电力系统继电保护实验指导书

微机保护实验指导书电力系继电保护实验室第二版华北电力大学（北京）电力工程系2005年元月１实验注意事项实验是教学的重要环节之一，通过实验可以巩固和丰富已学到的理论知识，发现和探讨实验中出现的新问题；培养实事求是、科学严谨的工作作风；并能进一步培养实验技能，为学生今后走上工作岗位打下良好基础。为保证实验正常顺利进行，保证实验教学质量，实验者应遵循以下规定：1、实验前做好充分预习，明确实验目的、要求、方法、和步骤。2、通电前，必须经老师检查电路接线，确认无误后，方可通电实验。3、爱护计算机及实验设备，未搞清使用方法之前，不准随便使用。4、实验中要随时注意现象的观察，如果发生故障或异常，（保险熔断，表计指示不正常，电路出现冒烟等）必须立即断开电源,并告知老师。5、对违反操作规定以及损坏仪器、设备、工具和元器件者应检查原因，对情节严重者，还要按学校有关规定进行赔偿。6、要始终保持实验室安静和整洁，不得在室内喧哗、打闹、随意走动。7、实验结束，应先断开各仪器电源开关，再断开实验台上电源开关。把所有仪器设备、导线、座位等归位，整理就绪，清扫后经允许才能离开。２目录一、微机保护实验入门二、四段式零序电流保护实验三、距离保护实验３实验一、微机保护实验入门1、实验目的：1）了解数字式线路保护装置硬件基本构成。2）掌握数字式线路保护装置安装调试方法。2、CSL—161B数字式线路保护装置简介：本装置是以微型计算机为核心构成的以距离保护为重点的微机保护装置。用于110KV输电线路，具有闭锁式高频距离和高频零序方向保护、三段相间距离、三段接地距离、四段零序方向电流保护及三相一次重合闸。本装置的硬件主要由下列部分构成:１）交流插件（AC）:本插件将系统电压互感器、电流互感器二次侧强电信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。本插件设有九个模拟量输入变压器（TV及TA），分别用于三相电压、三相电流、3U0、3I0（或IX）及重合闸检同期用的线路抽取电压UX。2）模数变换插件（VFC）：本插件共有九路电路结构完全相同的电压频率变换器，分别将交流插件输出的五路电压和四路电流变换成脉冲频率随输入模拟量幅值大小变化的脉冲量，并经快速光耦光电隔离后送至CPU系统中的计数器计数，以实现模数转换。３）保护CPU插件：是整套保护装置核心部分。本插件所用单片机的总线不引出，片内包括了装置所要求的各种外设功能逻辑。其上配有存放工作程序的只读存储器（ＲＯＭ），由于单片机内无PROME2，因而在片外设置了一片串行PROME2，利用CPU的两根I/O线相连，一根作串行数据线（SD），另一根作串行时钟线（SC），从而实现数据存储。本装置的单片机片内设有两个串行通讯口（UART0及UART1），UART0用于同装在面板上的人机对话CPU通讯。UART1则留作备用。４）继电器插件（RELAY）：用于开关量输出。开出分成两种，一种是用于驱动出口及信号继电器的，此种开出的+24伏电源都是经过继电器插件告警继电器常闭接点闭锁的；另一种用于驱动告警继电器，其+24伏电源是不经过闭锁的。本装置设有两路告警，称告警Ⅰ和告警Ⅱ，告警Ⅰ用于检测到必须闭锁本CPU开出的致命异常状况时，告警Ⅱ用于不需闭锁开出的情况。５）电源插件（POWER）：本插件为直流逆变电源插件。直流220V和110V电压经抗干扰滤波回路输入，利用逆变原理输出本装置需要的三组直流电压，即5V、±15V及24V。６）人机对话板（MMI）：用于输入输出管理，如：数据显示、打印，定值管理等。设有11个多功能的I/O线可以完成多种功能，本装置面板上设有六个键和一个液晶显示器。3、实验内容：1)保护装置基本调试。4、实验内容和步骤：4．1、装置通电检查在通电检查时请注意：a)通电情况下绝不允许插拔插件。b)电源接线正确：MMI板与逻辑继电器插件相连的扁平电缆方向正确，才允许通电。４图（一）CSL—161B数字式线路保护装置外部端子图整机通电检查:根据图（一），给保护装置接直流220V工作电源（DC220V端子或X35、X42号端子）。注意：1、经老师检查接线以后才能合闸！2、关于本装置的人—机对话功能请参阅附录II装置正常工作表现为：a)面板上工作指示绿色灯亮、其它指示灯灭。b)LCD第一行显示实时时钟，第二行轮流显示各模拟量的测量值及保护压板和定值区号等有关信息（当KG2中相应位置1时），无报警信号，则基本上可确定装置已处于正常工作状态。4．2、装置调试4.2.1、整定时间日期：a)在LCD的一级菜单中选CLK,按SET键，LCD显示时间和日期，用选择键将日期和时间调整好，按SET键确认。b)按Q键使LCD回到正常状态，观察显示的日期和时间是否正确。c)拉掉电源几分钟，然后合上，检查显示的日期和时间是否正确。５4．2．2、开入量检查：使人机对话功能进入VFC-VI-DI子菜单，给各开入量输入端子分别加上+24V电压（与26X端子相连），此时，LCD应有相应开入端子号的显示“DI：ΧΧ”。否则，检查开入量的电路或光隔芯片。开入端子号见表1表1开入端子X19X20X23X24X25功能距离/过流投入零序投入定值3定值2定值14．2．3、开出传动试验：利用面板上的人机对话功能，（或运行PC机调试软件）,使人机对话功能进入CTL-DOT-CPU号---开出量编号传动，LCD显示“DOT-NO：00”，按选择键，根据表3所列的开出功能的编号，输入编号，并设置密码后，在按SET，则装置相应的保护及重合闸动作，LCD显示“SUCCESSTESTOUPUT”，LCD的保护动作和重合闸动作信号灯亮，运行监视灯闪光，相应接点动作，可用万用表测试接点闭合情况。按复归按钮退出试验。如输入01、02编号时，LCD的告警灯亮，相应接点闭合。表3编号开出功能应亮的信号灯接点动作情况01保护动作调闸出口保护动作X34--41,x31--3202保护动作合闸出口重合闸动作X34—x404．2．4、零漂检查：装置各交流端子均开路，利用面板上的人机对话功能，（或运行PC机调试软件）,使人机对话功能进入VFC-DC菜单，在LCD上逐项显示各模拟量输入通道的零点漂移值，要求在-0.2—+0.2（5A额定值）范围，如不满足，可以调节VFC插板上的调零电位器，RW2n(n=1—9)。将各值填入表4表4：单位：mvIaIbIc03IUaUbUc0U4．3装置测试：实验接线如图（二）。６图（二）4．3．1、电流电压刻度检查：·试验前将控制字段KG1的D15置“0”，即将模拟量输入自检、PT、CT断线检查〉退出。·按图接线，然后请老师检查接线。·按附录有关章节所述，打开测试仪。·在测试仪人-机对话界面设置各量。·测试方法见附录Ⅰ有关章节（建议用手动试验或变频实验）a)、将电流回路顺极性串联，通入额定电流，使人机对话功能进入VFI—VI—子菜单，观察LCD显示的0,,3,IIIIcba有效值，要求与设置输入电流值相差不大与±3%。如不满足，可以调节VFC插板上的相应电位器，RW1n(n=1—4)。将数据分别记录到表5。b)、将电压回路同极性并联，加上额定电压（3100V）。使人机对话功能进入VFI—VI—子菜单，在LCD上逐项显示XcbaVVVVV,3,,,0的有效值，要求与设置输入电压值相差不大与±3%。如不满足，可以调节VFC插板上的相应电位器，RW1n(n=5—5)。将数据分别记录到表5表5输入电流5ALCD显示数据IaIbIc3I0输入电压3100VLCD显示数据UaUbUc3U04．3．2、电压、电流线性度检查：实验接线如图（二）。a)在电流回路，每一相分别通入10A、5A、2A、1、0.4A电流，观察LCD的显示，对应每个量，将Ia、Ib、Ic、3I0中误差最大的数据记录表6。７b)在电压回路分别加入电压80V、60V、50V、10V、5V、1V、0.4V，观察LCD的显示，对应每个量，将及Ua、Ub、Uc、3U0中误差最大的数据记录表6表6输入电流10A5A2A1A0.4ALCD显示数据输入电压80V50V5V1V0.4VLCD显示数据要求：电压通道：80V—5V，误差不大于2%，其它不大于10%电流通道：10A—2A，误差不大于2%，其它不大于10%注意：测试完毕，使测试仪出于退出工作状态（工作状态指示灯灭）！８实验二、四段式零序电流保护实验１、实验目的１）熟悉微机保护装置定值管理2）熟悉微机保护装置模拟短路故障试验的方法２、实验原理说明２．１、定值管理：本装置的整定值均以数字形式存放在CPU插件的2EPROM中，可同时存放八套不同的整定值，以适应不同的运行方式，特别是装设在旁路母线断路器上的保护，可以把八套定值分别取为可能由它代路的各不同线路的定值。除了用于综合自动化变电站的装置如CSL163B等采用“软”开关以外，CSL160B系列中其它装置的X23，X24，X25三个开关量输入端子都用于“定值选择”，这些开入端子在接通+24V电源时为“1”，否则为“0”，因而可以用一个三位开关（通常可用一个拨轮开关）构成8种不同状态用以选择预先固化在2EPROM中的八套定值中的任一套。２．２、在大电流接地系统下的整定计算保护装置定值清单见附录（二）有关章节。２．２．２、控制字说明：KG1，KG2，KG3都是十六位二进制控制字，每个控制字相当于十六个软件功能控制开关。在定值清单中，每个控制字用四位十六进制数表示，每位十六进制数表达了四位二进制数。KG1控制字各位定义表1：表1位号位取值=1位取值=0含义及作用D0投入退出零序I段带方向D1投入退出零序II段带方向D3投入退出零序IV段带方向D4投入退出加速零序II段D5投入退出加速零序III段D6投入退出加速零序IV段D7投入退出距离I段和零序I段延时150ms动作D8投入退出重合后瞬时加速距离II段D9投入退出重合后瞬时加速距离III段D10投入退出重合后延时1.5s加速距离III段D11投入退出距离I、II段不经振荡闭锁D12投入退出重合后电抗相近原理后加速D13IN=1AIN=5ACT额定值选择D14投入退出M键功能D15投入退出模拟量输入自检，PT、CT断线检查注：运行时D14应为“0”，D14=1仅用于调试。运行时D15应为“1”，D15=0仅用９于调试。KG2控制字主要用于重合闸及特殊保护功能控制。KG3用于当高频保护压板投入时高频停信元件选择控制。当高频保护不用时，可整定为0000H。举例如下：在CSL161B保护中，如KG1=9243，它代表的十六位二进制数如表2：表2D15D14D13D12D11D10D9D8D7D6D5D4D3D2D1D01001001001000011对照表1KG1控制字各位定义，KG1=9243的定义为：D15：模拟量输入自检，PT、CT断线检查投入；D13：CTIn=5A；D12：重合闸后电抗相近原理后加速投入；D9：重合闸后瞬时加速ZIII投入；D6：加速零序IV段投入；D1：零序II段带方向；D0：零序I段带方向；3）KG2控制字主要用于重合闸及特殊保护功能控制，各位定义如表3：表3位号位取值=1位取值=0含义及作用D0详见下表详见下表重合闸检同期方式D1详见下表详见下表重合闸检同期方式D2选用不选检同期电压相别为CD3选用不选检同期电压相别为BD4选用不选检同期电压相别为AD5选用不选检同期电压相别为CAD6选用不选检同期电压相别为BCD7选用不选检同期电压相别为ABD8100V57V抽取电压额定有效值选择D9投入退出无故障快速复归功能D10投入退出不对称故障相继速动D11投入退出双回线相继速动D12投入退出遥控检同期合闸D13详见下表详见下表循环显示控制D14详见下表详见下表循环显示控制D15退出方向控制切至开口三角PT断线情况下零序保护行为选择对照表3KG2控制字各位定义，KG2=8413的定义为：D15：装置不引入PT开口三角零序电压，当检测到PT失压后，各段零序保护均取消方向控制，改为零序过流，如发生接地故障，零序保护动作后三跳，并