继电保护实验指导书 2015.7.doc

目录实验一 电磁型继电器5实验二 电磁型时间继电器9实验三 微机继电保护测试仪的使用及测试131实验目的132实验仪器133实验方法134 实验报告19实验四 阶段式电流保护测试191实验目的192实验仪器193实验原理194实验步骤204.1试验接线204.2保护相关设置204.3 过流保护电流定值测试204.4 过流保护时间定值测试224.5 过流保护方向元件测试244.6 过流保护I 、II、III段定值校验255实验报告29实验五 距离保护测试301实验目的302实验仪器303实验原理304实验步骤304.1 试验接线304.2 保护设置334.3 距离保护I、II、III段定值校验334.4 阻抗定值测试354.5 阻抗灵敏角测试354.6 阻抗特性测试365 实验报告38实验六 比率差动保护测试391 实验目的392 实验仪器393 实验原理394 实验步骤404.1YH3111差动保护装置设定404.2 AD331微机继电保护测试仪设定414.2.1差流调整界面414.2.2比率差动速断保护测试414.2.3谐波制动测试455 实验报告48前言继电保护是保证电力系统安全可靠运行的主要措施之一，被誉为电力系统的“哨兵”，继电保护装置的正确工作是极其重要的。但要判断继电保护装置在运行中的工作状态却十分困难，因为长期安装在电力系统内的继电保护装置经受故障考验的机会是很少的，并且多数继电保护装置在运行中是不能检测的。因此，为了保证继电保护装置的正确工作，在研制、生产、安装验收、定值整定、定期和补充检验的各个阶段，都需要十分认真的对继电器和保护装置进行各种试验。本书是根据我校电力系统继电保护实验室的实际情况，在前几届实验教学的基础上总结而成的。全书由电气工程系于群、于永进老师编写。硕士研究生赵晓楠、周彦飞为本书做了许多有益的工作，在此表示感谢。限于编者的经验与水平，书中错误和不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。编者2009年10月电力系统继电保护实验室安全操作规程为了按时完成电力系统继电保护实验，确保实验时人身安全与设备安全，要严格遵守如下规定的安全操作规程。1、 实验时，人体不可接触带电线路和带电体。2、 接线或拆线都必须在切断电源的情况下进行。3、 学生独立完成接线或改接线路后必须经指导教师检查和允许，并使组内其它同学引起注意后方可接通电源。实验中如发生事故，应切断电源，经查清问题和妥善处理故障后，才能继续进行实验。4、 通电前应先检查所有仪表量程是否符合要求，是否有短路回路存在，以免损坏仪表或电源。5、 总电源或实验台控制屏上的电源应由实验指导老师来控制，其他人员只能经指导老师允许后方可操作，不得自行合闸。继电器的一般性检验1、 外部检查继电器应符合以下要求：(1) 外壳应清洁无灰尘。(2) 外壳，玻璃或塑料面应完整，嵌接良好。(3) 外壳与底座接合应紧密牢固，防尘密封良好。(4) 整体安装端正，端子接线及焊点牢固可靠，导电部分与屏柜面板的距离不小于35mm。2、 内部和机械检查(1) 内部应清洁，无灰尘和油污。(2) 可动部分应动作灵活，无卡阻现象，转轴纵向和横向活动范围应适当。(3) 时间继电器的钟表机构及可动系统在前进和后退过程中动作应灵活。(4) 各部件安装完好，螺丝拧紧，整定把手应能可靠的固定在整定的位置上，整定螺丝插头与整定孔的接触良好。(5) 弹簧应无变形，层间距离要均匀，整个弹簧平面应与转轴垂直。(6) 内部触点无损伤且接触良好，动作后有明显的动作行程，即压力足够，且行程应符合要求，动、静触点接触时应中心相对。(7) 具有多对触点的继电器，除特殊要求外，各对触点的接触应同步。(8) 内部各焊点应牢固可靠，谨防虚焊、脱焊，相邻焊点及接线鼻之间要有一定的距离，以避免短路。实验一 电磁型继电器一、 实验目的1、 了解DL型继电器的构造，各部分的功用及动作原理。2、 掌握DL型继电器的调整步骤及调整方法。3、 学会DL型电流继电器返回系数的调整方法。二、 主要实验设备序号名称型号数量基本数据1数字交流电流表105A2电流继电器DL-1116A3调压器20.5kVA4刀闸开关1220V，A三、 实验方法电流继电器按结构可分为电磁型电流继电器和感应式电流继电器两种，本实验用到的是DL-11型电磁型电流继电器。电流继电器的特性包括：1）动作电流值：使电流继电器动作的最小电流值。2）返回电流值：使电流继电器返回原始位置的最大值。3）动作变差：连续动作三次，与整定值比较，最大的误差值。4）返回系数：返回电流值 / 动作电流值5）动作时间：继电器线圈得电到继电器触点闭合的时间。1. 电磁型电流继电器的结构及工作原理DL-11电磁型电流继电器结构如图1.1所示图1.1 DL-11系列电流继电器结构图1-电磁铁；2-线圈；3-Z型舌片；4-弹簧；5-动触点桥；6-静触点；7-整定值调整把手；8-刻度盘在图1.1中继电器有两个线圈，用切换片可改接为串联或并联方式，如图1.2所示，2，6接点和4，8接点间为两个线圈，1，3点接外部动作装置。当4， 6接点用切换片连接，2，8接点接外电路时，线圈为串联接入电路；当2，4接点和6，8接点用切换片连接，2，8接点接外电路时，线圈为并联接入电路。图1.2 电流继电器内部线圈接线图当线圈中通过一定电流即动作电流时，所产生的磁场吸引可动的Z形舌片，使轴转动，并带动触点接触,接通外部动作电路，使动作装置动作。正常状态下，继电器整定值的调整方法主要有：旋转调整把手，改变弹簧力矩，调整把手顺时针旋转时，整定值减小，反之整定值增加；改变两个线圈连接方式，当调整把手固定在某一位置不变时，线圈并联时的动作电流是串联时的两倍。2. 实验步骤与内容首先检查实验用的继电器，一般性检验按前述步骤进行，其中：轴的纵向活动范围应在0.15-1.2mm内；继电器在动作位置时，Z型舌片与磁极间的间隙不得小于0.5mm；动触点桥与静触点桥接触时，所交角度应为55-65且在离静触点首端1/3处接触，滑行至末端的1/3处终止；对具有动合、动断触点的继电器，动触点与静触点压接后，和上触点的距离不小于3mm，当动触点在中间位置时对上下触点的距离不应小于1mm，以防上下触点短路。在继电器的整定中注意以下几点：1）整定点动作值与整定值的误差不得超过3%.2）返回系数不小于0.85，大于0.9时应注意触点压力，一般在0.85-0.9范围内较好。3）若需在运行中改变定植，则应进行刻度检验或检验所需改变的定值。4）用保护安装处可能出现的最大短路电流进行冲击试验后，需重复测试整定值，其值与整定值的误差不得超过3%.。5）若以1.05倍的动作电流和保护安装处可能出现的最大短路电流冲击时，触点应无振动或鸟啄现象。当检查完实验用的继电器后，按图1.3接好实验电路。AIDLTTZK11220V图13图中T为220/10V变压器，TZ为调压器，K1为电源开关，A为电流表。实验时将电流继电器动作值调整为你需要整定的电流值，例如1.5A，将调压器旋钮逆时针旋转到底部（即零值）。1）接通电源，缓慢顺时针转动调压器，注意观察电流表的数值，当电流上升到整定电流值左右时，电流继电器动作，常开接点闭合，此时应记录继电器的动作数值，即动作电流值。2）缓慢逆时针转动调压器，观察电流表数值当电流下降到某一数值时。继电器返回原始状态，常开接点打开，此时应记录电流表数值，即继电器的返回电流值。3）以上过程应重复三次，每次动作误差值不应超过整定值的3%。4）分别取三次的动作电流值与三次返回电流值的平均值计算继电器的返回系数：电流继电器返回系数一般为0.850.90之间。改变整定电流值，重复上述实验步骤。将所有结果填入表1-1中。实验时要注意，一点要单向变化（增加或减小）电流值，不应在上下波动时读数电流继电器的返回系数应不小于0.85。如果电流继电器的返回系数在0.9以上，则应检查接点接触的可靠性。如果不合格则需调整舌片吸合位置限位螺杆，但一般不采用调整舌片起始位置螺杆，因为这将改变继电器定值。3、动作值符合标盘刻度值调整把手在标盘上所指的值应符合实际动作值，如果不符合应做如下调整。（1）将继电器手把放在最大值，若与指示值不符合应调舌片的起始位置，当动作电流小于指示值时，将舌片起始位置远离铁芯，反之则移近铁芯。（2）将继电器把手放在最小值，若与指示不符合时，则应调整弹簧。方法是松开手把上固定弹簧的螺丝。然后移动弹簧支杆，顺时针方向电流减小，反之则增加。以上调整互相影响，所以进行该项调整后要进行最大值调整。（3）若动作电流和把手指示值相差太大时，可检查两线圈的接线极性及线圈内部是否短路。四、 实验报告要求报告实验中的步骤及调整方法，把试验所得的数据填入表11中。并回答以下问题。1、怎样调整DL型电流继电器的返回系数？为什么要这样调整？表11整定电流A动作电流A返回电流A返回系数123平均值123平均值判定实验二 电磁型时间继电器一、实验目的1、了解DS型时间继电器的构造。2、了解DS型时间继电器动作电压、返回电压的试验方法。3、掌握DS型时间继电器动作时间的试验方法。二、主要实验设备序号名称型号数量基本数据1万用表MS8222G12时间继电器DS-1131220V3滑动变阻器RX8-2726A,924刀闸开关1220V，10A5电秒表FP-S16可调直流电源10220V三、实验方法时间继电器在电路中一般作为延时元件使用。通过实验应了解时间继电器的动作特性和工作原理。时间继电器的动作特性包括：(1)继电器的动作电压不大于额定电压的70%，并且吸合可靠。(2)继电器的释放电压不小于额定电压的5%。(3)继电器延时时间误差每次不应超过整定值。1 电磁型时间继电器的结构及工作原理DS-113电磁型时间继电器结构如图2.1所示。在图中，若为直流时间继电器，则其电源直接加到继电器线圈，如果是交流时间继电器，则其电源经继电器内部的桥式整流器整成直流后才提供给继电器线圈。时间继电器的内部接线如图2.2所示。当线圈加上电压后，衔铁被吸入线圈内，扇形齿轮曲臂被释放，在钟表弹簧作用下，使扇形齿轮转动，带动棘轮上的传动齿轮，于此同时，摆轮启动器强行推动摆轮，使之立即启动，以缩短启动时间和增加启动的可靠性。因棘轮的作用，使同轴上主传动齿轮只能单向逆时针旋转，同时主传动齿轮带动钟表机构转动。在钟表机构摆动下，使动触点恒速旋转，经一定时限后与静触点接触。动作时限的大小用改变静触点的位置来调整。当继电器线圈断电后，衔铁被返回弹簧顶回原位。同时，扇形齿轮经轴套曲臂被衔铁顶回原位，使钟表弹簧重新拉伸，以备下次动作。图2.1 DS-113系列时间继电器结构图1-线圈；2-铁心；3-衔铁；4-返回弹簧；5、6-静瞬时触点；7-绝缘件；8-动瞬时触点；9-压杆；10-平衡锤；11-摆动卡板；12-扇形齿轮；13-传动齿轮； 14-动延时触点；15-静延时触点；16-标度盘；17-拉引弹簧；18-弹簧拉力调节器；19-摩擦离合器；20-主齿轮；21-小齿轮；22-擎轮；23、24-传动齿轮图2.2 时间继电器的内部接线图2.实验步骤与原理(1) 一般性检验 除按实验一中所述步骤进行一般性检验外，机械部分的检查还必须满足：1) 衔铁应灵活，无明显摩擦，返回应灵活自如。2) 按下衔铁，钟表机构开始走动，直到终止位置，要求走动均匀，不得忽快忽慢、跳动、停卡或滑行。(2) 触点部分检验 触点部分应满足如下条件：1) 衔铁上的弯板在固定槽内应无明显摩擦，瞬时切换触点的开闭良好。2) 松开静触点固定板的固定螺丝时，其转动应灵活无摩擦。3) 动触点在钟表机构的轴上固定牢固。按下衔铁，动触点应在距静触点首端约1/3处开始接触，滑行道1/2处停止，可靠的闭合静触点，不得碰击触点簧片。衔铁释放后，动触点应随衔铁迅速返回原位。(3) 动作电压与返回电压检验 K1当检查完实验用的继电器后，按图2.3接好电路。+RDStVK3图2.3 tDSR+-K2-220V-220V-TV220V丄K3图2.41) 将时间继电器DS-113的延时时间调整在较大位置。2) 电路接好后，将滑动变阻器R的阻值调整到最小位置(注意滑动变阻器的接线方法)，闭合开关K，接通直流电源，此时继电器不吸合。3) 缓慢调节滑动变阻器，使电压值逐步上升，注意电压表V显示的电压值，当电压上升到某一值时，继电器的衔铁刚好被吸入，记下该电压值，接着做三次冲击合闸试验，衔铁均能吸入，则此时电压为继电器的动作电压。否则还需要提高电压重做冲击试验。动作电压不大于额定电压的70%，即220V70%=154V。4) 将电压调整为额定值，然后缓慢调节可调电阻，使电压逐渐下降至时间继电器衔铁返回到原始位置时的最高电压，此时电压即为继电器的返回电压。返回电压不小于额定电压的5%，即220V5%=11V。5) 将试验测得的动作电压，返回电压记入表2-1中。(4) 动作时间的检验时间继电器的动作时间检验的接线如图2.4所示。当接线经检查无误后，调整时间继电器延时接点的动触点于刻度盘上某一指示数值，并固定好。1) 接通操作电源K1，电秒表电源K3。按下电秒表的复位按钮，使其复位。2) 接通开关K2，时间继电器动作，电秒表记录时间，继电器延时触点闭合，电秒表停止计时，一般连续实验三次取其平均值。检查延时时间误差，继电器延时时间误差每次不应超过整定值。3) 一般来说继电器刻度盘上指示数值均应进行校验，在刻度每一点上进行三次测量取三次平均值，在本实验中，可取较小、中间、较大三个数值进行校验。注意校验时，通电时间不宜过长，以免继电器线圈过热而烧毁。将实验数据记入表2-1中。四、实验报告要求报告实验中的步骤及调整方法，把试验所得的数据填入表21中。表21型号规格动作电压返回电压动作时间整定值实验值(三次实验值)平均值判定实验三 微机继电保护测试仪的使用及测试1实验目的1.1熟悉并掌握AD331微机继电保护测试系统的使用1.2熟悉并掌握YH3211线路保护测控装置的使用1.3测量电压、电流、功率等各电量，验证YH3211线路保护测控装置的测量结果是否与AD331微机继电保护测试系统输出一致。2实验仪器AD331微机继电保护测试仪、YH3211线路保护测控装置、连接线、线夹、螺丝刀、插排3实验方法3.1 AD331微机继电保护测试仪简介3.1.1面板说明图3.1 AD331测试仪面板3.1.2接线端子（1）Voltage Output 电压输出一般地，Ua、Ub、Uc 分别对应A、B、C 三相电压，第4 路电压Ux 的输出方式由软件设定，N 为电压接地端子；（2）Current Output 电流输出一般地，Ia、Ib、Ic 分别对应A、B、C 三相电流，N 为电流接地端子（Ia、Ib、Ic任意两并或三并输出大电流时，建议将两个N 端子并联输出）；（3）Binary Input 开入量 A 与a 共用公共端、B 与b 共用公共端、C 与c 共用公共端、R 与r 共用公共端；开入量可以接空接点，也可以接 10250V 的带电位接点，如下图示。一般地，A、B、C 分别连接保护的跳A、跳B、跳C 接点，R 连接保护的重合闸接点；图3-2 AD331微机继电保护测试仪开入量接线图（4）Binary Output 开出量开出量为空接点，接点容量250V/2A，其断开、闭合的状态切换由软件控制；3.1.3 指示灯（1）1、2、3、4：开出量闭合指示灯；（2）A、B、C、R、a、b、c、r：开入量闭合指示灯；（3）Ia、Ib、Ic：电流输出回路正常指示灯（电流回路开路时，相应的指示灯亮）；3.1.4 操作按钮及键盘（1）1、2、3、4、5、6、7、8、9、0， ：数字输入键；（2）+、-：数字输入键，作“+”、“-”号用，亦可作为试验时增加、减小控制键使用；（3）：退格键，用于数字输入时，退格删除前一个字符；（4）Enter：确认键；（5）Esc：取消键；（6）PgUp、PgDn：上、下翻页键；（7）方向键：上、下、左、右光标移动键；（8）Tab：切换键；（9）Help：帮助键；（10）Start：开始“试验”的快捷键；（11）F5、F8、F10：试验过程中的辅助按键，具体功能由相应的测试软件设定。3.1.5 注意事项启动测试仪前，请确认：1) 测试仪可靠接地（接地线端孔位于电源插座旁）；2) 绝对禁止将外部的交直流电源引入到测试仪的电压、电流输出插孔！3) 工作电源误接 380VAC 将长期音响告警；开始试验前，请确认：单相电流超过 10A 时，请按F5或根据提示选择切换到重载输出！3.1.6操作步骤（1）关闭所有与测试仪连接的电源；（2）利用专用测试导线：a、将测试仪的电压、电流输出端子接至被测试的保护屏或其它装置；b、将被测试保护屏或其它装置上的动作出口接点引回到测试仪相应的开入端子（注意：A 与a 共用公共端、B 与b 共用公共端、C 与c 共用公共端、R 与r共用公共端）；(3) 开启电源开关，启动测试仪，此时液晶屏显示：利用方向键移动光标，按Enter 选择所要求的测试仪运行方式；a、脱机运行 - 即测试仪脱机独立运行，使用内置的工控测试软件进行试验操作，测试结果将直接存储在内置硬盘中。该方式省去了外接计算机的接线以及计算机和测试仪之间的连接，比较适合于现场空间狭小的测试场所；b、外接 PC 机控制 - 选择该方式时，测试仪内的工控软件将自动退出，测试仪完全由外接的PC 机控制；根据提示，选择测试仪和外接PC 机的通讯端口：COM1，COM2，或USB，屏幕显示“提示：外接PC 控制（串口COM1/COM2/通用串行总线USB）”；启动外接PC 机内的ONLLY 测试软件WINDOWS 版本，根据需要进行操作，如工控机软件上传、工控机软件升级等，双击相应的图标，即可进入相关子菜单界面，若子菜单界面显示“Welcome to ONLLY”，表示上下联机成功，否则将出现“联机失败”（注:一旦出现“联机失败”，请确认连接线端口选择否正确，连接是否可靠，然后用鼠标点击界面上方的“联机”菜单或图标按钮，尝试重新联机）；c、退出 - 测试仪进入屏幕保护状态；3.1.7主要的软件测试功能 选择脱机运行方式，简单了解以下菜单，具体应用可参考后续实验。（1）电压/电流 -测试电压、电流、功率方向、中间继电器等各类交直流型继电器的动作值、返回值，以及灵敏角等。本菜单同时也是整套测试软件中最基本的菜单，可以同时提供4路电压，3 路电流；手控试验方式下，各路电压电流的幅值、角度和频率可以任意调整。（2）时间测试 - 测试电压、电流、功率方向、中间继电器等各类交直流型继电器的动作时间，以及阻抗继电器的记忆时间等。（3） 故障再现 -将COMTRADE 标准格式的录波文件通过测试仪进行波形回放，实现故障再现。（4）线路保护定值校验 -测试距离、零序、过流、负序电流以及工频变化量阻抗等线路保护的定值校验，定性分析保护动作的灵敏性和可靠性。（5）阻抗/方向型继电器 -测试阻抗/方向型继电器的动作值、返回值、灵敏角，以及动作边界特性，精工电流，精工电压等。（6）常规继电器测试 -用于进行单个常规继电器（如电压、电流、功率方向，时间、中间及信号继电器等）元件测试，可以完成动作值、返回值、灵敏角以及动作时间等的测试。3.1.8 关闭AD331微机继电保护测试仪按“ESC”键回到主界面后，继续按“ESC”键，界面显示“关机”等选项，移动方向键到“关机”项，并按确认键。系统提示“您可以安全的关机了”后，再关闭外接220V交流电。3.2 YH3211线路保护测控装置简介3.2.1 YH3211线路保护测控装置概述YH3211线路保护测控装置采用交流采样技术，采样频率1200HZ，保护电量的基波及谐波通过数字滤波，用差分和付氏算法求得，可以测量回路的电压、电流、有功、无功、功率因数、频率，直接汉字显示实际值（一次、二次值）。保护配置为带方向（或不带方向）的速断保护、带方向（或不带方向）的过流保护、低压启动的过流保护、低电压和滑差闭锁的低频减载检无压、检同期、三相一次重合闸、重合闸后加速、手合前加速。所有保护种类可方便投退，定值可方便修改。3.2.2 YH3211线路保护测控装置液晶操作说明装置上电后，按“显示”键，将显示“数据查询”“报警查询”“报警清除”“时间设定”“定值设定”“定值查询”等二级菜单。按“上方向”键和“下方向”键，选择需要设定的二级菜单，按“查询”键进入。下面以“定值整定”菜单介绍，其他菜单操作步骤与此相似。选定“定值整定”并按“查询”键后，将显示密码界面“0000”，光标闪烁。按下“整定”键，光标不闪烁后，再按“下方向”键，进入整定界面。按“上方向”键和“下方向”键移动菜单项，按“+”“-”键可更改保护投退和定值更改，修改完毕按“整定”键确认。整定完毕后，按下“显示”键，定位到其他二级菜单进行修改或者观察测量数据。3.3测量电压、电流等电气量3.3.1实验接线YH3211线路保护测控装置与AD331微机继电保护测试仪的接线图如图3-3所示。图3-3YH3211线路保护测控装置与AD331微机继电保护测试仪的接线图3.3.2 实验步骤（1）进入“定值设定”菜单，检查并退出各种保护，重点理解PT、CT变比含义。设置好变比，切到“数据查询”菜单查看电压、电流、频率、功率及功率因数并结合设置的变比进行手工计算与所测得的结果对照，查看电压电流的大小、相位是否与继保测试仪提供的数据相等。（2）操作微机继电保护测试系统，在“电压/电流（交流）”菜单中（如下图）设置电压、电流的有效值和相位。在“电压/电流（交流）”菜单里，可以用手控和程控两种方式分别更改电压电流的幅值和相位。在程控方式下，电压电流值无需手动输入，自动设为变量变化范围中的起点值。在手控方式下，需要手动输入一个起点值。为了便于观察和对比两台装置的数据，本实验采用手控方式。具体页面设置和说明如下所述：（1）“电压电流”页面设置1）电压值：自行设定（可以设定57.735V，三相对称）。数值特别低时，对频率的测量有影响。 2）电流值：自行设定，一般低于10A（三相对称）。当超过10A，必须按F5将电流投入重载实验！3）频率：设为 50Hz。（2） “变量选择”页面设置：1）第一变量：自行设定。一般地，根据测试要求选择合适的步长，步长越小，测试精度越高。程控试验时，仅第一变量有效；手控试验时，第一、二、三变量均有效，试验过程中的当前变量可以通过 Tab键在三者之间切换。2）记录变量：试验过程中动作或返回时需要记录的变量，默认和第一变量相同，设为Ia幅值。也可另行选择。3）程控/手控：设为手控方式，按“+”“-”键更改当前变量数值。当设定程控时，当前变量的变化过程完全由程序控制，用户对试验的干预仅限于通过ESC 键终止试验。4）变化范围：程控有效。设置第一变量变化的起点和终点，应保证能覆盖保护的动作范围。设为4.5A（变化起点）5.5A（变化终点） 。5）变化方式：程控有效。设为始终。需要测试动作值和返回值时，则设为始终始。6）每步时间：大于保护的动作出口时间（0.5s），设为0.6s。7）返回方式：设为动作返回。8）每步前复归：每步变化前是否需要输出一个复归状态（模拟故障前，以使保护复归）；此处不需要每步前复归，试验过程中，第一变量连续变化；9）复归时间：复归状态的输出时间，一般取大于保护的复归时间，以保证保护可靠复归，设为1.0s。复归状态为空载状态，即电流输出为0，空载电压由“复归电压”参数决定。10) 复归电压：设为 57.735V。（3） “开关量”页面设置：此处不需要考虑。（4） 参数设置完毕后，按测试仪面板上的“Start”快捷键开始试验，或按“试验F9”按钮开始试验，手动按加、减键调整继保测试仪的输出值并观察保护装置的数值的变化。注意若任一相电流超过10A，则选择投入重载！试验结束后，根据提示，选择是否保存试验结果。4 实验报告4.1 将继保测试仪的输出设置为额定值（相电压为100V，相电流为5A），根据继保测试仪的电压输出值和线路保护装置的变比设置，推导出线路保护装置的输入与输出电压、电流的关系（公式），记录测量电流值填表。保护装置的输入值保护装置的输出值理想输出值（计算值）误差（实测值-计算值）/计算值4.2 理解并推导出线路保护装置测量的电压、电流量的相位关系。实验四 阶段式电流保护测试1实验目的1.1 掌握过流保护的电路原理，深入认识继电保护、自动装置的二次原理接线图和展开接线图。1.2 掌握过流保护的电流定值、时间定值和方向元件的测试。1.3 掌握过流保护I、II、III段定值校验。1.4 进行实际接线操作, 掌握过流保护的整定调试和动作试验方法。1.5 深刻理解继电保护的“四性”要求。2实验仪器AD331微机继电保护测试仪、YH3211线路保护测控装置、连接线、线夹、螺丝刀、插排。3实验原理结合课堂所学及电力系统继电保护原理的“第三章 电网的相间电流、电压保护和方向性相间电流、电压保护”一章理解。4实验步骤4.1试验接线4.2保护相关设置以II段保护为例，在保护装置的“定值设定”界面仅投“速断II段保护”，根据需要投入方向保护。4.3 过流保护电流定值测试在“电压/电流（交流）”菜单里，可以用手控和程控两种方式分别对过流保护、段的电流定值进行测试。在测试的过程中，为了保证结果的正确性，建议把保护装置的非测试段退出。下面以“过流II段（定值5.0A，时间0.5s，如无特别说明下同）”为例，来介绍用“电压/电流（交流）”中的程控方式来测试过流保护电流定值的方法。1 “电压/电流”页面：电压值设为57.735V；在程控方式下，电流值无需手动输入，自动设为变量变化范围中的起点值，在手控方式下，手动输入一个低于保护定值的电流值，如Ia设为4.55A，Ib、Ic为0A；频率为50Hz。2 “变量选择”页面：（1）第一变量：设为Ia 幅值，变化步长设为0.1A。一般地，根据测试要求选择合适的步长，步长越小，测试精度越高。 程控试验时，仅第一变量有效； 手控试验时，第一、二、三变量均有效，试验过程中的当前变量可以通过Tab键在三者之间切换。（2）记录变量：试验过程中动作或返回时需要记录的变量，默认和第一变量相同，设为Ia幅值。也可另行选择。（3）程控/手控：设为程控方式。试验过程中，当前变量的变化过程完全由程序控制，用户对试验的干预仅限于通过ESC 键终止试验。（4）变化范围：设置第一变量变化的起点和终点，应保证能覆盖保护的动作范围。设为4.55A（变化起点）5.5A（变化终点）。（5）变化方式：设为始终。需要测试动作值和返回值时，则设为始终始。（6）每步时间：大于保护的动作出口时间（0.5s），设为0.6s。（7）返回方式：设为动作返回。（8）每步前复归：每步变化前是否需要输出一个复归状态（模拟故障前，以使保护复归）；此处不需要每步前复归，试验过程中，第一变量连续变化；（9）复归时间：复归状态的输出时间，一般取大于保护的复归时间，以保证保护可靠复归，设为1.0s。复归状态为空载状态，即电流输出为0，空载电压由“复归电压”参数决定。（10）复归电压：设为 57.735V。3 “开关量”页面设置：根据实际的实验接线将动作接点设为A接点，其余变量不考虑。4 参数设置完毕后，按测试仪面板上的“Start”快捷键开始试验，或按“试验F9”按钮开始试验。在动作值测试过程中，采用脉冲式变化按步长增大电流输出值并观察电流的变化过程，直到保护动作出口，开入接点A闭合，记录动作值；而后电流值按步长减小，再次记录动作值；然后自动结束试验并计算出返回系数。分别记录动作值及返回系数实验结束记录动作值和返回系数，填表1。5 注意事项 此处需要测试返回系数，故电流的变化范围须保证覆盖动作值和返回值，即变化范围不要太小。任一相电流大于10A时需投入重载。4.4 过流保护时间定值测试在“交流时间”菜单里，可以分别对过流保护、段的时间定值进行测试。在测试的过程中，为了保证结果的正确性，建议把非测试段退出。试验过程分3 个状态：状态状态状态，一般地，状态为试验的起始状态，状态为测试状态，状态为试验的结束状态。下面以“过流段”为例，来介绍用“交流时间”菜单来测试过流保护时间定值的方法。1 “状态”页面：状态模拟正常运行状态，使保护复归。设为空载状态，即电压为额定电压57.735V，电流为0A。2 “状态”页面：状态模拟故障状态，设为BC相间故障，也可以选为其他故障；为保证测试结果的正确，根据规程，应输入1.2 倍定值，测试动作时间，故短路电流设为6.0A，即Ib=Ic=6.000A。3 “状态”页面：状态模拟故障切除后状态，设为空载状态。4 “计时”页面设置：（1）计时 1 启时方式：设为“进入状态启时”，即进入故障状态后，计时1 开始计时。（2）计时 1 停时方式：设为“A 接点：闭合停时”，根据实际接线，当保护动作出口后，开入接点A 会闭合，则计时1 停止计时。（3）状态结束方式：设为“计时1 停时”，即当计时1 停止计时，测试仪就结束状态的输出，自动进入状态（即试验的结束状态），完成整个交流时间的测试过程。5 “模型”页面：该页面设置值一般不需要用户修改，可直接使用默认值。6试验过程及结果记录：参数设置完毕后，按测试仪面板上的“Start”快捷键开始试验，或按“试验F9”按钮开始试验。在动作时间测试过程中，先输出状态，等保护整组复归后，再按“Enter”键进入状态，等保护动作，接点闭合，计时1 停时后，测试仪自动进入状态，最后按“Enter”键，结束试验。试验结束后，根据提示，选择是否保存试验结果。实验结束记录动作时间（表2），结合记录值理解“四性”。注意事项该菜单有 3 个独立的计时器，可分别设置启时和停时方式，能同时测试并记录3个时间，例如对于分相跳闸的保护装置，可用来记录分相跳闸的不同步时间。4.5 过流保护方向元件测试在“电压/电流（交流）”菜单里，可以用手控和程控两种方式分别对过流保护、段的方向元件进行测试。在测试的过程中，为了保证结果的正确性，建议把非测试段退出。下面以“过流段”为例，来介绍用“电压/电流（交流）”中的程控方式来测试A相功率方向元件（Ik = Ia ，Uk = Ubc）的方法。由于YH3211保护装置功率内角为30，故动作区域为-120 60。需投入过流II段方向保护。1 “电压电流”页面：因进行A相功率方向元件动作区测试，故只设置Ia大于动作电流（如6.0A），且Ia的相角固定为0，其他两相电流均为0。电压：。2 “变量选择”页面：（1）第一变量：设为Ub，Uc角，即ph（Ubc），变化步长设为1.000。（2）记录变量：设为Ub相角。由于记录变量中暂无Ubc相角，故设为Ub相角，为保证记录的结果（Ub相角）与实际所需结果（Ubc相角）一致，应保证Ub与Uc的初始相角差为180。（3） 程控/手控：设为程控方式。（4） 变化范围：设为-140（变化起点）70（变化终点） 。（5） 变化方式：由于需要扫描两个动作边界，并计算灵敏角，故设为始终始。（6） 每步时间：大于保护的动作出口时间，设为0.6s。（7） 返回方式：全程变化。（8） 每步前复归：设为“全程复归”。（9） 复归时间：设为 1.0s；（10）复归电压：设为 57.735V；3 “开关量”页面：根据实际的动作接线，将动作接点设置为A接点，其余变量不考虑。4试验过程及结果记录：参数设置完毕后，按测试仪面板上的“Start”快捷键开始试验，或按“试验 F9”按钮开始试验。 在灵敏角测试过程中，采用固定Ia 的相角为0，改变Ub、Uc相角。Ub、Uc相角先按“始终”方向变化，即从变化起点开始，采用脉冲式变化按步长增大Ub、Uc相角，直到保护动作出口，开入接点 A 闭合，记录边界 1 的动作值；然后Ub、Uc相角按“终始”方向变化，即从变化终点开始，采用脉冲式变化按步长减小Ub、Uc相角，直到保护动作出口，开入接点 A 闭合，记录边界 2 的动作值，并计算出动作灵敏角，自动结束试验。 试验结束后，根据提示，选择是否保存试验结果。上述实验过程只测试了-120边界，为了测试60边界，可改变Ub,Uc角变化范围，如90（变化起点）-90（变化终点）。实验结束填写表3。注意事项（1）由于记录变量中只有相电压的角度，为保证记录结果与理论值一致，应保证测试过程中所需的两相电压的初始相角差为180。（2）对于灵敏角的测试必须采用“始终始”，“全程变化”的方式。4.6 过流保护I 、II、III段定值校验在“过流保护定值校验”菜单可以定性分析过流保护各段动作的灵敏性和可靠性，能一次性自动完成过流、段定值校验，根据规程，一般是以5%误差为标准对动作值进行定点校验。即应满足过流保护在 1.05 倍定值时可靠动作，在 0.95 倍定值时可靠不动作，在 1.2 倍定值时，测试保护的动作时间。下面以YH3211线路保护装置为例，介绍过流、段定值校验的方法。其他具有相同保护原理的保护测试可参考此测试方法。在“过流保护定值校验”菜单里，根据测试项目和故障类型的选择，试验分别由若干个子试验项目构成，各子试验项目的试验过程一般包括：故障前故障，跳闸重合闸再跳闸（永跳），其中，每一个子试验项目中故障的启动方式由用户设置（自启动，或按键启动）。1保护相关设置（1）保护定值设置：序号定值名称数值序号定值名称数值1过流I段定值8.0A2过流I段时间0.0s3过流II段定值5.0A4过流II段时间0.5s5过流III段定值3.0A6过流III段时间1.0s（2）保护软压板设置：在“定值设定”里，把“过流I段保护”、“过流段保护”、“过流III段保护”均投入，定值设定和延时按上表设定，其他保护均“退”。 2“定值”页面：速断、限时速断、定时限过流、速断 T1、限时速断T2、定时限过流T3，根据保护定值分别设为过流定值和时间。3“项目”页面：根据需要，选择各段过流定值的测试倍数，倍数可以改变，打“”者表示选中测试。根据规程满足5%误差的要求，各段的测试项目选择为 1.05 和 0.95。若想测试保护的动作时间，也可同时选择 1.2 倍测试倍数。4“故障”页面：根据需要，选择需要进行测试的故障类型，打“”者表示选中测试，同时可设置该类故障的故障方向，一般都设为正向故障。5“设置”页面：本页参数针对所有进行测试的故障类型进行设置，包括：故障的触发方式，是否为永久性故障、短路合闸角的大小等，其中：（1）故障触发：选择各故障触发的方式，包括自启动和按键启动两种方式，为方便试验，一般设为“自启动”； 自启动：本次子试验结束后，程序自动进入下一个子试验项目； 按键启动：本次子试验结束后，程序自动提醒，等待用户按键，控制是否进入下一个子试验项目；（2） 故障前时间： 每次子试验项目测试前，测试仪均输出一段时间的故障前状态（即空载状态），以保证保护可靠复归，且重合闸准备完毕。故，该时间的设置一般大于保护的复归时间（含重合闸充电时间），通常取 2025 秒左右。由于本次试验不测重合闸，故只大于保护的复归时间即可，设为 2.000s。 （3） 永久故障？：设置所有待测试故障的性质，设为“瞬时性故障”。 （4） 试验限时：每次子试验项目从进入故障到结束之间的时间，一般地，应保证保护在该时间内可以完成整个“跳闸重合再跳闸”的过程。由于本次试验不测重合闸，故只大于过流段的时间即可，设为 2.000s。 （5） 其他的参数设置均取默认值，如图所示。 5 “开关量”页面设置：开入接点：一般馈线保护都采用三相跳闸出口，故根据实际接线，把开入接点 A设为“三跳接点”，确认时间默认为“15ms”，其他的开入接点和开出量由于不影响试验，均可取默认值，如图所示。 6 “模型”页面设置：（1） 计算模型：一般取“电流恒定”，即定电流（短路电流）方式。 （2） 额定电压：保护 PT 二次侧的额定相电压，一般为 57.735V。 （3） 频率：电压、电流的输出频率，中国大陆地区为 50.0Hz。 （4） 短路阻抗 Zl：设置短路时的阻抗，一般可取默认值 1.090，也可修改，但要保证计算出的短路电压不越限。 （5） 补偿系数 Kl：短路阻抗 Zl 的零序补偿系数，为方便理解设为 00，也可修改，但要保证计算出的短路电压不越限。 （6） 电流配置：根据实际接线，设为第1组电流输出。 （7） 其他的参数设置均取默认值，如图所示。 7 试验过程及结果记录：参数设置完毕后，按测试仪面板上的“Start”快捷键开始试验，或按“试验 F9”按钮开始试验。 在过流保护定值校验过程中，每测试一个子试验项目，测试仪均先输出空载状态（输出时间为故障前时间 2.0s），然后自动进入故障状态，直到保护动作出口，开入接点 A 闭合，记录动作时间（故障状态的最长输出时间为 2.020s，等于试验限时+跳闸延时），最后自动结束本次试验，进入下一个子试验项目。 等所有子试验项目测试结束后，根据提示，选择是否保存试验结果。建议实验中可以再另外对临界动作值进行校验（可以更好的理解可靠系数的含义），记录结果于表4并分析实验数据。实验过程注意观察“项目”、“故障”、“模型”三个界面中变量的变化：当改变左边窗口变量的值时，右边窗口相关的变量也会变化。理解其含义，并以速断I段为例计算验证在1.2倍的额定电流时“模型”界面里的短路阻抗Zl、补偿系数Kl以及相电压相电流四个变量之间的关系。注意事项 (1)由于此次试验不测试过负荷保护，故有关过负荷的参数可不考虑设置，但在“定值”页面设置中必须保证 T4 T3 T2 T1。 (2)如果只需要校验过流保护某一段的灵敏性和可靠性，可通过修改“项目”页面设置中的“测试倍数”来达到要求。 (3)合理设置“模型”页面设置中的短路阻抗 Zl 和补偿系数 Kl，以保证计算出的短路电压不越限。(4)注意若任一相电流超过10A，则选择投入重载！5实验报告5.1 什么是继电器的动作电流、返回电流、返回系数及继电特性。返回系数在继电保护装置中的用途。5.2 该实验测试的灵敏角与最大灵敏角的关系，最大灵敏角与内角的关系。5.3实验4.2.4中，如何选择“变量选择”内的相角变化范围。5.4 功率方向继电器中“死区”的含义及其避免措施。5.5 三段式电流保护为什么要使各段的保护范围和时限特性相配合？表1 过流保护电流定值记录电流整定值步长动作值返回值返回系数5A0.2A0.1A0.05A0.01A表2 过流保护时间定值记录电流整定值动作时间/ms平均值I段8AII段5AIII段3A表3 过流保护灵敏角记录内角边界1边界2灵敏角30平均值表4 过流保护三段定值校验测试序号项目电流故障类型动作时间X段应该动作实际动作X段合格？123N实验五 距离保护测试1实验目的1.1 掌握距离保护的阻抗定值、阻抗灵敏角和阻抗特性的测试。1.2 掌握距离保