繼電保護及變電站綜合
自動化實驗指導書
適用專業：電氣工程及其自動化
金國彬李玲編寫
電氣工程教研室
2023年9月
目錄第一章常規繼電器特性實驗 1
實驗一、dl-31型電流繼電器特性實驗 1
實驗二、dy-36型電壓繼電器特性實驗 5
實驗三、lg-11型功率方向繼電器特性實驗 7
實驗四、lcd-4型變壓器差動繼電器特性實驗 11
實驗五、lz-21阻抗繼電器特性實驗 15
第二章數字式繼電器特性實驗 23
實驗六、數字式電流、過電壓和低電壓繼電器特性實驗 23
實驗七、數字式反時限電流繼電器特性實驗 28
實驗八、數字式功率方向繼電器特性實驗 30
實驗九、數字式差動繼電器特性實驗 32
實驗十、數字式阻抗繼電器特性實驗 33
第三章成組微機保護實驗 39
實驗十一三段式電流保護實驗 39
實驗十二零序電流保護實驗 46
實驗十三三段式距離保護實驗 48
實驗十四變壓器保護實驗 50
實驗十五微機故障錄波 53
第一章常規繼電器特性實驗
由pc機控制tqwx-ii微機型繼電保護試驗測試儀發出各種電流和電壓訊號，測試以下常規繼電器的效能：dl-31型電流繼電器、dy-36型電壓繼電器、lg-11型功率方向繼電器、lcd-4型變壓器差動繼電器。
常規繼電器實驗方式構成原理圖見下圖。為方便實驗接線，在實驗台內部已將各常規保護繼電器背部的各接線端子分別引到實驗台面上各繼電器相應的電壓、電流接線端。各常規保護繼電器的開出接點通過「轉換開關」並接在「常規保護出口」上。
常規繼電器實驗方式構成原理圖
實驗一、dl-31型電流繼電器特性實驗
一、實驗目的：
1、了解常規電流繼電器的構造及工作原理。
2、掌握設定電流繼電器動作定值的方法。
3、學習微機型繼電保護試驗測試儀的測試原理和方法，並測試dl-31型電流繼電器的動作值、返回值和返回係數。
二、dl-31型電流繼電器簡介：
dl-31型電流繼電器用於電機、變壓器及輸電線的過負荷和短路保護中，作為啟動元件。dl-31型電流繼電器是電磁式繼電器，當加入繼電器的電流公升至整定值或大於整定值時，繼電器就動作，動合觸點閉合，動斷觸點斷開；當電流降低到0.8倍整定值時，繼電器返回，動合觸點斷開，動斷觸點閉合。
繼電器有兩組電流線圈，可以分別接成併聯和串聯方式，接成併聯時，繼電器動作電流可以擴大一倍。繼電器接線端子見圖2-1-1，串聯接線方式為：將④、⑥短接，在②、⑧之間加入電流；並聯接線方式為：
將②、④短接，⑥、⑧短接，在②、⑧之間加入電流。做實驗時可任意選擇一種接線方式。
圖2-1-1 dl-31繼電器接線端子
開啟電流繼電器面板前蓋，撥動定值設定指標，可設定電流繼電器的整定值。
三、實驗接線：
1. 集控台內部已連線線說明：
本實驗台將繼電器線圈接成串聯方式，並在實驗台內部已將電流繼電器的電流線圈輸入端子（②、⑧端子）引到實驗台面上電流繼電器的各接線端，將電流繼電器的動合觸點（①、③端子）連線到實驗台面上「常規保護出口」接線端上。
2. 實驗中應連線的線：
將測試儀產生的單相電流訊號與電流繼電器對應的i，in端子連線，將「常規保護出口」接線端接到測試儀的一對開入接點上。並把實驗台上的轉換開關kk放在「電流」檔。
四、測試方法：
控制測試儀的輸出，從小到大動態地改變加入電流繼電器中的電流，直至其動作；再減小電流直至其返回，測試電流繼電器的動作值、返回值和返回係數。可採用自動測試方法，也可採用手動測試方法。
五、實驗內容：
注：本實驗需使用tqwx-ii微機型繼電保護試驗測試儀，請仔細閱讀《tqwx-ii微機型繼電保護試驗測試儀使用者手冊》或繼電保護訊號測試系統軟體幫助檔案中的有關內容。
（一） 手動測試繼電器動作值及返回值
方法：將測試儀設定為手控方式對繼電器進行測試：手動操作不斷增加測試儀發出的電流，直至電流繼電器動作；再不斷減小電流，直至電流繼電器返回。
步驟：1. 按「三、實驗接線」中的方法接好連線。
2. 開啟測試儀電源，在pc機上執行繼電保護訊號測試系統軟體，進入「繼電器特性通用測試」模組。如圖2-1-2。
圖2-1-2繼電器特性通用測試介面
3. 設定測試儀的控制引數：分別設定測試儀的控制變數，開關量連線，見圖2-1-3和圖2-1-4。
其中當前控制變數即：實驗過程中按設定規律動態變化的量，測試儀產生的其餘電氣量在實驗過程中均保持不變。本實驗中需要動態改變加入到測試儀中的電流，因此把當前變數設為「ia幅值」（假定接入電流繼電器的量為a相電流）；變數的變化步長直接影響測試精度，為提高精度，可設為0.
05a。
4. 在圖2-1-2的「輸出引數」區輸入測試儀的固定量輸出值和當前變數起始值。
注意：因當前變數變化步長為正數，當前變數ia的大小起始值應小於設定的電流繼電器動作定值。建議未連線的訊號有效值設為0。
5. 按「開始試驗」按鈕，控制測試儀輸出設定的電流。
6. 按「增加」按鈕，測試儀按設定的步長增加電流的輸出。直至輸出的電流使電流繼電器動作，測試儀採集到動作訊號，並在實驗結果的動作值欄中顯示動作值。
圖2-1-3 變數設定介面圖2-1-4 開關量設定介面
7. 按「減少」按鈕，測試儀按設定的步長減少電流的輸出。直至輸出的電流使電流繼電器返回，測試儀採集到返回訊號，並在實驗結果的返回值欄中顯示返回值，同時自動計算出電流繼電器的返回係數。
8. 重複步驟3-7，測四組資料，分別計算動作值和返回值的平均值即為電流繼電器的動作電流值和返回電流值，並計算整定值的誤差、變差及返回係數。
誤差＝[最小動作值－整定值] / 整定值×100%
變差＝[最大動作值－最小動作值] / 四次動作平均值×100%
返回係數＝返回平均值 / 動作平均值
將測試和計算結果填入表2-1-1。
9. 改變電流繼電器的整定值，再次測繼電器的動作值、返回值和返回係數，與表2-1-1結果比較後填入表2-1-2。
表2-1-1 模擬式電流繼電器動作值、返回值和返回係數實驗資料
（二） 自動測試繼電器的動作值及返回值
將測試儀設定為程式控制方式對繼電器進行測試。設定測試儀的測試方式、變數範圍，使測試儀自動按控制模式動態的改變發出的電流，自動測試電流繼電器的動作值、返回值和返回係數。
表2-1-2 模擬式電流繼電器返回係數測試資料
步驟： 1. 在圖2-1-2介面的「控制操作」區選擇「程式控制」方式。
2. 設定程式控制方式下的控制引數變數。「變數設定」和「開關量設定」同手控方式，另外，還需要進行「程式控制設定」。參見圖2-1-5。
圖2-1-5 程式控制設定介面
「變化範圍」:可界定當前設定變數變化的起點和終點，注意變化範圍應能覆蓋繼電器的動作值和返回值。
「變化方式」：變數的變化方式，「始」為變化範圍的起點，「終」為終點，「始，終」為單程變化，只能測量動作值；「始，終，始」為雙程變化，可以同時測量動作值、返回值；
「步長時間」：變數按其步長變化時，每一步大小的保持時間。一般地，每步時間的設定應大於繼電器的動作（或返回）時間。
「返回方式」：變數的返回方式，有動作返回和全程返回兩種方式。設定為「動作返回」時，當前變數在從起點到終點的變化過程中，一旦程式確認繼電器動作，則根據變化方式確定是否繼續試驗：
當變化方式為「始，終」，則結束試驗；變化方式為「始，終，始」，則改變變數的變化方向，向起點返回。設定為「全程返回」時，無論繼電器動作與否，變數僅僅根據變化範圍的設定進行變化，直至到達終點或返回到起點。測繼電器的動作值和返回值必須設定為「動作返回」方式。
本實驗中因需要測試電流繼電器的動作值和返回值，應設定為「動作返回」並選擇「始，終，始」的變化方式，確保測試儀測得電流繼電器動作獲取動作值後，減小產生的電流從而使繼電器返回，再得到返回值。
3. 按「開始試驗」按鈕，控制測試儀按設定的方式輸出電流。並將實驗資料與手動方式進行比較。
六、思考題：
1、電磁型電流繼電器的動作電流與哪些因素有關？
2、什麼是電流繼電器的返回係數？返回係數的高低對電流保護的整定有何影響？
實驗二、dy-36型電壓繼電器特性實驗
一、實驗目的：
1、了解常規電壓繼電器的構造及工作原理。
2、掌握設定電壓繼電器動作定值的方法。
3、測試dy-36型電壓繼電器的動作值、返回值和返回係數。
二、dy-36型電壓繼電器簡介：
dy-36型電壓繼電器用於繼電保護線路中，作為低電壓閉鎖的動作元件。dy-36型電壓繼電器是電磁式電壓繼電器，當加入繼電器的電壓降低到整定電壓時，繼電器動作，動斷觸點（、端子）閉合，動合觸點（①、③端子）斷開；當加入繼電器的電壓超過整定電壓時，繼電器動合觸點閉合，動斷觸點斷開。如果利用電壓繼電器的動斷觸點控制斷路器，則繼電器工作在低電壓方式；如果利用電壓繼電器的動合觸點控制斷路器，則繼電器工作在過電壓方式（本培訓系統已將電壓繼電器接成過電壓繼電器）。
繼電器接線端子見圖2-2-1。
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