继电保护及微机保护实验指导书.docx
- 文档编号:9973163
- 上传时间:2023-02-07
- 格式:DOCX
- 页数:50
- 大小:459.01KB
继电保护及微机保护实验指导书.docx
《继电保护及微机保护实验指导书.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《继电保护及微机保护实验指导书.docx(50页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
继电保护及微机保护实验指导书
电力系统动模与自动化综合实验系统
继电保护及微机保护部分实验指导书
信息科学与工程学院
中南大学
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
第二章数字式继电器特性实验……………………………………………6
实验一、数字式电流、过电压和低电压继电器特性实验…………………………7
实验二、数字式反时限电流继电器特性实验………………………………………12
实验三、数字式功率方向继电器特性实验…………………………………………15
实验四、数字式差动继电器特性实验………………………………………………17
实验五、数字式阻抗继电器特性实验………………………………………………19
第三章成组微机保护实验…………………………………………………24
实验六三段式电流保护实验………………………………………………………25
实验七零序电流保护实验…………………………………………………………32
实验八三段式距离保护实验………………………………………………………35
实验九变压器保护实验……………………………………………………………38
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、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》,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
第二章数字式继电器特性实验
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(实验原理构成如下图)。
某一个单独的实验项目表示用多功能微机保护实验装置实现某一种具体功能,例如“数字式功率方向继电器特性实验”指的就是用多功能微机保护实验装置实现功率方向继电器的功能。
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。
数字式继电器实验方式构成原理图
实验一、数字式电流、过电压和低电压继电器特性实验
一、实验目的:
1、了解数字式电流、过电压和低电压继电器的常用算法。
2、测试数字式电流继电器、过电压和低电压继电器的动作和返回值,并与模拟式电流继电器和电压继电器的动作和返回情况进行比较。
二、实验原理简介:
1.数字式电流继电器原理简介:
数字式电流继电器反应于电流增大而动作,其动作方程为:
I>IZD
其中,I表示加入继电器的电流,IZD表示电流继电器的整定电流值。
2.数字式过电压继电器原理简介:
数字式过电压继电器反应于相电压升高而动作,其动作方程为:
U>UZD
其中,U表示加入继电器的相电压,UZD表示过电压继电器的整定电压值。
3.数字式低电压继电器原理简介:
低电压继电器反应于相间电压降低而动作,其动作方程为:
U 其中,U表示加入继电器的相间电压,UZD表示低电压继电器的整定电压值。 注意: 1)由于数字式继电器的计算和动作判断均由微机程序自行判断,无外部机械元件,因此其返回系数均在1左右,在动作值附近,继电器反复动作、返回属正常现象。 2)另外,本实验中的数字式电流、电压继电器均为单相继电器,数字式电流继电器只反应Ia的升高而动作;数字式过电压继电器只反应Ua的升高而动作;数字式低电压继电器只反应Uab的降低而动作。 三、实验接线: 1.集控台内部已连接线说明: 为方便外部接线,本实验台内部已将微机保护实验装置的所有电流和电压输入端子引到实验台面上,将装置的跳闸出口接点连接到实验台面上“跳闸出口”接线端上,同时并接在测试仪第3组开入接点上。 2.实验接线: 将测试仪产生的各相电压和电流信号分别与实验台面上的微机保护实验装置各接线端一一对应按相连接。 四、实验功能配置: 在进行数字式继电器特性实验前,首先需要对多功能微机保护实验装置的功能进行配置,即: 下载相应的程序功能模块到实验装置中。 例如要进行数字式电流继电器实验,则需要向装置中下载“电流继电器特性实验保护程序”和“电流继电器特性实验监控程序”。 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,进入“在线下载继电保护程序”模块,见图2-6-1。 图2-6-1继电保护程序下载界面 点击“通讯口设置”对应的下拉框,选择与PC机相连的串行口,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: \ProgramFiles\Tongqing\下载程序代码\数字继电器特性实验\微机继电器特性实验下载程序\”),选择“电流继电器保护侧程序.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“文件下载成功”的提示信息。 点击“下载新监控程序”按钮,选择“电流继电器监控侧程序.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电流继电器特性实验界面。 注: 将实验装置配置成其他数字式继电器只需要按同样方法下载相应的程序功能模块即可。 五、整定值设定方法: 多功能微机保护实验装置保护整定值的设定方法有两种,任意选择一种均可。 1)通过实验装置面板上的小按键输入定值。 具体操作详见《TQDB-II型多功能微机保护实验装置用户手册》,注意输入完毕后按提示保存。 2)运行数字式继电器及微机保护软件,进入“继电保护特性实验”模块。 微机电流继电器定值下载界面见图2-6-2。 注意选择当前的有效继电器,例如做数字式电流继电器实验,则在下载电流继电器定值前,一定要同时选定“电流继电器”和“速动”2个选项,在文本框中输入定值后,点击“下载定值”按钮即可。 数字式继电器及微机保护软件的使用方法详见《TQDB-II型多功能微机保护实验装置用户手册》。 图2-6-2微机电流继电器定值下载界面 六、实验内容: 本实验需使用TQWX-II微机型继电保护试验测试仪和TQDB-II多功能微机保护实验装置,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)和《TQDB-II型多功能微机保护实验装置用户手册》中的有关内容。 (一)测试数字式电流继电器的动作值和返回值 方法: 由测试仪发出电流信号测试数字式电流继电器的动作值和返回值。 步骤: 1.按“三、实验接线”中的方法接好连线。 2.在PC机上运行数字式继电器及微机保护软件,进入“继电保护特性实验”模块。 点击“电流继电器实验”页面。 注: 有关数字电流继电器的实现原理和算法在本页面中“继电器说明”详细介绍。 3.对数字式电流继电器进行整定。 (方法详见“五、整定值设定方法”) 4.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“电压电流频率继电器动作特性测试”模块。 5.按“DL-31型电流继电器特性实验”同样的方法(手控或程控方式均可)测试数字式电流继电器的动作值和返回值。 并将测试仪实验界面上显示的测试数据填入表2-6-1。 并与模拟式电流继电器的动作情况进行比较。 注意: 1)控制变量应选择“Ia幅值”。 2)如果不另外接线,开入量动作接点选择应选择“接点3”。 表2-6-1数字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 1 2 3 4 平均值(A) 误差(%) 变差(%) 返回系数 整定值(A) (二)测试数字式过电压继电器的动作值和返回值 方法: 由测试仪发出电压信号测试数字式过电压继电器的动作值和返回值。 步骤: 1.向多功能微机保护实验装置中下载过电压继电器特性实验程序。 2.在“继电保护特性实验”模块“其他继电器实验”界面上查看“继电器说明”中数字过电压继电器的实现原理和算法。 3.对数字式过电压继电器进行整定。 4.按“DY-36型电压继电器特性实验”同样的方法(手控或程控方式均可)测试数字式过电压继电器的动作值和返回值。 并将测试仪实验界面上显示的测试数据填入表2-6-2。 并与模拟式电压继电器的动作情况进行比较。 注意: 1)控制变量应选择“Ua幅值”。 2)如果不另外接线,开入量动作接点选择应选择“接点3”。 表2-6-2数字式过电压继电器动作值、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) (三)测试数字式低电压继电器的动作值和返回值 方法: 由测试仪发出电压信号测试数字式低电压继电器的动作值和返回值。 步骤: 1.向多功能微机保护实验装置中下载低电压继电器特性实验程序。 2.在“继电保护特性实验”模块“其他继电器实验”界面上查看“继电器说明”中数字低电压继电器的实现原理和算法。 3.对数字式低电压继电器进行整定。 4.按“DY-36型电压继电器特性实验”同样的方法(手控或程控方式均可)测试数字式低电压继电器的动作值和返回值。 并将测试仪实验界面上显示的测试数据填入表2-6-3。 注意: 1)因数字式低电压继电器只反应Uab的降低而动作,因此应将B相电压设置为0V,控制变量选择“Ua幅值”。 与数字式过电压继电器不同,控制变量的变化初值应大于整定值,终值应小于整定值。 2)如果不另外接线,开入量动作接点选择应选择“接点3”。 表2-6-3数字式低电压继电器动作值、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: 1、采用傅氏算法实现电流继电器时,所需的动作时间为多长? 2、电流和电压有效值的常用算法有哪些? 各有什么优缺点? 3、比较数字式和模拟式电流、电压继电器的特性。 实验二、数字式反时限电流继电器特性实验 一、实验目的: 1、了解数字式反时限电流继电器的原理和算法。 2、测试反时限电流继电器的三种特性曲线。 二、实验原理简介: 反时限电流继电器的动作时限与加入继电器的电流大小相关,当电流大时,继电器的动作时限短,电流小时动作时限长。 常见的反时限特性曲线方程有三种: 1)标准反时限特性方程: t=0.14TP∕[(I∕IP)0.02-1] 2)非常反时限特性方程: t=13.5TP∕(I∕IP-1) 3)极端反时限特性方程: t=80TP∕[(I∕IP)2-1] 式中t为继电器的动作时间,TP继电器延时整定时间,I为加入继电器的实际电流值,IP为继电器的整定电流值。 用离散形式表示的反时限电流继电器的动作方程分别为: 1)∑[(I(n)∕IP)0.02-1]≥0.14TP∕△t 2)∑[(I(n)∕IP)-1]≥13.5TP∕△t 3)∑[(I(n)∕IP)2-1]≥80TP∕△t,作∑求和运算时k=1~M。 式中I(n)为第n个计算点的电流有效值,n=0,1,…,M,△t为相邻计算点的时间间隔,M为求和的累积次数,TP为继电器的延时整定时间,IP为继电器的整定电流值。 注意: 本实验中的数字式继电器为单相继电器,仅反应Ia的变化而动作。 二、实验接线: 与数字式电流继电器特性实验完全相同。 三、实验内容: (一)测试反时限电流继电器的标准反时限特性曲线 实验方法: 控制测试仪动态地改变加入到实验装置Ia通道中的电流信号,测试不同的反时限电流特性下的动作曲线。 步骤: 1.向多功能微机保护实验装置中下载反时限电流继电器特性实验程序。 2.按要求接好连线。 3.在“继电保护特性实验”模块“电流继电器实验”界面上查看“继电器说明”中数字反时限电流继电器的实现原理和算法。 4.对数字式反时限电流继电器进行整定,选择标准反时限特性曲线。 注意: 动作曲线1、曲线2、曲线3分别代表标准反时限特性曲线、非常反时限特性曲线和极端反时限特性曲线。 5.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“反时限电流继电器电流时间特性测试”模块,见图2-2-1。 图2-2-1i/t特性测试界面 6.设置“控制参数”。 1)根据反时限电流继电器的特性,加入的电流越小,其动作时间越长。 因此“电流设置”中的“每步保持时间”应略大于或等于电流变化范围的起始值对应的理论动作时间。 避免出现加入的电流比较小时,电流保持时间未达到其动作时间。 注: “每步保持时间”选择示例: 设动作电流整定值Ip=1A,动作时间整定值tp=0.1S,则设置的电流动作范围起始值应大于1A,否则继电器不会动作。 假设电流动作范围起始值设为1.5A,则如果是测试标准反时限特性曲线,则其对应的理论动作时间为: t(I=1.5)=0.14TP[(I/IP)0.02-1]=0.14×0.1/[(1.5/1)0.02-1]=1.719(S),则“每步保持时间”可设为2S。 2)如果不另外接线,开入量动作接点选择应选择“接点3”。 7.点击“开始试验”按钮使测试仪按所做设置发出电流,测试不同电流下继电器的动作时间。 并将测试结果显示在界面上,记录相关动作数据。 8.测试完成后,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。 (二)测试反时限电流继电器的非常反时限特性曲线 重新整定反时限电流继电器,动作定值和动作时限保持不变,仅将动作特性改为非常反时限特性曲线。 重复步骤6-8,记录非常反时限特性曲线下继电器的动作数据。 (三)测试反时限电流继电器的极端反时限特性曲线 重新整定反时限电流继电器,动作定值和动作时限保持不变,仅将动作特性改为极端反时限特性曲线。 重复步骤6-8,记录极端反时限特性曲线下继电器的动作数据。 把测得的三种特性曲线的动作数据按t=f(I)画在同一个坐标图中进行比较。 四、思考题: 反时限电流继电器相比电流继电器具有哪些优点? 一般用在哪些场合? 实验三、数字式功率方向继电器特性实验 一、实验目的: 1、了解数字式功率方向继电器的算法。 2、测试数字式功率方向继电器的最大灵敏角和动作范围。 3、测试功率方向继电器的角度特性。 二、实验原理简介: 功率方向继电器反应于加入继电器中的电流和电压之间的相位而动作。 这里介绍的是正方向动作的功率方向继电器。 为了保证在各种相间短路故障时,功率方向元件能可靠、灵敏地动作,采用90°接线方式。 加入方向元件的电流量Ij′取Ia′,电压量Uj′取Ubc′。 当方向元件内角取α时,引入转移矢量K′=e-jα。 设矢量A′=Ij′×e-jα,矢量B′取Uj′,则相位比较方式方向元件的正方向动作方程式为: -90°≤arg(B′∕A′)≤90° 注意: 本实验中的数字式功率方向继电器为单相继电器,仅反应Ia和Ubc之间的相位关系而动作。 三、实验接线: 将测试仪的电压、电流信号分别与多功能微机保护实验装置引到实验台面上的各接线端子按相连接即可。 接线完毕后,注意检查接线极性是否正确。 四、实验内容: 实验前,首先向多功能微机保护实验装置中下载功率方向继电器特性实验程序。 并按要求接好连线。 (一)测试数字式功率方向继电器的最大灵敏角 步骤: 1.设置功率方式继电器内角 为30°,内角 与最大灵敏角 之间的关系为: 。 2.按“LG-11型功率方向继电器特性实验”同样的方法(手控或程控方式均可)测试数字式功率方向继电器的最大灵敏角,唯一不同的是多功能微机保护实验装置的额定电流为5A,则设置电流值时应输入5A。 将得到的数据填入表2-3-1。 并与模拟式继电器的测试值进行比较。 表2-3-1数字式功率方向继电器最大灵敏角测试实验数据(保持电流为5A) 内角 最大灵敏角 30° 60° (二)测试数字式功率方向继电器的角度特性 按“LG-11型功率方向继电器特性实验”同样的方法测试数字式功率方向继电器的角度特性,将数据记入表2-3-2,并绘出角度特性曲线 。 表2-3-2数字式方向继电器角度特性测试数据 -180° -150° -120° -110° -100° -90° -80° -70° -60° -50° -40° -30° -20° -10° 0° 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 120° 140° 160° 180° (三)测试数字式功率方向继电器的伏安特性 保持 =30°,按“LG-11型功率方向继电器特性实验”同样的方法
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 保护 微机 实验 指导书
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)