《电力系统微机保护》 实验指导书 电气与电子工程学院 微机保护实验室编 华北电力大学 2010年12月
《电力系统微机保护》 实 验 指 导 书 电气与电子工程学院 微机保护实验室编 华北电力大学 2010 年 12 月
前言 1、实验总体目标：学生通过实验可以进一步加深对电力系统微机保护课程的理解，熟悉 数字信号滤波处理及微机保护算法在微机保护中的基本应用方式和微机保护的软、硬件结 构，以及微机线路保护的保护方案等，掌握微机线路保护的调试方法，掌握常用测试仪器仪 表及继电保护测试仪的使用方法。 2.适用专业：电气工程及其自动化专业（继电保护与自动远动技术方向） 3.先修课程：《微机原理与接口技术”、《信号分析与处理》、《电力系统继电保护原理》 4.实验课时分配 实验项目 学时 实验一微机保护实验入门 2 实验二四段式零序电流保护实验 2 实验三距离保护实验 2 实验四 实验五 实验六 实验七 实验八 实验九 实验十 5.实验环境：继电保护测试仪十套、数字式线路保护装置十套。投影机一套。 6。实验总体要求：掌握微机保护的各种保护模块动作特性的测试和分析方法：微机线路 保护的整组实验方法和微机保护的基本调试方法：掌握常用测试仪器仪表及继电保护测试仪 的使用方法：熟悉和掌握实验过程和实验数据的处理方法。 7.本实验的重点、难点及教学方法建议： 微机线路保护实验是面向工程应用的实验，综合实际微机线路保护装置及《电力系统故 障分析》、《电力系统继电保护原理》等课程中有关电力系统故障规律、线路保护原理的基本 知识，并具体结合《微机保护原理》课程中有关硬件、算法等原理性知识，所需知识具有复 合性。 建议：首先仔细阅读数字式线路保护装置和继电保护测试仪的说明书，熟悉它们的基本 构成、基本工作原理，再结合实例开展教学，效果会更好一些
１ 前 言 1、实验总体目标：学生通过实验可以进一步加深对电力系统微机保护课程的理解，熟悉 数字信号滤波处理及微机保护算法在微机保护中的基本应用方式和微机保护的软、硬件结 构，以及微机线路保护的保护方案等，掌握微机线路保护的调试方法，掌握常用测试仪器仪 表及继电保护测试仪的使用方法。 ⒉ 适用专业：电气工程及其自动化专业（继电保护与自动远动技术方向） ⒊ 先修课程：«微机原理与接口技术»、«信号分析与处理»、«电力系统继电保护原理» ⒋ 实验课时分配 实验项目 学时 实验一 微机保护实验入门 2 实验二 四段式零序电流保护实验 2 实验三 距离保护实验 2 实验四 实验五 实验六 实验七 实验八 实验九 实验十 ⒌ 实验环境：继电保护测试仪十套、数字式线路保护装置十套。投影机一套。 ⒍ 实验总体要求：掌握微机保护的各种保护模块动作特性的测试和分析方法；微机线路 保护的整组实验方法和微机保护的基本调试方法；掌握常用测试仪器仪表及继电保护测试仪 的使用方法；熟悉和掌握实验过程和实验数据的处理方法。 ⒎ 本实验的重点、难点及教学方法建议： 微机线路保护实验是面向工程应用的实验，综合实际微机线路保护装置及《电力系统故 障分析》、《电力系统继电保护原理》等课程中有关电力系统故障规律、线路保护原理的基本 知识，并具体结合《微机保护原理》课程中有关硬件、算法等原理性知识，所需知识具有复 合性。 建议：首先仔细阅读数字式线路保护装置和继电保护测试仪的说明书，熟悉它们的基本 构成、基本工作原理，再结合实例开展教学，效果会更好一些
目 录 序号 实验名称 实验类型 页码 实验 微机保护实验入门 验证型 3 实验二 四段式零序电流保护实验 验证型 > 实验三 距离保护实验 综合型 10
２ 目 录 序号 实验名称 实验类型 页码 实验一 微机保护实验入门 验证型 3 实验二 四段式零序电流保护实验 验证型 7 实验三 距离保护实验 综合型 10
实验一、微机保护实验入门 一、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。 二、实验类型 哈证刑。 三、实验仪器 CSL-161型数字式线路保护装置：MRT-2000多功能继电保护测试仪 四、实验原理 CSL-161型数字式线路保护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110V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(4C):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、3。、3I。(或1)及重合闸检同期用的线路抽 取电压k。 2)模数变换插件(V℉C)：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。 本插件所用单 引出， 片 只读存储器（ROM) 由于单片机内无E2PROM,因而在片外设置了一片串行E2PROM,利用CPU的两根I/0 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 片内设有两 口(UARTO及UART1),UARTO用于同装在面板上的人机 备 )继电器 工耳兰出。开出公成质和 信号维电器的，此种开出的+24伏电源都是经过张电开 一种是用于取动出口及 接点闭锁 种用于驱动告警继电器 其+24伏电源是不经过闭锁 。本装置设有 两路告整称告 和告警Ⅱ，告警1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(POWR)：本插件为直流逆变电源插件。直流220V和110N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24W。 6)人机对话板(MM): 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0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。 五、实验内容和要求 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：1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
３ 实验一、微机保护实验入门 一、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。 二、实验类型 验证型。 三、实验仪器 CSL-161 型数字式线路保护装置；MRT-2000 多功能继电保护测试仪。 四、实验原理 CSL-161 型数字式线路保护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 E PROM 2 ，因而在片外设置了一片串行 E PROM 2 ，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。 五、实验内容和要求 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
图 手出 外腹班 1☐机壳接抛 014 4备用肝入2高我入 31备用跌佩开出 5CQJ常新接点 23 32备跳研出 16C0J常新接点 4 7闭锁重合闸 ABBCC 4 *KM 手动洞患合佩 35 距离投入 33保护动作信号 零疗投入 37重合闸时作信鸽 21启动重合闸(TwJ) 8装首异常酷馨信号 2备用开入1高频收讯输入 10 0C22n(4) 3剪直消生失整信只 11 0 佩出口 0 41 出口 正 5网络接口 4?阴络接口A3 停讯（备用础） 23停发讯控制公共端 46网络接口1 48刷铭接口B3 CSL161B及CSL162B线骆保护装置端子按线图 图（一）CS一161B数字式线路保护装置外部端子网 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、关于本装置的人一机对话功能请参阅附录II 装置正常工作表现为： 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 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己处于正常工 作状态。 2、装置谓试实验 2.1、整定时间日期 a)在LCD的 一级菜单中选CLK,按<SED健，LCD显示时间和日期，用选择健将日期和时 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。 2.2、开入量检杏： 使人机对话功能进入VC-VI-DI子菜单，给各开入量输入端子分别加上+24W电压（与 X26端子相连)，此时，LCD应有相应开入瑞子号的显示“DI:XX”。否则，检查开入量的 电路或光隔芯片。开入端子号见表1
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（DC 220V 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。 2、装置调试实验 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。 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 X 26 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