继电保护实验内容

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 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，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

2、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

3、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、

4、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PC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

5、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

6、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

7、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

8、，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

9、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

10、，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

11、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任意一对开入接点上。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

12、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机上运行桌面上的“继电保护特性测试”系统软件，进入“继电器特性通用测试”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

13、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，

14、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、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

15、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11.210.8321.251.050.8431.251.150.9241.351.20.88平均值(A)1.261.10.87误差(%)20%变差(%)11.9%返回系数0.87整定值(A)1（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110.921.20.91步骤： 1. 在图2-1-2界面的“控制

16、操作”区选择“程控”方式。2. 设置控制参数变量。其中“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

17、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

18、电流继电器的动作电流与哪些因素有关？答：电磁型电流继电器的动作电流与动作舌片的起始位置，也就是舌片的上方的止位螺钉的位置有关系，动作电流也与舌片的Z字型的舌片的Z的角度有关。还与铁芯上的线圈的粗细，匝数、游丝的松紧程度有关。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？答：电流继电器返回电流与动作电流之比称为返回系数。 电流继电器是过电流保护的起动元件，返回系数过低，为防止保护误动，保护动作值要提高，灵敏度降低，若返回系数过高，继电器接可能会产生抖动现象，对保护正确动作不利。 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。

19、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低电压继电器，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（ = 5 * GB3 、 = 7 * GB3 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。继电器接线端子见图2

20、-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。说

21、明：该继电器已作为过电压继电器。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任意一对开入接点上。并把实验台上的转换开关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；再减小电流直至其返回，测试电压继电器的动作值、返回值和返回系数。实验可采用自动测试方法，也可采用手动测试方法。五、实验内容：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

22、“继电器特性通用测试”模块。3. 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111.21.221.051.251.231.21.451.2平均值(V)1.081.31.2误差(%)16.7%变差(%)18.5%返回系数1.204整定值(V)1.2六、思考题：1、电磁型电压继电器的动作电压与哪些因素有关？答：和相关磁路的磁阻有关（具体包括铁芯材料的磁导率、铁芯的尺寸、空气气隙的长度），也和线圈的匝数有关。磁导率越小、

23、铁芯的长度越长、铁芯截面积越小、气隙的长度越长、线圈匝数越少，都会造成动作电压增大。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？答：返回电压与动作电压之比称为返回系数。 返回系数过大，则电压波动时会频繁动作（吸合），返回系数过小，则上时间不动作，返回系数的大小主要是继电器断开的时间长断，对保护的可靠性和动作的灵敏度都有影响。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

24、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

25、，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

26、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：由于功率方向继电器采用90接线方式，因此可将UBC和IA（或UCA和IB，或UAB和IC）接入继电器，分别构成的是A相功率方向继电器、B相功率方向继电器和C相功率方向继电器。例如按A相功率方向继电器接线时，可将测试仪产生的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相电流信号与功率方向继电器I，In端子连接。将“常规保护出口”接线端接到测试仪的任意一对开入接点上。并把实验台上的转换开关KK放在“功率方向”档。四、实验内容：实验之前，首先按“三、

27、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。(1) 测试LG-11功率方向继电器的最大灵敏角方法：功率方向继电器的。以加入到继电器中的电流为参考向量，设置，这样0。固定加入到继电器中的电压的大小，改变电压相角即相当于改变，通过测试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，因此设置的电压相角改变的方向最好使继电器的动作过程为：动作区外动作边

28、界1进入动作区-动作边界2动作区外，如图2-13。图2-13 功率方向继电器动作范围示意图步骤如下：a. 打开测试仪电源，在PC机上运行“继电保护特性测试系统”软件，进入“通用继电器动作特性测试”模块。b. 输出参数设置：手动输入测试仪的输出参数：，为方便观测相角，设置，即。大小固定为57.735V。其他未连线的信号有效值设为0。c. 采用程控方式测试功率方向继电器的动作范围。变量设置为“相角”，步长设置为2度。从图2-13可知，当以为参考向量时，相角即相角的理论动作范围为：-90，+90。为了同时测出动作边界1和动作边界2，返回方式应选择“全程返回”（如果设置为动作返回只能测得动作边界1）。

29、测试完成后记录实验结果中显示的“始角度”和“终角度”，即为和，填入表2-5。d. 计算最大灵敏角。功率方向继电器的最大灵敏角为：，填入表2-5。e. 改变功率方向继电器的灵敏角为-45，重复实验，并将测量和计算结果填入表2-5。表2-5 最大灵敏角测试实验数据（保持电流为5A，0度）灵敏角最大灵敏角-30 35 25 30-45 46 44 45(2) 测LG-11功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-45。设置固定为，固定为0V0，则的角度即为。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2-6。并根据测得的数据绘制功率方向继电器的

30、角度特性。提示：测试过程中，当前变量应选择幅值。表2-6 功率方向继电器角度特性测试数据-45-55-65-75-85-95-105-115-125-127(V) 81.7 70.4 63.75 59.7757.96757.968 59.75 63.78 70.5 81.8 -129-131-133-135-25-15-551525(V) 91.64 88.01 84.7881.6163.72559.76757.96757.96859.76563.728 30323436384042(V) 66.67 68.08 69.6471.36573.26875.37277.705(3) 测LG-11功

31、率方向继电器的伏安特性方法：整定功率方向继电器的灵敏角为-45。固定加入到继电器中的电压和电流的相角，使（该最大灵敏角为上述实验实测值），即相角设为0，固定为0V0，相角固定为。从5A开始依次减小，测出每一个不同电流下使继电器动作的最小起动电压（即幅值）。将数据填入表2-7，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2-7 伏安特性实验数据(保持不变)(A)543210.90.80.70.60.5(V) 81.865.4449.0832.7216.3614.7510.699.3528.0166.68五、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？答：继

32、电器动作范围从理论上讲是180。但由于执行元件反作用力矩和整流二极管正向压降等影响，实际上继电器的动作范围小于180(2) 功率方向继电器采用90度接线方式具有什么优点？答：对各种两相短路都没有死区，因为继电器加入的是非故障的相间电压，其值很高；适当的选择继电器的内角后，对线路上发生的各种故障，都能保证动作的方向性。 (3) 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。 答： 上图所示为功率方向继电器的动作特性， 以为参考相量，当落在阴影区域里时功率方向继电器动作。k=-时 ，工作电压与制动电压差值最大，继电器工作在最灵敏状态，称此时的k为灵敏角sen，显然sen=-

33、 。 第三章 成组微机保护实验本章包含的实验项目的功能是由多功能微机保护实验装置实现的，实现不同的功能只需向装置硬件中下载相应的保护程序。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。实验接线见图4-11-0。图4-11-0 成组微机保护实验接线图实验四 三段式电流保护实验一、实验目的：1. 掌握三段式保护的基本原理2. 熟悉三段式保护的接线方式3. 掌握三段式电流保护的

34、整定方法4. 了解运行方式对灵敏度的影响5. 了解三段电流保护的动作过程二、 实验原理及实验说明1. 三段式电流保护基本原理三段式电流保护一般作为中低压线路的主保护，分电流速断（简称段），限时电流速断（简称段）和定时限过电流保护（简称段）。目前电力网大多由多电源系统构成，但可以发现，当输电线路由双测电源供电时，只要在单侧电源上加装方向元件，就可以把双测电源拆开成两个单侧电源看待。因此本节所述保护原理都用单侧电源说明。(1) 电流速断保护 对于仅反映于电流增大而瞬间动作的电流保护，称为电流速断保护，作用原理如图3-14所示：当AB段末端发生短路时，希望保护1能够瞬时动作切除故障，当相邻线路BC末

35、端发生故障时，希望保护2瞬时动作切除故障，但是实际上，和点短路时流经保护1的短路电流之几乎一样，则可知希望点短路时速断保护1能动作，而保护2不动作，这就是动作的选择性问题，为保证选择性，则保护装置的起动参数的整定上保证下一出口处短路时不起动。则可知保护装置1的动作电流必须大于短路时的最大短路电流。对于保护1来说，应有。可选取 (3-20)其中可靠系数取1.21.3。如图3-14所示，当系统最大方式下运行时（图示线I），电流速断的保护范围为最大，当出现其它运行方式或两相短路时，速断的保护范围都要减小，而当出现系统最小运行方式下的两相短路时（图示线II），电流速断的保护范围为最小，但总的来说，电流

36、速断保护不能保护线路全长，并且保护范围直接受运行方式的影响。动作时间：电流保护I段无时限动作，动作时间为断路器固有的动作时间。灵敏度校验方法：求出I段的最小保护范围，即在最小运行方式下发生两相短路时的保护范围，用表示。 (3-21)要求最小保护范围不得低于15%20%线路全长。式中：线路的单位阻抗，一般0.4/km；系统最大短路阻抗。注意：在进行整定电流计算时，应该按照在最大运行方式下发生三相短路时通过保护装置的短路电流进行整定，按最小运行方式下发生两相短路时的短路电流进行灵敏度校验。短路电流计算方法如下：三相短路时，流过保护的短路电流为：。两相短路时，流过保护的短路电流为：。其中，为电源的等

37、效计算相电动势，为短路点至保护安装处的阻抗，为保护安装处到系统等效电源的阻抗。图3-14 电流速断保护动作特性分析(2) 限时电流速断保护能以较小的时限快速切除全线路范围以内的故障称为带时限电流速断，对这个新设保护的要求，首先是在任何情况下都能保护本线路全长，并且具有足够的灵敏性，其次是在满足上述要求的前提下力求具有最小动作时限。如图3-15 ，由于要求带时限电流速断保护必须保护本线路AB的全长，因此，它的保护范围延伸到下一线路中去，为了使AB上的带时限电流速断保护1获得选择性，它必须和下一线路BC的保护2 的电流速断保护配合，且保护1的限时电流速断动作电流必须大于保护2的电流速断动作电流，如

38、图3-15所示，引入可靠系数，取1.11.2。 (3-22)动作时限整定方法： 保护1的限时速断的动作时限应该比下一线路的速断保护动作时限高出一个时间阶段，此时间阶段用表示=+，在保护2 电流速断范围以内的故障，将以的时间被切除，此时保护1的限时速断虽然可能起动，但是由于较大一个，因而时间上保证了选择性。灵敏度校验方法：为了能够保护本线路的全长，限时电流速断保护必须在系统最小运行方式下，线路末端发生两相短路时具有足够的反应能力，这个能力通常用来衡量，对保护1的限时电流速断而言，即应采用系统最小运行方式下线路AB发生两相短路时的短路电流作为故障参数的计算值来校验：，且要求1.31.5。(3) 定

39、时限过电流保护 过电流保护是指其起动电流按照躲开最大负荷电流来整定的一种保护装置，它在正常运行时不应该起动，而在电网发生故障时，则能反应于电流的增大而动作，在一般情况下它不仅能保护本线路的全长，而且能保护相邻线路的全长，以起到后备保护的作用。当点短路时，短路电流将通过保护5，4，3，这些保护都要起动，但是按照选择性要求由保护3动作切除故障，然后保护4和5由于电流减小而返回。保护3的动作电流为： (3-23)其中，为可靠系数；为自启动系数；为返回系数。动作时限的整定方法：为了保证选择性则可知过电流保护的动作时间必须按阶梯原则。相邻保护装置之间相差一个。如图3-16所示。灵敏度的校验方法：当过电流

40、保护作为本段线路的主保护时，即采用在最小运行方式下本线路末端两相短路时的电流进行校验=，且要求1.31.5；当作为相邻线路的后备保护时，则应采用最小运行方式相邻线路末端两相短路时的电流进行校验=，且要求1.2。图3-16 定时限过电流保护时间配合2. 实验说明本实验系统出厂时提供了多组一次系统实验模型，不同的实验台可选择不同的实验模型。以10kV线路模型1为例进行实验说明。10kV线路模型1以实验台上的成组保护接线图为一次系统模型，如图3-22。各元件基本参数已标示在模型上。10kV线路保护安装于A变电站1QF处，从3TA二次侧获取电流，控制1QF动作。通过向TQDB-III多功能微机保护实验

41、装置下载10kV线路保护程序构成10kV线路保护。 图 3-22 10kV微机线路保护实验一次系统图注意：其它实验模型的基本参数可在“电力网信号源控制系统”软件上查看。具体方法如下：(1) 在“文件”菜单中选择“打开项目”，选择“10kV线路模型*.ddb”打开。*表示要打开的实验模型编号。(2) 双击左侧树形菜单中的“文件管理”中的“10kV线路模型*.ddb”，并双击“测试”打开实验模型。(3) 在“选项”中点击“显示文件名称”和“显示文件参数”，各元件名称和参数将显示在系统模型一次图中。三、实验内容1. 实验接线：实验接线见图4-11-0。在图4-11-0母线上的电压经过电压互感器1TV

42、变换后，输入多功能微机保护装置的电压输入端子，线路AB流过的电流经过电流互感器3TA变流后输入保护装置的电流输入端，注意将三相电流公共端短接。保护装置的跳、合闸出口联接在断路器1QF上，控制断路器的跳、合闸。注：若只做电流保护实验，可不接电压部分。2. 多功能微机保护实验装置设置本系统中的多功能微机保护实验装置可在线灵活配置其功能，在进行本实验前，首先需要将其配置为10KV线路保护装置，即：分别下载“10KV线路保护装置保护侧程序”和“10KV线路保护装置监控侧程序”模块到实验装置中。下载程序步骤如下：1) 关闭装置电源，按住装置面板上的“ESC”键，给装置上电3秒后再松开“ESC”键，此时装

43、置液晶显示屏上显示“程序正在下载中”的信息。2) 在PC机上运行“数字式继电器及微机保护”软件，并进入“在线下载继电保护程序”模块，见图4-11-2。图4-11-2 继电保护程序下载界面点击“通讯口设置”对应的下拉框，选择将保护装置与PC机连接起来的计算机串口（如“串口2”），串行口正确打开后，才能进行程序下载。点击界面中的“下载新保护程序”按钮，选择下载程序的存放路径（路径为：“c:Program FilesTongqing下载程序代码”），选择“10KV线路保护装置保护侧程序.dat”文件后进行下载，下载需要1分钟左右时间，下载时请勿在PC机上做其他操作。下载成功后，屏幕上将弹出“文件下载

44、成功”的提示信息。点击“下载新监控程序”按钮，选择“10KV线路保护装置监控侧程序.dat”文件进行下载。3) 下载成功后将装置重新上电，如果下载正确装置，液晶屏上将显示10KV线路保护实验界面。3. 整定值计算及其下载(1) 整定计算按照模型参数进行整定值计算，注意模型参数为一次侧参数，在进行整定计算后，注意将一次侧参数转换成二次侧参数。计算完毕后应进行灵敏度校验，如果灵敏度不满足要求，则可能整定值计算错误或可靠系数选择不合适，重新整定计算。将选定的实验模型序号及各段电流整定计算结果填入表3-14。表中，二次整定值=（一次整定值）/，其中为保护安装处电流互感器的变比。注意： 由于测试仪录波时

45、间最大为900ms，为了方便观察保护动作情况，II段和III段动作时限不宜超过800ms。表3-14 10kV三段电流保护整定值（保护安装处电流互感器变比= ）选定实验模型10kV线路模型 中性点非直接接地 电流速断限时电流速断定时限过电流保护一次整定值（A） 7.43 6.6 5.4二次整定值（A） 7.43 6.6 5.4动作时间（S）/ 0.5 1 (2) 整定值下载运行软件“多功能微机保护实验培训系统程序”，进入“微机继电保护综合实验”模块进行整定值下载。或者直接按装置面板上的“ESC”键进入菜单进行整定。注意三段电流保护控制字均应投入，其他控制字均不投入！4. 模拟系统不同地点发生各

46、种类型的短路实验设置线路AB及BC上各点发生瞬时性三相短路和两相短路故障。步骤：(1) 打开测试仪电源，运行“电力网信号源控制系统”软件，打开相应的实验模型。在线路上设置三相短路故障（或两相短路故障）。方法为：在线路模型上点击右键，选择“设置故障”。用鼠标左键点击图3-24中AB线路指示处，设置故障。建议“故障限时”不小于2000毫秒或设置为0（0表示最长的故障限时）。图3-24 设置故障方法示意图(2) 点击菜单中的“设备管理”，选择“设备初始化”。(3) 点击“运行”，等待软件界面左下角状态栏出现“下载数据结束”的提示后，按下实验台左下角“控制出口回路”上的合闸按钮，控制测试仪发出系统正常

47、运行时的电流电压信号。(4) 按下实验台面板上成组微机保护接线图上AB线路下方的“短路按钮”，控制测试仪发出设置的故障状态下的电流电压信号，观察保护装置动作情况，并记录动作值。(5) 设置不同的短路点，重复步骤1-4，测试不同地点发生短路时保护的动作值，并将相应数据填入表3-15中。如果测试的数据较多，可自己增加表格长度。动作值可在保护动作报告中读取，保护动作报告同时显示在装置面板上和“多功能微机保护实验培训系统程序”界面上。注意：(1) 每次实验后，保护断开后，软件界面一次图上断路器1QF将呈现断开状态（绿色），再次做实验前要先将断路器合上，方法是：右键点击断路器所在的线路，点击“故障设置”

48、将“故障设置”前的选中项取消。然后双击断路器，选择“合闸”并确定，再次进行“设备初始化”后即可对断路器合闸。(2) 动作报告解析举例：以下为电流速断保护出口的动作报告：“05-08-26 23:15:08:310.8电流速断出口 026.7ms 07.00A”其中，“2005-08-26 23:15:08:310.8”表示发生故障的绝对时间，“310.8”表示ms值，“电流速断出口”表示动作元件，“026.7ms”表示从故障发生开始到保护发出跳闸命令的相对时间，“07.00A”表示保护动作电流。表3-15 不同地点发生时保护动作记录表故障点及故障类型动作情况I段II段III段动作值(A)动作值

49、(A)动作值(A)AB线路上距离A点30%处发生三相短路 7.15 7.5 8AB线路上距离A点50%处发生三相短路 7.45 7.85 8.85AB线路上距离A点70%处发生三相短路 7.8 8.12 9.06AB线路上距离A点99%处发生三相短路 8.0 8.5 9.5AB线路上距离A点30%处发生AB相间短路 7.1 7.3 7.8AB线路上距离A点50%处发生AB相间短路 7.3 7.65 8.4AB线路上距离A点70%处发生AB相间短路 7.67 8.01 8.87AB线路上距离A点99%处发生AB相间短路 7.9 8.3 8.7BC线路上距离B点30%处发生三相短路 7.11 7.32 7.82BC线路上距离B点50%处发生三相短路 7.32 7.67 8.43BC线路上距离B点70%处发生三相短路 7.69 8.11 8.43BC线路上距离B点99%处发生三相短路 7.9 8.3 8.7BC线路上距离B点30%处发生AB相间短路 7.14 7.34 7.85BC线路上距离B点50%处发生AB相间短路 7.38 7.8 8.49BC线路上距离B点70%处发生AB相间短路 7.67 8.01 8.97BC线路上距离B点99%处发生AB相间短路 7.95 8.39 8.863.16.3.5 三段式电流保护动作范围测试实验设置