. 加入第三相电压进行测试设置 =57.735V90， = =5A0，重复上面测试步骤，将结果填入表 2-5-4。并根据表cUJIa中数据在复平面上画出动作特性曲线。与不加第三相电压时的动作特性曲线进行比较。注意：如果测出的 (小值)为步长 0.5V，则应填入 0V，因为测试过程中第一个数据不记入动作值，实际动作值为Jdz.0V。表 2-5-4 阻 抗 继 电 器 动 作 特 性 测 试 数 据 （ 加 入 第 三 相 电 压 ）J70 80 90

31、 100 110 120 130 140 150 160(小值)dzU.(大值)J.(小值)dzZ.(大值)J.170 60 50 40 30 20 10 0 -10 -20(小值)JdzU.(大值).(小值)JdzZ.(大值).2.5.3.4 整定阻抗校验方法：设置 ，灵敏角为 72，设置输入电压和电流之间的相角差为实测的最大JIa05A灵敏角 （可设 相角为 ， 相角为 0） 。将阻抗整定螺钉分别旋入表 2-5-5 中所要求的阻抗mUmaI对应的插孔。测取继电器刚好动作时的电压 填入表 2-5-5，并计算整定阻抗： 及计JdzU. JdzZIU15算误差 。%表 2-5-5 整 定 阻 抗

32、 校 验 表（整定值 ）Zd(99.5%)2.01(67)3(40%)5（V）JzU.（计算值 ）JdZI整 定 值阻 抗 计 算 值 整 定 值%2.5.3.5 阻抗继电器的记忆作用检查方法：整定阻抗设为 =2.01，灵敏角为 72，设置输入电压和电流之间的相角差为实测的setZ最大灵敏角 （可设 相角为 ， 相角为 0） 。分别测试不加入第三相电压和加入第三相电压maUmaI时，使得 突然降为 0，观察继电器动作情况。J步骤：a. 不加入第三相电压取消测试仪 与阻抗继电器 之间的连线。CUpU进入“通用继电器动作特性测试”模块，控制操作选择“手控”方式。首先模拟正常运行情况：设置输出信号为

33、： =57.735V0， =0V， =0A，点击“开始aCUaI试验”输出正常运行时的电流、电压。再模拟保护安装处出口短路的情况： 突然降为 0，电流为短路电流，设置输出信号为：JU=0V72， 保持不变， =5A0，再点击“开始试验”则从正常运行情况转为短路情况。aUCaI观察继电器动作情况，并进行分析。注意：实验过程中改变模拟量输出时不要点击“结束试验” ，试验完成后，再点击“结束试验” 。b. 加入第三相电压恢复测试仪 与阻抗继电器 之间的连线。CUpU进入“通用继电器动作特性测试”模块，控制操作选择“手控”方式。首先模拟正常运行情况：设置输出信号为： =57.735V0， =57.73

34、5V120， =0A，点aCUaI击“开始试验”输出正常运行时的电流、电压。再模拟保护安装处出口短路的情况： 突然降为 0，电流为短路电流，设置输出信号为：JU16=0V72， 保持不变， =5A0，再点击“开始试验”则从正常运行情况转为短路情况。aUCaI观察继电器动作情况，并与不加入第三相电压时的情况进行比较。2.5.4 思考题分析记忆回路和引入第三相电压的作用？173.5 数字式差动继电器特性实验3.5.1 实验目的(1) 了解数字式差动继电器的算法。(2) 测试数字式比率制动差动继电器的比率制动曲线特性。3.5.2 实验原理及实验说明3.5.2.1 数字式差动继电器基本原理比率制动式差

35、动继电器的动作电流是随外部短路电流按比率增大，既能保证外部短路不误动，又能保证内部短路有较高的灵敏度。同时考虑躲开正常运行时差动回路中的不平衡电流，其动作方程可表示为：(3-7)）（）（ rddKIImin.其中， 表示计算所得的差动电流， 表示差动继电器的起动差流整定值即门槛电流， 表示dI i. rI计算所得的制动电流， 表示比率制动系数整定值。比率制动式差动保护制动特性曲线如图 3-5-K1。图 3-5-1 比率制动式差动保护制动特性曲线3.5.2.2 实验说明A 相电流作为差动继电器的 1 侧电流，C 相电流作为差动继电器的 2 侧电流。差动电流 和制dI动电流 的表达式分别为：rI，

36、 (3-8)CAdII 2CArII3.5.3 实验内容3.5.3.1 实验接线将 TQXDB-III 多功能微机保护实验装置的 A、C 相电流接线端分别与测试仪的对应相电流端子相连。电流公共端也应连接在一起。3.5.3.2 实验过程18(1) 程序下载运行“多功能微机保护实验装置管理程序”软件，进入“在线下载继电保护程序”模块，对TQXDB-III 多功能微机保护实验装置进行功能配置，下载“差动继电器保护侧程序”和“差动继电器监控侧程序” 。(2) 整定值下载进入“多功能微机保护实验装置管理程序”软件的“继电保护特性实验”模块，整定数字式差动继电器门槛值为 2A，比率制动系数为 0.5。(3

37、) 特性测试本实验主要是测试数字式差动继电器的比率制动曲线特性。按“LCD-4 型差动继电器特性实验 ”同样的方法测试数字式差动继电器的比率制动特性曲线，记录测得的数据 和 ，填入表 3-5-1，按“曲线观察” 按钮显示特性曲线，直观了解比率制动特dIr性。注意：开关量动作接点应选择“接点 3”（实验台内部已连接好） 。保持设置的动作门槛值不变，比率制动系数设置为 0.4，重复特性测试实验。表 3-5-1 不 同 比 率 制 动 系 数 下 的 差 动 与 制 动 电 流 值第 1 组 第 2 组 第 3 组 第 4 组 第 5 组 第 6 组 第 7 组制动系数 K dIrdIrdIrdIr

38、dIrdIrdIr0.50.4将不同比率制动系数下的记录数据在同一个坐标中画图得到的曲线 ，并进行比较。)(rdIf3.5.4 思考题：比较数字式差动继电器和常规差动继电器的动作曲线。193.7 三段式电流保护实验3.7.1 实验目的(1) 掌握三段式保护的基本原理。(2) 熟悉三段式保护的接线方式。(3) 掌握三段式电流保护的整定方法。(4) 了解运行方式对灵敏度的影响。(5) 了解三段电流保护的动作过程。(6)了解反时限过电流保护的时限特性。3.7.2 实验原理及实验说明3.7.2.1 三段式电流保护基本原理三段式电流保护一般作为中低压线路的主保护，分电流速断（简称段） ，限时电流速断（简

39、称段）和定时限过电流保护（简称段） 。目前电力网大多由多电源系统构成，但可以发现，当输电线路由双测电源供电时，只要在单侧电源上加装方向元件，就可以把双测电源拆开成两个单侧电源看待。因此本节所述保护原理都用单侧电源说明。(1) 电流速断保护 对于仅反映于电流增大而瞬间动作的电流保护，称为电流速断保护，作用原理如图 3-14 所示：当 AB 段末端 发生短路时，希望保护 1 能够瞬时动作切除故障，当相邻线路 BC 末端 发生故障1d 2d时，希望保护 2 瞬时动作切除故障，但是实际上， 和 点短路时流经保护 1 的短路电流之几乎1d2一样，则可知希望 点短路时速断保护 1 能动作，而保护 2 不动

40、作，这就是动作的选择性问题，为1d保证选择性，则保护装置的起动参数的整定上保证下一出口处短路时不起动。则可知保护装置 1 的动作电流必须大于 短路时的最大短路电流。对于保护 1 来说，应有 。2 max.1.BdzI可选取： (3-max.1.BdkdzIKI20)其中可靠系数 取 1.21.3。如图 3-7-1 所示，当系统最大方式下运行时（图示线 I） ，电流速k断的保护范围为最大，当出现其它运行方式或两相短路时，速断的保护范围都要减小，而当出现系统最小运行方式下的两相短路时（图示线 II） ，电流速断的保护范围为最小，但总的来说，电流速断保护不能保护线路全长，并且保护范围直接受运行方式的

41、影响。动作时间：电流保护 I 段无时限动作，动作时间为断路器固有的动作时间。灵敏度校验方法：求出 I 段的最小保护范围，即在最小运行方式下发生两相短路时的保护范围，20用 表示。MINL(3-21)*23(1max.1.sdzMINXIEXL要求最小保护范围不得低于 15%20% 线路全长。式中： 线路的单位阻抗，一般 0.4/km； 系统最大短路阻抗。1Xmaxs注意：在进行整定电流计算时，应该按照在最大运行方式下发生三相短路时通过保护装置的短路电流进行整定，按最小运行方式下发生两相短路时的短路电流进行灵敏度校验。短路电流计算方法如下：三相短路时，流过保护的短路电流为： 。sdKZEI)3(

42、两相短路时，流过保护的短路电流为： 。sdI2)2(其中， 为电源的等效计算相电动势， 为短路点至保护安装处的阻抗， 为保护安装处到系统等效电源EdZsZ的阻抗。ABCd 1d 2d 31.dzIII 2.dzId1 Q F2 Q F图 3-7-1 电流速断保护动作特性分析(2) 限时电流速断保护能以较小的时限快速切除全线路范围以内的故障称为带时限电流速断，对这个新设保护的要求，首先是在任何情况下都能保护本线路全长，并且具有足够的灵敏性，其次是在满足上述要求的前提下力求具有最小动作时限。如图 3-15 ，由于要求带时限电流速断保护必须保护本线路 AB 的全长，因此，它的保护范围延伸到下一线路中

43、去，为了使 AB 上的带时限电流速断保护 1 获得选择性，它必须和下一线路 BC 的保护 2 的电流速断保护配合，且保护 1 的限时电流速断动作电流必须大于保21护 2 的电流速断动作电流，如图 3-7-2 所示，引入可靠系数 ， 取 1.11.2。kK(3-22)2.1.dzkdzII动作时限整定方法： 保护 1 的限时速断的动作时限 应该比下一线路的速断保护动作时限1t高出一个时间阶段，此时间阶段用 表示 = + ，如图 3-15 所示，在保护 2 电流速断范围以2t t12t内的故障，将以 的时间被切除，此时保护 1 的限时速断虽然可能起动，但是由于 较 大一个 ，2t 1t t因而时间

44、上保证了选择性。灵敏度校验方法：为了能够保护本线路的全长，限时电流速断保护必须在系统最小运行方式下，线路末端发生两相短路时具有足够的反应能力，这个能力通常用 来衡量，对保护 1 的限时电流lmK速断而言，即应采用系统最小运行方式下线路 AB 发生两相短路时的短路电流作为故障参数的计算值来校验： ，且要求 1.31.5。lmK1.indzBIlmKdI l1.z 2.dzI.dI1t1t2l ABCd 1d 2d 31 Q F2 Q Ft图 3-7-2 限时电流速断动作特性及时间配合(3) 定时限过电流保护 过电流保护是指其起动电流按照躲开最大负荷电流来整定的一种保护装置，它在正常运行时不应该起

45、动，而在电网发生故障时，则能反应于电流的增大而动作，在一般情况下它不仅能保护本线路的全长，而且能保护相邻线路的全长，以起到后备保护的作用。当 点短路时，短路电流将通1d过保护 5，4，3，这些保护都要起动，但是按照选择性要求由保护 3 动作切除故障，然后保护 4 和5 由于电流减小而返回。保护 3 的动作电流为：22(3-23)max.fhzqkdIKI其中， 为可靠系数，一般取 1.151.25； 为自启动系数，如果有电动机负荷，大于 1，kKzq如果无电动机负荷，可取 1，应由网络具体接线和负荷性质确定； 为电流继电器的返回系数，hK如果采用微机保护装置，可取 0.951，如果采用常规电流

46、继电器，可取 0.85。动作时限的整定方法：为了保证选择性则可知过电流保护的动作时间必须按阶梯原则。相邻保护装置之间相差一个 。如图 3-7-3 所示。t灵敏度的校验方法：当过电流保护作为本段线路的主保护时，即采用在最小运行方式下本线路末端两相短路时的电流进行校验 = ，且要求 1.31.5；当作为相邻线路的后备保护lmK1.indzBIlmK时，则应采用最小运行方式相邻线路末端两相短路时的电流进行校验 = ，且要求lm1.indzCI1.2。lmKABc4 Q F3 Q F5 Q F 5t4t3tmax.fIlt图 3-7-3 定时限过电流保护时间配合(4）反时限过电流保护反时限过电流保护是

47、动作时限与被保护线路中的电流大小有关的一种保护，当电流大时，保护的动作时限短，当电流小时，保护的动作时限长。反时限过电流继电器的时限特性如图 3-7-4 所示：若电流 III 段采用反时限过电流保护，对于保护 1 来说，其起动电流按照定时限过电流保护的整定方法进行计算，即按照躲开最大负荷电流来整定。IEC 255-4 标准中常用的反时限特性曲线包括：标准反时限特性、非常反时限特性和极端反时限特性。标准反时限特性方程为： 1)/(4.02pITt非常反时限特性方程为： /5.3pIt极端反时限特性方程为： 1)/(802pITt23各式中： 为继电器的动作时间， 为继电器延时整定时间， 为加入继

48、电器的实际电流值，t pTI为继电器的整定电流值。pI JdzI. JIt图 3-7-4 反时限过电流继电器时限特性3.16.2.2 10kV 线路保护配置及逻辑框图在本实验中，10kV 线路保护的基本配置是：三段电流保护、反时限电流保护，保护可选择带方向。三段式电流保护的逻辑框图如图 3-7-5 到 3-20，其中 表示 A、B、C 三相电流的最大值，max.I、 和 分别表示三段电流定值， 和 表示 2 段和 3 段时间定值。1.ZDI2.3.ZDI 2.It3.II 段投入功率方向投入在正方向范围内&I 段出口1.max.ZD 1图 3-7-5 10kV 线路保护电流 I 段动作逻辑框图I I 段投入 2.max.ZD&I I 段出口& 12.It功率方向投入在正方向范围内&图 3-7-6 10kV 线路保护电流 II 段动作逻辑框图24反时限电流保护逻辑框图如图 3-7-8。提供了三种反时限特性，通过控制字可以进行选择。“曲线 1”表示标准反时限特性，“曲线 2”表示非常反时限特性，“曲线 3”表示极端反时限特性。I I I 段投入 3.max.ZD&I I I 段出口& 13.It功率方向投入在正方向范围内&图 3-7-7 10kV 线路保护电流 III 段动作逻辑框图反时限保护投入反时限电