同庆继电保护及微机保护实验指导书-学生版

1、 继电保护及微机保护实验指导书 Chang Sha Tong Qing Electrical and Information Co.ltdTQDB-III多功能微机保护与变电站综合自动化实验培训系统继电保护及微机保护部分实验指导书学生版 长沙同庆电气信息有限公司湖南大学63目 录第一章 概述 1一、系统简介 1二、系统特点 1三、系统构成 1四、实验台面板说明及内部接线 2五、操作注意事项 4第二章 常规继电器特性实验 5实验一、DL-31型电流继电器特性实验 6实验二、DY-36型电压继电器特性实验10实验三、LG-11型功率方向继电器特性实验12实验四、LCD-4型变压器差动继电器特性实验

2、17实验五、LZ-21阻抗继电器特性实验21附1 辐射式扫描原理28第三章 数字式继电器特性实验29实验六、数字式电流、过电压和低电压继电器特性实验30实验七、数字式反时限电流继电器特性实验35实验八、数字式功率方向继电器特性实验38实验九、数字式差动继电器特性实验40实验十、数字式阻抗继电器特性实验42第四章 成组微机保护实验47实验十一 三段式电流保护实验48实验十二 零序电流保护实验 53实验十三 三段式距离保护实验 56实验十四 变压器保护实验 59第一章 概述一、系统简介：TQDB-III多功能微机保护与变电站综合自动化实验培训系统采用集成式、开放式的设计思路，覆盖了多个专业多门课程

3、，适合电力系统、电气类、自动化类、电工类专业学生进行研究性、综合性、设计性、开放性实验、课程设计、毕业设计及创新设计。本实验指导书着重介绍与电力系统继电保护原理、电力系统微机保护、变电站综合自动化课程相关的实验。本实验台可完成：常规继电器特性实验、数字式继电器特性实验及成组微机保护综合实验三大部分。其中包含的常规继电器有：DL-31型电流继电器、DY-36型电压继电器、LG-11型功率方向继电器、LCD-4型变压器差动继电器。数字式继电器有：数字式电流继电器、电压继电器，反时限电流继电器，功率方向继电器，差动继电器，阻抗继电器，零序电流、零序电压继电器，负序电流继电器、负序电压继电器，反时限零

4、序继电器、反时限负序电流继电器。微机保护部分包括：单双电源10kv线路微机保护综合实验，单双电源35kv线路微机保护综合实验，单双电源110kv线路微机保护综合实验，变压器微机保护综合实验，电容器微机保护综合实验。二、系统特点：1. 实验接线非常简单明确，减小实验准备工作的强度。2. 实验系统采用自主研制的信号发生装置提供高精度实验信号，省去了传统实验系统中的调压器、移相器、滑线电阻和测量仪表。实验接线非常简单，不需要进行实验准备工作。3. 各种常规继电器和微机保护继电器特性实验可以设置为自动或手动测试，并在PC机屏幕上直观的显示坐标描点和绘制继电器特性曲线全过程4. 实验台面板上具有成组微机

5、保护实验的接线图，学生在面板上进行微机保护装置与电流、电压及出口信号的连接，在上位机界面上设置故障类型和故障点，可在接线图上或在上位机界面中执行短路操作，并观察动态的实验现象5. 系统附带详细的原理讲解和操作说明，可以帮助学生在加深理解实验原理的基础上熟悉实验过程，达到良好的实验效果三、系统构成： 一套实验培训系统由一个实验操作台、多个常规保护继电器、一台TQDB-II型多功能微机保护实验装置、一台TQWX-II微机型继电保护试验测试仪和一台PC机构成。系统原理构成如图1-1。图1-1 系统结构图1) 微机型继电保护试验测试仪：分别与PC机、多功能微机保护实验装置和多个常规继电器连接。用于受P

6、C机控制对电力系统中任意线路或设备正常运行以及各种故障的情况进行模拟，产生相应的电流、电压信号和开关量信号，并将信号送到多功能微机保护实验装置和常规继电器的输入端，同时向PC机传送电流、电压的录波数据、各开关量变位信息及各保护或重合闸的动作时间数据。2) 常规继电器：与微机型继电保护试验测试仪连接，用于利用微机型继电保护试验测试仪测试各种常规继电器的特性；3) 多功能微机保护实验装置：分别与微机型继电保护试验测试仪、PC机连接，可通过PC机下载保护程序、整定各保护定值、设置参数、查询保护动作报告，接受微机型继电保护试验测试仪产生的模拟信号和开关量信号完成多种微机继电保护和测控功能，并将保护动作

7、量通过开关量输出反馈回微机型继电保护试验测试仪，将保护和重合闸的动作信息、及各开入量状态上传给PC机。4) PC机：分别与微机型继电保护试验测试仪、多功能微机保护实验装置连接，用于控制微机型继电保护试验测试仪产生各种模拟信号和开关量信号、向多功能微机保护实验装置下载程序、整定保护定值，并接收微机型继电保护试验测试仪和多功能微机保护实验装置上传的信息，显示实验界面和实验结果，便于进行各种微机保护实验和变电站综合自动化实验及培训。四、实验台面板说明及内部接线：实验台面板布置分四部分：成组微机保护接线图、多功能微机保护实验装置部分、常规保护继电器部分和微机型继电保护试验测试仪。见图1-2。1. 多功

8、能微机保护实验装置部分包括多功能微机保护实验装置及电压、电流、开关量输入及开关量接线区。为方便实验接线，在实验台内部已将多功能微机保护实验装置背部的各端子分别引到实验台面上相应接线端。2. 成组微机保护接线图为了在进行成组微机保护综合实验时，直观地反应微机保护装置在现场的运行情况，在实验台面板上设置了成组微机保护接线图。接线图上的各接线端子已经在实验台内部和测试仪相应电流、电压及开关量端子一一连接。因此实验时可将微机保护装置接线区各接线孔用测试线分别和接线图中的各接线孔连接。见图1-3。3. 常规保护继电器部分为方便实验接线，在实验台内部已将各常规保护继电器背部的各接线端子分别引到实验台面上各

9、继电器相应的电压、电流接线端。各常规保护继电器的开出接点通过“转换开关”并接在“常规保护出口”上。图1-2 实验台面板布置图图1-3 成组微机保护实验接线示意图五、操作注意事项：1、实验前必须仔细阅读TQWX-II微机型继电保护试验测试仪用户手册 （或继电保护信号测试系统软件帮助文件）和TQDB-II型多功能微机保护实验装置用户手册，熟悉TQWX-II微机型继电保护试验测试仪和TQDB-II型多功能微机保护实验装置的操作使用后方可进行实验。2、实验电流较大时，不得长期工作，尤其是系统的信号源测试仪。3、接线完毕后，要由另一人检查线路。第二章 常规继电器特性实验由PC机控制TQWX-II微机型继

10、电保护试验测试仪发出各种电流和电压信号，测试以下常规继电器的性能：DL-31型电流继电器、DY-36型电压继电器、LG-11型功率方向继电器、LCD-4型变压器差动继电器。常规继电器实验方式构成原理图见下图。为方便实验接线，在实验台内部已将各常规保护继电器背部的各接线端子分别引到实验台面上各继电器相应的电压、电流接线端。各常规保护继电器的开出接点通过“转换开关”并接在“常规保护出口”上。常规继电器实验方式构成原理图实验一、DL-31型电流继电器特性实验一、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、学习微机型继电保护试验测试仪的测试原理和方法，并

11、测试DL-31型电流继电器的动作值、返回值和返回系数。二、DL-31型电流继电器简介：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，动合触点闭合，动断触点断开；当电流降低到0.8倍整定值时，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2-1-1，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

12、接线方式。图2-1-1 DL-31继电器接线端子打开电流继电器面板前盖，拨动定值设定指针，可设定电流继电器的整定值。三、实验接线：1. 集控台内部已连接线说明：本实验台将继电器线圈接成串联方式，并在实验台内部已将电流继电器的电流线圈输入端子（、端子）引到实验台面上电流继电器的各接线端，将电流继电器的动合触点（、端子）连接到实验台面上“常规保护出口”接线端上。2. 实验中应连接的线：将测试仪产生的单相电流信号与电流继电器对应的I，In端子连接，将“常规保护出口”接线端接到测试仪的一对开入接点上。并把实验台上的转换开关KK放在“电流”档。四、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

13、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、返回值和返回系数。可采用自动测试方法，也可采用手动测试方法。五、实验内容： 注：本实验需使用TQWX-II微机型继电保护试验测试仪，请仔细阅读TQWX-II微机型继电保护试验测试仪用户手册或继电保护信号测试系统软件帮助文件中的有关内容。（一） 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。步骤：1. 按“三、实验接线”中的方法接好连线。2. 打开测试仪电源，在PC机上运行继电保护信号测试系统软件，进入“继

14、电器特性通用测试”模块。如图2-1-2。图2-1-2继电器特性通用测试界面3. 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2-1-3和图2-1-4。其中当前控制变量即：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测试仪中的电流，因此把当前变量设为“Ia幅值”（假定接入电流继电器的量为A相电流）；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。4. 在图2-1-2的“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Ia的大小起始值应小于设置的电流继电器动

15、作定值。建议未连线的信号有效值设为0。5. 按“开始试验”按钮，控制测试仪输出设定的电流。6. 按“增加”按钮，测试仪按设定的步长增加电流的输出。直至输出的电流使电流继电器动作，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。 图2-1-3 变量设置界面 图2-1-4 开关量设置界面7. 按“减少”按钮，测试仪按设定的步长减少电流的输出。直至输出的电流使电流继电器返回，测试仪采集到返回信号，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。8. 重复步骤3-7，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、

16、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2-1-1。9. 改变电流继电器的整定值，再次测继电器的动作值、返回值和返回系数，与表2-1-1结果比较后填入表2-1-2。表2-1-1 模拟式电流继电器动作值、返回值和返回系数实验数据动作值(A)返回值(A)返回系数1234平均值(A)误差(%)变差(%)返回系数整定值(A)（二） 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

17、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。表2-1-2 模拟式电流继电器返回系数测试数据整定值(A)返回系数12步骤： 1. 在图2-1-2界面的“控制操作”区选择“程控”方式。2. 设置程控方式下的控制参数变量。“变量设置”和“开关量设置”同手控方式，另外，还需要进行“程控设置”。参见图2-1-5。图2-1-5 程控设置界面“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

18、作值、返回值；“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。“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

19、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。3. 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。六、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？实验二、DY-36型电压继电器特性实验一、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。二、DY-36型电压继电器简介：DY-36型电压继电器

20、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（、端子）闭合，动合触点（、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（本培训系统已将电压继电器接成过电压继电器）。继电器接线端子见图2-2-1。图2-2-1 DY-36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，接成并联时，继电器动作电压可以扩大一倍，并联和串联接法

21、可查看继电器表面接线说明。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。注：本实验台内部已经将电压继电器的动合触点连接到实验台面上“常规保护出口”接线端上，因此其工作方式为过电压继电器。三、实验接线：1. 集控台内部已连接线说明：本实验台将继电器线圈接成串联方式，并在实验台内部已将电压继电器的电压输入端子（、端子）引到实验台面上电压继电器的各接线端，将电压继电器的动合触点（、端子）连接到实验台面上“常规保护出口”接线端上。2. 实验中应连接的线：将测试仪产生的单相电压信号与电压继电器对应的U，Un端子连接，将“常规保护出口”接线端接到测试仪的一对开入接点上。并把实验台上的转

22、换开关KK放在“电压”档。四、测试方法： 控制测试仪的输出，从小到大动态地改变加入电压继电器中的电压，直至其动作；再减小电压直至其返回，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。五、实验内容： 注：本实验需使用TQWX-II微机型继电保护试验测试仪，请仔细阅读TQWX-II微机型继电保护试验测试仪用户手册或继电保护信号测试系统软件帮助文件中的有关内容。本实验主要内容为：手动或自动测试电压继电器的动作值及返回值。步骤：1. 按“三、实验接线”中的方法接好连线。2. 打开测试仪电源，在PC机上运行继电保护信号测试系统软件，进入“继电器特性通用测试”模块。3

23、. 测试方法可参见实验一，注意“当前变量”应设置为“Ua幅值”（假定接入继电器的量为A相电压）。测试3组数据，将结果填入表2-2-1。表2-2-1 模拟式电压继电器动作值、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)六、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？实验三、LG-11型功率方向继电器特性实验一、实验目的：1、了解常规功率方向继电器的工作原理。2、掌握功率方向继电器的动作特性试验方法。3、测试LG-11型功率方向继电器的最大灵敏角和

24、动作范围。4、测试LG-11功率方向继电器的角度特性和伏安特性，考虑出现“电压死区”的原因。5、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。二、LG-11型功率方向继电器简介：功率方向继电器是一种反映所接入的电流和电压之间的相位关系的继电器。当电流和电压之间的相位差为锐角时，继电器的动作转矩为正，使继电器动作，控制接点闭合，继电器跳闸；当电流和电压之间的相位差为钝角时，继电器的动作转矩为负，继电器不动作，从而达到判别相位的要求。功率方向继电器根据其原理可分为感应型、整流型、晶体管型。本实验采用LG-11整流型功率方向继电器，它一般用于相间短路保护。这种继电器是根据

25、绝对值比较原理构成的，由电压形成回路、比较回路和执行元件三部分组成，如图2-3-1。图2-3-1 LG-11型功率方向继电器原理接线图图中整流桥BZ1所加的交流电压为，称为工作电压；整流桥BZ2所加的交流电压为，称为制动电压。其中、分别为加入功率方向继电器的电压和电流；为电压变换器YB的匝比；为电抗变压器DKB的模拟电抗。JJ为极化继电器。当电流从JJ的“*”端流入时，JJ动作；反之JJ不动作。因此LG-11整流型功率方向继电器的动作条件是工作电压大于制动电压，其动作方程为：功率方向继电器灵敏角的调整可通过更换面板上压板Y的位置来实现。三、实验接线：1. 集控台内部已连接线说明：本实验台内部已

26、将功率方向继电器的电压输入端子（、端子）和电流输入端子（、端子）引到实验台面上功率方向继电器的各接线端，将继电器的动作接点（、端子）连接到实验台面上“常规保护出口”接线端上。2. 实验中应连接的线：将测试仪产生的B相电压和C相电压分别与功率方向继电器对应的U，Un端子连接，A相电流信号与电压继电器I，In端子连接，将“常规保护出口”接线端接到测试仪的一对开入接点上。并把实验台上的转换开关KK放在“功率方向”档。四、实验内容：注：本实验需使用TQWX-II微机型继电保护试验测试仪，请仔细阅读TQWX-II微机型继电保护试验测试仪用户手册或继电保护信号测试系统软件帮助文件中的有关内容。实验之前，首

27、先按“三、实验接线”中的方法接好连线。注意：因功率方向继电器反映所接入的电流和电压之间的相位关系而动作，因此接线完毕后，一定要检查接线极性是否正确。打开测试仪电源，在PC机上运行继电保护信号测试系统软件，进入“继电器特性通用测试”模块。（一） 测试LG-11功率方向继电器的最大灵敏角方法：固定加入到继电器中的电压大小和相角以及加入电流的大小，改变加入电流的相角即：改变电压和电流的相位关系，测量功率方向继电器的动作区从而得到继电器的最大灵敏角。为了得到正确的最大灵敏角，一定要测得功率方向继电器完整的动作区域，因此设置的电流相角改变的方向最好使继电器的动作过程为：不动作区>动作边界1>

28、动作区->动作边界2>不动作区步骤：1. 打开功率方向继电器面板前盖，改变“灵敏角” 连接片，整定功率方向继电器的灵敏角为-30°。2. 固定参数设置。手动输入测试仪的输出参数：UB=57.735V-30°，Uc=57.735V-150°，即UBC=1000°。A相电流大小固定为5A。建议未连线的信号有效值设为0。3. 变量设置。将当前变量设置为“Ia相角”。Ia相角的变化可采用程控方式，也可采用手控方式。为了使实验过程覆盖功率方向的整个动作区域，在确定电流Ia相角的变化范围前，首先估算理论上使继电器动作的Ia相角范围：。 如果采用手控方式，

29、则在“输出参数”区输入的Ia相角初值应小于，可参见图2-3-2。步长应设置为正值，然后点击“开始试验”按钮，并不断按“增加”按钮，按步长增加Ia的相角直至继电器动作，此时得到继电器动作边界1。仍然按“增加”按钮直至继电器返回，此时得到继电器动作边界2。实验界面中“实验结果”区将显示使继电器动作Ia相角始角度和终角度。将其分别记为和。如果采用程控方式，设置的Ia相角“变化范围”应覆盖使功率方向继电器动作的完整区域，因此初值应小于应在动作边界1，终值应大于动作边界2；“变化方式”应设置为“始，终”；“返回方式”应为“全程返回”（注意设置为动作返回则只能测得动作边界1）。设置完成后点击“开始试验”按

30、钮使测试仪开始按设置的方式发出电压和电流量。同样地，测试仪按步长增加Ia的相角至继电器动作时得到继电器动作边界1，由于设置为全程返回方式，测试仪仍不断增加Ia的相角至继电器返回时得到继电器动作边界2，对应的Ia相角始角度和终角度同样分别记为和。4. 计算最大灵敏角。加入到功率方向继电器的，根据设置：0°，则电流相角和对应的分别为：和。最大灵敏角为：5. 整定功率方向继电器的灵敏角为-45°，重复步骤24，计算最大灵敏角，并将两次测量计算结果填入表7-1。表7-1 最大灵敏角测试实验数据（保持电流为5A）灵敏角最大灵敏角-45°-30°（二）测LG-11功

31、率方向继电器角度特性方法：整定功率方向继电器的灵敏角为-30°。设置Uc固定为0V0°，IA大小固定为5A，在功率方向继电器的动作区内设置不同的，测出每一个下使继电器动作的最小起动电压，填入表7-2。并根据测得的数据绘制功率方向继电器的角度特性。表7-2 方向继电器角度特性测试数据（三）测LG-11功率方向继电器的伏安特性方法：固定加入到继电器中的电压和电流的相角，使，从5A开始依次减小IJ，测出每一个不同电流下使继电器动作的最小起动电压，将数据填入表7-3，并根据测得的数据绘制功率方向继电器的伏安特性曲线。表7-3 伏安特性实验数据(保持不变)(A)(V)(A)(V)（四

32、）测试LG-11功率方向继电器的电流潜动现象方法：固定加入到继电器中的电压和电流的相角，使，将加入到继电器的电压设置为0V。在继电器电流线圈中突然加入5A的额定电流，观察继电器是否动作。并分析可能引起电流潜动的原因。（五）测试LG-11功率方向继电器的电压潜动现象方法：固定加入到继电器中的电压和电流的相角，使，将加入到继电器的电流设置为0A。在继电器电压线圈中突然加入70V电压，观察继电器是否动作。并分析可能引起电压潜动的原因。五、思考题：1、LG-11型功率方向继电器的动作区是否等于180度？为什么？2、为什么功率方向继电器提供了两个内角？3、功率方向继电器采用90度接线方式具有什么优点？4

33、、用相量图分析加入功率方向继电器的电压、电流极性变化对其动作特性的影响。实验四、LCD-4型变压器差动继电器特性实验一、实验目的：1、了解常规差动继电器的工作原理，掌握设置继电器动作定值的方法。2、掌握差动继电器特性的测试方法，并测试LCD-4型变压器差动继电器的比率制动曲线特性。二、LCD-4型变压器差动继电器简介：LCD-4型变压器差动继电器用于变压器差动保护线路中，作为主保护。LCD-4型差动继电器为整流型，由差动元件和瞬动元件两部分组成。差动元件由差动工作回路、二次谐波制动回路、比率制动回路和直流比较回路所组成，其原理图见图2-4-1。图2-4-1 LCD-4差动继电器原理图差动回路是

34、由差动工作回路和谐波制动回路串联构成的。差动工作回路由变流器1LB、m型低通滤波器（包含电感L1，电容器C1、C2）以及整流桥1BZ等组成。其中m型低通滤波器使50Hz及以下的分量顺利通过，100Hz及以上谐波分量得到极大的抑制，其输出通过整流桥1BZ加到直流比较回路作为差动工作量。谐波制动回路由带气隙非常小的电抗变压器DKB、m型高通滤波器和整流桥2BZ所构成；其中m型高通滤波器由电感L2、电容器C3、C4、C5所组成，使100Hz以上分量顺利通过，而对50Hz分量极大的抑制，其输出通过整流桥2BZ加到直流比较回路作为谐波制动量，谐波制动量的大小通过电位器W2进行调整，为了和时间特性配合，通

35、常希望把谐波制动系数调整在0.2-0.25之间。比率制动回路由变流器2LB、5LB，整流桥3BZ、4BZ，稳压管1DW、2DW所组成。其中2LB、3LB带有中心抽头，其始端、末端分别接入两侧电流回路，中心抽头接到差动回路，其输出接到整流桥3BZ、4BZ，作为制动量接到直流比较回路，1DW、2DW保证制动特性在56A下无制动作用，而在>56A时才实现制动功能，保证在短路故障电流较小时有较高的灵敏度。并在其后接有电阻R4、R5、R6，通过切换片1QP实现三种不同的比率制动系数0.4、0.5、0.6。直流比较回路由环流电阻R7、R8，极化继电器JH，整定电阻R9、R10、R11和微调电位器W1

36、所组成。直流比较回路采用环流比较方式供电给极化继电器。通过切换片2QP切至不同的电阻值，使继电器获得1、1.5、2、2.5A四个不同的整定值。为防止在较高的短路电流水平时，由于CT饱和产生高次谐波分量增加，产生极大的制动力矩而使差动元件拒动，设置了瞬动元件，由C6，整流桥7BZ，电位器W3，密封中间继电器ZJ，稳压管3DWy所组成。其定值大小通过电位器W3均匀调整，当短路电流达到410倍额定电流时，瞬动元件快速动作。稳压管34DWy是提高继电器返回系数用的。注意：由于每侧CT变比不一致所造成的二次额定电流不同引起的不平衡电流，可以通过专用自耦变流器进行补偿消除，在继电器内部没有设置平衡绕组和平

37、衡抽头。差动继电器整定值及整定方法说明：差动电流的整定范围为12.5A，整定方法：改变“动作值” 连接片（有1A、1.5A、2A、2.5A四种选择）设定差动继电器的动作值，调节“动作值微调” 旋钮可进行微调。比率制动系数有0.4、0.5、0.6三种选择，通过改变“制动系数” 连接片进行设置。三、实验接线：1. 集控台内部已连接线说明：本实验台内部已将差动继电器的2组电流输入端子按正确的同名端方向引到实验台面上差动继电器的I1，I1n，I2，I2n接线端，将继电器的动作接点连接到实验台面上“常规保护出口”接线端上。2. 实验接线：将测试仪产生的A相电流信号和C相电流信号分别与差动继电器对应的I1

38、，I2端子连接，将电流公共端与差动继电器对应的I1n，I2n连接。将“常规保护出口”接线端接到测试仪的一对开入接点上。并把实验台上的转换开关KK放在“差动”档。四、实验内容：注：本实验需使用TQWX-II微机型继电保护试验测试仪，请仔细阅读TQWX-II微机型继电保护试验测试仪用户手册或继电保护信号测试系统软件帮助文件中的有关内容。本实验主要内容是：测试差动继电器的比率制动曲线特性。方法：由测试仪自动产生和调整加入差流继电器中的电流信号I1和I2，对继电器的比率制动特性进行自动测试。测试仪调整I1和I2的原则是：根据设定的每一个固定制动电流Ir，按发生区外故障的情况搜索差动继电器的动作边界所对

39、应的Id。步骤：1. 按“三、实验接线”中的方法接好连线。2. 将差动继电器整定为2A动作值，制动系数设置为0.5。3. 打开测试仪电源，在PC机上运行继电保护信号测试系统软件，进入“差动特性”模块。如图2-4-2。图2-4-2 差动特性试验主界面4. 设置“控制参数”。“I1,I2定义”：设置继电器电流线圈I1，I2与测试仪的连接方式，以及I2的相位。在搜索Id的过程中一般按发生区外故障的情况搜索动作边界，I1的相位固定为0°，则I2的相位应为180°。实验中可将I1接A相电流，I2接C相电流。见图2-4-2。“测试定义(Id,Ir)”：设置差动继电器的动作方程。LCD-

40、4整流型差动继电器采用的差动电流和制动电流的构成方式为：Id =I1+I2，Ir=I1I2，参见图2-4-3。“固定Ir”：根据需要设置待测试的制动点Ir的变化范围和等间距变换步长。即Ir从起点出发，每隔一个步长选择一个制动点进行测试，寻找该制动点下的动作电流。图2-4-3测试定义(Id,Ir)设置“搜索Id”：设置每个Ir基点下，动作电流Id的搜索方法。包括：搜索起点、搜索终点、Id动作门槛、搜索时的每步时间和间断时间以及搜索精度。具体可参见TQWX-II微机型继电保护试验测试仪用户手册。为减少搜索时间，搜索起点可根据整定的继电器差流动作值输入一个合适的百分比值，并输入相应的Id动作门槛。由

41、于继电器的比率制动系数一般小于1，因此搜索终点一般不超过100。5. 按“开始试验”按钮进行试验，测试过程中动态变化着的I侧电流I1和II 侧电流I2大小在界面的“电流输出显示” 区中实时显示，同时在界面的“测试结果”观测区中得到测出的比率制动系数KZd。将测得的每一个点的Id和Ir记录下来。6. 试验结束后可按“曲线观察”按钮显示特性曲线，直观了解被测试装置的制动特性。7. 将“制动系数”整定为0.4和0.6，重复步骤4-6，再次测试继电器的制动曲线，将三次测试得到的曲线Id = f(Ir) 画在同一个坐标图中进行比较。五、思考题：1、为什么有比率制动特性的差动继电器的灵敏度比无比率制动特性

42、的差动继电器高？2、带有比率制动特性的差动继电器是怎样可靠的躲开区外故障的？实验五、LZ-21阻抗继电器特性实验一、实验目的：1、了解整流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。2、掌握阻抗继电器的基本调试和测试方法。二、LZ-21阻抗继电器简介：图 2-5-1 LZ-21型方向阻抗继电器原理接线图1. 原理简介：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，整流、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。从图2-5-1可知：电压形成回路主要包括有：1） DKB电抗变压器原边绕组可调，副边输出电压与原边

43、输入电流I成正比。有TA引入的电流ITAImnTA 接于电抗变压器DKB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，DKB的一次侧有几个抽头，当改变抽头位置时，即可改变ZI值。2） YB电压变换器付边绕组可调，副边输出电压Uy 与原边输入电压UKB成正比。由TV引入的电压Uy = UKBnTV 接于电压变换器YB的一次侧端子27、29、31，用于引入电压U27、U29、U31 ，YB二次侧每一定匝数就有一个抽头，改变抽头位置即可改变nBU ，也可改变Zset 的大小。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

44、通。3） JYB极化变压器，副边输出两组相同的电压，其相位与Rj的压降同相，称为极化电压，用UJ表示。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Um值小于继电器的最小动作电压，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，方向阻抗继电器必须消除死区才能正确工作。LZ-21型方向阻抗继电器为消除死区，在继电器的相位比较电气量中引入与测量电压Um同相位的带有记忆作用的极化电压UJ。引入极化电压UJ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。上面三种变压器产生的电压UK、Uy 、

45、UJ 按照一定的极性关系连接组成了两个不同的电压。即工作电压U1 =UK + UJUy = UJ(Uy UK)制动电压U2 =-UK + UJ + Uy = UJ + (Uy UK)U1 和U2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，以进行两电压的绝对值比较，继电器的动作条件为U1U2关于阻抗继电器工作原理以及双半环整流原理在此不重述，请参阅教材。2. 主要技术数据：1） 交流额定电压=100伏2） 交流额定电流=5安3） 工作频率50HZ4） 最大灵敏度65° 72° 80°允许±5°偏差5） 阻抗整定范围为0.220。改

46、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。6) 精工电流Iig：当DKB=20匝，YB=100%，两相短路Iig1.4安。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）0.220.440.660.881101.2121.4141.6161.818220三、整流型阻抗继电器的阻抗整定值的整定和调整：当方向阻抗继电器处在临界工作状态时，推证的整定阻抗表达为：，其中。显然，阻抗继电器的整定与L

47、Z-21中电抗变压器DKB的模拟阻抗ZI、电压变换器YB的变化nYB、电压互感器变比nPT 和电流互感器nCT有关。出厂时，LZ-21阻抗继电器DKB原方匝数默认为20匝，即最小整定阻抗为2，通过将阻抗整定螺杆旋入相应的旋孔，可得到的整定阻抗范围为220。例如，若要求整定阻抗为Zset = 3，即应设定电压变换器YB副方线圈匝数为总匝数的67%，这时插头应插入60、5、2、0（与插孔0.5通过线圈相连的0插孔）四个位置，如图2-5-2所示。图 2-5-2 LZ-21型方向阻抗继电器YB整定板及其内部接线示意图四、实验接线：1. 集控台内部已连接线说明：1) 在集控台内部已将继电器端子34和36

48、连通，即：接通I段，把阻抗继电器作为I段进行测试。2) 为了实验接线方便，在集控台内部已将继电器背部的各端子引至集控台面板上阻抗继电器的各接线端，对应关系如下：21Ia，22.23（短接）In，24Ib，27Ua，29Ub，31Uc。其中31端子接Uc作为补偿电压，避免方向阻抗继电器出口发生短路时出现动作死区。3) 端子28、30、32为极化变压器触点桥的输出，即阻抗继电器的出口接点，其中28与32之间为一对常闭接点，28与30之间为一对常开接点，集控台内部已将端子28和30并接在“常规保护出口”接线端上。2. 实验中应连接的线：将测试仪产生的三相电压、A相电流和B相电流信号分别与阻抗继电器对

49、应的各U和I端子连接，将“常规保护出口”接线端接到测试仪的一对开入接点上。并把实验台上的转换开关KK放在“阻抗”档。五、实验内容：（一）最大灵敏角测试内容：整定阻抗设为Zset = 2.01，分别设置最大灵敏角为72°、65°、80°，并进行测试。方法：设置IJ=5A，任意设置U J=(0.90.7)IJ Zset，使测量阻抗在继电器动作圆内。第三相电压不加入。保持IJ和U J大小不变，改变U J和IJ的相角，测试使继电器刚好动作的相角和。计算和测量误差%。其中，%=（72°-）*100% / 72°灵敏角最大灵敏角72°65

50、6;80°（二）测试LZ-21阻抗继电器的动作特性方法：设置整定阻抗为Zset = 2。设置UC=57.735V120°，IJ=5A。以加入继电器的电压U J为参考向量，改变U J和IJ的相角，测量动作电压值UDZ.J，将结果填入下表。并根据表中数据在复平面上画出动作特性曲线。（三）整定阻抗ZZd的校验方法：保持DKB20匝，5A，取常数。将阻抗整定螺杆分别旋入表2-5-2中所要求的各旋孔。进入“继电器特性通用测试”模块，测取继电器刚好动作时的电压UDZ.J填入表2-5-2，并计算整定阻抗：及计算误差。表2-5-2 整定阻抗校验表（整定值）(99.5%)2.01(80)2.

51、5(60%)3.3(50%)4.0(30%)6.7UDZ.J（V）（计算值）（四）测试整流型阻抗继电器的记忆作用检查方法：整定阻抗设为Zset = 2.01，取72°。分别测试不加入第三相电压和加入第三相电压时，使得UJ突然降为0，观察继电器动作情况。步骤：1. 不加入第三相电压1) 进入“继电器特性通用测试”模块。设置输出信号为：UA=57.735V0°，UB=57.735V-120°，Uc=0V120°，IA=0A0°，IB=0A0°，IC=0A0°。2) 模拟保护安装处出口短路的情况，使得UJ突然降为0：将UA输出重新

52、设置为30V72°，UB为30V72°，Uc保持不变。IA重新设置为2.5A0°，IB为2.5A180°，IC保持不变。观察继电器动作情况，并进行分析。2. 加入第三相电压1) 设置输出信号为：UA=57.735V0°，UB=57.735V-120°，Uc=57.735V120°，IA=0A0°，IB=0A0°，IC=0A0°。2) 模拟保护安装处出口短路的情况，使得UJ突然降为0：将UA输出重新设置为30V72°，UB为30V72°，Uc保持不变。IA重新设置为5A0

53、76;，IB为5A180°，IC保持不变。观察继电器动作情况，并进行分析。（五）反方向故障检查1. 保持DKB20匝，YB=99.5，设置72°，IJ= IAB=5A，UJ=100V，将UJ突然降为0，观察继电器动作情况，并进行分析。2. 设置-180，IJ= IAB=5A，UJ=100V，将UJ突然降为0，观察继电器动作情况，并进行分析。*（六）自动测试LZ-21阻抗继电器的动作特性方法：测试仪按设定的扫描特性和控制参数发出设置故障情况下的电压、电流，扫描阻抗继电器的动作边界，并自动记录。步骤：1. 按“四、实验接线”中的方法接好连线。2. 设置整定阻抗为Zset = 4，设置最大灵敏角为72°。3. 打开测