《电力系统继电保护》 实验指导书 何瑞文 陈少华 李惜玉编 广东工业大学 自动化学院 二00六年七月印刷 1 实验一 基于仿真系统的电磁型继电器的特性实验 实验项目性质:综合性 所属课程名称:电力系统继电保护 实验计划学时:2 一、 实验目的 1. 认识电磁型电流及电压继电器的结构; 2. 掌握继电器动作参数的设定方法,观察继电器的接点动作情况; 3. 掌握继电器启动值和返回值的测试方法、返回系数和误差的计算方法. 二、 实验内容和要求 认识继电器的构造、动作过程、接线方式、调整方法.继电器内部接线图如 图一所示.继电器内部有两组线圈,利用两组线圈的串联或并联可使整定值改变 一倍. 三、 实验主要仪器设备和材料 1.DL 型电流继电器及 DY 型电压继电器各一个 2.直流稳压电源一台 3.DSF—2 多功能继电保护测试仿真装置一套,其输出电流幅值:0~30A(有效 值)/相,输出电压幅值:0~100V(有效值)/相. 四、 实验方法、步骤及结果测试 1.测定电流继电器的启动电流、返回电流并计算返回系数和误差. 实验接线图如图二所示.在主功能菜单上用鼠标左键点击"继电测试"按钮 进入该测试功能,出现"各类继电器及有关特性测试"界面.测试前.可选择自动 2 测试(或手动测试) ,再点击"继电器"按钮进行被试继电器类型和相别的设置, 以A相为例, 可选择 A 相及电流继电器, 然后点击"确认"按钮. 屏幕右下方的"增 加减少"按钮意思是增加或减少相应的被标注量,变化量的大小由屏幕左下方的 各量的步长确定.在手动测试时,只有按"增加减少"按钮时,那些标注了向上或 向下箭头的量将按其相应的步长变化,当自动测试时,点击"开始测试"按钮后, 那些标注了向上或向下箭头的量将按步长相应地增加或减少.以A相为例,设 置电流步长 为某一值,再用鼠标右键点击 A 相电流有效值[A]的方框,方框 内出现减少标志,点击"增加减少"使其减少至 0A.用鼠标左键点击 A 相电流有 效值[A]的左边方框,方框内出现增加标志,点击"增加减少"按钮使其从 0A 增加 至某一值.点击"中断测试"按钮可中断此次测试. a I Δ (1) 测试启动电流 当A相电流有效值[A]从零按某一步长 a I Δ 逐渐增大到某一值,电流继电器 常开接点刚刚闭合的最小电流,即为继电器的启动电流,其值与继电器刻度盘指 针所指的整定值 应相同,允许误差不应超+5%. z I (2) 测试返回电流 当继电器处于动作位置后,当A相电流有效值[A]从启动电流开始按某一步 长 减少,电流继电器常开接点刚刚断开的最大电流值,即为继电器的返回电 流. a I Δ (3) 求返回系数 根据启动电流 和返回电流 计算返回系数: dz I h I dz h h I I K / = 3 DL 系列继电器的返回系数约为 0.85 左右. (4) 求误差百分数: z z dz I I I I / ) ( ? = Δ 在实验时按刻度盘的指示选测三点 ( ) , 可将整定指针放在刻度盘上最大、 中间、最小三个位置,将实验结果填入表一: z I 表一 整定值 测定值 计算值 测定次数 IZ Idz Ih Kh I Δ 1 2 3 2. 测定电压继电器的启动电压、返回电压并计算返回系数和误差. 实验接线图如图三所示.点击"测试设置"按钮选择自动测试,再点击"确认".点击"参数设置"相应地设置 A 相电压有效值及电压的步长 ,再按"确认".当A相电压有效值[V]从零按某一步长 a U Δ a U Δ 逐渐增大到某一值,电压继电 器常开接点刚刚闭合的最小电压,此电压即为继电器的启动电压,其值与把手所 指的整定值相同,允许误差不能超过 % 5 ± .当继电器处于动作位置后,按电压 步长逐渐减少 A 相电压有效值[V], 电压继电器常开接点刚刚断开的最大电压值, 此电压即为继电器返回电压. 在实验时将电压继电器线圈的联接方式设为串联或并联, 按刻度的标度选测 三点( ) ,测试后将实验所得结果填入表二: z U 4 表二 整定值 测定值 计算值 测定次数 UZ Udz Uh Kh U Δ 1 2 3 3. 测定电流继电器动作时间、返回时间,观察时间与启动电流的关系 实验接线图如图四.手动测试时,置A相电流有效值[A]等于 1.2 ( 是 电流继电器电流整定值) ,电秒表复位,点击"开始测试",合刀闸 K,电秒表Ⅰ 和Ⅲ取得动作信号开始计数,当继电器经过一段时间接合闭合后,则Ⅰ和Ⅲ取得 此信号,电秒表的数码管便显示数字,此数字即为电流继电器接点闭合时间.用 电秒表的复位按钮把数字灭掉,再拉开刀闸 K,数码管再显示的数字即为电流继 电器接点返回时间. 重复三次. 不改变整定值 值, 再次设置 A 电流有效值[A], 使之分别为 2 、3 ,测量继电器的接点闭合时间和接点返回时间. z I z I z I z I z I 把上面所得的一系列数据填入下表内: 5 表三 1.2IZ 2 IZ 3 IZ Iz Tdz (ms) Th (ms) Tdz (ms) Th (ms) Tdz (ms) Th (ms) 1 2 3 t 平均 五、 实验报告要求 1.分析电流、电压继电器的结构和动作过程; 2.比较电流、电压继电器的动作值与返回值,认识返回系数; 3.了解继电器的动作时间与返回时间. 六、 思考题 1. z I dz I h I h k % I Δ 意义是什么? 2.DL 继电器怎样进行 的调整? 有哪些调整方法? dz I dz I 3.DL 系列继电器动作时间与返回时间各与电流关系怎样? 6 实验二 基于仿真系统的功率方向继电器的特性实验 实验项目性质:综合性 所属课程名称:电力系统继电保护 实验计划学时:2 一、实验目的 1.熟悉功率方向继电器 BG-12 型的结构; 2.认识功率方向继电器的工作原理; 3.掌握功率方向继电器的动作特性. 二、实验内容和要求 1、观察功率方向继电器 BG-12 型的结构. 2、相角特性试验. 3、伏安特性试验. 4、潜动试验. 三、实验主要仪器设备和材料 1.BG-12 型功率方向继电器和 220V(直流)中间继电器一个; 2.直流稳压电源一台; 3. DSF—2 多功能继电保护测试仿真装置一套, 其输出电流幅值: 0~30A (有 效值)/相,输出电压幅值:0~100V(有效值)/相. 四、实验方法、步骤及结果测试 1、 观察功率方向继电器 BG-12 型的结构, 电流电压线圈的接线和极性关系, 改变继电器内角 Q 的方法. 2、相角特性试验:采用如图一所示接线,设置 A 相电流有效值[A]为1A, A 相电流相位[度]为0°,A 相电压有效值[V]为20V,A 相电压相位[度]为某一角 度,记为 J ? ."测试方式"选择自动方式,用鼠标左键点击 A 相电压相位[度]的左 边方框,方框出现向上箭头,再点击"开始测试",A 相电压相位[度]按电压相位 步长 Δ a U φ 变化(粗调时步长可设为 15°,精调时可设为 1°) .指示灯亮表示继 7 电器动作,指示灯灭表示继电器不动作,找出动作区与不动作区,求出继电器的 最大灵敏角. J ? o 0 o 15 o 30 o 45 o 60 o 75 o 90 o 105 o 120 o 135 o 150 o 165 J ? o 180 o 195 o 210 o 225 o 240 o 255 o 270 o 285 o 300 o 315 o 330 o 345 不动作区 动作区 最大灵敏角 J ? 14 11 16 9 6 3 8 1 ZJ UA IA _ + * * 图一 3、伏安特性试验:点击"参数设置",设置 A 相电压相位为最大灵敏角,A 相电流有效值[A]为1A,A 相电流相位[度]为0°,A 相电压有效值[V]为0V,电 压步长 ΔUa 为某一值,再点击"确认".点击 A 相电压有效值[V]的左边框,方框 出现向上箭头,再点击"开始测试",A 相电压有效值[V]从零伏按电压步长 ΔUa 逐渐增长至某一值,继电器动作,记录下最小动作电压值.在其它数据不变的情 况下,改变 A 相电流有效值[A]使之分别为 2A、3A,测出相应的最小动作电压. 8 同理,固定 A 相电压值为 10V、20V、30V,测定继电器的最小动作电流. A I 1A 2A 3A min ? dz U A U 10V 20V 30V min ? dz I 4、潜动试验:"潜动"指在只加入电压或电流的情况下,继电器就能够动作 的现象.接线图如图一所示,在主功能菜单上用鼠标左键点击"继电测试"按钮进 入该测试功能,出现"各类继电器及有关特性测试"界面."测试方式"选择"自动 测试",再点击"参数设置",设置 A 相电流相位[度]为0°,A 相电压相位为最大 灵敏角,A 相电流有效值[A]为0A,相电压有效值[V]为0V,电压步长 ΔUa 为某 一值,再点击"确认"返回,然后点击"开始测试",A 相电压有效值[V]按步长 ΔUa 逐渐从 0V 增大至 30V, 中断测试可点击"中断测试"按钮, 观察继电器是否动作. 同理,固定 A 相电压有效值[V]为0V,A 相电流有效值[A]按步长 ΔIa 逐渐从 0A 增大至 3A,观察继电器是否动作. 五、实验报告要求 1.列出实验过程的表格记录数据,然后作出相应的角度特性和伏安特性曲 线; 2.分析功率方向继电器的伏安特性、角度特性和潜动特性; 3.分析功率方向继电器的动作范围及死区. 六、思考题 1.功率方向继电器的伏安特性和角度特性说明什么问题? 2.请解释"电压死区"的原因? 3.功率方向继电器如有潜动对保护产生什么影响? 9 实验三 单侧电源线路电流保护的实验 实验项目性质:演示性 所属课程名称:电力系统继电保护 实验计划学时:2 一、实验目的 1. 掌握单侧电源辐射形线路过电流及电流速断保护的原理和结构; 2. 认识电流保护与三相一次重合闸的配合关系; 3. 学习电流继电器、时间继电器动作值的调整方法. 二、实验内容和要求 1、观察电流保护装置的结构; 2、认识电磁型保护的各种继电器; 3、掌握电流保护的动作特性. 三、实验主要仪器设备和材料 1.电力保护装置一套; 2.DSF—2 多功能继电保护测试仿真装置一套. 四、实验方法、步骤及结果测试 (一) 原理接线图 被实验网络为单侧电源辐射形电网,如图一所示,线路 装有三段式电流 保护,第一段为无时限电流速断,用II I I ? I 表示;第二段为限时电流速断,用tI表示;第三段为过流,用tI表示.线路 则装有二段电流保护,无时限电流速 断及过流,其表示方法与上相同. III II I ? 10 Ⅰ t Ⅰ t Ⅰ Ⅰ t Ⅰ 1 DL? 2 DL? 3 DL? 图一 被保护线路示意图 (二)实验说明 在实际接线图中有以下几点说明: 线路中的油开关在实验时是以三相交流接触器代替,因接触器只有一个线 圈,故列用两个中间继电器来控制合闸及跳闸其中1DL 为合闸继电器, 为 跳闸继电器. 2DL 线路不同地点短路时参数模拟及具体操作: 线路的一次回路利用五个电抗线圈或电阻器及电阻 构成,为了使短路时 短路电流不至于过大,一次回路接的交流电源采用 220V. f K 为了模拟线路不同地点短路,一次回路中接入四个刀闸(见实验线路总图) ①手动合闸: 首先将三相交流电源刀闸 K 及直流电源刀闸合上, 然后用手接 HA 按钮,接触器合闸,其具体过程如下: HA 1DZ 启动回路 DZ 1 合闸继电器 启动,接触器线圈 带电、开关合上.当主接点闭合后, 利用其辅助节点 自保持(因手放 DZ 1 OQ b ID F ? HA 后,它自动返回, 继电器也返回) , 使接触器保持在合闸状态. DZ 1 11 A V C V OQ 2DZ 1DZ ID b F ? ②跳闸:跳闸分手动跳闸和自动跳闸两种: 自动跳闸即继电保护动作使开关跳闸, 当任一套保护动作后其接点闭合起动 继电器, 起动后常闭接点打开,使接触器线圈失电,所以开关跳闸. DZ 2 DZ 2 手动跳闸时,情况与上相同,不过此时 继电器启动的正电源是从跳闸 按钮TA 来,当手按下TA ,正电源即送给 . DZ 2 DZ 2 ③自动合闸.继电器由保护动作或其他原因误动作而跳闸时,断路器的辅助 常闭接点,即相当于模拟线路中接触器的辅助接点 闭合.因此,跳闸监视 继电器 动作,其常开接点闭合起动重合闸继电器 a ID F ? DZ 3 1 ? DH 中的时间继电器, 经过重合闸的整定时间 后, 接通了断路的合闸回路, 便断路自动合闸 断 开为止. ZCH t a ID F ? 本模拟试验中只在 线路上装有 . 的具体接线如下: III II I ? ZCH ZCH 12 8LP DZ DZ串2DZ 1 DZ C DZ并DS DS DS 3DZ 3DZ JD a F ? JD a F ? ④各种故障情况: A.过流动作:减少电阻至过流保护启动,这时相当于本线路或相邻线路发 生动作,使开关跳闸,这时可看出信号继电器5X 、7X 、8X 掉牌.同时启动 将开关重新合上. ZCH B. 线路电流速断动作:合刀闸 .相当于 线路上速断保护区内 发生短路,这时过流及速断都起动,由于过流要经一段限时,而无时限电流速断 瞬时动作, 将故障切除. 这时可看出信号继电器5X 、 6 、 8X 掉牌. 同时启动 将开关重新合上. III II I ? 4 K III II I ? X ZCH C.合刀闸 相当于故障发生在线路 无时限电流速断及线路 限时电流速断的共同保护范围内,这时两套保护都启动,根据选择性要求,应当 由 的无时限电流速断动作切除故障.这时可看出信号继电器4X 、5X 、6 、 掉牌,同时启动 将开关重新合上. 3 K III II I ? II I I ? III II I ? X 8X ZCH D. 合刀闸 相当于线路 末端发生短路, 这时 的限时电流速断 及过流均启动,但过流延时较长,所以限时速断动作切除故障,这时可看出信号 继电器4X 、 、5X 掉牌. 2 K II I I ? II I I ? 2X E.合刀闸 相当于线路 无时限电流速断范围内发生故障,这时保护瞬 时启动,将故障切除,信号继电器1X 、4X 、5X 掉牌. 1 K II I I ? 注意: 作上述前三项时, 必须保证重合闸继电器中的电容的足够的充电时间, 大约为 15~20 秒.要不保护动作,跳开断路器后无法重合. 线路不同地点短路时的具体参数. Ⅰ Ⅱ Ⅲ 1 DL ? 2 DL ? 3 DL ? dⅡ dⅢ 13 已知: , A IdII 4 = A IdIII 2 . 2 = 瞬时电流速断的可靠系数 3 . 1 ' = K K 限时速断速断的可靠系数 1 . 1 ' ' = K K 假设 、 1 DL ? 2 DL ? 、 3 DL ? 处的过电流保护参数已知为 A I I I bh dz bh dz bh dz 2 3 2 1 = = = ? ? ? ? ? ? s t bh dz 0 . 1 3 = ? ? 电流互感器变比为 5 / 10 = LH n 试根据以上数据选择 、 1 DL ? 2 DL ? 处电流速断保护、限时电流速断保护以 及过电流保护的动作参数和时限参数. (三)实验步骤 1.观察保护盘的接线及所用的各电器. 2.根据计算出来的各种保护装置的整定值,整定各继电器的参数. 3.合电源刀闸 K ,并给上直流电源(直流电源为单相桥式整流,亦可用汞 弧整流电源) ,按、、开关 1 HA 2 HA 1 DL ? 及2DL ? 合闸,然后减少电阻 f K 使过 流起动,记下此时电流值及保护动作情况. 4.合刀闸 观察线路 线路保护动作的情况,并记下动作电流及动作 情况与保护动作观察 的动作情况,并记录下来. 4 K III II I ? ZCH 5.合刀闸 观察线路 、 线路保护动作情况并记录结果.同时观察 的动作情况及与保护的配合关系. 3 K II I I ? III II I ? ZCH 6.合刀闸 观察线路 保护动作情况,并记下实验结果. 2 K II I I ? 7.合刀闸 观察线路 保护动作情况,并记下实验结果. 1 K II I I ? 五、实验报告要求 1.将实验记录结果列出,并分析在各种故障情况下保护的行为是否与理论 相符合. 14 2.画出 1 DL ? 处三段过电流交直流回路的展开图,接线图中设备规范: 名称 编号 型号规范 电流继电器 I 1 11/10 DL ? 电流继电器 I 2 I 3 11/ 6 DL ? 电流继电器 I 4 I 5 11/ 2 DL ? 时间继电器 T 1 111/0.1~1.3 DS ? 时间继电器 T 2 T 3 112/ 0.25 ~ 3.5 DS ? 中间继电器 1DZ 2DZ 3DZ 31 DZ B ? 信号继电器 1 ~ 8 DX DX 11/0.015 DX ? 六、思考题 1.电流速断保护与过电流保护在保护定值、动作时间、动作范围等方面有 何区别; 2.电流保护与自动重合闸如何配合. 15 16 实验四 基于变电站仿真系统的继电保护动作特性分析 实验项目性质:普通 所属课程名称:电力系统继电保护 实验计划学时:2 一、实验目的 1、认识电力系统变电站仿真系统.通过仿真系统熟悉变电所的一次接线以 及变电所控制室的实际控制设备; 2、熟悉继电保护装置的原理与结构; 3、仿真分析电力系统发生故障后,继电保护的实际动作情况. 二、实验内容和要求 1、熟悉变电站仿真系统; 2、认识继电保护装置结构; 3、掌握故障后继电保护的动作特性. 三、实验主要仪器设备和材料 1.变电站仿真软件系统. 四、实验方法、步骤及结果测试 (一)系统使用说明 a、启动系统 1)出现提示符 Boot: 按回车键; 2)出现 Type CONTROL-d to proceed with normal Startup, 按CTRL+D; 3)出现 Enter new time ([YYMMDD]hhmm[ss]): 按回车键; 4)出现 SCO 框图 ggd login:输入 sds Password:输入 ggdsds 5)当出现电力系统仿真画面时,才按 Ctrl+Alt+F1; 6)出现提示符 login: 输入 xdw Password: 输入 ggdxdw; 7)出现 [/usr/asca/xdw/] 输入 Startx 再回车; 8)点击 OK; 9)双击 UNIX 图标; 17 10)出现 [/usr/asca/xdw/] 输入 INS 再回车; 11)点击 ; Activate 12)先点击 ,再选择 31,点击 ,最后单击运 行按钮. 复位工况 确定b、关闭系统 1) 按Ctrl+Alt+F3; 2)出现提示符 login: 输入 root Password: 输入 ggdggd01; 3)输入 Haltsys 命令. (二)实验步骤 1.打开软件系统,恢复"工况复位". 2.按Ctrl+Alt+F2 回到用户界面, 按Ctrl+Alt+F1 回到开始界面, 设置 220KV 母线引出线 2202 出线单相短路接地瞬时性故障. 3.回到用户界面, 在"运行工况"的"一次接线图"可以看到引出线 220KV 的断 路器动作跳闸,并启动自动重合闸成功. 4.在菜单"控制室"中打开下拉菜单"控制室", 此时看到断路器已经动作跳闸. 5.拉滚动条,点击"事故停钟"关闭仿真笛声. 6.记录下仿真模拟光字牌,继电保护动作情况. 五、实验报告要求 1.了解变电站继电保护系统的配置; 2.认识继电保护的原理和结构; 3.全面分析故障后继电保护的动作情况. 六、思考题 1.电磁型和微机型继电保护装置的结构有何区别? 2.线路、变压器等元件继电保护配置的基本要求? 3.各种故障后光字牌显示的区别? 18
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《电力系统继电保护》 实验指导书 何瑞文 陈少华 李惜玉编 广东工业大学 自动化学院 二00六年七月印刷 1 实验一 基于仿真系统的电磁型继电器的特性实验 实验项目性质:综合性 所属课程名称:电力系统继电保护 实验计划学时:2 一、 实验目的 1. 认识电磁型电流及电压继电器的结构; 2. 掌握继电器动作参数的设定方法,观察继电器的接点动作情况; 3. 掌握继电器启动值和返回值的测试方法、返回系数和误差的计算方法. 二、 实验内容和要求 认识继电器的构造、动作过程、接线方式、调整方法.继电器内部接线图如 图一所示.继电器内部有两组线圈,利用两组线圈的串联或并联可使整定值改变 一倍. 三、 实验主要仪器设备和材料 1.DL 型电流继电器及 DY 型电压继电器各一个 2.直流稳压电源一台 3.DSF—2 多功能继电保护测试仿真装置一套,其输出电流幅值:0~30A(有效 值)/相,输出电压幅值:0~100V(有效值)/相. 四、 实验方法、步骤及结果测试 1.测定电流继电器的启动电流、返回电流并计算返回系数和误差. 实验接线图如图二所示.在主功能菜单上用鼠标左键点击"继电测试"按钮 进入该测试功能,出现"各类继电器及有关特性测试"界面.测试前.可选择自动 2 测试(或手动测试) ,再点击"继电器"按钮进行被试继电器类型和相别的设置, 以A相为例, 可选择 A 相及电流继电器, 然后点击"确认"按钮. 屏幕右下方的"增 加减少"按钮意思是增加或减少相应的被标注量,变化量的大小由屏幕左下方的 各量的步长确定.在手动测试时,只有按"增加减少"按钮时,那些标注了向上或 向下箭头的量将按其相应的步长变化,当自动测试时,点击"开始测试"按钮后, 那些标注了向上或向下箭头的量将按步长相应地增加或减少.以A相为例,设 置电流步长 为某一值,再用鼠标右键点击 A 相电流有效值[A]的方框,方框 内出现减少标志,点击"增加减少"使其减少至 0A.用鼠标左键点击 A 相电流有 效值[A]的左边方框,方框内出现增加标志,点击"增加减少"按钮使其从 0A 增加 至某一值.点击"中断测试"按钮可中断此次测试. a I Δ (1) 测试启动电流 当A相电流有效值[A]从零按某一步长 a I Δ 逐渐增大到某一值,电流继电器 常开接点刚刚闭合的最小电流,即为继电器的启动电流,其值与继电器刻度盘指 针所指的整定值 应相同,允许误差不应超+5%. z I (2) 测试返回电流 当继电器处于动作位置后,当A相电流有效值[A]从启动电流开始按某一步 长 减少,电流继电器常开接点刚刚断开的最大电流值,即为继电器的返回电 流. a I Δ (3) 求返回系数 根据启动电流 和返回电流 计算返回系数: dz I h I dz h h I I K / = 3 DL 系列继电器的返回系数约为 0.85 左右. (4) 求误差百分数: z z dz I I I I / ) ( ? = Δ 在实验时按刻度盘的指示选测三点 ( ) , 可将整定指针放在刻度盘上最大、 中间、最小三个位置,将实验结果填入表一: z I 表一 整定值 测定值 计算值 测定次数 IZ Idz Ih Kh I Δ 1 2 3 2. 测定电压继电器的启动电压、返回电压并计算返回系数和误差. 实验接线图如图三所示.点击"测试设置"按钮选择自动测试,再点击"确认".点击"参数设置"相应地设置 A 相电压有效值及电压的步长 ,再按"确认".当A相电压有效值[V]从零按某一步长 a U Δ a U Δ 逐渐增大到某一值,电压继电 器常开接点刚刚闭合的最小电压,此电压即为继电器的启动电压,其值与把手所 指的整定值相同,允许误差不能超过 % 5 ± .当继电器处于动作位置后,按电压 步长逐渐减少 A 相电压有效值[V], 电压继电器常开接点刚刚断开的最大电压值, 此电压即为继电器返回电压. 在实验时将电压继电器线圈的联接方式设为串联或并联, 按刻度的标度选测 三点( ) ,测试后将实验所得结果填入表二: z U 4 表二 整定值 测定值 计算值 测定次数 UZ Udz Uh Kh U Δ 1 2 3 3. 测定电流继电器动作时间、返回时间,观察时间与启动电流的关系 实验接线图如图四.手动测试时,置A相电流有效值[A]等于 1.2 ( 是 电流继电器电流整定值) ,电秒表复位,点击"开始测试",合刀闸 K,电秒表Ⅰ 和Ⅲ取得动作信号开始计数,当继电器经过一段时间接合闭合后,则Ⅰ和Ⅲ取得 此信号,电秒表的数码管便显示数字,此数字即为电流继电器接点闭合时间.用 电秒表的复位按钮把数字灭掉,再拉开刀闸 K,数码管再显示的数字即为电流继 电器接点返回时间. 重复三次. 不改变整定值 值, 再次设置 A 电流有效值[A], 使之分别为 2 、3 ,测量继电器的接点闭合时间和接点返回时间. z I z I z I z I z I 把上面所得的一系列数据填入下表内: 5 表三 1.2IZ 2 IZ 3 IZ Iz Tdz (ms) Th (ms) Tdz (ms) Th (ms) Tdz (ms) Th (ms) 1 2 3 t 平均 五、 实验报告要求 1.分析电流、电压继电器的结构和动作过程; 2.比较电流、电压继电器的动作值与返回值,认识返回系数; 3.了解继电器的动作时间与返回时间. 六、 思考题 1. z I dz I h I h k % I Δ 意义是什么? 2.DL 继电器怎样进行 的调整? 有哪些调整方法? dz I dz I 3.DL 系列继电器动作时间与返回时间各与电流关系怎样? 6 实验二 基于仿真系统的功率方向继电器的特性实验 实验项目性质:综合性 所属课程名称:电力系统继电保护 实验计划学时:2 一、实验目的 1.熟悉功率方向继电器 BG-12 型的结构; 2.认识功率方向继电器的工作原理; 3.掌握功率方向继电器的动作特性. 二、实验内容和要求 1、观察功率方向继电器 BG-12 型的结构. 2、相角特性试验. 3、伏安特性试验. 4、潜动试验. 三、实验主要仪器设备和材料 1.BG-12 型功率方向继电器和 220V(直流)中间继电器一个; 2.直流稳压电源一台; 3. DSF—2 多功能继电保护测试仿真装置一套, 其输出电流幅值: 0~30A (有 效值)/相,输出电压幅值:0~100V(有效值)/相. 四、实验方法、步骤及结果测试 1、 观察功率方向继电器 BG-12 型的结构, 电流电压线圈的接线和极性关系, 改变继电器内角 Q 的方法. 2、相角特性试验:采用如图一所示接线,设置 A 相电流有效值[A]为1A, A 相电流相位[度]为0°,A 相电压有效值[V]为20V,A 相电压相位[度]为某一角 度,记为 J ? ."测试方式"选择自动方式,用鼠标左键点击 A 相电压相位[度]的左 边方框,方框出现向上箭头,再点击"开始测试",A 相电压相位[度]按电压相位 步长 Δ a U φ 变化(粗调时步长可设为 15°,精调时可设为 1°) .指示灯亮表示继 7 电器动作,指示灯灭表示继电器不动作,找出动作区与不动作区,求出继电器的 最大灵敏角. J ? o 0 o 15 o 30 o 45 o 60 o 75 o 90 o 105 o 120 o 135 o 150 o 165 J ? o 180 o 195 o 210 o 225 o 240 o 255 o 270 o 285 o 300 o 315 o 330 o 345 不动作区 动作区 最大灵敏角 J ? 14 11 16 9 6 3 8 1 ZJ UA IA _ + * * 图一 3、伏安特性试验:点击"参数设置",设置 A 相电压相位为最大灵敏角,A 相电流有效值[A]为1A,A 相电流相位[度]为0°,A 相电压有效值[V]为0V,电 压步长 ΔUa 为某一值,再点击"确认".点击 A 相电压有效值[V]的左边框,方框 出现向上箭头,再点击"开始测试",A 相电压有效值[V]从零伏按电压步长 ΔUa 逐渐增长至某一值,继电器动作,记录下最小动作电压值.在其它数据不变的情 况下,改变 A 相电流有效值[A]使之分别为 2A、3A,测出相应的最小动作电压. 8 同理,固定 A 相电压值为 10V、20V、30V,测定继电器的最小动作电流. A I 1A 2A 3A min ? dz U A U 10V 20V 30V min ? dz I 4、潜动试验:"潜动"指在只加入电压或电流的情况下,继电器就能够动作 的现象.接线图如图一所示,在主功能菜单上用鼠标左键点击"继电测试"按钮进 入该测试功能,出现"各类继电器及有关特性测试"界面."测试方式"选择"自动 测试",再点击"参数设置",设置 A 相电流相位[度]为0°,A 相电压相位为最大 灵敏角,A 相电流有效值[A]为0A,相电压有效值[V]为0V,电压步长 ΔUa 为某 一值,再点击"确认"返回,然后点击"开始测试",A 相电压有效值[V]按步长 ΔUa 逐渐从 0V 增大至 30V, 中断测试可点击"中断测试"按钮, 观察继电器是否动作. 同理,固定 A 相电压有效值[V]为0V,A 相电流有效值[A]按步长 ΔIa 逐渐从 0A 增大至 3A,观察继电器是否动作. 五、实验报告要求 1.列出实验过程的表格记录数据,然后作出相应的角度特性和伏安特性曲 线; 2.分析功率方向继电器的伏安特性、角度特性和潜动特性; 3.分析功率方向继电器的动作范围及死区. 六、思考题 1.功率方向继电器的伏安特性和角度特性说明什么问题? 2.请解释"电压死区"的原因? 3.功率方向继电器如有潜动对保护产生什么影响? 9 实验三 单侧电源线路电流保护的实验 实验项目性质:演示性 所属课程名称:电力系统继电保护 实验计划学时:2 一、实验目的 1. 掌握单侧电源辐射形线路过电流及电流速断保护的原理和结构; 2. 认识电流保护与三相一次重合闸的配合关系; 3. 学习电流继电器、时间继电器动作值的调整方法. 二、实验内容和要求 1、观察电流保护装置的结构; 2、认识电磁型保护的各种继电器; 3、掌握电流保护的动作特性. 三、实验主要仪器设备和材料 1.电力保护装置一套; 2.DSF—2 多功能继电保护测试仿真装置一套. 四、实验方法、步骤及结果测试 (一) 原理接线图 被实验网络为单侧电源辐射形电网,如图一所示,线路 装有三段式电流 保护,第一段为无时限电流速断,用II I I ? I 表示;第二段为限时电流速断,用tI表示;第三段为过流,用tI表示.线路 则装有二段电流保护,无时限电流速 断及过流,其表示方法与上相同. III II I ? 10 Ⅰ t Ⅰ t Ⅰ Ⅰ t Ⅰ 1 DL? 2 DL? 3 DL? 图一 被保护线路示意图 (二)实验说明 在实际接线图中有以下几点说明: 线路中的油开关在实验时是以三相交流接触器代替,因接触器只有一个线 圈,故列用两个中间继电器来控制合闸及跳闸其中1DL 为合闸继电器, 为 跳闸继电器. 2DL 线路不同地点短路时参数模拟及具体操作: 线路的一次回路利用五个电抗线圈或电阻器及电阻 构成,为了使短路时 短路电流不至于过大,一次回路接的交流电源采用 220V. f K 为了模拟线路不同地点短路,一次回路中接入四个刀闸(见实验线路总图) ①手动合闸: 首先将三相交流电源刀闸 K 及直流电源刀闸合上, 然后用手接 HA 按钮,接触器合闸,其具体过程如下: HA 1DZ 启动回路 DZ 1 合闸继电器 启动,接触器线圈 带电、开关合上.当主接点闭合后, 利用其辅助节点 自保持(因手放 DZ 1 OQ b ID F ? HA 后,它自动返回, 继电器也返回) , 使接触器保持在合闸状态. DZ 1 11 A V C V OQ 2DZ 1DZ ID b F ? ②跳闸:跳闸分手动跳闸和自动跳闸两种: 自动跳闸即继电保护动作使开关跳闸, 当任一套保护动作后其接点闭合起动 继电器, 起动后常闭接点打开,使接触器线圈失电,所以开关跳闸. DZ 2 DZ 2 手动跳闸时,情况与上相同,不过此时 继电器启动的正电源是从跳闸 按钮TA 来,当手按下TA ,正电源即送给 . DZ 2 DZ 2 ③自动合闸.继电器由保护动作或其他原因误动作而跳闸时,断路器的辅助 常闭接点,即相当于模拟线路中接触器的辅助接点 闭合.因此,跳闸监视 继电器 动作,其常开接点闭合起动重合闸继电器 a ID F ? DZ 3 1 ? DH 中的时间继电器, 经过重合闸的整定时间 后, 接通了断路的合闸回路, 便断路自动合闸 断 开为止. ZCH t a ID F ? 本模拟试验中只在 线路上装有 . 的具体接线如下: III II I ? ZCH ZCH 12 8LP DZ DZ串2DZ 1 DZ C DZ并DS DS DS 3DZ 3DZ JD a F ? JD a F ? ④各种故障情况: A.过流动作:减少电阻至过流保护启动,这时相当于本线路或相邻线路发 生动作,使开关跳闸,这时可看出信号继电器5X 、7X 、8X 掉牌.同时启动 将开关重新合上. ZCH B. 线路电流速断动作:合刀闸 .相当于 线路上速断保护区内 发生短路,这时过流及速断都起动,由于过流要经一段限时,而无时限电流速断 瞬时动作, 将故障切除. 这时可看出信号继电器5X 、 6 、 8X 掉牌. 同时启动 将开关重新合上. III II I ? 4 K III II I ? X ZCH C.合刀闸 相当于故障发生在线路 无时限电流速断及线路 限时电流速断的共同保护范围内,这时两套保护都启动,根据选择性要求,应当 由 的无时限电流速断动作切除故障.这时可看出信号继电器4X 、5X 、6 、 掉牌,同时启动 将开关重新合上. 3 K III II I ? II I I ? III II I ? X 8X ZCH D. 合刀闸 相当于线路 末端发生短路, 这时 的限时电流速断 及过流均启动,但过流延时较长,所以限时速断动作切除故障,这时可看出信号 继电器4X 、 、5X 掉牌. 2 K II I I ? II I I ? 2X E.合刀闸 相当于线路 无时限电流速断范围内发生故障,这时保护瞬 时启动,将故障切除,信号继电器1X 、4X 、5X 掉牌. 1 K II I I ? 注意: 作上述前三项时, 必须保证重合闸继电器中的电容的足够的充电时间, 大约为 15~20 秒.要不保护动作,跳开断路器后无法重合. 线路不同地点短路时的具体参数. Ⅰ Ⅱ Ⅲ 1 DL ? 2 DL ? 3 DL ? dⅡ dⅢ 13 已知: , A IdII 4 = A IdIII 2 . 2 = 瞬时电流速断的可靠系数 3 . 1 ' = K K 限时速断速断的可靠系数 1 . 1 ' ' = K K 假设 、 1 DL ? 2 DL ? 、 3 DL ? 处的过电流保护参数已知为 A I I I bh dz bh dz bh dz 2 3 2 1 = = = ? ? ? ? ? ? s t bh dz 0 . 1 3 = ? ? 电流互感器变比为 5 / 10 = LH n 试根据以上数据选择 、 1 DL ? 2 DL ? 处电流速断保护、限时电流速断保护以 及过电流保护的动作参数和时限参数. (三)实验步骤 1.观察保护盘的接线及所用的各电器. 2.根据计算出来的各种保护装置的整定值,整定各继电器的参数. 3.合电源刀闸 K ,并给上直流电源(直流电源为单相桥式整流,亦可用汞 弧整流电源) ,按、、开关 1 HA 2 HA 1 DL ? 及2DL ? 合闸,然后减少电阻 f K 使过 流起动,记下此时电流值及保护动作情况. 4.合刀闸 观察线路 线路保护动作的情况,并记下动作电流及动作 情况与保护动作观察 的动作情况,并记录下来. 4 K III II I ? ZCH 5.合刀闸 观察线路 、 线路保护动作情况并记录结果.同时观察 的动作情况及与保护的配合关系. 3 K II I I ? III II I ? ZCH 6.合刀闸 观察线路 保护动作情况,并记下实验结果. 2 K II I I ? 7.合刀闸 观察线路 保护动作情况,并记下实验结果. 1 K II I I ? 五、实验报告要求 1.将实验记录结果列出,并分析在各种故障情况下保护的行为是否与理论 相符合. 14 2.画出 1 DL ? 处三段过电流交直流回路的展开图,接线图中设备规范: 名称 编号 型号规范 电流继电器 I 1 11/10 DL ? 电流继电器 I 2 I 3 11/ 6 DL ? 电流继电器 I 4 I 5 11/ 2 DL ? 时间继电器 T 1 111/0.1~1.3 DS ? 时间继电器 T 2 T 3 112/ 0.25 ~ 3.5 DS ? 中间继电器 1DZ 2DZ 3DZ 31 DZ B ? 信号继电器 1 ~ 8 DX DX 11/0.015 DX ? 六、思考题 1.电流速断保护与过电流保护在保护定值、动作时间、动作范围等方面有 何区别; 2.电流保护与自动重合闸如何配合. 15 16 实验四 基于变电站仿真系统的继电保护动作特性分析 实验项目性质:普通 所属课程名称:电力系统继电保护 实验计划学时:2 一、实验目的 1、认识电力系统变电站仿真系统.通过仿真系统熟悉变电所的一次接线以 及变电所控制室的实际控制设备; 2、熟悉继电保护装置的原理与结构; 3、仿真分析电力系统发生故障后,继电保护的实际动作情况. 二、实验内容和要求 1、熟悉变电站仿真系统; 2、认识继电保护装置结构; 3、掌握故障后继电保护的动作特性. 三、实验主要仪器设备和材料 1.变电站仿真软件系统. 四、实验方法、步骤及结果测试 (一)系统使用说明 a、启动系统 1)出现提示符 Boot: 按回车键; 2)出现 Type CONTROL-d to proceed with normal Startup, 按CTRL+D; 3)出现 Enter new time ([YYMMDD]hhmm[ss]): 按回车键; 4)出现 SCO 框图 ggd login:输入 sds Password:输入 ggdsds 5)当出现电力系统仿真画面时,才按 Ctrl+Alt+F1; 6)出现提示符 login: 输入 xdw Password: 输入 ggdxdw; 7)出现 [/usr/asca/xdw/] 输入 Startx 再回车; 8)点击 OK; 9)双击 UNIX 图标; 17 10)出现 [/usr/asca/xdw/] 输入 INS 再回车; 11)点击 ; Activate 12)先点击 ,再选择 31,点击 ,最后单击运 行按钮. 复位工况 确定b、关闭系统 1) 按Ctrl+Alt+F3; 2)出现提示符 login: 输入 root Password: 输入 ggdggd01; 3)输入 Haltsys 命令. (二)实验步骤 1.打开软件系统,恢复"工况复位". 2.按Ctrl+Alt+F2 回到用户界面, 按Ctrl+Alt+F1 回到开始界面, 设置 220KV 母线引出线 2202 出线单相短路接地瞬时性故障. 3.回到用户界面, 在"运行工况"的"一次接线图"可以看到引出线 220KV 的断 路器动作跳闸,并启动自动重合闸成功. 4.在菜单"控制室"中打开下拉菜单"控制室", 此时看到断路器已经动作跳闸. 5.拉滚动条,点击"事故停钟"关闭仿真笛声. 6.记录下仿真模拟光字牌,继电保护动作情况. 五、实验报告要求 1.了解变电站继电保护系统的配置; 2.认识继电保护的原理和结构; 3.全面分析故障后继电保护的动作情况. 六、思考题 1.电磁型和微机型继电保护装置的结构有何区别? 2.线路、变压器等元件继电保护配置的基本要求? 3.各种故障后光字牌显示的区别? 18