继电保护及变电站综合自动化实验培训系统试验参考指导书.doc

TQXDB-III多功能继电保护及变电站综合自动化实验培训系统
实验指引书

2.2 DL-31型电流继电器特性实验
2.2.1 实验目
(1) 理解常规电流继电器构造及工作原理。
(2) 掌握设立电流继电器动作定值办法。
(3) 学习TQWX-III微机型继电保护实验测试仪测试办法，并测试DL-31型电流继电器动作值、返回值和返回系数。
2.2.2 实验原理及实验阐明
2.2.2.1 实验原理
DL-31型电流继电器用于电机、变压器及输电线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，当加入继电器电流升至整定值或不不大于整定值时，继电器就动作，动合触点闭合，动断触点断开；当电流减少到0.8倍整定值左右时，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2-2-1，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。做实验时可任意选取一种接线方式（出厂时电流继电器线圈默以为串联方式）。

图2-2-1 DL-31继电器接线端子
2.2.2.2 实验阐明
测试办法：控制测试仪输出，从小到大动态地变化加入电流继电器中电流，直至其动作；再减小电流直至其返回，测试电流继电器动作值、返回值和返回系数。可采用自动测试办法，也可采用手动测试办法。
(1) 自动测试继电器动作值及返回值
办法：将测试仪设立为程控方式对继电器进行测试：开始实验后测试仪自动按设定步长增长发出电流，直至电流继电器动作；再自动按所设定步长减小电流，直至电流继电器返回。
(2) 手动测试继电器动作值及返回值
办法：将测试仪设立为手控方式对继电器进行测试：手动操作不断增长测试仪发出电流，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。
2.2.3 实验内容
2.2.3.1 实验接线
如图2-2-2所示，将测试仪产生任意一相电流信号（如）与电流继电器电流输入端子，连接，继电器动作接点连接到测试仪任意一对开入接点上（注意接线柱颜色要相似，图2-4中将继电器动作接点连接到开关量输入1上），同步连接到信号灯控制回路中。图中“24V+”、“24V-”为实验台上提供直流电源，“A”、“K”为信号灯接线端子。信号灯可任选红色批示灯或绿色批示灯。
注意事项：
由于测试仪上面一排开入端子在实验台内部与24V+电源固定连接，因而电流继电器动作接点即测试仪开入端子应连接在批示灯“A”接线端侧，否则也许短路！

图2-2-2 电流继电器特性测试实验接线图
2.2.3.2 整定值设立
打开电流继电器面板前盖，拨动定值设定指针，可设定电流继电器整定值，一方面设立电流继电器整定值为3.5A。
2.2.3.3 实验环节
(1) 手动测试继电器动作值及返回值
a. 打开测试仪电源，在PC机上运营“继电保护特性测试系统”软件，进入“通用继电器动作特性测试”模块，如图2-2-3。
b. 设立测试仪控制参数：分别设立测试仪控制变量，开关量连接，见图2-2-4和图2-2-5。
其中“当前变量“即：实验过程中按设立规律动态变化量，测试仪产生别的电气量在实验过程中均保持不变。本实验中需要动态变化加入到继电器中电流，因而把当前变量设为“幅值”（图2-2-2中示例接入电流继电器量为A相电流，如果接入继电器电流为其她相电流，当前变量设为相应电流幅值）；变量变化步长直接影响测试精度，为提高精度，可设为0.05A。
开关量设立：继电器出口接到测试仪“开入量输入接口”序号，如果实际接线按图2-4连接，则应选取“接点”1。

图2-2-3 继电器特性通用测试界面
c. 在“输出参数”区输入测试仪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，当前变量起始值应不大于设立电流继电器动作定值，终值应不不大于定值。建议未连线信号有效值设为0。
d. 按“开始实验”按钮，控制测试仪输出设定电流。
e. 按“增长”按钮，测试仪按设定步长增长电流输出，直至电流继电器动作，测试仪采集到动作信号，并在实验成果动作值栏中显示动作值。
注意：如果整定值和动作值不符，则需要对电流继电器进行校验，办法：将针摆上小螺钉左右移动，以使动作值和整定值相符合。
如果整定值和动作值相差较大，则需要确认测试仪产生信号与否对的，办法：断开电流继电器电流输入回路，用万用表测量测试仪产生电流大小，如果数值不对的，重新调节通道系数即可（详细操作办法参见《TQWX-III微机型继电保护实验测试仪顾客手册》）。

图2-2-4 变量设立界面 图2-2-5 开关量设立界面
f. 按“减少”按钮，测试仪按设定步长减少电流输出，直至电流继电器返回，测试仪采集到返回信号，并在实验成果返回值栏中显示返回值，同步自动计算出电流继电器返回系数。
g. 不变化继电器整定值，重复实验，测四组数据，分别计算动作值和返回值平均值即为电流继电器动作电流值和返回电流值，并计算整定值误差、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
将测试和计算成果填入表2-2-1。
h. 变化电流继电器整定值为4.5A，再次测继电器动作值、返回值和返回系数，与表2-1成果比较后填入表2-2-2。
表2-2-1 模仿式电流继电器动作值、返回值和返回系数实验数据（整定值设为3.5A）

动作值(A)
返回值(A)
返回系数
1

2

3

4

平均值(A)

/
误差(%)

变差(%)

返回系数

表2-2-2 模仿式电流继电器返回系数测试数据

整定值(A)
返回系数
1
3.5

2
4.5

(2) 自动测试继电器动作值及返回值
将测试仪设立为程控方式对继电器进行测试。设立测试仪测试方式、变量范畴，使测试仪自动按控制模式动态变化发出电流，自动测试电流继电器动作值、返回值和返回系数。
环节：
a. 在图2-5界面“控制操作”区选取“程控”方式。
b. 设立程控方式下控制参数变量。“变量设立”和“开关量设立”同手控方式，此外，还需要进行“程控设立”。参见图2-2-6。
“变化范畴”：可界定当前设定变量变化起点和终点，注意变化范畴应能覆盖继电器动作值和返回值。
“变化方式”：变量变化方式，“始”为变化范畴起点，“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，可以同步测量动作值、返回值。

图2-2-6 程控设立界面
“步长时间”：变量按其步长变化时，每一步大小保持时间。普通地，每步时间设立应不不大于继电器动作（或返回）时间。建议不要低于0.5s。
“返回方式”：变量返回方式，有动作返回和全程返回两种方式。设立为“动作返回”时，当前变量在从起点到终点变化过程中，一旦程序确认继电器动作，则依照变化方式拟定与否继续实验：当变化方式为“始，终”，则结束实验；变化方式为“始，终，始”，则变化变量变化方向，向起点返回。设立为“全程返回”时，无论继电器动作与否，变量仅仅依照变化范畴设立进行变化，直至到达终点或返回到起点。测继电器动作值和返回值必要设立为“动作返回”方式。
本实验中因需要测试电流继电器动作值和返回值，应设立为“动作返回”并选取“始，终，始”变化方式，保证测试仪测得电流继电器动作获取动作值后，减小产生电流从而使继电器返回，再得到返回值。
c. 按“开始实验”按钮，控制测试仪按设立方式输出电流。并将实验数据与手动方式进行比较。
2.2.4 思考题
(1) 电磁型电流继电器动作电流与哪些因素关于？
(2) 什么是电流继电器返回系数？返回系数高低对电流保护整定有何影响？
2.3 DY-36型电压继电器特性实验
2.3.1 实验目
(1) 理解常规电压继电器构造及工作原理。
(2) 掌握设立电压继电器动作定值办法。
(3) 测试DY-36型电压继电器动作值、返回值和返回系数。
2.3.2 实验原理及实验阐明
2.3.2.1 实验原理
DY-36型电压继电器用于继电保护线路中，作为低电压闭锁动作元件。DY-36型电压继电器是电磁式电压继电器，当加入继电器电压减少到整定电压时，继电器动作，动断触点（又称常闭触点，即：⑤、⑦端子）闭合，动合触点（又称常开触点，即：①、③端子）断开；当加入继电器电压超过整定电压时，继电器动合触点闭合，动断触点断开。如果运用电压继电器动断触点控制断路器，则继电器工作在低电压方式；如果运用电压继电器动合触点控制断路器，则继电器工作在过电压方式。继电器接线端子见图2-3-1。

图2-3-1 DY-36电压继电器接线端子
继电器有两组电压线圈，可以分别接成并联和串联方式，接成串联时，继电器动作电压可以扩大一倍，并联和串联接法可查看继电器表面接线阐明（出厂时电压继电器线圈默以为并联方式）。
2.3.2.1 实验阐明
本实验测试电压继电器在两种工作方式（低电压及过电压）下动作特性。
测试办法：控制测试仪输出，动态地变化加入电压继电器中电压，测试电压继电器动作值、返回值和返回系数。可采用自动测试办法，也可采用手动测试办法。
2.3.3 实验内容
2.3.3.1 实验接线
如图2-3-2所示，将测试仪产生任意一相电压信号（如）、与电压继电器电压输入端子，连接，继电器动作接点连接到测试仪任意一对开入接点上（注意接线柱颜色要相似），同步连接到信号灯控制回路中，测试低电压继电器动作特性时，连接常闭触点，测试过电压继电器特性实验时，连接常开触点。

图2-3-2 电压继电器特性实验接线
2.3.3.2 整定值设立
打开电压继电器面板前盖，拨动定值设定指针，可设定电压继电器整定值，一方面设立电压继电器整定值为50V。
2.3.3.3 特性测试
(1) 过电压工作方式下动作特性实验
手动或自动测试过电压继电器动作值及返回值。
a. 按照图2-10办法进行实验接线，注意应连接继电器常开触点。
b. 打开测试仪电源，在PC机上运营“继电保护特性测试系统”软件，进入“通用继电器动作特性测试”模块。
c. 测试办法可参见实验2.2，注意“当前变量”应设立为“幅值”。
测试3组数据，将成果填入表2-3-1。
表2-3-1 模仿式过电压继电器动作值、返回值和返回系数实验数据（整定值设为50V）

动作值(V)
返回值(V)
返回系数
1

2

3

平均值(V)

/
误差(%)

变差(%)

返回系数

(2) 低电压工作方式下动作特性实验
手动测试低电压继电器动作值及返回值。
a. 按照图2-10进行实验接线，注意应连接继电器常闭触点。
b. 测试办法：
测试仪未发出信号前，电压继电器输入电压为0，继电器常闭接点合上，批示灯亮。
测试仪A相电压初值设立为55V，步长设为–0.5V，点“开始输出”，继电器常闭接点打开（即批示灯灭），并按“增长”按钮逐渐减小大小（步长为负值），直至继电器动作，信号灯亮。记录此时电压，即继电器动作电压。
再按“减少”按钮至继电器返回，信号灯灭。记录此时电压，即继电器返回电压。
测试3组数据，将成果填入表2-3-2。
表2-3-2 模仿式低电压继电器动作值、返回值和返回系数实验数据

动作值(V)
返回值(V)
返回系数
1

2

3

平均值(V)

/
误差(%)

变差(%)

返回系数

整定值(V)
50
2.3.4 思考题
(1) 电磁型电压继电器动作电压与哪些因素关于？
(2) 什么是电压继电器返回系数？返回系数高低对电压元件整定有何影响？
(3) 低电压与过电压返回系数有什么差别？并阐明因素？
2.5 LZ-21阻抗继电器特性实验
2.5.1 实验目
(1) 理解整流型阻抗继电器工作原理。
(2) 理解LZ-21阻抗继电器构造，掌握设立继电器动作定值办法。
(3) 掌握阻抗继电器基本调试和测试办法。
2.5.2 实验原理及实验阐明
2.5.2.1 实验原理
LZ-21型方向阻抗继电器属于相敏捷接线方向阻抗继电器。由电压形成回路、比较回路和执行回路三大某些构成。原理接线图如图2-5-1。

图2-5-1 LZ-21型方向阻抗继电器原理接线图
电压形成回路重要涉及：
(1) DKB—电抗变压器，原边绕组可调，副边输出电压与原边输入电流I成正比。
由TA引入电流（表达一次电流，表达电流互感器变比）接于电抗变压器DKB一次侧端子21、22、23、24。在它二次侧，得到正比于一次电流电压（即：二次输出电压，表达人为给定阻抗继电器模仿阻抗，即最小整定阻抗）。DKB一次侧有几种抽头，当变化抽头位置时，可变化值，相应可变化阻抗整定值大小。
(2) YB—电压变换器，副边绕组可调，副边输出电压与原边输入电压成正比。
由TV引入电压=（表达一次电压，表达电压互感器变比）接于电压变换器YB一次侧端子27、29、31，用于引入电压、、，YB二次侧输出电压（为电压变换器变比）。YB每一定匝数就有一种抽头，变化抽头位置即可变化，相应可变化阻抗整定值大小。
(3) JYB—极化变压器，副边输出两组相似电压，其相位与压降同相，称为极化电压，用表达。
端子34、36、38为继电器Ⅰ、Ⅱ段切换触点。当34、36连通时，Ⅰ段接通。当34、38连通时，Ⅱ段接通。
方向阻抗继电器在保护安装处在正向出口发生金属性短路时，其测量电压值不大于继电器最小动作电压，继电器将回绝动作，这一不动作区普通称为方向阻抗继电器死区，在静态状况下阻抗继电器显示特性如图2-5-2所示虚线，在原点附近有一种凸区。
为消除死区，LZ-21型方向阻抗继电器通过引入第三相电压，在继电器相位比较电气量中引入与测量电压同相位带有记忆作用极化电压。引入第三相电压后LZ-21型方向阻抗继电器特性如2-15所示实线圆。引入极化电压另一种作用，就是防止被保护线路反向出口短路时，方向阻抗继电器发生误动作现象。引起反向出口短路时误动作因素，可参阅关于资料分析。

图2-5-2 LZ-21型方向阻抗继电器特性图
上面三种变压器产生电压按照一定极性关系连接构成了两个不同电压。即工作电压 =，制动电压 =。
和通过双半环整流送入到执行元件极化继电器工作线圈和制动线圈，以进行两电压绝对值比较，继电器动作条件为。
LZ-21型方向阻抗继电器重要技术数据如下：
a. 交流额定电压=100伏；
b. 交流额定电流=5安；
c. 工作频率50HZ ；
d. 最大敏捷度65° 、72° 和80°，容许±5°偏差；
e. 阻抗整定范畴为0.2～20Ω／Φ。变化电流回路DKB位置，动作阻抗最小整定值为表2-5-1，容许误差为±10%。更新YB变化可以变化表中最小整定值，而最大整定阻抗为表中最小整定值10倍；
f. 精工电流：当DKB=20匝，YB=100%，两相短路﹤1.4安。
表2-5-1 DKB最小整定阻抗范畴与原方线圈相应接线
最小整定阻抗(ZI)范畴
（欧姆）
DKB原方绕组匝数
DKB原方绕组接线示意图
（一种绕组）
0.2
2

0.4
4

0.6
6

0.8
8

1
10

1.2
12

1.4
14

1.6
16

1.8
18

2
20

2.5.2.2整流型阻抗继电器阻抗整定值整定和调节阐明
当方向阻抗继电器处在临界工作状态时，整定阻抗可表达为：，其中。显然，阻抗继电器整定与LZ-21中电抗变压器DKB模仿阻抗、电压变换器YB变化、电压互感器变比和电流互感器关于。
实验时设=1，=1，则。
由此可见，阻抗整定值与DKB模仿阻抗和电压变换器变比关于。出厂时，LZ-21阻抗继电器DKB原方匝数默以为20匝，即最小整定阻抗为2Ω。如果不变化DKB原方匝数，则可通过变化电压变换器YB变比变化阻抗继电器整定阻抗，整定阻抗范畴为2Ω～20Ω（副方线圈匝数最小为总匝数10%）。通过在阻抗继电器面板上选取适当插孔插入螺钉，可得到不同。
如图 2-5-3(b)所示，YB副方线圈内部有4段绕组，每段绕组匝数不同，每段绕组必要且仅插入一种螺钉。如果某段绕组不需要选取数值时，将螺杆插入该段绕组0插孔中。
例如：若规定整定阻抗为=2.01Ω，则=99.5%，即应设定电压变换器YB副方线圈匝数为原方匝数99.5%，应选取80匝、15匝、4匝、0.5匝插孔插入螺钉，如图2-5-3(a)所示。

图 2-5-3 LZ-21型方向阻抗继电器YB整定板及其内部接线示意图
2.5.3 实验内容
2.5.3.1 实验接线
如图2-5-4所示，进行继电器和测试仪之间电压和电流连接，继电器动作接点连接到测试仪任意一对开入接点上（注意接线柱颜色要相似），同步连接到信号灯控制回路中。
接线阐明：为实验设立参数以便，将阻抗继电器端子连接到上，端子连接到上，这样，通过变化和即可变化加入继电器电压和电流。作为第三相补偿电压。

图2-5-4 阻抗继电器特性测试接线图
2.5.3.2 最大敏捷角测试
内容：整定阻抗设为=2.01Ω，分别设立最大敏捷角为72°、65°、80°，并进行测试。
环节：
1) 打开测试仪电源，在PC机上运营“继电保护特性测试系统”软件，进入“通用继电器动作特性测试”模块。
2) 设立=5A∠0°，大小取0.8*=8.04V，使当阻抗角在最大敏捷角附近时测量阻抗在继电器动作圆内。设立为0V（即：第三相电压不加入）。设立“相角”为控制变量，程控设立变化范畴应当涉及继电器动作动作始角度和终角度，可设立为20°~160°，返回方式应选取“全程返回”（可同步测出动作边界和）。这样，通过变化相角，即变化和之间相角，测试使继电器刚好动作相角和。
3) 计算继电器最大敏捷角和测量误差△%，其中，如果选取整定敏捷角为72°，则△%=（72-）*100%/72。
4) 通过变化继电器面板上压板连接片，调节敏捷角为65°和80°，重复环节2)、3)。
表2-5-2 阻抗继电器最大敏捷角测试实验数据
敏捷角

最大敏捷角
△%
72°

65°

80°

2.5.3.3 LZ-21阻抗继电器动作特性测试
设立整定阻抗为= 2.01Ω，敏捷角为72°。
A. 不加第三相电压进行测试
办法：设立=0V（或取消测试仪与阻抗继电器之间连线）。设立==5A∠0°，觉得控制变量。每变化一次相角（即和夹角），采用程控办法测量阻抗继电器动作边界相应动作电压值，并计算出相应，将成果填入表2-5-3。并依照表中数据在复平面上画出动作特性曲线。
为了完整测出阻抗继电器动作边界，返回方式应设立为“动作返回”，变化范畴应为12V~0V，步长可设立为—0.5V。
表2-5-3中(小值)表达从小到大变化过程中初次使继电器动作电压值，由此得到距圆心较近动作边界(小值)，(大值)表达使继电器返回返回电压值，由此得到距圆心较远动作边界(大值)。
表2-5-3 阻抗继电器动作特性测试数据（不加入第三相电压）

70°
75°
85°
95°
105°
110°
115°
120°
125°
60°
(小值)

(大值)

(小值)

(大值)

50°
40°
30°
20°
10°
5°
0°
-10°
-20°
-30°
(小值)

(大值)

(小值)

(大值)

B. 加入第三相电压进行测试
设立=57.735V∠90°，==5A∠0°，重复上面测试环节，将成果填入表2-5-4。并依照表中数据在复平面上画出动作特性曲线。与不加第三相电压时动作特性曲线进行比较。
注意：
如果测出(小值)为步长0.5V，则应填入0V，由于测试过程中第一种数据不记入动作值，实际动作值为0V。
表2-5-4 阻抗继电器动作特性测试数据（加入第三相电压）

70°
80°
90°
100°
110°
120°
130°
140°
150°
160°
(小值)

(大值)

(小值)

(大值)

170°
60°
50°
40°
30°
20°
10°
0°
-10°
-20°
(小值)

(大值)

(小值)

(大值)

2.5.3.4 整定阻抗校验
办法：设立＝＝，敏捷角为72°，设立输入电压和电流之间相角差为实测最大敏捷角（可设相角为，相角为0°）。将阻抗整定螺钉分别旋入表2-5-5中所规定阻抗相应插孔。测取继电器刚好动作时电压填入表2-5-5，并计算整定阻抗：及计算误差。
表2-5-5 整定阻抗校验表
（整定值）
(99.5%)
2.01
(67％)
3
(40%)
5
（V）

（计算值）

2.5.3.5 阻抗继电器记忆作用检查
办法：整定阻抗设为=2.01Ω，敏捷角为72°，设立输入电压和电流之间相角差为实测最大敏捷角（可设相角为，相角为0°）。分别测试不加入第三相电压和加入第三相电压时，使得突然降为0，观测继电器动作状况。
环节：
a. 不加入第三相电压
取消测试仪与阻抗继电器之间连线。
进入“通用继电器动作特性测试”模块，控制操作选取“手控”方式。
一方面模仿正常运营状况：设立输出信号为：=57.735V∠0°， =0V，=0A，点击“开始实验”输出正常运营时电流、电压。
再模仿保护安装处出口短路状况：突然降为0，电流为短路电流，设立输出信号为：=0V∠72°，保持不变，=5A∠0°，再点击“开始实验”则从正常运营状况转为短路状况。观测继电器动作状况，并进行分析。
注意：
实验过程中变化模仿量输出时不要点击“结束实验”，实验完毕后，再点击“结束实验”。
b. 加入第三相电压
恢复测试仪与阻抗继电器之间连线。
进入“通用继电器动作特性测试”模块，控制操作选取“手控”方式。
一方面模仿正常运营状况：设立输出信号为：=57.735V∠0°，=57.735V∠120°，=0A，点击“开始实验”输出正常运营时电流、电压。
再模仿保护安装处出口短路状况：突然降为0，电流为短路电流，设立输出信号为：=0V∠72°，保持不变，=5A∠0°，再点击“开始实验”则从正常运营状况转为短路状况。观测继电器动作状况，并与不加入第三相电压时状况进行比较。
2.5.4 思考题
分析记忆回路和引入第三相电压作用？

3.5 数字式差动继电器特性实验
3.5.1 实验目
(1) 理解数字式差动继电器算法。
(2) 测试数字式比率制动差动继电器比率制动曲线特性。
3.5.2 实验原理及实验阐明
3.5.2.1 数字式差动继电器基本原理
比率制动式差动继电器动作电流是随外部短路电流按比率增大，既能保证外部短路不误动，又能保证内部短路有较高敏捷度。同步考虑躲开正常运营时差动回路中不平衡电流，其动作方程可表达为：
(3-7)
其中，表达计算所得差动电流，表达差动继电器起动差流整定值即门槛电流，表达计算所得制动电流，表达比率制动系数整定值。比率制动式差动保护制动特性曲线如图3-5-1。

图3-5-1 比率制动式差动保护制动特性曲线
3.5.2.2 实验阐明
A相电流作为差动继电器1侧电流，C相电流作为差动继电器2侧电流。差动电流和制动电流表达式分别为：
， (3-8)
3.5.3 实验内容
3.5.3.1 实验接线
将TQXDB-III多功能微机保护实验装置A、C相电流接线端分别与测试仪相应相电流端子相连。电流公共端也应连接在一起。
3.5.3.2 实验过程
(1) 程序下载
运营“多功能微机保护实验装置管理程序”软件，进入“在线下载继电保护程序”模块，对TQXDB-III多功能微机保护实验装置进行功能配备，下载“差动继电器保护侧程序”和“差动继电器监控侧程序”。
(2) 整定值下载
进入“多功能微机保护实验装置管理程序”软件“继电保护特性实验”模块，整定数字式差动继电器门槛值为2A，比率制动系数为0.5。
(3) 特性测试
本实验重要是测试数字式差动继电器比率制动曲线特性。
按“LCD-4型差动继电器特性实验”同样办法测试数字式差动继电器比率制动特性曲线，记录测得数据和，填入表3-5-1，按“曲线观测”按钮显示特性曲线，直观理解比率制动特性。注意：开关量动作接点应选取“接点3”（实验台内部已连接好）。
保持设立动作门槛值不变，比率制动系数设立为0.4，重复特性测试实验。
表3-5-1 不同比率制动系数下差动与制动电流值
制动系数K
第1组
第2组
第3组
第4组
第5组
第6组
第7组

0.5

0.4

将不同比率制动系数下记录数据在同一种坐标中画图得到曲线，并进行比较。
3.5.4 思考题：
比较数字式差动继电器和常规差动继电器动作曲线。
3.7 三段式电流保护实验
3.7.1 实验目
(1) 掌握三段式保护基本原理。
(2) 熟悉三段式保护接线方式。
(3) 掌握三段式电流保护整定办法。
(4) 理解运营方式对敏捷度影响。
(5) 理解三段电流保护动作过程。
(6)理解反时限过电流保护时限特性。
3.7.2 实验原理及实验阐明
3.7.2.1 三段式电流保护基本原理
三段式电流保护普通作为中低压线路主保护，分电流速断（简称Ⅰ段），限时电流速断（简称Ⅱ段）和定期限过电流保护（简称Ⅲ段）。当前电力网大多由多电源系统构成，但可以发现，当输电线路由双测电源供电时，只要在单侧电源上加装方向元件，就可以把双测电源拆开成两个单侧电源看待。因而本节所述保护原理都用单侧电源阐明。
(1) 电流速断保护
对于仅反映于电流增大而瞬间动作电流保护，称为电流速断保护，作用原理如图3-14所示：当AB段末端发生短路时，但愿保护1可以瞬时动作切除故障，当相邻线路BC末端发生故障时，但愿保护2瞬时动作切除故障，但是事实上，和点短路时流经保护1短路电流之几乎同样，则可知但愿点短路时速断保护1能动作，而保护2不动作，这就是动作选取性问题，为保证选取性，则保护装置起动参数整定上保证下一出口处短路时不起动。则可知保护装置1动作电流必要不不大于短路时最大短路电流。对于保护1来说，应有。
可选用： (3-20)
其中可靠系数取1.2～1.3。如图3-7-1所示，当系统最大方式下运营时（图示线I），电流速断保护范畴为最大，当浮现其他运营方式或两相短路时，速断保护范畴都要减小，而当浮现系统最小运营方式下两相短路时（图示线II），电流速断保护范畴为最小，但总来说，电流速断保护不能保护线路全长，并且保护范畴直接受运营方式影响。
动作时间：电流保护I段无时限动作，动作时间为断路器固有动作时间。
敏捷度校验办法：求出I段最小保护范畴，即在最小运营方式下发生两相短路时保护范畴，用表达。
(3-21)
规定最小保护范畴不得低于15%～20%线路全长。
式中：—线路单位阻抗，普通0.4Ω/km；—系统最大短路阻抗。
注意：
在进行整定电流计算时，应当按照在最大运营方式下发生三相短路时通过保护装置短路电流进行整定，按最小运营方式下发生两相短路时短路电流进行敏捷度校验。
短路电流计算办法如下：
三相短路时，流过保护短路电流为：。
两相短路时，流过保护短路电流为：。
其中，为电源等效计算相电动势，为短路点至保护安装处阻抗，为保护安装处到系统等效电源阻抗。

图3-7-1 电流速断保护动作特性分析
(2) 限时电流速断保护
能以较小时限迅速切除全线路范畴以内故障称为带时限电流速断，对这个新设保护规定，一方面是在任何状况下都能保护本线路全长，并且具备足够敏捷性，另一方面是在满足上述规定前提下力求具备最小动作时限。如图3-15 ，由于规定带时限电流速断保护必要保护本线路AB全长，因而，它保护范畴延伸到下一线路中去，为了使AB上带时限电流速断保护1获得选取性，它必要和下一线路BC保护2 电流速断保护配合，且保护1限时电流速断动作电流必要不不大于保护2电流速断动作电流，如图3-7-2所示，引入可靠系数，取1.1～1.2。
(3-22)
动作时限整定办法： 保护1限时速断动作时限应当比下一线路速断保护动作时限高出一种时间阶段，此时间阶段用表达=+，如图3-15所示，在保护2 电流速断范畴以内故障，将以时间被切除，此时保护1限时速断虽然也许起动，但是由于较大一种，因而时间上保证了选取性。
敏捷度校验办法：为了可以保护本线路全长，限时电流速断保护必要在系统最小运营方式下，线路末端发生两相短路时具备足够反映能力，这个能力通惯用来衡量，对保护1限时电流速断而言，即应采用系统最小运营方式下线路AB发生两相短路时短路电流作为故障参数计算值来校验：
＝，且规定1.3~1.5。

图3-7-2 限时电流速断动作特性及时间配合
(3) 定期限过电流保护
过电流保护是指其起动电流按照躲开最大负荷电流来整定一种保护装置，它在正常运营时不应当起动，而在电网发生故障时，则能反映于电流增大而动作，在普通状况下它不但能保护本线路全长，并且能保护相邻线路全长，以起到后备保护作用。当点短路时，短路电流将通过保护5，4，3，这些保护都要起动，但是按照选取性规定由保护3动作切除故障，然后保护4和5由于电流减小而返回。保护3动作电流为：
(3-23)
其中，为可靠系数，普通取1.15~1.25；为自启动系数，如果有电动机负荷，不不大于1，如果无电动机负荷，可取1，应由网络详细接线和负荷性质拟定；为电流继电器返回系数，如果采用微机保护装置，可取0.95~1，如果采用常规电流继电器，可取0.85。
动作时限整定办法：为了保证选取性则可知过电流保护动作时间必要按阶梯原则。相邻保护装置之间相差一种。如图3-7-3所示。
敏捷度校验办法：当过电流保护作为本段线路主保护时，即采用在最小运营方式下本线路末端两相短路时电流进行校验=，且规定1.3~1.5；当作为相邻线路后备保护时，则应采用最小运营方式相邻线路末端两相短路时电流进行校验=，且规定1.2。

图3-7-3 定期限过电流保护时间配合
(4）反时限过电流保护
反时限过电流保护是动作时限与被保护线路中电流大小关于一种保护，当电流大时，保护动作时限短，当电流小时，保护动作时限长。反时限过电流继电器时限特性如图3-7-4所示：若电流III段采用反时限过电流保护，对于保护1来说，其起动电流按照定期限过电流保护整定办法进行计算，即按照躲开最大负荷电流来整定。
IEC 255-4原则中惯用反时限特性曲线涉及：原则反时限特性、非常反时限特性和极端反时限特性。
原则反时限特性方程为：
非常反时限特性方程为：
极端反时限特性方程为：
各式中：为继电器动作时间，为继电器延时整定期间，为加入继电器实际电流值，为继电器整定电流值。

图3-7-4 反时限过电流继电器时限特性
3.16.2.2 10kV线路保护配备及逻辑框图
在本实验中，10kV线路保护基本配备是：三段电流保护、反时限电流保护，保护可选取带方向。
三段式电流保护逻辑框图如图3-7-5到3-20，其中表达A、B、C三相电流最大值，、和分别表达三段电流定值，和表达2段和3段时间定值。

图3-7-5 10kV线路保护电流I段动作逻辑框图

图3-7-6 10kV线路保护电流II段动作逻辑框图
反时限电流保护逻辑框图如图3-7-8。提供了三种反时限特性，通过控制字可以进行选取。“曲线1”表达原则反时限特性，“曲线2”表达非常反时限特性，“曲线3”表达极端反时限特性。

图3-7-7 10kV线路保护电流III段动作逻辑框图

图3-7-8 反时限电流保护动作逻辑框图
3.7.2.3 实验阐明
本实验系统出厂时提供了多组一次系统实验模型，不同实验台可选取不同实验模型。以10kV线路模型1为例进行实验阐明。
10kV线路模型1以实验台上成组保护接线图为一次系统模型，如图3-7-9。各元件基本参数已标示在模型上。
10kV线路保护安装于A变电站1QF处，从3TA二次侧获取电流，控制1QF动作。通过向TQXDB-III多功能微机保护实验装置下载10kV线路保护程序构成10kV线路保护。
图 3-22 10kV微机线路保护实验一次系统图
注意：
其他实验模型基本参数可在“电力网信号源控制系统”软件上查看。详细办法如下：
(1) 在“文献”菜单中选取“打开项目”，选取“10kV线路模型*.ddb”打开。*表达要打开实验模型编号。
(2) 双击左侧树形菜单中“文献管理”中“10kV线路模型*.ddb”，并双击“测试”打开实验模型。
(3) 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。
3.7.3 实验内容
3.7.3.1 实验接线
将TQXDB-III多功能微机保护实验装置三相电流接线端分别与成组保护接线图1QF处电流互感器三相电流插孔相连，装置跳闸、合闸接线端分别与1QF处跳闸、合闸插孔相连，装置跳、合位端子分别与1QF两个辅助触点：常开触点、常闭触点相连，装置跳合位公共端与两个辅助触点此外一端相连。注意电流公共端也应相连。如图3-7-10所示。
注意：
实验台上保护实验模式切换开关应拨到“独立模式”，否则保护无法获取电流信号！

图3-7-10 10kV微机线路保护实验接线图
3.7.3.2 保护装置功能配备
如果TQXDB-III多功能微机保护实验装置当前程序不是10kV成组保护程序，运营“多功能微机保护实验装置管理程序”软件，进入“在线下载继电保护程序”模块，分别下载“10kV线路保护装置保护侧程序”和“10kV线路保护装置监控侧程