继电保护实验指导书2016宣城.doc

继电保护原理实验指导书合肥工业大学新能源利用与电气控制实验教学中心2016.05目 录一、常规继电器特性实验2（一）LG-11型功率方向继电器特性实验2（二）方向阻抗继电器特性实验6（三）DCD-5A型差动继电器特性实验10（四）思考题14二、电磁型三相一次重合闸实验15（一）实验目的15（二）基本原理15（三）思考题18三 输电线路距离保护实验19（一）实验目的19（二）实验内容19（三）思考题26四 变压器差动保护实验27（一）实验目的27（二）实验内容27（三）思考题32附录一：微机保护装置的使用方法33（一）微机保护单元箱的面板布置33（二）装置面板各部分的作用33（三）装置整定值设置36（四）微机保护装置使用注意事项3738一、常规继电器特性实验（一）LG-11型功率方向继电器特性实验1实验目的（1）学会运用数字式移相器测量电流和电压之间相角的方法。（2）掌握功率方向继电器的动作特性、接线方式及动作特性的试验方法。（3）研究接入功率方向继电器的电流、电压的极性对功率方向继电器的动作特性的影响。2LG-11型功率方向继电器简介在单侧电源的电网中，电流保护能满足线路保护的需要。但是，在两侧电源的电网（包括单电源环形电网）中，只靠简单电流保护的电流定值和动作时限不能完全取得动作的选择性，为此，必须在保护回路中加方向闭锁，构成方向性电流保护，要求只有在流过断路器的电流的方向从母线流向线路侧时才允许保护动作。1）LG-11整流型功率方向继电器的工作原理LG-11型功率方向继电器是目前广泛应用的整流型功率方向继电器，其比较幅值的两电气量动作方程如下式，执行元件采用极化继电器JJ。R5c51112JJ453056*BZ1BZ278*Y*W1W2W3W4W2W3W1DKBYBC1UmImR1R2R5BZ29102QFR6C2C4C3BZ1图2-9 LG-II 功率方向继电器原理接线图(a)交流回路图 (b)直流回路图(a)(b)2）功率方向继电器的动作特性最大灵敏线动作区非动作区aOajk图2-10 LG-11型功率方向继电器的动作特性（a为30或45）LG-11型功率方向继电器的动作特性如图2-10所示通常功率方向继电器的动作特性还有下面两种表示方法：（1）角度特性： （2）伏安特性：图2-11 功率方向继电器（j=30）的角度特性ImIpu.r.minUpu.r.minUpu.r图2-12 功率方向继电器的伏安特性jmUpu.r.minUpu.r600-30-1203）相间短路功率方向继电器的接线方式90图2-13 cosj=1时IA、UBC的相量图由于功率方向继电器的主要任务是判断短路功率的方向，因此，对其接线方式应提出如下要求。（1）正方向任何形式的故障都能动作，而当反方向故障时则不动作。（2）故障以后加入继电器的电流和电压应尽可能地大一些，并尽可能使jr接近于最灵敏角jlsen，以便消除和减小方向继电器的死区。为了满足以上要求，功率方向继电器广泛采用的是90接线方式，即在三相对称的情况下，当 cosj=1时，加入继电器的电流，如和电压相位相差90。如图2-13所示。3实验内容1）功率方向继电器电压潜动现象检查实验LG-11功率方向继电器实验原理接线如图2-14（1）所示。图中，380V交流电源经移相器和调压器调整后，由bc相分别输入功率方向继电器的电压线圈，A相电流输入至继电器的电流线圈，注意同名端方向。图2-14（a） LG-11功率方向继电器实验原理接线图（1）图2-14（b） LG-11功率方向继电器实验原理接线图（2）实验步骤如下：（1）熟悉LG-11功率方向继电器的原理接线及试验原理。（2）按实验原理线路图2-14（1）接线，将电流回路开路。（3）调节三相调压器和单相调压器，使其输出电压为0V。（4）合上三相电源开关，调节三相调压器对电压回路加入110V电压。（5）测量极化继电器JJ两端之间电压，若小于0.1V，则说明无电压潜动。 2）用实验法测LG-11整流型功率方向继电器角度特性Upu = f（j），并找出继电器的最大灵敏角和最小动作电压。实验步骤如下：认真阅读LG-11功率方向继电器原理图（图2-9）和实验原理接线图2-14（2）。（1）按图2-14（2）所示原理接线图接线。（2）检查线路无误后，合上三相电源开关、单相电源开关、直流电源开关和移相器电源开关。（3）调节单相调压器的输出电压使电流表的读数为1A，并保护此电流值不变。（4）在操作开关断开状态下，调节三相调压器的输出电压约为20V左右，按下移相器开机按钮，继续调节调压器输出，使电压表读数为20V。（5）调节移相器，在电压表为给定值的条件下找到使继电器动作（动作信号灯由不亮变亮）的两个临界角度j1，、j2， ，将测量数据记录于表2-6中。（6）保持电流为1A不变，调节三相调压器，依次降低电压值，重复步骤（5）的过程，在给定电压的情况下，使继电器动作的j1，、j2，并记录在表2-6中。当所需电压很小时，如2V、1.5V、1.0V时，用下面方法来进行调节。（7）将两个滑线电阻的滑动触点移到靠近移相器输出bc接线端，调节三相调压器使其输出电压为5V。（8）合上操作开关K1，调节两个滑线电阻的滑动触点使电压表读数为所需电压。（9）调节移相器角度，找到j1，、j2，将数据记录于表2-6。（10）当电压值达到很小时，继电器不再动作，此电压范围内就是电压死区。此动作电压临界值就是最小动作电压。（11）实验完成后，使调压器输出为0，断开所有电源开关。（12）计算继电器的最大灵敏角，绘制角度特性曲线，并标明动作区。表2-6 角度特性Upu = f（j）实验数据记录表U/V20105321.51.0j1=j1，-90 /度j2=j2，-90/度3）用实验法作出功率方向继电器的伏安特性Upu = f（Ir）和最小动作电压实验步骤如下：（1）调整功率方向继电器的内角j=30，调节移相器使电压与电流之间的角度j = jsen，即调节移相器的角度为jsen+90。，并保持不变。（2）实验接线与图2-14（2）相同，检查线路无误后，合上三相电源开关、单相电源开关和直流电源开关，按下移相器的电源开关。（3）调节移相器加入一定电压（20V左右），按下移相器开机按钮。（4）调节三相调压器将电压表读数调至表2-6中的某一给定值。调节单相调压器的输出，改变继电器输入电流的大小，当继电器动作时，记录此时电流表的读数。（5）重复步骤（3）和（4），在依次给出不同的电压时，找出使继电器动作（指示灯由不亮到亮）的相应的电流值，记入表2-7中。注意找出使继电器动作的最小电压和电流。表2-7 伏安特性Upu = f（Ir）实验数据记录表Upu/V20105321.51Ir/A（6）实验完成后，使所有调压器输出电压为0V，断开所有电源开关。（7）绘出Upu = f（Ir）特性曲线。4思考题（1）功率方向继电器为什么会有死区？应如何消除死区？（2）用相量图分析加入功率方向继电器的电压、电流极性发生变化对动作特性的影响。（3）LG-11整流型功率方向继电器的动作区是否等于180度？为什么？（4）整流型功率方向继电器的角度特性与感应型功率方向继电器角度特性有什么差异？（5）功率方向继电器为什么要采用90接线？用0接线行不行？（6）改变内角a对保护动作性能有何影响？它有何实质意义？（7）角度特性及伏安特性有什么用途？（二）方向阻抗继电器特性实验阻抗继电器是距离保护中不可缺少的元件，它是低动作量的继电器，它有多种特性，LZ-21整流型方向阻抗继电器在电力系统中应用相当广泛。1实验目的（1）熟悉整流型LZ-21型方向阻抗继电器的原理接线图，了解其动作特性。（2）测量方向阻抗继电器的静态特性，求取最大灵敏角。（3）测量方向阻抗继电器的静态特性，求取最小精工电流。（4）研究方向阻抗继电器记忆回路和引入第三相电压的作用。2LZ-21型方向阻抗继电器简介12ZKIKYBUmZIK图2-15 阻抗继电器的构成原理说明图1比较电路 2输出1）LZ-21型方向阻抗继电器构成原理及整定方法 （2-8）式中。式（2-8）表明，整定阻抗Zset是一个与DKB的模拟阻抗ZI和电压变换器YB的变比有关的阻抗。当适当调节DKB原方绕组的匝数和调节nYB的大小时，可以得到不同的整定阻抗值。例如：当nPT=1，nCT=1，ZI=2W时，若要整定阻抗为Zset=20W，则YB抽头可选10匝。2）LZ-21型方向阻抗继电器原理图分析DKB12I134I280726091110*VD1R1mR2VD2VD3R3nR4VD41214 II段R67*I段YB1356UB*UAXTKPKPUCKPJYB图2-16为其原理接线图。图2-16 LZ-21型方向阻抗继电器原理接线图3LZ-21型方向阻抗继电器的接线方式根据阻抗继电器的工作原理，输入到继电器的电压和电流应满足下列要求：（1）继电器的测量阻抗应正比于保护安装处至短路点的线路阻抗，以便正确地测定故障发生点；（2）继电器的测量阻抗应与故障类型无关，即保证在发生各种不同类型短路时保护都能动作。4LZ-21方向阻抗继电器的特性阻抗继电器是距离保护中不可缺少的元件，它是低动作量的继电器，它有多种特性，LZ-21整流型方向阻抗继电器在电力系统中应用相当广泛。1）LZ-21阻抗继电器的Zpu=f(j)特性前述分析可知LZ-21型方向阻抗继电器的动作特性方程为：-90q90jXR图2-21 LZ-21方向阻抗继电器的特性图O 其中：。此为过原点的圆方程如图2-21实线所示，2）LZ-21型方向阻抗继电器的Zpu.r=f(Im)特性图2-22 LZ-21方向阻抗与测量电流的关系曲线Zpu.rImOABIpu.minIac.minIac.max5实验内容1）整流型阻抗继电器的阻抗整定值的整定和调整前述可知，当方向阻抗继电器处在临界动作状态时，推证的整定阻抗表达式如式（2-8）所示，显然，阻抗继电器的整定与LZ-21中的电抗变压器DKB的模拟阻抗ZI、电压变换器YB的变比nYB、电压互感器变比nPT和电流互感器nCT有关。整定值整定和调整实验的步骤如下：（1）要求阻抗继电器阻抗整定值为Zset=5W，实验时设nPT=1，nCT=1，检查电抗变压器DKB原方匝数应为16匝。（ZI=1.6W）（2）计算电压变换器YB的变比，YB副方线圈对应的匝数为原方匝数的32%。（3）在参考图2-24阻抗继电器面板上选择20匝、10匝，2匝插孔插入螺钉。（4）改变DKB原方匝数为20匝（ZI=2W）重复步骤（1）、（2），在阻抗继电器面板上选择40匝、0匝，0匝插孔插入螺钉。（5）上述步骤完成后，保持整定值不变，继续做下一个实验。2）方向阻抗继电器的静态特性Zpu=f（j）测试实验实验步骤如下： （1）熟悉LZ-21方向阻抗继电器和ZNB-智能多功能表的操作接线及实验原理。认真阅读LZ-21方向阻抗继电器原理接线图（图2-16）和实验原理接线图（图2-25）（2）按实验原理图接线，具体接线方法可参阅LG-11功率方向继电器实验中所介绍的内容。（3）逆时针方向将所有调压器调到0V，按下移相器电源开关，将滑线电阻的滑动触头移至其中间位置，将继电器灵敏角度整定为72，整定阻抗设置为5W。（4）合上三相电源开关、单相电源开关和直流电源开关。（5）调节移相器加入20V左右电压，按下移相器开机按钮。（6）调节单相调压器的输出电压，保持方向阻抗继电器的电流回路通过的电流为Im=2.0A。（7）调节三相调压器使电压表读数为表2-11中的值，调节移相器角度，找到使继电器动作（动作信号灯由不亮变亮）的两个灵敏角度j1，和j2，将数据记录于表2-11。图2-25 LZ-21方向阻抗继电器实验原理接线图表2-11 方向阻抗继电器静态特性Zpu = f（j）测试（条件为：j内=72，Im=2A，Zset=5W）Upu/V20161210521.51.0j1=j1，+30。j1=j1，+30。Zpu1 Zpu2（9）当电压调到很低时，继电器不再动作，此电压范围内就是电压死区。（10）消除死区：将移相器的输出C相接入电压线圈2，再重复步骤（7）。（11）实验完成后，将所有调压器输出调至0V，断开所有电源开关。（12）作出静态特性Zpu=f（j）图，求出整定灵敏度j。 3）测量方向阻抗继电器的静态特性Zpu=f（Im），求最小精工电流实验步骤如下：（1）保持上述接线及阻抗继电器的整定值不变，调整输入电压和电流的相角差为j=jsen=72并保持不变，即调节移相器的角度为42。（2）将电流回路的输入电流Im调到某一值（按表2-12中给定值进行）。（3）断开开关K1，将三相调压器的输出电压调至30V。（4）合上开关K1，调节两个滑线电阻的滑动触头使电压表的读数由小到大，直到方向阻抗继电器动作，记录相应的动作电压值。再逐渐增大电压值，直到方向阻抗继电器返回，然后再减小电压值，直到继电器动作，并记下动作电压值。改变输入电流Im，重复上述操作，测量结果填入表2-11中。表2-12 方向阻抗继电器的静态特性Zpu = f（Im）测试（条件为：j内=72，Zset=5W）Im/A1.51.00.80.60.40.30.2U/VU UZpu =ZpuZpu（5）实验完成后，使所有调压器输出为0V，断开所有电源开关。（6）绘制方向阻抗继电器静态特性Zpu=f（Im）的曲线。（7）在特性曲线上确定最小精工电流和最小动作电流Ipumin。4思考题（1）分析实验所得Zpu=f（j）和Zpu=f（Im）特性曲线，找出有关的动作区、死区、不动作区。（2）讨论电压回路和电流回路所接的滑线变阻器的作用。（3）研究记忆回路和引入第三相电压的作用。（4）按图2-22的实验原理图接线，对应阻抗继电器的哪种接线方式？其对应的Zpu=f(j)特性有什么特点。（5）如果LZ-21继电器的模拟阻抗ZI=2W，nPT=100，nCT=20，若整定阻抗Zset=45W，请问nYB的抽头放在什么位置上？（三）DCD-5A型差动继电器特性实验 1实验目的掌握具有磁力制动特性的DCD-5A差动继电器的工作原理、结构特点及实验方法，了解其调试方法。 2DCD-5A型差动继电器简介继电器引出端子名称匝数选择见表2-12。线圈代表符号继电器代表符号线圈名称总匝数WdWC差动线圈20Wb1WP1平衡线圈19Wb2WP2平衡线圈19W2W2二次线圈WresWZD制动线圈14IWd12W12W12Wres12WresWb1Wb2Id2971 2 3 4 5 6 8 11 140 1 2 3 16 12 8 4 050 1 2 3 16 12 8 4 0 315 6 8 10 13 20 Wd Wb1 WresWb2 1012684W2 图2-26 DCD-5差动继电器原理与内部接线图 3实验内容1熟悉DCD-5A差动继电器的结构原理和内部接线图，认真阅读DCD-5差动继电器的原理图（图2-26）。2执行元件的检验：（1） 实验接线如图2-27所示：图2-27 DCD-5执行元件试验接线图（2） 实验方法与步骤：本实验是对执行元件单独进行实验。1）合上三相电源开关、直流电源开关、单相电源开关。对应指示灯亮。2）缓慢调节TY1，直到动作信号灯点亮，表示继电器的执行元件动作。应特别注意，执行元件的动作电压是指执行元件起动后再用非磁性物体把舌片卡在未动作位置的电压值。动作电压应满足1.51.56V，动作电流满足220230mA，返回系数为0.70.85。3）记录电流表和电压表的读数。测量应重复三次，填入表2-13中，其离散值不大于3%，否则应检查原因。表2-13Ipu（mA）KfUpu（V）如果实验时电源频率不是50Hz，应按每偏差1Hz电压值改变2%进行修正。3动作安匝检验：（无制动时起始动作安匝）（1）实验接线如图2-28所示： 图2-28 DCD-5A型动作安匝试验接线图（2）实验方法与步骤：1）WP1、WP2都插入0匝，WC先插入20匝。2）合上三相电源开关、直流电源开关、单相电源开关。3）调节TY1直到动作信号灯点亮。DCD-5A继电器动作，记下此时电流即为动作电流，动作电流乘以使用的动作安匝即为动作安匝A Wc。动作安匝符合604，以此值为基准，然后改变Wc为13匝、10匝，用上述实验方法测动作电流，填入表2-14中。表2-14Wc（匝）201310Ipu（A）IpuWc如果动作安匝距离要求相差不大时，可采用将执行元件动作值适当增减（在要求范围内）的办法和稍许改变速饱和变流器铁芯压紧螺丝松紧程度的办法使之符合要求。 4制动特性实验：（1） 实验接线如图2-29所示，Wc=20匝，WZD=14匝。图2-29制动特性接线图（2） 实验步骤：1）先将TY2回零，合上三相电源开关、直流电源开关和单相电源开关，对应指示灯亮。2）调TY1差动回路的电流使继电器动作，动作信号灯点亮。记录此时动作电流，填入表6-4中。3）然后TY1回零。调节TY2逐渐增加制动回路电流，再调节TY1差动回路的电流测出相应的起动电流，填入表2-15中，并绘制出制动曲线WcIpuj=f（WZD Ires）。改变实验接线，使制动线圈WZD接在单相调压器（TY2）上，差动线圈Wc接在三相调压器的a、b相上，造成两个线圈的电流有30相位差，这里是指动作电流超前于制动电流的角度Y。重复上述方法作出制动特性曲线。并分析Y角度的不同其制动特性的变化。表2-15Ires(A)WZDIresIpu(A)WcIpu5整组伏安特性实验（1）实验接线如图2-30所示： 图2-30 DCD-5A差动继电器整组伏安特性实验接线图 （2）实验方法与步骤1）合上三相电源开关、直流电源开关、单相电源开关，对应指示灯亮。2）差动线圈全部投入，实验时用非磁性物体把执行元件可动舌片卡在未动作位置，调节TY1使实验电流渐渐增加，不允许来回摆动。按表2-16调好电流值，并记录相应的电压值。表2-16I (A)2.557.51012.512.5I * WcU (V)根据整组伏安曲线，计算二倍动作安匝时执行元件端子上电压U2与一倍动作安匝时执行元件端子上电压U1之比以及五倍动作安匝时执行元件端子上电压U5与U1之比。要求：U2 / U11.15，U5/U11.3（四）思考题如果差动保护的动作电流经计算为5.2A，理论上Wc的匝数为11.5匝，那么实际上应选多大？是11匝还是12匝，为什么？二、电磁型三相一次重合闸实验（一）实验目的1熟悉电磁型三相一次自动重合闸装置的组成及原理接线图。2观察重合闸装置在各种情况下的工作情况。3了解自动重合闸与继电保护之间如何配合工作。（二）基本原理1重合闸的动作原理图4-1 单端供电的一次重合闸原理接线图+-1KAMCSBAC11KAMIKT(R)QF29KAM10RR11KAM3接信号SBAB11KAM2KC(L)QF111KAMV11KAM1XB接信号KS1KAMIKAM3KAM12KAM44保护加速17RHLKAM21210119KT1KAMV53R66R34R8KTKT25R79KAMAABC+EFEFSBSBDCH-1 2DCH-1重合闸继电器构成部件及作用KAM3KAM1KT21KAMIKAM424317RHL53RVKAM686R4R75RKT10KAM212CKT1图4-2 DCH-1型重合闸继电器内部接线图3三段式电流保护与自动重合闸装置综合实验1) 自动重合闸前加速保护动作实验实验时请参阅电力工程综合实验相关实验内容。具体实验步骤如下：（1）按图4-5所示接线图完成实验连线，电流继电器KA3、KA4用作I段，其整定值为5.16A；KA5、KA6用作段，其整定值为1.62A。电流继电器KA1、KA2选用2A的电流继电器，其电流整定值依所有保护最小整定电流为参照进行整定。（2）把重合闸开关切换至“ON”，使其投入，将重合闸继电器下方的测试孔依次对应着上下短接；再把加速方式选择开关切换至“前加速”的位置，也就选择好了重合闸前加速保护动作的方式。（3）把“区内”、“线路”和“区外”转换开关选择在“线路”档。(“区内”、“区外”是对变压器保护而言的，在线路保护中不使用。)（4）合三相电源开关，三相电源指示灯亮。（如果不亮，则停止下面的实验，检查电源接线，找出原因。）（5）合上直流电源开关，直流电源指示灯亮。(如果不亮，则停止下面的实验，检查电源接线找出原因。) （6）合上变压器两侧的模拟断路器1KM、2KM。（7）缓慢调节调压器输出，使并入PT测量处的电压表显示值从0V慢慢升到100V为止，此时负载灯全亮。（8）将常规出口连接片投入，微机出口连接片断开。（9）在重合闸继电器充电完成后，合上短路类型选择按钮A相、B相、C相。（10）将短路电阻调节到20%处，短时间按下短路按钮，模拟系统发生暂时性三相短路故障。（11）待系统稳定运行一段时间后，长时间按下短路按钮，模拟系统发生永久性故障，将实验现象记录于表4-1中。（12）实验完成后，使调压器输出电压为0V，断开所有电源开关。图4-5 保护前、后加速实验原理接线图2）自动重合闸后加速保护动作实验本实验步骤与前加速保护实验步骤完全一样，只须在实验开始通电前将加速方式选择开关切换至“后加速”的位置，将短路电阻调节到80%处。将实验过程现象记录于表4-1中。表4-1 自动重合闸前/后加速保护实验数据记录 故障类型加速方式永久性故障时暂时性故障时分析重合闸前、后加速保护的不同点重合闸前加速保护动作情况重合闸后加速保护动作情况说明：1电流继电器KA1、KA2用作重合闸加速控制的启动，其安装位置为A、C相电流回路，其电流整定值依所有保护最小整定电流为参照进行整定。2前加速实验（选择开关置于前加速位置）（1）只要有保护用电流继电器启动时，KA1或KA2会启动，在前加速实验时，此时KA1或KA2的启动会引起KM1的动作，进一步导致跳闸出口动作完成故障切除。（2）重合闸动作后，故障仍存在时将由正常设置的保护按有选择的原则进行跳闸。3后加速实验（选择开关置于后加速位置）（1）短路发生时，保护动作情况将按正常设置的保护按有选择的原则进行跳闸。（2）重合闸动作后，此时若故障仍存在，则会由KA1或KA2的启动导致KM1的瞬间动作。4不加速实验（选择开关置于不加速位置）短路发生时，保护动作情况将按正常设置的保护按有选择的原则进行跳闸。5断路器防止“跳跃”动作实验实验步骤如下：（1）按前述完全星形实验接线，调整I段三个电流继电器的整定值为1A。III段整定值为0.8A。（2）把防跳开关切换到“ON”档，即投入防跳继电器。（3）把“区内”、“线路”和“区外”转换开关选择在“线路”档。(“区内”、“区外”是对变压器保护而言的，线路保护中不使用。)（4）合三相电源开关、直流电源开关。（5）合上变压器两侧的模拟断路器1KM、2KM。（6）缓慢调节调压器输出，使并入PT测量处的电压表显示从0V上升到50V为止。（7）将常规出口连接片投入，微机出口连接片断开。（8）将短路电阻调到50%处。（9）合上短路类型选择按钮A相、B相、C相，并按下短路按钮。（10）短路故障存在，中间继电器发命令跳开模拟断路器2KM。（11）顺时针钮动SAV2不放，使其在手动合闸位置。将观察到的实验现象记录于表4-4中。（12）SAV2在手动合闸位置待续一段时间后，松开SAV2开关，将防跳开关切换至“OFF”位置，重复步骤（11），记录实验现象。表4-4 断路器防止“跳跃”实验数据记录表防跳状态投入防跳时不投入防跳时分析实验结果（三）思考题1分析重合闸前、后加速电流速断保护的过程有什么不同？其原因是什么？2防跳继电器在本试验台上是如何实现防跳功能的?3永久性故障时请仔细写出保护切除故障的动作过程，并算出相应的时间。三 输电线路距离保护实验（一）实验目的1熟悉阻抗继电器原理、特性及调整整定值方法。2掌握阻抗继电器在线路距离保护中的应用和实现方法以及与重合闸继电器的配合方式。3了解不同的运行方式对距离保护的影响。4了解同一变电站阻抗保护各段之间配合的动作过程。（二）实验内容三段式距离保护为相间距离保护。阻抗特性采用多边形特性，保护通过相电流差突变量元件启动，采用负序方向元件把关。电流保护与距离保护共用同一滑线变阻器模拟该线路下任意一点短路。本试验台阻抗保护实现方法是利用移相器改变PT副方电压相量与电流相量间的相对关系，其一次原理图如图1所示。故障发生时，微机检查出电压、电流幅值变化以及他们间相角的差值情况，通过计算阻抗与给定的动作特征进行比较来确定是否有故障发生。通常阻抗保护第段保护本线路全长的80%85%；第段保护本线路的全长，且延伸到下一段的部分，相当于125%；第段为本线路和相邻线路的后备，有一定裕量，相当于250%。由此可得阻抗整定值。图1 阻抗保护实验一次系统图12,4,5W测量孔1KO1CTTB220/127VRS最小最大区内区外PT测量移相器2KO2CTK11R2W3KORd10W2R45WDXK3阻 抗 保 护由原理接线图可见，模拟线路电阻滑动头与故障时基本阻抗模值相对应。如当模拟线路电阻滑动头移至50%处时，表示模拟线路故障时的阻抗模值为5。将整定值表中的阻抗特性电阻分量设置为4，相间段电抗分量定值设置为8，相间段电抗分量定值设置为12.5，相间段电抗分量定值设置为25，以下实验都按此整定值。阻抗保护程序正常运行时，微机处于测量状态，显示屏循环显示A、B、C三相电流值和AB、BC、CA相线电压值；故障时，微机保护的测量阻抗在动作区域内时，先在显示屏上显示故障类型和测量阻抗模值的大小（显示的前两位为故障类型，后三位是测量阻抗模值的大小，中间使用符号“-”隔断）。当故障持续时间到时，微机装置根据测量阻抗和整定值的设置情况确定选择出口继电器，并点亮相应的指示灯。若故障显示的类型中第一位是“1”，则表示段出口继电器动作，同时“段动作”指示灯亮；若故障显示的类型中第一位是“2”，则表示段出口继电器动作，同时“段动作” 指示灯亮；若故障显示的类型中第一位是“3”，则表示段出口继电器动作，同时“段动作” 指示灯亮。故障显示的类型中第二位是1、2、3，则表示相间故障分别为AB、BC、CA相。若发生三相短路情况,则首先检测AB相，看其测量阻抗是否在动作区内，若不在范围内，再检测BC相，最后检测CA相。1多边形阻抗保护动作特性实验DJZ-试验台的常规继电器和微机保护装置都没有接入电流互感器TA回路，实验前应接好线才能进行实验。微机阻抗保护实验原理接线图如图2所示。通过在不同的移相角度和短路电阻下，经过多次实验，可确定段保护的动作区域，、段保护的动作区域由于试验台所设线路结构模型的限制，只能测出部分范围。为了能通过尽可能少的实验次数确定段保护的动作区域，可根据多边形阻抗保护动作特性和电阻分量以及段电抗分量整定值的大小计算出明确的段保护动作区域，然后再通过实验进行检查。以下给出的实验步骤和数据记录表格仅作参考，实验者可根据实际要求进行修改。Aabc微机装置BC移相器A图2 微机阻抗保护实验原理接线图（1）按图2完成实验接线。（2）合上三相电源开关和直流电源开关，合上模拟断路器1KO、2KO，调节三相自耦调压器输出，使试验台微机保护单元电压显示值升到60V，负荷灯全亮。（3）合上微机保护装置电源开关，按附录二中所述方法将微机阻抗保护整定值进行修改。（4）将台面右上角的LP1（微机出口连接片）接通。调节移相器改变进入保护装置的电压电流间相位角。（5）合上模拟线路的SA、SB和SC模拟短路选择开关。（6）合上故障模拟断路器3KO。模拟系统发生三相短路故障。此时负荷灯全熄灭，微机保护装置显示“11-XXX”（第一个“1”，表示段保护动作，第二个“1”表示AB相短路;XXX为测量阻抗模值的大小），“段动作”指示灯点亮，由I段保护动作跳开模拟断路器，从而实现保护功能。（7）断开故障模拟断路器3KO，按微机保护装置的“信号复位”按钮，可重新合上模拟断路器2KO，负荷灯全亮，即恢复模拟系统无故障运行状态。（8）以1为步长，移动短路电阻滑动头，重复步骤（6）和（7），直到段保护不动作，记下此时的短路电阻值。由此逐步找出微机距离保护动作范围。表1 多边形阻抗保护特性实验数据记录表（1表示动作，0表示不动作）电阻/W移相器/12345678910-150153045607590105120（9）按表1中给定的值将移相器调整到另一个角度，将短路电阻滑动头先移动到30%处或将短路电阻滑动头移至比理论计算值约小2处，重复实验步骤（6）至（8），将实验结果记录在表1中。（10）实验结束后，将三相自耦调压器输出调回零，断开各种短路模拟开关，断开模拟断路器，最后断开所有实验电源开关。（11）根据实验数据确定段阻抗保护的动作区域，并与多变形阻抗保护动作特性动作区域进行比较，分析误差原因。2同站间微机距离保护动作配合实验根据本试验台硬件配置特点，在进行同站间微机距离保护的实验时为防止实验装置长时间在故障状态下失去保护、电流过大、线路过热，我们将常规电流保护段接入，作为微机的后备保护，实验接线参照图3完成实验接线。按下面的实验步骤完成实验项目：KA1KTKAM2KSKA2TA3KA4KA5KA6KSABCabco 图3 同站间保护配合实验原理接线图（1）按图3完成微机装置和常规保护装置接线。（2）将KA4、KA5、KA6继电器电流整定为0.8A，时间继电器整定为3S，移相器调至45。（3）运行方式选择，置为“最小”处。（4）将模拟线路电阻滑动头移到30%处。（5）合上三相电源开关，合上直流电流开关，合上线路的模拟断路器1KO、2KO。（6）合上微机保护装置电源开关，根据实验1介绍方法整定有关值，为了获得比较理想的实验效果，可以适当延长各段保护时间整定值的大小，段保护动作整定时间t2设为1s，段保护动作时间t3设为2S，重合闸退出，微机保护出口连接片LP1断开。（7）调节三相自耦调压器输出，使试验台微机保护装置电压显示值升到60V，负荷灯全亮。（8）合上模拟线路的短路模拟短路开关SA、SB。（9）合上线路的故障模拟操作开关3KO。模拟系统发生AB相间短路故障。故障发生时负荷灯部分熄灭，线路段保护首先动作，显示“11-XXX”（XXX为测量阻抗模值的大小），同时“段动作”指示灯点亮，但因LP1开路会导致模拟断路器不能分断；随后段保护动作，显示“21-XXX”，同时“段动作”指示灯点亮，但因LP1开路也会导致模拟断路器不能分断；再延迟一会就会有III段保护动作，显示“31-XXX”，同时“段动作”指示灯点亮，但因LP1开路也会导致模拟断路器不能分断，当线路常规过电流保护系统中的时间继电器延时时间到后，信号继电器动作发动作信号，中间继电器出口跳开模拟断路器，负荷灯熄灭。通过查询故障显示画面的顺序也可确定故障发生的先后次序。（10）断开短路操作开关，按微机保护装置上的“信号复位”按钮，重新合上模拟断路器1KO、2KO，即恢复模拟系统的无故障运行。（11）实验结束后，将三相自耦调压器输出调回零，断开短路模拟开关，断开模拟断路器，最后断开所有电源开关。（12）改变短路模拟开关的组合或模拟线路电阻滑动头的位置，重复步骤（5）至（11），可以进行类似的实验。 表2 同站间微机距离保护配合实验数据记录表模拟线路电阻/W12345678910指示灯段段段保护动作时测量阻抗模值/W段段段3运行方式变化对阻抗保护动作影响的实验（1）试验接线如图2接线图所示。（2）微机保护整定值不变，微机出口投入，重合闸退出，移相器角度45。（3）将模拟线路电阻滑动头移至50%处。（4）运行方式选择，置为“最大”处。（5）合上三相电源开关，合上直流电流开关。（6）合上线路的模拟断路器1KO、2KO，调节三相自耦调压器输出，使试验台微机保护装置上电压显示值为60V，负荷灯全亮。（7）合上模拟线路的短路故障模拟开关SA、SC。（8）合上短路故障模拟操作开关3KO。模拟系统发生AC相间短路故障。故障发生时负荷灯熄灭，模拟线路的I段保护动作，显示“13-”（为测量阻抗模值的大小），同时“I段动作”指示灯点亮，模拟断路器分断。（9）断开线路短路故障模拟操作开关，按微机保护装置上的“信号复位”按钮，重新合上模拟断路器，即恢复模拟系统的无故障运行。（10）重复步骤（8）和（9），将实验数据记录于表3中。（11）改变运行方式选择开关的位置，置为“正常”处。（12）重复步骤（8）至（10），将实验数据记录于表3中。（13）改变运行方式选择开关的位置，置于“最小”位置。（14）重复步骤（8）至（10），将实验数据记录于表3中。表3 运行方式变化对阻抗保护影响实验数据记录表短路电阻/W运行方式5810123平均123平均123平均最大最小正常（15）分别改变短路电阻为8和10，重复步骤（8）至（14）。（16）实验结束后，将三相自耦调压器输出调回零，断开线路短路故障模拟操作开关，断开模拟断路器，最后断开所有实验电源开关。（17）比较运行方式选择开关位置发生改变时的测量数据和实验现象。4微机重合闸实验实验步骤如下：（1）实验接线参阅图1及图2。（2）微机保护整定值不变，微机出口投入，外设的重合闸继电器退出，移相器角度45。（3）将模拟线路电阻滑动头至50%处。（4）运行方式选择，置为“最大”处。（5）合上三相电源开关，合上直流电源开关。（6）合上线路的模拟断路器1KO、2KO，调节三相自耦调压器输出，使试验台微机保护装置测量电压显示值为60V，负荷灯全亮。（7）修改微机保护装置整定值，将微机重合闸功能投入，即将整定值13设为“ON”，将重合闸时间整定为1秒。（8）合上模拟线路的短路故障模拟开关SA、SB。（9）在线路无故障运行约30秒钟后，短时间合上故障模拟断路器3KO，模拟系统发生暂时性短路故障，将实验结果记录在表4中。此时，负荷灯熄灭，保护装置段保护动作，发命令断开模拟断路器，同时显示屏显示“11-”，并点亮“段动作”指示灯；等待约1秒钟，微机保护装置会发命令将已断开的模拟断路器再次合上，同时显示屏上显示“CH-”，系统恢复无故障运行。（10）在重合闸成功后约20秒种，再次长时间合上故障模拟断路器3KO，模拟系统发生永久性故障。将实验结果记录在表4中。本次故障发生后，系统开始阶段的现象与步骤（9）中的故障发生时产生的现象一样，但在微机保护装置发重合闸命令，且将已断开的模拟断路器合上后，微机保护装置会迅速再次发出跳闸命令将模拟断路器永久分开，并不再进行重合闸操作。（11）断开模拟断路操作开关，按微机保护装置上的“信号复位”按钮，重新合上模拟断路器，恢复系统无故障运行。（12）在无故障运行约20秒钟后，短时间合上故障模拟断路器3KO，模拟系统发生暂时的性短路故障。实验现象与步骤（9）相同。（13）在重合闸操作成功后20秒钟内，再次短时间合上故障模拟断路器3KO，模拟系统再次发生暂时性故障。将实验结果记录在表4中。此时负荷灯熄灭，微机保护装置段保护动作，发命令永久断开模拟断路器。（14）重复步骤（11）恢复系统无故障运行。（15）改变短路模拟开关的组合，或改变短路电阻的大小，或改变运行方式选择开关的位置，重复步骤（9）至（14），观察实验现象，总结微机重合闸的特点。表4 微机重合闸实验数据记录表故障类型实验结果单次暂时性故障永久性故障短时间内多次暂时性故障5微机保护装置与DCH-1重合闸继电器配合实验实验接线和实验步骤与实验4（微机重合闸实验）