山东理工大学：《微机继电保护》课程教学资源（实验指导书）

微机继电保护 实验指导书 山东理工大学 电气与电子工程学院 2015.9

微机继电保护 实验指导书 山东理工大学 电气与电子工程学院 2015.9

微机继电保护实验指导书 实验一 数字式电流继电器特性实验 3.2.1实验目的 (1)了解数字式电流继电器的常用算法。 (2)测试数字式电流继电器的动作值和返回值，并与模拟式电流继电器的动作值和返回 值情况进行比较。 3.2.2实验原理及实验说明 3.2.2.1数字式电流继电器基本原理 数字式电流继电器与常规电流继电器的功能一样，都是仅反应于电流增大而动作，其动 作方程为： 1>1d (3-1) 其中，I表示加入继电器的电流，I表示电流继电器的整定电流值。 数字式继电器一般采用傅式算法计算电流有效值。在离散系统中，用傅式算法计算基波 电流有效值的方法如下： 2kπ 1= k=1 (3-2) b1= 2k N kt N 式中，(k)表示电流的第k个采样值，N为每基频周期内的采样点数。 则电流基频分量的幅值1m可表示为=a2+b2。 电流基波的有效值为：1=1m/√2。 3.2.2.2实验说明 本实验中的数字式电流继电器为单相继电器，只反应A相电流动作，即：只有将电流 施加于TQXDBⅢ多功能微机保护实验装置的A相电流通道时，电流继电器才动作。 由于数字式继电器的计算和动作判断均由微机程序自行判断，无外部机械元件，因此其 返回系数在1左右，在动作值附近，继电器反复动作、返回属正常现象。 3.2.3实验内容 3.2.3.1实验接线 将测试仪A相电流信号与TQXDBⅢ多功能微机保护实验装置的A相电流接线端连接。 注意电流公共端也应连接在一起。 3.2.3.2实验过程

微机继电保护实验指导书 1 实验一 数字式电流继电器特性实验 3.2.1 实验目的 (1) 了解数字式电流继电器的常用算法。 (2) 测试数字式电流继电器的动作值和返回值，并与模拟式电流继电器的动作值和返回 值情况进行比较。 3.2.2 实验原理及实验说明 3.2.2.1 数字式电流继电器基本原理 数字式电流继电器与常规电流继电器的功能一样，都是仅反应于电流增大而动作，其动 作方程为： zd I  I (3-1) 其中， I 表示加入继电器的电流， zd I 表示电流继电器的整定电流值。 数字式继电器一般采用傅式算法计算电流有效值。在离散系统中，用傅式算法计算基波 电流有效值的方法如下：              N k N k N k i k N b N k i k N a 1 1 1 1 ) 2 ( ) cos( 2 ) 2 ( )sin( 2   (3-2) 式中， i(k) 表示电流的第 k 个采样值， N 为每基频周期内的采样点数。 则电流基频分量的幅值 I m 可表示为 2 1 2 1 2 Im ＝a  b 。 电流基波的有效值为： I＝Im / 2 。 3.2.2.2 实验说明 本实验中的数字式电流继电器为单相继电器，只反应 A 相电流动作，即：只有将电流 施加于 TQXDB-III 多功能微机保护实验装置的 A 相电流通道时，电流继电器才动作。 由于数字式继电器的计算和动作判断均由微机程序自行判断，无外部机械元件，因此其 返回系数在 1 左右，在动作值附近，继电器反复动作、返回属正常现象。 3.2.3 实验内容 3.2.3.1 实验接线 将测试仪A相电流信号与TQXDB-III多功能微机保护实验装置的A相电流接线端连接。 注意电流公共端也应连接在一起。 3.2.3.2 实验过程

微机继电保护实验指导书 (1)程序下载 由于TQXDBⅢ多功能微机保护实验装置的功能可通过在线下载程序进行配置，因此 实验前必须下载需要的模块程序。本实验需要下载“电流继电器保护侧程序”和“电流继电 器监控侧程序”。 注意： TQXDB-Ⅲ多功能微机保护实验装置内部有两块CPU分别完成保护（逻辑）和监控功能，因此必须对 两块CPU程序同时下载更新，否则可能运行出错！ 下载程序步骤如下： a.首先按住装置面板上的“ESC”键，再同时按住“RESET”键，3秒后松开“RESET” 键，再松开“ESC”键，此时装置液晶屏上显示“程序正在下载中.”的信息。 b.在PC机上运行“多功能微机保护实验装置管理程序”，点击进入“在线下载继电保 护程序”模块，见图3-4。 业电保护程序视陕下在 下取新保护程序 下生新控程 南讯口设爱：回习 图3-4下载程序界面 点击“通讯口设置”对应的下拉框，选择与PC机相连的串行口（首次安装为串口1）， 串行口正确打开后，才能进行程序下载。点击“下载新保护程序”按钮，选择下载程序的存 放路径（路径为：“.下载程序特性实验下载程序”）(.表示多功能微机保护实验装置 管理程序安装路径，默认安装路径为C:Program Files\Tq多功能微机保护实验装置管理程 序)，选择“电流继电器保护侧程序dat”文件后进行下载，下载需要1分钟左右时间，下载 时请勿在PC机上做其他操作。下载成功后，屏幕上将显示“下载成功”的提示信息。点击 “下载新监控程序”按钮，选择“电流继电器监控侧程序dat”文件进行下载。 c.下载成功后按“RESET”键使TQXDB-I多功能微机保护实验装置重新复位运行， 如果下载正确，装置液晶屏上将显示电流继电器特性实验界面。 (2)整定值设定 TQXDB-Ⅲ多功能微机保护实验装置保护整定值的设定方法有两种，任意选择一种均 可。一般用b办法设置) a.(一般不用这种方式设置)按装置面板上的ESC键进入管理菜单，并输入定值。菜 单详细操作可参见《TQXDBⅢ多功能微机保护实验装置用户手册》，注意输入完毕后按提 示保存。 2

微机继电保护实验指导书 2 (1) 程序下载 由于 TQXDB-III 多功能微机保护实验装置的功能可通过在线下载程序进行配置，因此 实验前必须下载需要的模块程序。本实验需要下载“电流继电器保护侧程序”和“电流继电 器监控侧程序”。 注意： TQXDB-III 多功能微机保护实验装置内部有两块 CPU 分别完成保护（逻辑）和监控功能，因此必须对 两块 CPU 程序同时下载更新，否则可能运行出错！ 下载程序步骤如下： a. 首先按住装置面板上的“ESC”键，再同时按住“RESET”键，3 秒后松开“RESET” 键，再松开“ESC”键，此时装置液晶屏上显示“程序正在下载中…”的信息。 b. 在 PC 机上运行“多功能微机保护实验装置管理程序”，点击进入“在线下载继电保 护程序”模块，见图 3-4。 图 3-4 下载程序界面 点击“通讯口设置”对应的下拉框，选择与 PC 机相连的串行口（首次安装为串口 1）， 串行口正确打开后，才能进行程序下载。点击“下载新保护程序”按钮，选择下载程序的存 放路径（路径为：“….\ 下载程序\特性实验下载程序\”）（ ….表示多功能微机保护实验装置 管理程序安装路径，默认安装路径为 C:\Program Files\Tq\多功能微机保护实验装置管理程 序），选择“电流继电器保护侧程序.dat”文件后进行下载，下载需要 1 分钟左右时间，下载 时请勿在 PC 机上做其他操作。下载成功后，屏幕上将显示“下载成功”的提示信息。点击 “下载新监控程序”按钮，选择“电流继电器监控侧程序.dat”文件进行下载。 c. 下载成功后按“RESET”键使 TQXDB-III 多功能微机保护实验装置重新复位运行， 如果下载正确，装置液晶屏上将显示电流继电器特性实验界面。 (2) 整定值设定 TQXDB-III 多功能微机保护实验装置保护整定值的设定方法有两种，任意选择一种均 可。(一般用 b 办法设置) a.（一般不用这种方式设置） 按装置面板上的 ESC 键进入管理菜单，并输入定值。菜 单详细操作可参见《TQXDB-III 多功能微机保护实验装置用户手册》，注意输入完毕后按提 示保存

微机继电保护实验指导书 b.进入“多功能微机保护实验装置管理程序”的“继电保护特性实验”模块，如图3-5。 选择“电流继电器实验”页面，点击“通讯口设置”对应的下拉框，选择与PC机相连的串 行口。选定“电流继电器”和“速动”选项，在文本框中输入定值后，点击“下载定值”按 钮即可。 了维电保护行性东给 G回☒ 电电路实阳抗座电实验比式至动地电器其地胜电公共参数 定值设置 厂电克进电站 厂速动 动作电瓷)：0.00 厂反时限 动作电连)：0.00 动作时间G):00 动作曲线：1一 厂零序电流造电强 厂速动 动作电随r010):0. 厂及时保 动作电适[3红0100：00W 动作时)：00 动作曲线：工可 厂负厚电是电路 厂速动 动作电点红21)：0.0明 厂反时限 动作电班3121)：0.00 动f作时间s):00 动性曲线：习 下套定值 串行和1 图3-5定值下载界面 (3)数字式电流继电器特性测试实验 测试内容及测试方法与DL-31型电流继电器近似，可参考。注意开关量动作接点应选 择“接点3”（实验台内部已连接好）。测试过程记录的数据及计算数据填入表3-1。 表31数字式电流继电器测试数据记录表 动作值(A) 返回值(A) 返回系数 1 3 4 平均值(A) 误差(%) 变差(% 返回系数 整定值(A) 3.2.4思考题 比较数字式电流继电器与DL31型电流继电器的返回系数，并分析两者不同的原因。 2

微机继电保护实验指导书 3 b. 进入“多功能微机保护实验装置管理程序”的“继电保护特性实验”模块，如图 3-5。 选择“电流继电器实验”页面，点击“通讯口设置”对应的下拉框，选择与 PC 机相连的串 行口。选定“电流继电器”和“速动”选项，在文本框中输入定值后，点击“下载定值”按 钮即可。 图 3-5 定值下载界面 (3) 数字式电流继电器特性测试实验 测试内容及测试方法与 DL-31 型电流继电器近似，可参考。注意开关量动作接点应选 择“接点 3”（实验台内部已连接好）。测试过程记录的数据及计算数据填入表 3-1。 表 3-1 数字式电流继电器测试数据记录表 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 整定值(A) 3.2.4 思考题 比较数字式电流继电器与 DL-31 型电流继电器的返回系数，并分析两者不同的原因

微机继电保护实验指导书 实验二数字式电压继电器特性实验 3.3.1实验目的 (1)了解数字式低电压、过电压继电器的常用算法。 (2)测试数字式低电压、过电压继电器的动作值和返回值，并与模拟式电压继电器的动 作值和返回值情况进行比较。 3.3.2实验原理及实验说明 3.3.2.1数字式电压继电器基本原理 数字式电压继电器分为低电压继电器和过电压继电器，可通过控制字进行选择。 过电压继电器反应于相间电压升高而动作，其动作方程为： Uo-o>Ud (3-3) 其中，U-Φ表示加入继电器的相间电压，U表示过电压继电器的整定电压值（用相 电压表示)。 低电压继电器反应于相间电压降低而动作，其动作方程为： Uw-Φ<V3Ua (3-4) 其中，U-Φ表示加入继电器的相间电压，Ua表示低电压继电器的整定电压值（用相 电压表示)。 数字式电压继电器动作逻辑框图如图3-6所示。 低电压模式 出口 Uw-中<V3UzD 过电压模式 Uo->3UZD 图3-6数字式电压继电器逻辑框图 数字式继电器一般采用傅式算法计算电压有效值。在离散系统中，用傅式算法计算基波 电压有效值的方法如下： 2kπ a1= >u(k)sin( N k=1 N (3-5) u(k)cos( kπ b1= A=l

微机继电保护实验指导书 4 实验二 数字式电压继电器特性实验 3.3.1 实验目的 (1) 了解数字式低电压、过电压继电器的常用算法。 (2) 测试数字式低电压、过电压继电器的动作值和返回值，并与模拟式电压继电器的动 作值和返回值情况进行比较。 3.3.2 实验原理及实验说明 3.3.2.1 数字式电压继电器基本原理 数字式电压继电器分为低电压继电器和过电压继电器，可通过控制字进行选择。 过电压继电器反应于相间电压升高而动作，其动作方程为： U  3Uzd (3-3) 其中， U 表示加入继电器的相间电压， Uzd 表示过电压继电器的整定电压值（用相 电压表示）。 低电压继电器反应于相间电压降低而动作，其动作方程为： U  3Uzd (3-4) 其中， U 表示加入继电器的相间电压， Uzd 表示低电压继电器的整定电压值（用相 电压表示）。 数字式电压继电器动作逻辑框图如图3-6所示。 低电压模式 U  3UZD & 过电压模式 U  3UZD & 出口 图 3-6 数字式电压继电器逻辑框图 数字式继电器一般采用傅式算法计算电压有效值。在离散系统中，用傅式算法计算基波 电压有效值的方法如下：              N k N k N k u k N b N k u k N a 1 1 1 1 ) 2 ( ) cos( 2 ) 2 ( )sin( 2   (3-5)