配电自动化实验指导书

1.4 实验系统配套软件
本实验系统提供 3 套配套软件： 《继电保护特性测试系统软件》 、 《电力网信号源控制系 统软件》和《多功能微机保护实验装置管理程序软件》 。 (1) 继电保护特性测试系统软件
用于控制测试仪发出信号，测试继电器的动作特性。包含“通用继电器特性测试” 、 “阻 抗继电器特性测试” 、 “差动特性测试”,“反时限电流继电器电流时间特性测试” 、 “阻抗继电 器精工电流测试”等几大模块。 (2) 电力网信号源控制系统软件 可灵活组态各种结构的电网系统，实现可视化电力系统潮流分析、短路计算。既可单独 作为潮流分析、短路分析软件使用，还可通过接口程序，将网络中各节点电压、各线路电流 信号下载到 TQWX-III 微机型继电保护试验测试仪中，实时输出电网的潮流或故障信号。 (3) 多功能微机保护实验装置管理程序软件 是 TQWB-III 多功能微机保护实验装置的上位机管理程序软件，提供了程序下载、定值 下载及动作、告警报告查看等功能。
注意： 实验台上的保护实验模式切换开关应拨到“独立模式” ，否则继电器无法获取电流信号！
(2) 整定值设置 根据图 1 中给出的一次模型结构及参数，进行整定计算，将电流整定值填入表 1，并对 DL-31 电流继电器进行整定。
提示： 整定值应考虑保护安装处电流互感器的变比，转变为二次电流。
(3) 测试电流速断保护的动作范围 首先打开测试仪电源， 运行 “电力网信号源控制系统” 软件， 在 “文件” 菜单中选择 “打 开项目” ，选择“常规电流保护实验模型.ddb”打开。双击左侧树形菜单中的“文件管理” 中的“常规电流保护实验模型.ddb” ，并双击“测试”打开实验模型。在“选项”中点击“显 示元件名称”和“显示元件参数” ，各元件名称和参数将显示在系统模型一次图中。 a. 在线路上设置三相短路故障。方法：在线路模型图标上点击右键，选择“设置故障” 。 点击图 3 中 AB 线路指示处，设置故障。 “线路全长％”根据需要输入数值 1～99，过渡电 阻 R f 、 R g 均设为 0， “故障限时”设置为 0（0 表示最长的故障限时） 。
L 0.75L K rel
其中， K rel 为可靠系数，一般取 1.3~1.4。 则电流继电器的动作电流为：
I pu E ' X S X 0 L1
式中： E ' 为系统的等效相电势； X S 为正常运行方式下，系统的等值电抗； X 0 为线路 单位长度电抗； L1 =0.75 L 。
实验一：常规电流速断保护和电流电压联锁速断保护实验
1 实验目的
(1) 掌握电流速断保护和电流电压联锁速断保护的构成和基本原理。 (2) 掌握电流速断保护和电流电压联锁速断保护的整定方法。 (3) 测试并比较电流速断保护和电流电压联锁速断保护的保护范围。
2 实验原理及实验说明
2.1 保护基本原理 (1) 电流速断保护 仅反映于电流增大而瞬间动作的电流保护，称为电流速断保护。为保证选择性，必须保 证下一出口处短路时保护不起动， 因此电流速断保护的动作电流必须大于最大运行方式下下 一线路出口处发生短路的短路电流。
1.3.4 成组保护接线图
为直观反应保护在电力系统实际的接线和运行情况， 在实验台面板上给出了一个典型的 一次系统接线图，用来完成成组保护实验。 成组保护接线图包含一次系统模型图、断路器跳闸、合闸信号插孔、断路器辅助触点信 号插孔及保护安装处的电流电压互感器二次侧信号插孔及短路按钮等。 常规继电器和 TQWB-III 多功能微机保护实验装置可直接从成组保护接线图上取信号进 行成组保护实验。
I pu 就是在正常运行情况下，保护范围末端发生三相短路时的短路电流。由于在该点发
生短路时，低电压继电器也应该动作，因此电压继电器的动作电压应设置为：
U pu 3 I pu X 0 L1
由于电流电压联锁速断保护的电流继电器整定值小于电流速断保护的电流整定值， 因而 具有更高的灵敏度。 2.2 实验说明 本实验以实验台的成组保护接线图为系统模型，模型如图 1 所示。本实验中，保护安装 在 A 变电站 1QF 处， 电流速断保护由 DL-31 电流继电器和 DZY-202 中间继电器组成 （如图 2） ；电流电压联锁速断保护由 DL-31 电流继电器和 DY-36 电压继电器组成（如图 2-25） 。
说明： 由于电流继电器的触点容量比较小，不能直接接通跳闸线圈，因此在实际中一般先起动中间继电器， 再由中间继电器的触点（容量较大）去跳闸。 本实验考虑实际中的接线，也将中间继电器接入保护回路。
p0 0kw ud 10.5%
p 0 0kw u d 10.5%
图 1 常规电流保护模型图
2.3 实验内容
1.5 操作注意事项
1) 实 验前必 须仔细 阅读 《 TQWX-III 微机型 继电保 护试 验测试 仪用户 手册 》和 《TQWB-III 多功能微机保护实验装置用户手册》 ，熟悉测试仪和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) 在实验台上电的情况下，严禁打开实验台后门！ 4) 接线完毕后，要由另一人检查线路。
1.3 系统构成
TQXDB-III 多功能继电保护及变电站综合自动化实验培训系统采用实验台结构， 实验台 由 TQWX-III 微机型继电保护试验测试仪、TQWB-III 多功能微机保护实验装置、常规保护 继电器、成组保护接线图、控制回路模块、按钮开关、万转开关、保护模式切换开关及直流 电源、信号灯、蜂鸣器等附件构成。实验台面板示意图如图 1-1 所示。
1.3.5 控制回路元件
断路器控制回路中可用到的元件包括 TQKZM-II 型断路器控制回路模块、 JX-3/1 闪光继 电器、JC-2 型冲击继电器、万能转换开关（简称万转开关）。
1.3.6 实验台其他元件
实验台提供了 24V 直流电源，并在实验台面上引出插孔。 为了方便指示信号，实验台中安装有红、绿两个指示灯及一个蜂鸣器，需要时可连接到 实验线路中。注意连线时应注意极性。 实验台左下方按钮为实验台总电源，直接连接 220V 即可。 实验台左下方拨码开关用来选择实验模式，当选择“独立模式”时，可进行单独继电保 护实验，即只能对一套保护装置进行单独实验，且保护只能从成组保护接线图上 3TA 上获 取电流信号，其他 TA 无电流信号输出；当选择“配合模式”时，可进行继电保护配合实验， 当 1QF、2QF 均合上时，3TA 和 4TA 上均有电流输出，因此可分别将微机保护（微机保护 用 TQWB-III 多功能微机保护装置实现）和常规电流保护安装于 1QF 和 2QF 处，分别保护 AB 和 BC 线路，从而进行保护配合动作实验。
2.3.1 常规电流速断保护实验
图 2 电流速断保护实验接线
(1) 实验接线 常规电流速断保护实验接线如图 2 所示， 将保护安装处 （1QF） 的电流互感器的端子 I a 、
I n 分别与 DL-31 电流继电器的电流输入端子 I 和 I n 连接。电流继电器的动作触点连接至中
间继电器电压线圈上， 中间继电器的动作触点与断路器 1QF 的跳闸信号接孔连接， 控制 1QF 跳闸。此外，3QF（常开）接开关量输入 3，3QF（常闭）接开关量输入 2。
-1-
验，在实验台内部已经把测试仪的部分信号连接到成组保护接线图上。
图 1-1 TQXDB-III 多功能继电保护及变电站综合自动化实验培训系统面板图
1.3.2 TQWB-III 多功能微机保护实验装置及其接线区
TQWB-III 多功能微机保护实验装置是采用模块化硬件平台、功能可灵活配置的多功能 保护测控实验装置。 通过向装置硬件中下载相应的功能模块程序， 可以实现各种数字式继电 器、多种电压等级的线路保护、变压器保护、电容器保护、发电机保护、电动机保护、母线 保护等微机保护装置等功能。装置硬件平台开放，可作为二次研究、开发平台，用户可自己 开发程序下载到装置硬件中运行，构成具有任意定制功能的新装置。 TQWB-III 多功能微机保护实验装置具有 4 组电流输入通道，4 组电压输入通道，可采 集 8 个开关量状态，可产生 7 组开关量输出，并具有 RS485 通信接口。 装置详细使用说明详见《TQWB-III 多功能微机保护实验装置用户手册》。 为了方便实验接线，在实验台内部已经将实验装置的电压、电流输入端子、保护跳闸和 合闸信号以及断路器跳、合位开入状态信号引到实验台面板上。装置电源可单独控制，见接 线区左侧开关。
1.3.1 TQWX-III 微机型继电保护试验测试仪
TQWX-III 微机型继电保护试验测试仪（以下简称： “测试仪” ）是同庆公司生产的高性 能数字式信号源设备，它既可作为本实验系统的数字式信号源，也可单独拿出作为科研、实 验使用。 测试仪可产生 4 路电流输出、4 路电压输出，可输出 8 路开关量信号，具有 8 路开入量 输入。 测试仪需要和 PC 机配合使用，测试仪的 RS232 串口必须与 PC 机正确连接。 测试仪详细使用说明详见《TQWX-III 微机型继电保护试验测试仪用户手册》。 在本实验台中，测试仪为各种常规继电器及多功能微机保护装置提供信号进行相关实 验。为方便实验接线，测试仪的所有接线插孔已连接到实验台上。为了完成成组继电保护实
I 即电流速断保护的整定值为： I pu K rel
E ' X S X 0L
。
式中： E ' 为系统的等效相电势； X S 为最大运行方式下，系统的等值电抗； X 0 为线路
I 单位长度电抗； L 为线路全长； K rel 为可靠系数，考虑到整定误差、短路电流计算误差和非
周期分量的影响等，可取 1.2~1.3。 电流速断保护的主要优点是简单可靠，动作迅速，其缺点是不能保护线路全长，而且保 护范围受系统运行方式变化影响很大， 当被保护线路的长度较短时， 速断保护可能没有保护 范围，因此不能采用。 (2) 电流电压联锁速断保护 电流电压联锁速断保护是由过电流元件和低电压元件共同组成的保护， 只有当电流、 电 压元件同时动作时保护才能动作跳闸。 由于电流电压联锁速断保护采用了电流和电压的测量 元件，因此，在外部短路时，只要一个测量元件不动作，保护就能保证选择性。 保护整定主要考虑保证在正常运行方式下有较大的保护范围。 为保证选择性， 在正常运 行方式时的保护区为： L1