继电保护及变电站综合自动化实验指导书-ok

1、 继电保护及变电站综合 自动化实验指导书 适用专业：电气工程及其自动化适用专业：电气工程及其自动化 金国彬 李玲 编写 电气工程教研室电气工程教研室 2007 年 9 月 目目 录录 第一章第一章 常规继电器特性实验常规继电器特性实验.1 实验一、实验一、DL-31 型电流继电器特性实验型电流继电器特性实验 .1 实验二、实验二、DY-36 型电压继电器特性实验型电压继电器特性实验.5 实验三、实验三、LG-11 型功率方向继电器特性实验型功率方向继电器特性实验.7 实验四、实验四、LCD-4 型变压器差动继电器特性实验型变压器差动继电器特性实验 .11 实验五、实验五、LZ-21 阻抗继电器

2、特性实验阻抗继电器特性实验.15 第二章第二章 数字式继电器特性实验数字式继电器特性实验.23 实验六、数字式电流、过电压和低电压继电器特性实验实验六、数字式电流、过电压和低电压继电器特性实验.23 实验七、数字式反时限电流继电器特性实验实验七、数字式反时限电流继电器特性实验.28 实验八、数字式功率方向继电器特性实验实验八、数字式功率方向继电器特性实验.30 实验九、数字式差动继电器特性实验实验九、数字式差动继电器特性实验.32 实验十、数字式阻抗继电器特性实验实验十、数字式阻抗继电器特性实验.33 第三章第三章 成组微机保护实验成组微机保护实验.39 实验十一实验十一 三段式电流保护实验三

3、段式电流保护实验.39 实验十二实验十二 零序电流保护实验零序电流保护实验.46 实验十三实验十三 三段式距离保护实验三段式距离保护实验.48 实验十四实验十四 变压器保护实验变压器保护实验.50 实验十五实验十五 微机故障录波微机故障录波.53 第一章第一章 常规继电器特性实验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

4、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、实验一、DL-31 型电流继电器特性实验型电流继电器特性实验 一、实验目的：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、二、DL-31 型电流继电器简介：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

5、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。

6、三、实验接线：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“常规保护出口常规保护出口”接线端上。 2. 实验中应连接的线：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“电流电流”档。 四、测试方法：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

7、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：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）（一） 手动测试继电器动作值及返回值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

8、仪电源，在 PC 机上运行继电保护信号测试系统软件，进入“继电器特性通用测继电器特性通用测 试试”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

9、入测试仪的固定量输出值和当前变量起始值。 注意：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“开始试验开始试验”按钮，控制测试仪输出设定的电流。 6. 按“增加增加”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

10、，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

11、值(A)返回值(A)返回系数 1 2 3 4 平均值(A) 误差(%) 变差(%) 返回系数 整定值(A) （二）（二） 自动测试继电器的动作值及返回值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。 表表 2-1-2 模拟式电流继电器返回系数测试数据模拟式电流继电器返回系数测试数据 整定值(A)返回系数 1 2 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

12、”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“动作返回动作返回”

13、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“开始试验开始试验”

14、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：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、实验二、DY-36 型电压继电器特性实验型电压继电器特性实验 一、实验目的：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、二、DY-36 型电压继电器简介型电压继电器简介： 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-

15、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，并联和串联接法可查看继电器表面接线说明。

16、 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：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“常规保护出口常规保护出口”接线端上。 2. 实验中应连接的线：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

17、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“电压电压”档。 四、测试方法：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：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、

18、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。 表表 2- -2-1-1 模拟式电压继电器动作值、返回值和返回系数实验数据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 1 2 3 平均值(V) 误差(%) 变差(%) 返回系数 整定值(V) 六、思考题：六、思考题： 1、电磁型电压继电器的动作电压与哪些因

19、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、实验三、LG-11 型功率方向继电器特性实验型功率方向继电器特性实验 一、实验目的：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、二、LG-11 型功率方向继电器简介：型功率方向继电器简介： 功率方向继电器是一种反映所

20、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，如图 1-1-1。 图 1-1-1 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

21、流电 riru IKUK 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； riru IKUK r U r I 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 u K i K 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： riruriru IKUKIKUK 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：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

22、）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“常规保护出口常规保护出口”接线端上。 2. 实验中应连接的线：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“功率方向功率方向”档。 四、实验内容：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

23、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，首先按“三、实验接线”中的方法接好连线。 注意：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继电器特性通用测试” 模块。 （一）（一） 测试测试 LG-11 功率方向继电器的最大灵敏角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。

24、 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

25、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：。 21LIaL 如果采用手控方式，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 1L 长应设置为正值，然后点击“开始试验开始试验”按钮，并不断按“增加增加”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。 1 2 如果采用程控方式，设置的 Ia相角“变化范围变化范围”应覆盖使功率方向继

26、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；“变化方式变化方式”应设置为 1L 2L “始，终”；“返回方式返回方式”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“开始试验开始试验”按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。 1 2 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 m IUJ

27、 U 电流相角和对应的分别为：和。最大灵敏角为： 1 2 J 11J 22J m 2 21 m 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 1-1-1。 表表 1-1-1 最大灵敏角测试实验数据（保持电流为最大灵敏角测试实验数据（保持电流为 5A） 灵敏角 1J 2J 最大灵敏角 m -45 -30 （二）测（二）测 LG-11 功率方向继电器角度特性功率方向继电器角度特性)(fU JJ .dz 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

28、个下使继电器动作的最小起动电压 J J ，填入表 1-1-2。并根据测得的数据绘制功率方向继电器的角度特性。 J .dz U)(fU JJ .dz 表表 1-1-2 方向继电器角度特性测试数据方向继电器角度特性测试数据 J J .dz U J J .dz U （三）测（三）测 LG-11 功率方向继电器的伏安特性功率方向继电器的伏安特性)I (fU JJ .dz 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 J m 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 1-1-3，并根据测得的数据绘 J .dz U 制功率方向继电器的伏安特性曲线。)I

29、 (fU JJ .dz 表表 1-1-3 伏安特性实验数据伏安特性实验数据(保持保持不变不变) m (A) J I (V) J .dz U (A) J I (V) J .dz U （四）测试（四）测试 LG-11 功率方向继电器的电流潜动现象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 J m 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（五）测试 LG-11 功率方向继电器的电压潜动现象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

30、，将加入到继电器的电流设置为 J m 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：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、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、实验四、LCD-4 型变压器差动继电器特性实验型变压器差动继电器特性实验 一、实验目的：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

31、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、二、LCD-4 型变压器差动继电器简介：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 1-2-1。 图 1-2-1 LCD-4 差动继电器原理图 差动回路是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

32、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 2L

33、B、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 所组成。直流比较回路采用环流比较方式供

34、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：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

35、设置平衡绕组和平衡抽头。 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“制动系数制动系数” 连接片进行设置。 三、实验接线：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“常规保护出口常规保护

36、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，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“差动差动”档。 四、实验内容：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

37、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“差动特性差动特性”模块。如 图 2-4-2。 图 1-2-2 差动特性试验主界面 4. 设置“控制参数控制参数” 。 “I1,I2 定义定义”：设置继电器电流线圈 I1，I2 与测试仪的连接方式，以及

38、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 1-2-2。 “测试定义测试定义(Id,Ir)”：设置差动继电器的动作方程。LCD-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 1-2-3 测试定义(Id,Ir)设

39、置 “搜索搜索 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“电流输出显示电流输出显示” 区中实时显示，同时在界面的“测试结果测试结果”观测

40、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：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、实验五、LZ-21 阻抗继电器特性实验阻抗继电器特性实验 一、实验目的：一、实

41、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、二、LZ-21 阻抗继电器简介：阻抗继电器简介： 图 1-3-1 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 1-3-1。 从图 1-3-1 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输入电流 I 成正比。 有 TA 引入的电流 ITAImnT

42、A 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

43、时，段接通。 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。

44、上面三种变压器产生的电压 UK、Uy 、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 50HZ 4） 最大灵敏度 65 72 80允许5偏差 5） 阻抗整定范围

45、为 0.220。改变电流回路的 DKB 位置，动作阻抗最小整定值为表 1- 3-1，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。 表表 1-3-1-1 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） 0.22 0.44 0.66 0.88 110 1.212 1.414 1.616 1.818 220 三、整流型阻抗继电器

46、的阻抗整定值的整定和调整：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 U I set K Z Z 。显然，阻抗继电器的整定与 LZ-21 中电抗变压器 DKB 的模拟阻抗 ZI、电压变换器 YBPT CT U nn n K 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

47、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 1-3-2 所示。 图 1-3-2 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：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 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

48、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“常规保常规保 护出口护出口”接线端上。 2. 实验中应连接的线：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应的各 U 和 I 端子 连接，将“常规保护出口常规保护出口”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“阻抗阻抗”档。 五、实验内容：五、实验内

49、容： （一）最大灵敏角测试（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。 j 1 2 计算和测量误差%。 m 其中，%=（72-）*100% / 72 2 21 mm 灵敏角 1J 2J 最大灵敏角 m 72 65 80 （二）测试（二）测试 LZ-21 阻抗继电器的动作特性阻抗继电器的动作特性 方法：设置整定

50、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。 j J J .dz U J J .dz U （三）整定阻抗（三）整定阻抗 ZZd的校验的校验 方法：保持 DKB20 匝，5A，取常数。将阻抗整定螺杆分别旋入表 2- J I N I j m 5-2 中所要求的各旋孔。进入“继电器特性通用测试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 1-3-2，并计算整定阻抗：及计算误差。 J dz Z

51、d I U Z% 表表 1-3-2 整定阻抗校验表整定阻抗校验表 （整定值） Zd Z (99.5%)(80)(60%)(50%)(30%) 2.012.53.34.06.7 UDZ.J（V） （计算值） J dz Zd I U Z 值 值值值 值值值值值值值值值 % （四）测试整流型阻抗继电器的记忆作用检查（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 j m 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继电器特性通用测试”模块。设置输出

52、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，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（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 j m 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 j m 进行分析。 *（六）自动测试（六）自动测试 LZ