电力系统微机保护及自动化.doc

第一章 概述一、系统概述“WDJS8000电力系统微机保护及综合自动化教学实验装置”是综合了目前高等院校电机学电机控制电力工程变电站综合自动化原理及应用电力系统微机保护电力系统自动化电力系统分析电力系统继电保护发电厂电气设备电力系统自动装置等多门专业课程的教学实验内容并结合工业实际应用和发展而研发的综合性实验平台。建立了发电、变电及输电线路各部分系统模型，模拟整个电力系统的动态运行（采用模拟的一次设备再现电力系统实际运行的多种工况，二次部分采用微机继电保护装置及监控系统），从而研制出一套既结合实际，又方便教学的电力系统微机继电保护及综合自动化教学实验设备。本项目由发电机（包括直流电动机、同步交流发电机及励磁系统）实验系统、变压器实验系统及输电线路实验系统组成，可灵活组合。三个实验系统既能构成一个完整的电力系统，也能独立进行各种实验项目。并可以配置CBZ-8000综合自动化监控系统，充分体现现代电力系统高度自动化、信息化、数字化的特点。该装置由发电，变电和输电线路三个实验台及监控主站组成。1、发电机实验台该实验台能完成发电机特性实验及发电机二次保护实验。发电机组主要由三相同步发电机和原动机（直流电动机）构成，并配有WFB821微机发变组主保护装置和WFB822微机发变组后备保护装置。原动机是一台2.2KW的直流电动机，其励磁为恒定电压180V。电枢电压由220V交流电源通过可控整流模块及平波电抗器平波供给，通过调节电枢电压来改变原动机出力，从而达到调速目的。发变组微机保护主要配置有：差动保护、定子接地保护、失磁保护、过流保护、过负荷保护、调相失压保护等。 并网过程中采用手动准同期和自动准同期两种方式。 2、变压器实验台 变压器实验台一次采用4KVA变压器，并配有微机变压器主保护装置WBH-821和微机变压器后备保护装置WBH-822。变压器的模拟故障设置在变压器的负荷侧（电网侧）进行，主要模拟变压器负荷侧的相间短路、接地短路故障及变压器的过负荷实验。变压器微机保护装置主要配置有：比率制动式差动保护、复压（方向）过电流保护、零序方向电流保护、过电流保护（过负荷、有载调压、启动通风）、非电量保护。变压器微机保护装置具有友好的人机接口界面，可以在操作界面上进行参数整定、运行状态显示等功能。3、输电线路实验台输电线路实验台模拟220kV电压等级双端电源运行方式，根据输电线路的长度计算出该高压双回线路的电阻、电感及分布电容参数。由于负载端不仅仅是用电负荷，还有其它的发电机组及输电线路，因此也可把输电线路的负载端看成是无穷大系统。实验操作台的“操作面板”上有模拟接线图、操作按钮和切换开关以及指示灯和测量仪表等。操作按钮与模拟接线图中的被操作的对象结合起来，并用灯光颜色表示其工作状态，具有直观的效果。WDJS8000电力系统微机保护及综合自动化教学实验装置的研制，既更新丰富了电力系统及继电保护的实验内容，改进了实验方法，又创建了一套能进行专业教学和综合研究的实验设备。它具有综合性、直观性、科学性等特点。该实验设备满足了高校电力系统及其综合自动化、继电保护等相关电力、电气专业实验需求，为学生更好的学习电力系统、微机继电保护及综合自动化知识奠定了基础，使教学培训更贴近电力系统实际运行情况。能让学生快速全面地认识整个电力系统的组网结构、工作原理、操作过程、实验方法等。让学员在以后相应的工作岗位上可以更快地上手操作，还可以把整个系统作为课程设计或毕业设计，使学生对电力系统综合自动化的认识和理解得到更进一步提高，从而全面提高学生素质，拓宽就业范围，培养电力系统复合型应用技术人才。 二、技术指标整体技术指标：1）工作电源： 三相四线 AC380V 10% 50Hz2）外形尺寸： 166075016403）整机容量： 3KVA1.原动机（直流电机）1) 额定功率： 2.2KW 2) 额定电压： 200V 3) 额定电流： 14.2A 4) 额定转速： 1500r/min5) 励磁方式： 他励 6) 励磁电压： 180V 7) 励磁电流： 2.03A8) 绝缘等级： F 9) 防护等级： IP2110)冷却： IC 062.发电机1) 额定电压： 400V 2) 额定相电压: 230V 3) 频率： 50Hz 4) 容量 ： 3.8KVA 5) 功率： 3KW 6) 电流： 5.4A 7) 功率因数： 0.8（滞后）8) 极数： 4 9) 转速： 1500r/min 10)相数： 33.变压器1) 额定容量： 4KVA 2) 变比: 380/3803) 接线形式: / Y 4.三相调压器1) 额定容量： 9KVA 2) 相数: 三相3) 频率： 50Hz 4) 输入： 380V 5) 输出： 0430V 6) 重量： 33KG 7) 绝缘等级： A级5. 微机保护装置技术指标5.1额定数据1） 额定电源电压: DC220V2） 额定交流电压：相电压100/V3） 额定交流电流：5A 4） 额定频率： 50Hz5） 热稳定性：交流电压回路： 长期运行1.2Un 10s 1.4Un交流电流回路： 长期运行2In 1s40In6） 稳定性：半周波：100In5.2装置功耗1) 交流电压回路： 每相不大于1VA；2) 交流电流回路： In=5A时每相不大于1VA；In=1A时每相不大于0.5VA；3) 零序电流回路: 不大于0.5VA；4) 保护电源回路： 正常工作时,不大于12W；保护动作时,不大于15W。5.3环境条件1) 环境温度工作： -25+55。储存： -25+70，相对湿度不大于80%，周围空气中不含有酸性、碱性或其它腐蚀性及爆炸性气体的防雨、防雪的室内；在极限值下不施加激励量，装置不出现不可逆转的变化，温度恢复后，装置应能正常工作。2) 相对湿度：最湿月的月平均最大相对湿度为90，同时该月的月平均最低温度为25且表面不凝露。最高温度为+40时，平均最大湿度不超过50。3) 大气压力：80kPa110kPa（相对海拔高度2km以下）。5.4抗干扰性能1) 脉冲群干扰试验：能承受GB/T14598.131998规定的频率为1MHz及100kHz衰减振荡波（第一半波电压幅值共模为2.5kV，差模为1kV）脉冲群干扰试验。2) 快速瞬变干扰试验：能承受GB/T14598.101997第四章规定的严酷等级为级的快速瞬变干扰试验。3) 辐射电磁场干扰试验：能承受GB/T14598.91995第四章规定的严酷等级为级的辐射电磁场干扰试验。4) 静电放电试验：能承受GB/T14598.14-1998中4.1规定的严酷等级为级的静电放电试验。5) 电磁发射试验：能承受GB/T14598.162002中4.1规定的传导发射限值及4.2规定的辐射发射限值的电磁发射试验。6) 工频磁场抗扰度试验：能承受GB/T17626.81998第5章规定的严酷等级为级的工频磁场抗扰度试验。7) 脉冲磁场抗扰度试验：能承受GB/T17626.91998第5章规定的严酷等级为级的脉冲磁场抗扰度试验。8) 阻尼振荡磁场抗扰度试验：能承受GB/T17626.101998第5章规定的严酷等级为级的阻尼振荡磁场抗扰度试验。9) 浪涌抗扰度试验：能承受IEC 60255-22-5:2002第4章规定的严酷等级为级浪涌抗扰度试验。10) 传导骚扰的抗扰度试验：能承受IEC 60255-22-6:2001第4章规定的射频场感应的传导骚扰的抗扰度试验。11) 工频抗扰度试验：能承受IEC 60255-22-7:2003第4章规定的工频抗扰度试验。5.5绝缘性能1) 绝缘电阻：各带电的导电电路分别对地(即外壳或外露的非带电金属零件)之间,交流回路和直流回路之间,交流电流回路和交流电压回路之间,用开路电压为500V的测试仪器测试其绝缘电阻值不应小于100M。2) 介质强度：装置通信回路和24V等弱电输入输出端子对地能承受50Hz、500V(有效值)的交流电压,历时1min的检验无击穿或闪络现象；其余各带电的导电电路分别对地(即外壳或外露的非带电金属零件)之间,交流回路和直流回路之间,交流电流回路和交流电压回路之间,能承受50Hz、2kV(有效值)的交流电压,历时1min的检验无击穿或闪络现象。3) 冲击电压：装置通信回路和24V等弱电输入输出端子对地,能承受1kV(峰值)的标准雷电波冲击检验；其各带电的导电端子分别对地,交流回路和直流回路之间,交流电流回路和交流电压回路之间,能承受5kV(峰值)的标准雷电波冲击检验。5.6机械性能1) 振动响应：装置能承受GB/T 11287-2000中4.2.1规定的严酷等级为I级振动响应检验。2) 冲击响应：装置能承受GB/T 14537-1993中4.2.1规定的严酷等级为I级冲击响应检验。3) 振动耐久：装置能承受GB/T 11287-2000中4.2.2规定的严酷等级为I级振动耐久检验。4) 冲击耐久：装置能承受GB/T 14537-1993中4.2.2规定的严酷等级为I级冲击耐久检验。5) 碰撞：装置能承受GB/T 14537-1993中4.3规定的严酷等级为I级碰撞检验。5.7保护定值整定范围及误差1) 定值整定范围交流电压： 4V100V；交流电流： 0.1In20In；2) 定值误差电流： 2.5%。电压： 2.5%。5.8延时整定范围及误差定时限在0s2s(含2s)范围内不超过40ms，2s100s范围内不超过整定值的2；反时限在0s2s(含2s) 范围内不超过100ms,2s以上不超过理论值的5%。 5.9测量精度1) 各模拟量的测量误差不超过额定值的0.2%；2) 功率测量误差不超过额定值的0.5%；3) 开关量输入电压（DC220V/110V/24V），分辨率不大于2ms；4) 脉冲量输入电压DC 24V，脉冲宽度不小于10ms；5) 有功、无功电度不超过1%；6) 频率测量误差不超过0.02Hz；7) 直流模拟量输入范围：0V5V；8) 直流基本误差：不超过额定值的0.5%（外接温度变送器时，温度测量误差2）。 5.10节点容量1) 出口跳合闸触点在电压不大于250V，电流不大于1A，时间常数L/R为5ms0.75ms的直流有感负荷电路中，触点断开容量为50W，长期允许通过电流不大于5A。2) 出口信号及其它触点在电压不大于250V，电流不大于0.5A，时间常数L/R为5ms0.75ms的直流有感负荷电路中，触点断开容量为20W，长期允许通过电流不大于3A。第二章 发电机实验系统一、发电机实验系统概述图21 发电机及其保护的实验台面板图发电机组主要由三相同步发电机部分、原动机部分（直流电动机）和测速机构成，并配有发电机保护装置WFB-821和WFB-822.原动机是一台2.2KW的直流电动机，其励磁为恒定电压180V。通过原动机电枢调节旋钮调节电枢电压来改变电机出力，电枢电压是由市电220V交流电源通过可控硅整流再通过平波电抗器半波后供给的。发电机为三相交流同步发电机，采用谐波励磁方式，定子铁芯上除了主绕组外，另有一套诣波绕组，经过三相桥式硅整流器整流后通入磁场绕组进行励磁。由于三次诣波电压在电机负载时将相应增高，因此无需其他任何复杂电压自动调节器即可达到自激恒压功能。并网之后发电机的功率可以通过原动机电枢调节旋钮来改变。发电机对无穷大系统的功率角可以从功率角指示器中得到，功率角指示器原理说明见附录1。图22 发电机调速系统图23 发电机励磁系统二、发电机的启动首先合上漏电断路器，实验台面板上的停止灯亮。通过网压切换开关切换到系统电压，观察系统电压表，若有异常，则需要检查进线。通过系统电压表可以进行上电前的初步检测。待系统电压正常后，按下实验台面板上的启动按钮，启动灯亮，原动机上电工作。首先对原动机电枢进行调节，缓慢旋转实验台上电枢调节旋钮调节转子转速达到1500r/min（可以通过面板上的转速表观察），使电枢电压达到200V(允许有一定的误差)，电枢电流为14.2A（允许有一定的误差）。电动机与发电机是同轴连接，电动机转速稳定后，发电机也正常工作，通过实验台面板上的同步发电机励磁调节旋钮调节，使励磁电压达稳定,励磁电流稳定。手动调节电枢电压和励磁电压，以提高学生的动手能力。三、发电机的并网运行 同步发电机与电网并联运行时，必须避免在电网与发电机所组成的回路中产生大的冲击电流以及在发电机转轴上产生大的冲击转矩。发电机与电网之间应满足以下三个条件：电压相量相等、频率相等、相序相同。在我们的实验设备是采用自动准同期或手动准同期来实现的，具体操作如下：发电机组正常工作后，可以进行同期，同步发电机同期系统采用手动准同期与自动准同期两种方式，自动准同期装置采用微机自动准同期控制器实现，手动准同期通过手动调节同步发电机励磁调节旋钮来调节励磁改变发电机输出电压，手动缓缓调节实验台面板上的原动机电枢调节旋钮来调节电动机转速从而调节发电机输出电压频率，通过监测控制屏上的发电机输出电压表与电网电压表之间的电压差值，监测控制屏上的发电机输出电压信号频率（通过装在连轴器上的测速装置及转速表检测）与电网电压频率之差值，当两个差值很小时，选择在系统电压与发电机输出电压的相位角接近相等时刻（通过装设在控制屏上的同期表来判断），通过手动控制开关进行并列，手动准同期与自动准同期两种同期方式之间设置有同期方式切换开关。自动准同期装置的微机自动准同期控制器具有对两侧电压的频差、电压差进行自动检测控制的功能。微机自动准同期控制器显示面板上能够显示同步发电机的输出电压及频率，同时具有同期参数选择及设置功能，能够进行一些主要参数的测定（如断路器开关时间、合闸误差角等）。自动准同期控制器面板上也设有手动合闸同期按钮开关，以备控制器故障时进行手动同期合闸，控制器具有通信接口，用于远方通信。同步发电机的并列操作是在原动机启动操作，发电机励磁启动操作，无穷大电源投入操作以及输电线路开关投入操作等完成之后进行的，手动并列时也可以通过控制面板上的同期表来进行，根据同期表中的电压表指针偏转以及频率表指针偏转情况，手动调整发电机的励磁与转速，在观察到两侧相位角差接近于零时提前一个时间间隔进行手动合闸。四、发电机的解列与停机发电机的解列操作与开启操作是一个可逆的过程。首先调节发电机的励磁和原动机的功率，使发电机输出的有功和无功功率为零，然后按下发电机的停止按钮和实验台面板上的“手跳闸”按钮，此时发电机已经系统解列。然后通过实验台面板上的“灭磁试验”按钮进行灭磁，再缓慢调节原动机电枢调节旋钮，使发电机减速，逐渐停止转动，最后按下实验台上的停止按钮，断开三相漏电断路器即可。实验台面板上设有网压切换开关，通过切换可以读到系统电压和发电机发出的不同相别电压。转换开关为远方就地的转换，若配有监控系统，在监控站后台进行操作时将转换开关打到远方，而在实验台操做时需要打到就地位置。保护装置下面的端子是各个保护的硬压板，做保护实验时，需要将正电接到对应端子上，保护硬压板才能投入，是保护动作的前提条件。面板上的“开入+”端子正是我们所需要的正电，若将检修状态端子给上正电，此时装置保护不能动作，可以对装置进行硬件检修。 五、 故障模拟 发电机组可以模拟的故障有： 定子一点接地故障模拟实验图24通过实验台面板上的定子一点接地开关，点动后，定子一点接地发生，若保护装置中定子一点接地保护的软压板和硬压板投入，定值合理整定后，因定子一点接地产生基波零序电压，若大于保护装置中的整定值，则保护装置的定子一点接地保护动作，按照整定的时限动作于跳闸或信号。 负载特性实验图25通过实验台面板上的负载特性实验开关，按下后为有载，若不按下则为空载状态；有载状态下可以进行不平衡电流、短路实验和过负荷实验。 过负荷故障模拟实验参考图25在负载特性试验按钮按下的前提下，通过实验台面板上的过负荷实验开关，点动后，过负荷故障发生，若保护装置中过负荷保护的软压板和硬压板投入，定值合理整定后，保护装置的对应过负荷保护动作于跳闸。 短路故障模拟实验图26并参考图26在负载特性试验按钮按下的前提下，通过实验台面板上的短路实验开关，点动后，短路故障发生，若保护装置中过流保护的软压板和硬压板投入，定值合理整定后，保护装置的对应过流保护动作于跳闸。 失磁故障模拟实验图27手动调节发电机励磁电压使其达到失磁保护的动作范围，或通过实验台面板上的失磁实验开关，点动后，回路失磁，若保护装置中失磁保护的软压板和硬压板投入，定值合理整定后，保护装置的失磁保护动作于跳闸。 灭磁模拟实验参考上图通过实验台面板上的灭磁实验开关，点动后，回路磁性消失。发电机的电流表和功率表指零。 相间短路故障模拟实验图28通过实验台面板上的相间短路实验开关，点动后，相间短路故障发生，若保护装置中差动保护的软压板和硬压板投入，定值合理整定后，保护装置的差动保护动作于跳闸。注：保护动作后，对应各个保护的动作值在保护装置上都有记录显示，若有监控系统，那么监控台上也有各个保护动作信息的采集，另外，在进行一项实验时，应该将其他无关实验的软压板和硬压板退出。六、 保护装置介绍（1）动作于跳闸出口的保护，配置有硬压板和软压板；动作于信号的保护只有软压板。（2）保护动作指示灯说明：所有动作于跳闸出口的保护动作时，装置面板上运行和跳闸指示灯同时点亮；所有动作于信号的保护动作时，装置面板上只有运行和告警指示灯点亮（电源插件上继电器出口时，需要控制跳线才能使对应的指示灯点亮）。保护动作检查说明：保护动作后，除了检查面板指示灯和保护动作报告是否正确之外，还要求检查保护的输出触点（跳闸和信号）是否正确动作。对于跳闸的保护在保护动作后，应检查该保护对应的信号触点及出口跳闸触点；对于发信号的保护在保护动作后应检查该保护对应的信号触点。 保护装置功能配置实验台上配备的微机发电机保护装置有主保护WFB-821和后备保护WFB-822。WFB-821的主要保护功能配置有：发电机差动保护；TA断线；励磁变速断、过流保护；装置故障告警以及故障录波。WFB-822装置的主要保护功能配置有：速断（过流）保护；复压（记忆）过流保护；定子一点接地保护，转子一点接地保护；定子过负荷（定、反时限）保护；负序过流保护；过电压保护；失磁保护；TV断线保护；逆功率保护；调相失压保护；非电量类保护，装置故障告警。 人机接口使用说明l 键盘与显示器人机接口采用大屏幕320240彩色液晶显示屏，显示屏下方有一个8键键盘（如下图），显示屏右侧还有一个复归键。 图29键盘中各键功能如下： 键：命令菜单选择，显示换行，或光标上移 键：命令菜单选择，显示换行，或光标下移 键：光标右移 键：光标左移+ 键：数字增加选择- 键：数字减小选择退出键：命令退出返回上级菜单或取消操作确认键：菜单执行及数据确认复归键：复归告警及动作信号在装置上电或复位后，管理机将自动搜寻各个保护模块，并与管理机内的保护模块注册表进行比较，如果当前登记的模块是新插入的模块，则需通过键盘对此模块进行模块号设定。注意：在每次插入新模块后，必须对新模块进行模块号设定。 主菜单主菜单的树型目录结构图210在树型结构的每一级菜单中，按下“退出”键可以返回上一级菜单，按下“确认”键可以进入下一级菜单。在菜单选项或显示数据过多的情况下将采用滚动显示的方法，显示屏的最右侧将出现“”和“”两个图标，按“”键及“”键使屏幕分别向上及向下滚动。如果屏幕右侧只出现“”图标则表示本屏为滚动显示的第一屏，如只出现“”则表示本屏为滚动显示的最后一屏。装置主菜单共有4个选项，包括运行、继保、厂家、帮助。运行：运行人员监视，其下的具体内容为：浏览：查看实时运行参数，按位、按硬压板查看开入量。区号：查看及修改定值区号。压板：查看及投退保护软压板。报告：查看保护动作报告及保护装置记录。打印：打印保护定值、保护实时运行参数、保护动作报告、装置记录、出口矩阵、故障波形、保护软压板、保护硬压板状态，终止当前打印及手动启动录波等。密码：修改系统密码。时钟：修改系统时钟。继保：继保维护操作，除了包括运行菜单中的浏览、区号、压板和打印外，还提供以下内容：整定：浏览及修改保护定值，定值区间复制定值。报告：清除保护动作报告、装置记录及保护录波记录。传动：按保护传动和按通道传动。系统：设置密码、时钟和通讯参数。厂家：厂家设置调试，除了包括继保菜单中的浏览、区号、打印、整定、报告、传动和系统外，还提供以下内容：压板：除按保护查看及投退软压板外，还可按模块统一投退软压板。装置：包括设置模块号码、校正通道系数、整定通道额定值及查看修改出口矩阵。帮助：查看帮助信息，包括装置版本及CRC码说明等。附录1：功率角指示器原理使用说明同步发电机组装有功率角指示器装置，用它来测量发电机电势与系统电压之间的相角，及发电机转子相对位置角。实验采用闪光测速原理来测量功角。及在发电机轴上固定一个圆盘，根据发电机的极数是四，则在圆盘上画上相应数量的四箭头。图211功率角指示器原理图闪光灯采用普通日光灯管，日光灯管要在两端电压达到一定值时，才会放电发光，因此，加上交流电压时他便按交流电压的频率变化而闪光。正常时，由于所加交流电压较高，闪光持续时间较长。如果控制交流电压频率的幅值或使之波形变为尖峰波，则闪光持续时间较短，只有它在电压达到最大值瞬刻才闪光。这样，日光灯管的闪光时刻便可以代表所施电压的相位，并且转盘箭头清晰。另外闪光灯的电源使从“无穷大电源”取得的，所以闪光灯的频率就是系统频率，因为闪光灯是发闪的。电压高时最亮，否则熄灭，因此一秒钟内有100个最亮点，100个最不亮点，当最亮时，人的眼睛能看到箭头，否则看不见。如果电机旋转一周所需的时间与闪光灯两次闪光的间隔时间相等或整数倍，则箭头每次到达同一位置时便能看见它。这样，我们便可看见箭头好像停在一个地方不动。我们称此时发电机电源频率与无限大电源频率同步。如果电机的旋转速度小于同步转速时，箭头如像往后倒退；反之，则似向前转。每分钟向前转的转数表示每分钟大于同步转速的转数。 发电机与系统并网以后，发电机电势与系统电压的频率同相，功率角=0，此时箭头所指的位置，表示为=0的位置。调整机架上的刻度盘，将零刻度值对准箭头，即为功角测量调零。当增加发电机有功功率输出时，功角将增大到=0的值，即发电机电势超前系统电压的角度。当箭头转到发电机电势为最大值的位置时，而系统电压尚未到达最大值，日光灯不闪光，所以看不到箭头，要等箭头再转一个角度后，电压U才达到最大值，即日光灯闪亮，我们便看见箭头指向新位置，这新的位置与原来的=0的位置间的夹角，便是功角0，刻度角都是按该发电机的电角度来刻划的，所以可以直接从刻度盘上读出的电角度值。附录2：微机准同期装置原理使用说明在电力系统中，采用微机准同期装置实现同步发电机自动准同期并列操作，可以做到既安全可靠，又快速准确，在电力系统中得到了广泛的应用。DZZB系列自动准同期装置是新一代微机型数字式自动并网装置，它完全克服了模拟装置的缺点，以高精度的时标计算频差、相位差，以毫秒级的精度确定合闸提前时间。在待并两侧压差合格，频差合格，整定的提前时间与断路器机械动作时间相吻合的情况下，可以实现快速无冲击合闸。微机准同期装置的面板图 面板示图说明(1) 整步指示灯(2) 频差合格指示灯(3) 压差合格指示灯(4) 合闸完成指示灯(5) 系统频率数字表(6) 系统电压数字表(7) 发电机电压数字表(8) 发电机频率数字表(9) 投运指示灯(10) 自动调频指示灯(11) 自动调压指示灯(12) （15）频差设定指示灯(16) （18）压差设定指示灯(19) “功能”按键(20) “调整”按键(21) “复位”按键，按此键可以使装置复位(22) 电源开关 关于“功能”键与“调整”键的使用“功能”键与“调整”键用于设定机械动作的提前时间及指示灯（10）（18）的亮灭。A、 打开电源首次按“功能”键，进入提前时间设定界面，此时在“系统频率”的位置上闪烁显示提前时间，如需修改提前时间请按“调整”键进行调整，调整完成后再按“功能”键跳过此项设置，此时提前时间处于稳定显示状态。B、 在按第二次“功能”键后，进入指示灯的设置状态（失压监控功能指示灯由装置自动控制，不需要“功能”键设置）。此时该指示灯的闪烁方式若为长时间亮、短时间灭则表示点亮该指示灯，闪烁方式若为长时间灭，短时间亮则表示熄灭该指示灯。若想改变该指示灯的状态，请按“调整”键跳过该项设置则再次按“功能”键。设定好的该位指示灯转入正常稳定显示方式。C、 进入频差及压差的设定时，按“调整”键为循环选择其中一项设定内容，按“功能”键则进入下一项设定或完成设置内容。D、 所有设置完成后装置自动进入初始正常运行状态。注意：装置整定数值不要随意变动。第三章 变压器实验系统一、 变压器实验系统概述该系统选用的是380V/380V的等比干式变压器，与发电机组系统配合输电线路系统构成从发电变电输电的完整的一次系统，并且利用微机变压器保护的模拟实验系统可以进行变压器在单侧电源供电（无穷大电源断开）及双侧电源供电（发电机发电，无穷大电源接通）情况下的接地短路与相间短路实验，可以模拟发电机停机情况下由电网供电时的变压器低压侧的过负荷实验。在双端电源供电情况下，可以通过手动调整同步发电机的机端励磁电压或手动调整与市电相接的三相调压器的变比来进行变压器的三相对称过负荷实验。变压器微机保护实验装置可以配置为跳高压侧断路器或低压侧断路器及同时跳双侧断路器。电力系统变压器保护的模拟实验的控制电路如下图所示：图31二、 操作方法图32变压器是/Y接线，高、低压侧绕组一比一变比，并配有微机变压器保护装置WBH-821和WBH-822.变压器一侧电源是由发电机组提供，另一侧是由三相市电提供。发电机正常启动后，闭合变压器实验设备的漏电断路器，通过自动准同期（手动）装置与电网并网运行，把发电机、变压器和输电线路构成完整的一次电力系统。做实验时，先按照实验的要求投入相关的软、硬压板，修改定值；然后把转换开关打到“就地”操作，下“启动”按钮。通过短路实验控制开关可以实现：A相、B相、C相单相短路实验，AB相BC相CA相相间短路。三、 故障模拟变压器操作实验设备控制开关图示：图33注：图中Ka、Kb、Kc、Kn为自锁控制开关，K为点动式控制开关。 比率差动保护：当发生相间故障时，通过比较变压器两侧的差流来完成保护功能。图34操作：按下面板Ka、Kb开关锁定，在再按下短路开关K使继电器J带电闭合，发生AB相间短路，变压器两端产生差流, 保护装置启动相应的比率差动保护动作判据，保护动作，跳开相关的故障点。 复合电压过电流保护：通过增设的阻抗元器件模拟相间故障产生低电压或负序电压实现复合电压启动（方向）过流保护图35操作：按下面板Kb、Kc开关锁定，在再按下短路开关K使继电器J带电闭合，相间短路，保护装置启动相应的保护动作判据，保护动作，跳开相关的故障点。 起动通风.变压器启动通风有温度启动也有电流启动，温度启动是在变压器本体上通过温度计的上下限接点来启动和停止，而电流启动则是由主控室中的主变保护装置模块来控制的。操作：按下面板Kb、Kn开关锁定，再按下短路开关K使继电器J带电闭合，发生单相接地故障，保护装置启动相应的保护动作判据，保护动作，跳开相关的故障点。就是温度过高（高于55C）时或者主变负荷达到启动通风定值，都应启动风机。 闭锁调压过负荷时不允许有载调压,故可以在调压控制回路中串入一过负荷常闭接点,当变压器负荷电流达到闭锁调压定值时,此接点打开,这时就不能有载调压了!这时保护是不闭锁的!操作：按下面板Kb、Kn开关锁定，再按下短路开关K使继电器J带电闭合，单相接地故障，保护装置启动相应的保护动作判据，保护动作，跳开相关的故障点。 非电量（保护装置模拟）重瓦斯、调压重瓦斯、温度保护、油位高 、油位低、压力释放、轻瓦斯告警、调压轻瓦斯、风冷消失；非电量插件独立完成非电量跳闸，在CPU停用或保护电源消失时仍能正确动作。图36操作：在微机保护定值菜单中投入相关的软压板，将实验台面板220V直流正电的开入与相应非电量测试端子短接，该非电量保护动作。四、 保护装置介绍WBH-821、WBH-822微机电动机保护装置适用于66kV及以下电压等级的两圈变压器的保护及测控，既可以直接安装在开关柜上，也可组屏安装。其中本装置采用32位DSP作为保护CPU，配置大容量的RAM和Flash Memory；数据运算、逻辑处理和信息存储能力强，可靠性高，运行速度快。具有录波功能，装置记录保护跳闸前4周波，跳闸后6周波（每周波24点）的采样数据，保护跳闸后上送变电站自动化主站，也可以通过故障分析软件进行故障分析。 面板说明装置面板包括键盘、显示器和信号灯，此外还有一个RS-232通讯接口，可用于连接PC调试软件。说明如下：l 键盘与显示器 装置采用128*64点阵大屏幕液晶显示屏，显示屏下方有一个8键键盘(如下图)，显示屏右侧还有一个复归键。图37各键功能如下：命令菜单选择，显示换行或光标上移：命令菜单选择，显示换行或光标下移：光标左移：光标右移：数字增加选择：数字减小选择退出：命令退出返回上级菜单或取消操作，正常运行时按此键显示时钟画面，再按一次返回显示主信息图确认：菜单执行及数据确认复归：复归告警及跳闸信号面板上共有6个信号指示灯，说明如下：l 指示灯运行：绿灯，装置正常运行时，每秒闪烁5次，如果闪烁不正常表示装置处于不正常运行状态。跳闸：红灯，装置正常运行时熄灭，装置动作于跳闸时点亮，保持到有复归命令发出。过热：红灯，正常运行时熄灭，装置过热保护动作时点亮，保持到有复归命令发出。告警：红灯，正常运行时熄灭，保护动作或装置发生故障时点亮，保持到有复归命令发出。备用：共两个信号灯，备用熄灭状态 显示菜单本系列装置采用128*64点阵大屏幕液晶图形化显示,主菜单为许继800系列继电保护装置风格,采用当前流行的windows图标，全中文显示，界面友好，操作方便。以下为本系列装置人机界面操作说明，具体装置可能稍有不同，但显示及操作方式类似。主菜单采用如下的树型目录结构：图38第四章 输电线路实验系统一、输电线路实验系统概述该实验台模拟的是一双回路输电线路，一路为工作线路，该线路用四个电抗器模拟其线路阻抗，其电抗值分别为XL11.334，XL22、XL32、XL41.334；在线路上设置了三个故障点、多种故障类型可供学生模拟各种现场输电线路故障。另一路为备用线路；此实验台既可单独作为一个独立的系统进行输电线路的各种实验，也可配合发电机实验台和变压器实验台完成发电、变电、输电整个电力系统实验，其线路两侧分别引至变压器系统和电网无穷大系统，其接线示意图如图41所示。 图41 输电线路实验台一次主接线示意图此线路由漏电断路器接入电网，合上漏电断路器，并按下启动按钮，相应红色按钮指示灯点亮，即可开始实验；同时可操作网压切换开关，通过实验台左上角的系统电压表观察系统各相间电压。图42 输电线路实验台面板示意图二、工作线路操作工作线路L1由断路器QF1和QF2接入变压器系统和电网， 且线路上安装了两台许继自主研发的微机线路保护装置WXH-825，其直接对QF1和QF2进行控制来保护整条线路。 断路器操作：断路器QF1的控制有就地和远方两种方式，将实验台左侧转换开关打到就地状态，即可实现就地控制；按下手动合闸按钮K5，QF1合上，同时K5红色指示灯点亮，K6绿色指示灯熄灭，即实现QF1合闸操作（按钮指示灯初始状态应为K6绿色指示灯亮，K5红色指示灯灭）；按下手动跳闸按钮K6，QF1跳开，同时K5红色指示灯熄灭，K6绿色指示点亮，即实现QF1跳闸操作。将转换开关打到远方状态，即可实现断路器的遥控操作。断路器QF2操作同QF1,不再详细介绍。 工作线路投入：先合上QF1，再合上QF2，即将该工作线路接入系统。 工作线路退出：先跳开QF2，再跳开QF1，即将该工作线路退出系统。三、 备用线路操作备用线路L2断路器QF3、QF4只设置了手动跳合闸，操作同QF1；该线路无微机保护。四、 故障模拟 图43 故障设置示意图注：K1、K2、K3、K9是自锁按钮开关，K4是点动按钮开关 单相接地故障：按下K9，再按下K1、K2或K3其中一个按钮，再按下K4即可实现C相、B相、A相接地短路故障，松开K4故障消失。 不对称相间短路故障：按下K3和K2或K2和K1或K1和K3其中一组按钮，按下短路实验按钮K4，即可实现AB、BC、CA相间短路故障，松开K4故障消失。 对称相间短路故障：将K1、K2、K3三按钮都按下，再按下短路实验按钮K4，即可实现三相相间短路故障，松开K4故障消失。 故障点设置：实验台中间设有一转换开关来实现故障点的设置，开关有三个状态分别对应D1、D2、D3三点故障，在设置故障类型之前先设置故障点。五、 保护装置介绍WXH-825微机线路保护测控装置为适用于66kV及以下电压等级的线路距离保护测控装置。WXH-825微机线路保护配置有：三段式相间距离保护，距离加速保护，不对称相继速动保护，三段式电流电压方向保护，过流加速保护(前加速、后加速可选) ，三相一次重合闸，低频减载保护，零序电流保护，过负荷保护，低电压保护， TV断线检测，控制回路异常告警，手车位置异常告警，弹簧未储能告警，压力异常告警，遥信开入采集、装置遥信变位、事故遥信。 保护装置面板说明装置面板包括键盘、显示器和信号灯，此外还有一个RS-232通讯接口，可用于连接PC调试软件。说明如下：l 键盘与显示器 装置采用128*64点阵大屏幕液晶显示屏，显示屏下方有一个8键键盘(如下图)，显示屏右侧还有一个复归键。图44各键功能如下：命令菜单选择，显示换行或光标上移：命令菜单选择，显示换行或光标下移：光标右移：光标左移：数字增加选择：数字减小选择退出：命令退出返回上级菜单或取消操作，正常运行时按此键显示时钟画面，再按一次返回显示主信息图确认：菜单执行及数据确认复归：复归告警及跳闸信号l 指示灯 面板上共有6个信号指示灯，说明如下：运行：绿灯，装置正常运行时，每秒闪烁5次，如果闪烁不正常表示装置处于不正常运行状态。跳闸：红灯，装置正常运行时熄灭，装置动作于跳闸时点亮，保持到有复归命令发出。重合闸：红灯，正常运行时熄灭，装置动作于重合时点亮，保持到有复归命令发出。告警：红灯，正常运行时熄灭，保护动作或装置发生故障时点亮，保持到有复归命令发出。备用：共两个信号灯，备用熄灭状态。 测试端子说明实验台面板共开设14个测试端子，其中四个硬压板端子，分别为：距离保护压板，低电压压板，低频减载压板，同期手合压板；四个开入端子，分别为闭锁重合闸开入，检修状态开入，弹簧未储能开入，压力异常开入；四个控制回路端子，分别为：合闸断线，合闸断线，跳闸断线，跳闸断线；一个开入正电源端子即开入和一个备用端子。测试端子使用说明：在做距离保护，低电压保护，低频减载和同期手合实验时需用测试线将“开入”和其相应端子短接。开入操作同硬压板操作，当有闭锁重合闸开入时，保护装置将闭锁重合闸功能；当线路进行检修时应给检修状态一个开入信号；将“开入”连到“弹簧未储能”，过15S后装置报弹簧未储能；将“开入”连到“压力异常”，装置报压力异常。在进行保护实验时需先将“合闸断线”“合闸断线”短接，“跳闸断线”“跳闸断线”短接。 显示菜单说明本系列装置采用128*64点阵大屏幕液晶图形化显示,主菜单为许继800系列继电保护装置风格,采用当前流行的windows图标，全中文显示，界面友好，操作方便。以下为本系列装置人机界面操作说明，具体装置可能稍有不同，但显示及操作方式类似。主菜单采用如下的树型目录结构：图45六、保护实验 三段式相间距离保护实验将两侧保护装置距离保护软压板和硬压板投上，将保护装置定值合理整定，并在D1点设置一AB、BC或CA相间短路故障（操作见故障设置），变压器侧WXH-825保护装置动作跳QF1,并报相间距离I段动作，电网侧WXH-825保护装置动作跳QF2,并报相间距离III段动作。 距离加速保护实验将两侧保护装置距离保护软压板和硬压板投上，将保护装置定值合理整定后，并在D2点设置一AB、BC或CA相间短路故障（操作见故障设置），变压器侧WXH-825保护装置动作跳QF1, 并报相间距离II段动作，电网侧WXH-825保护装置动作跳QF2，并报相间距离II段动作，然后退掉故障，重合闸动作，QF1合闸然后QF2合闸；再施加故障，变压器侧保护装置距离II段加速保护动作，跳QF1,电网侧WXH-825保护装置动作跳QF2。 三段式电流电压方向保护实验将两侧保护装置三段电流保护保护软压板投上，将保护装置定值合理整定后，并在D1点设置一A、B或C相接地故障（操作见故障设置），变压器侧WXH-825保护装置动作跳QF1,并报电流I段动作，电网侧WXH-825保护装置动作跳QF2,并报电流III段动作。 过流加速保护实验将两侧保护装置三段电流保护保护软压板投上，将保护装置定值合理整定，并将过流加速保护设置为前加速保护，在D1点设置A、B或C相接地故障（操作见故障设置），变压器侧WXH-825保护装置无延时动作跳QF1,并报过流加速保护动作，电网侧WXH-825保护装置无延时动作跳QF2,并报过流加速保护动作;然后QF1 ，QF2重合闸，如故障解除，重合闸成功，如故障依然存在，电流保护动作跳断路器，不再重合；后加速保护同距离加速保护，不再说明。 零序电流保护实验将两侧保护装置零序电流保护保护软压板投上，将保护装置定值合理整定，并在D3点设置一A、B或C相接地故障（操作见故障设置），电网侧WXH-825保护装置动作跳QF2,并报零序电流I段动作，变压器侧WXH-825保护装置动作跳QF1,并报零序电流III段动作。 控制回路异常以发电机侧保护装置为例说明，如QF1在跳位，拔掉实验端子“合闸断线”，“合闸断线”之间的短接线，装置报控制回路异常；如QF1在合位，拔掉实验端子“跳闸断线”，“跳闸断线”之间的短接线，装置报控制回路异常。第五章 实验项目1.发电机系统实验（1） 差动保护实验（2） 负载特性实验（3） 失磁实验（4） 灭磁实验（5） 相间短路实验（6） 过负荷实验（7） 定子一点接地实验（8） TV断线实验（9）负序过流保护实验（10）过电压保护实验（11）TA断线实验 2.变压器系统实验（1）比率差动保护实验（2）差流速断保护实验（3）差流越限保护实验（4）复合电压方向过流保护实验（5）负序过流保护实验（6）闭锁调压保护实验（7）起动通风保护实验（8）非电量保护实验（9）TA断线实验（10）TV断线实验3.输电线路实验（1）三段式相间距离保护实验 （2）距离加速保护实验（3）三段式电流电压方向保护（4）过流加速保护（5）三相一次重合闸（6）零序电流保护（7）控制回路异常保护实验（8）遥信开入实验第六章 注意事项 实验室设备使用注意事项1、该电气设备的安装和使用管理，必须符合安全用电管理规定，大功率实验设备用电必须使用专线，严禁与照明线共用，谨防因超负荷用电着火。2、实验室用电容量的确定要兼顾实验室发展的增容需要，留有一定余量。3、实验室内的用电线路和配电盘、板、箱、柜等装置及线路系统中的各种开关、插座、插头等均应经常保持完好可用状态，熔断装置所用的熔丝必须与线路允许的容量相匹配，严禁用其他导线代替。室内照明器具都要经常保持稳固可用状态。4、该实验设备要定期检修，要有可靠的防护措施。该设备本身要求接地，必须接地；定期检查线路接地点是否牢靠安全。5、手上有水或潮湿请勿接触设备。6、实验室内的指导老师必须掌握该实验设备安装调试及投入运行的操作步骤和要求，严格按操作规程操作。7、电器插座请勿接太多插头，以免电荷负荷过大，引起火灾。8、如该设备无接地设施，请勿使用，以免产生感电或触电。9、本设备只能按照制造商规定的用途来使用，未经授权的改装或使用非本设备制造商所出售或推荐的零配件造成的安全问题，本公司不予负责。10、正确的运输，存放，就位和安装，以及细心地操作和维护对于