变电站综合自动化实验指导书完整

1、变电站综合自动化系统实验报告 姓名:何静松 学号:201501030441 专业:15电气工程及其自动化 任课教师:华静老师 红河学院工学院自动化系2016年4月实验一 变压器纵联差动保护综合实验一实验目的1. 掌握变压器纵差动保护的基本原理；2. 熟悉变压器纵差动保护的逻辑及外部接线；3. 掌握变压器纵差动保护的定值及控制字整定方法；4. 熟悉变压器纵差动保护的比率制动特性；5. 掌握变压器纵差动保护的测试方法。二实验原理 变压器纵联差动保护的基本原理： 变压器差动保护的原理：变压器差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，当变压器正常工作或区外故障时，将其看作理想变压器，则流入变压器的电流和流

2、出电流（折算后的电流）相等，差动继电器不动作。当变压器内部故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流，差动继电器动作。三实验内容1.各侧电流相位补偿变压器各侧TA二次电流相位由软件自校正，采用在Y侧进行校正相位。例如对于Y0/-11的接线，其校正方法如下：侧：， 式中，、为Y侧TA二次电流，、为Y侧校正后的各相电流。 其它接线方式可以类推。装置中可通过“变压器接线方式”控制字以及“接线方式钟点数”定值来选择接线方式。 差动电流与制动电流的相关计算，都是在电流相位校正和平衡补偿后的基础上进行。2.差动速断保护 当任一相差动电流大于差动速断整定值时，差

3、动速断保护瞬时动作，跳开各侧开关，其动作判据为： 其中：为变压器差动电流，为差动速断电流定值。3.比率差动保护1.2Ie5次谐波制动区比率制动特性曲线动作电流和制动电流的计算方法如下： 式中：为所有侧中最大的相电流，为其它侧（除最大相电流侧）相电流之和。比率差动保护的动作判据如下： 程序中按相判别，任一相满足以上条件时，比率差动保护动作。比率差动保护经过励磁涌流判别、TA断线判别(可选择)后出口。4.励磁涌流闭锁原理（1）二次谐波闭锁原理：采用三相差动电流中二次谐波与基波的比值作为励磁涌流闭锁判据：式中，为差动电流中的二次谐波分量，为二次谐波制动系数定值，为差动电流中的基波分量。采用或门闭锁方

4、式，即三相差流中某相判为励磁涌流，闭锁比率差动保护。（2）模糊识别闭锁原理： 设差流导数为，每周的采样点数是2n点，对数列：可认为越小，该点所含的故障信息越多，即故障的可信度越大；反之， 越大，该点所包含的涌流的信息越多，即涌流的可信度越大。取一个隶属函数，设为，综合一周的信息，对，求得模糊贴进度N为：取门槛值为K，当N>K时，认为是故障，当N<K时，认为是励磁涌流。 采用按相闭锁方式，即三相差流中某相判为励磁涌流，仅闭锁该相的比率差动保护。（3）过激磁状态下闭锁差动保护原理此功能只对200KV以上的大型电力变压器，且变压器激磁时间较长的情况，采用三相差动电流中五次谐波与基波的比值

5、作为变压器过激磁闭锁差动保护的判据： 式中，为差动电流中的五次谐波分量，为五次谐波制动系数（固定取0.35），为差动电流中的基波分量。 采用或门闭锁方式，即三相差流中某相判为过激磁，闭锁比率差动保护。5.TA断线检测 正常情况下判断TA断线是通过检查所有相别的电流中有一相或两相无流且存在差流，即判为TA断线。 在有电流突变时，判据如下：（1) 发生突变后电流减小（而不是增大）；（2) 本侧三相电流中有一相或两相无流，且对侧三相电流无变化。满足以上条件时判为TA二次回路断线。 TA二次断线后，发出告警信号，并可选择闭锁或不闭锁差动（包括差动、零差及分差保护）保护出口。6.差流越限告警 正常情况下

6、，监视各相差流异常，延时5s发异常告警信号，判据如下： 式中，为各相差动电流，为装置内部固定的系数（固定取0.3），为差动保护电流定值。 做实验时,除注意观察灯光信号和故障报告外，要求观察每一个出口接点，注意应导通的接点是否不导通，不应导通的接点是否导通。四进行实验1. 压板设置：投入差动压板软压板，投入差动压板硬压板。2. 定值设定：1) 采用调度定值：此时完全按照用户的定值，需要对应定值说明，了解清楚调度定值。2) 采用自我设定的试验定值：此时可以依照试验要求设定一组保护定值，用于装置试验工作。此定值仅可以用于调试。序号定值名称整定定值参考范围单位备 注1差动保护控制字000F0000FF

7、FF无参见控制字说明2变压器接线控制字00010000FFFF无参见控制字说明3变压器额定容量500500MVA4侧额定电压1100.011000kV5侧TA一次电流30015000A6侧TA二次电流515A1A或者5A7侧额定电压11001000kV8侧TA一次电流30015000A9侧TA二次电流515A1A或者5A10侧额定电压3501000kV11侧TA一次电流50015000A12侧TA二次电流515A1A或者5A13侧额定电压1001000kV14侧TA一次电流50015000A15侧TA二次电流515A1A或者5A16差动速断电流定值100.120 IeA推荐（68）Ie17差动

8、电流定值20.120 IeA推荐（0.31.2） Ie18比率制动斜率0.50.20.7无推荐0.519二次谐波制动系数0.150.070.2无推荐0.1520断线开放差动定值60.120 IeA推荐12 Ie3. 实验电流：用试验台将电流引入装置。不需要考虑电压。1) 三电流输出的测试仪：请将三个电流以互成120度角差接入一侧，另一侧将另外三个电流以互成120度角差接入。准备试验。1 二次谐波制动原理：a. 差动速断：请将某一侧的单相电流迅速增大到很大，使差动电流大于速断定值即可。不用考虑制动电流的大小。（可以依次更换将各侧各相均进行试验，当然也可以同时增大某侧三相电流）b. 比率差动：请将

9、某一侧单相电流逐步增大，另一侧以反相加入，通过调整输入量来做差动电流和制动电流的关系，通过试验来画出动作曲线；也可以通过事先计算动作临界值，然后再做。详细情况请参见附录一。2 模糊识别原理：a. 差动速断：请将某一侧的两相电流迅速增大到很大，使差动电流大于速断定值即可。不用考虑制动电流的大小。（可以依次更换将各侧各相均进行试验，当然也可以同时增大某侧三相电流）b. 比率差动：请将某一侧两相电流逐步增大，另一侧以反相加入，通过调整输入量来做差动电流和制动电流的关系，通过试验来画出动作曲限；也可以通过事先计算动作临界值。c. 注意：模糊识别原理采用的是三取二形式，需要有两相差流定值大于动作值才可以

10、动作出口。4. 实验接线图 电流信号输入接线图：五实验数据整定值差动速断电流定值差动保护启动电流定值测试值IaIbIc动作值差动电流IaIbIc制动电流IaIbIc六实验分析、总结：实验二 输电线路纵联差动保护综合实验一实验目的：1. 掌握线路纵差动保护的基本原理。2. 熟悉线路纵差动保护的逻辑及外部接线。3. 掌握线路纵差动保护的定值及控制字整定方法。4. 熟悉线路纵差动保护的比率制动特性。5. 掌握线路纵差动保护的测试方法。二实验原理 输电线路纵联差动保护的基本原理：当线路外部故障或正常运行时，线路两端电流为：一端由母线流向该线路，另一端由该线路流向该侧母线；当该线路内部故障时,线路两端电

11、流为:一端由母线流向该线路,另一端也是由该侧母线流向该线路。因此，比较这两种情况下的两端电流,即可判断是否发生了内部故障。通常的比较方法是将两端电流相减(向量差),根据差值判断该线路是否发生了内部故障，所以称为差动保护。三实验内容1.数字电流差动保护系统的构成 数字电流差动保护系统的构成见下图：电流差动保护构成示意图上图中M、N为两端均装设CSC-103高压线路保护装置，保护与通信终端设备间采用光缆连接。保护侧光端机装在保护装置的背板上。通信终端设备侧由本公司配套提供光接口盒CSC-186。2.各种差动保护及其动作方程 各种差动保护及其动作方程见下表：保护动作方程备注分相电流差动ID>I

12、HID>0.6IB 0<ID<3IHID>0.8IB-IH ID3IH式中：ID=（IM-IMC）+(IN-INC) IB=（IM-IMC）+(IN-INC)ID:经电容电流补偿后的差动电流IB：经电容电流补偿后的制动电流IH=MAX(IDZH,2IC)IDZH为分相差动定值IC为正常运行时的实测电容电流零序电流差动保护ID0>I0ZID0>0.75IB0ID0：经电容电流补偿后的零序差动电流IB0：经电容电流补偿后的零序制动电流I0Z:零序差动整定值，按内部高阻接地故障有灵敏度整定；延时100ms动作，选跳；延时250ms三跳。CT断线时退出注：式中：ID

13、0=（IMA-IMAC）+(IMB-IMBC)+(IMC-IMCC)+（INA-INAC）+(INB-INBC)+(INC-INCC)IB0=（IMA-IMAC）+(IMB-IMBC)+(IMC-IMCC)-（INA-INAC）+(INB-INBC)+(INC-INCC)3. 差动保护的制动特性下图分别是分相电流差动保护和零序差动保护的制动特性 分相电流差动保护制动特性 零序差动保护的制动特性四进行实验1. 实验方法：在只有一台装置时可按下图连线,并根据需要将装置的跳A、跳B、跳C及公用端与试验仪连接。1) 装置自环试验：将装置 “通道环回实验”控制位置“1”，定值设为“主机方式”、 “内时钟

14、”，将装置光纤接口的RX和TX用尾纤对接，即可单装置自环，模拟A、B、C相区内故障。“通道环回实验”控制位投入10min后，装置告警“通道环回长期投入”，提示用户装置在“通道环回实验”状态，此时仍然可以作装置自环试验。正常运行时，必须退出该功能。2) 通道远方环回试验功能：为方便用户进行带通道整组试验，装置提供带通道远方环回试验功能。正常运行时，必须退出该功能。将两端装置的差动定值按照实际运行情况整定好后，将M侧装置“通道环回实验”控制位置1，M侧投入检修状态压板，就可在M侧进行模拟区内短路试验。此时N侧装置收到M侧的采样报文后再回传给M侧。 压板如何投：投差动保护，其它保护退出。 定值如何设

15、定：采用调度下的定值或说明书的参考定值。 采取的必要措施：试验前最好能加上正常电压，按照常规的单相接地或者相间短路方法去加。 试验电流电压：按照装置试验图接法。 测试仪（以博电测试仪为例）中设定：采用整组菜单进行差动定值试验。将差动的电流高（低）定值输入，可选择单相接地故障或者相间故障，阻抗选择纯电抗，大小选择2（5A额定），10（1A额定）。试验要大于定值出口时间（200ms左右）。2. 试验中可能出现的结果及原因分析1) 加0.95倍的高定值时保护仍旧出口。注意出口时间，及低定值的大小。由于低定值的差动是高定值差动的后备，本身自带40ms的延时。只有在低于0.95倍低定值时才能可靠不动作。

16、2) 当定值过小时，保护不能正确动作。此时应加大故障时的电抗，有些测试仪在工作于比较小的电压时，会自动调整一些故障条件的。3) 本侧加的二次电流在对侧看时会与本侧观测的不同。这种情况主要有系统相应的参数决定。可参看以下说明：CSC103装置，在通道通了的情况下，一般要在一侧加电流，在另一侧看对侧电流和差流是否正确，送过去的电流与装置的几个定值有关，有如下公式：定义本侧为M侧，对侧为N侧，本侧的CT补偿系数为KCTM，本侧的CT二次值为CT2M，对侧的CT补偿系数为KCTN，对侧的CT二次值为CT2N，则：M侧加电流为IM时，N侧显示的对侧电流为：IM×(KCTM/KCTN)×

17、;(CT2N/CT2M)N侧加电流为IN时，M侧显示的对侧电流为：IN×(KCTN/KCTM)×(CT2M/CT2N)可以看出，本侧的CT一次值越小，二次值越大，则相同的一次电流反映到二次的电流值就越大，所以，M侧的差动定值应该是N侧的(KCTN/KCTM)×(CT2M/CT2N)。4) 在通道方式为复用，传输速率为64KB，在CSC186A上打自环按钮，光路正常闪烁，电路灯亮不闪烁，此时只是自环光通道。因此在通讯速率64KB自环试验时，一定要把64KB端子上的收发短接。通讯速率为2M时，自环的是光通道和电通道。5) 后台通道告警，装置没有任何反应。这种情况是在通

18、道丢帧较轻的情况下，如果每600帧报文中，因误码而丢失的报文帧数（以下简称丢帧数）大于10帧，驱动通道告警继电器（非保持），不闭锁保护。该非保持接点一般接入后台的开入。该接点闭合说明通道或装置出现了异常，可进行逐步的自环。来确认装置和通道是否正常，另外需仔细观察与通道相关的器件，光纤，珐琅，CSC186A的光口、电口，保护至通讯机房的光缆，等等。6) 两台装置联调，在一侧正常加故障，另外一侧不加时，差动保护可正常出口，不加故障侧报“弱馈启动”。在CSC103保护中，报出TV断线的情况下，保护认为弱馈满足，只要对侧是正常的故障类型即可出口。3. 实验接线图1) 电流信号输入接线图2) 电压信号输

19、入接线图五实验数据整定值差动动作电流CT断线电流测试值IaIbIcUaUbUc动作值保护启动PIDX过流I段出口IaIbIc故障电流IaIbIc故障相电压UaUbUc跳闸失败IaIbIc六实验分析、总结：实验三 低周减载保护实验一实验目的1. 掌握低周减载保护的基本原理。2. 熟悉低周减载保护的逻辑及外部接线。3. 掌握低周减载保护的定值及控制字整定方法。4. 掌握低周减载保护的测试方法。2 实验原理 低周减载保护的原理：当电力系统在实际可能的各种运行情况下，因故发生突然的有功功率缺额后，导致系统频率下降，所以必须要及时切除相对不重要的部分负荷，使保留运行的系统部分能够迅速恢复到额定功率附近继续运行。3 实验内容1. 低周减载元件 当系统频率从正常状态变为低于整定频率时，低周元件启动，根据滑差的大小来区分故障情况、电机反充电和真正的有功缺额，从而判定是否切除负荷。低周减载功能由专门的压板投退，设置两轮低周减载，其动作不启动重合闸。2. 第一轮低周减载动作逻辑 当装置检测到系统频率低于低周减载频率定值时，保护启动，如果以下任一条件满足，第一