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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继电保护及微机保护实验指导书I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继电保护及微机保护实验指导书1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。继电保护及微机保护实验指导书2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继电保护及微机保护实验指导书3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实验台面板布置图继电保护及微机保护实验指导书4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。继电保护及微机保护实验指导书5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。继电保护及微机保护实验指导书6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。继电保护及微机保护实验指导书7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。继电保护及微机保护实验指导书8二、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：IIZD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：UUZD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：UUZD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，见图继电保护及微机保护实验指导书92-6-1。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》。继电保护及微机保护实验指导书1