电力系统自动化及其微机保护实验指导

电力系统自动化及其微机保护实验报告I电力系统自动化及其微机保护实验学校专业班级学号姓名指导教师2011年12月5日电力系统自动化及其微机保护实验报告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。电力系统自动化及其微机保护实验报告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“常规电力系统自动化及其微机保护实验报告3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。电力系统自动化及其微机保护实验报告4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，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④、⑥短接，在②、⑧之间加入电流；并联接线方式为：将②、④短接，⑥、⑧短接，在②、⑧之间加入电流。做实验时可任意选择一种接线方式。电力系统自动化及其微机保护实验报告5图2-1-1DL-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（②、⑧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（①、③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：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。电力系统自动化及其微机保护实验报告6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，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结果比电力系统自动化及其微机保护实验报告7较后填入表2-1-2。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电力系统自动化及其微机保护实验报告8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