继电保护实验指导书(2024年简装)

电力祭统继也爰护试验指导书

电气与电子工程学院

微机爱护试验室

华北电力高校

2024年3月

实验注意事项

试验是教学的重要环节之一，通过试验可以巩固和丰富已学到的理论学

问，发觉和探讨试验中出现的新问题；培育实事求是、科学严谨的工作作风;

并能进一步培育试验技能，为学生今后走上工作岗位打下良好基础。

为保证明验正常顺当进行，保证明验教学质量，试验者应遵循以下规定:

1、试验前做好充分预习，明确试验目的、要求、方法、和步骤。

2、通电前，必需经老师检查电路接线，确认无误后，方可通电试验。

3、爱惜计算机及试验设备，未搞清运用方法之前，不准随意运用。

4、试验中要随时留意现象的视察，假如发生故障或异样，（保险熔断，表计

指示不正常，电路出现冒烟等）必需马上断开电源,并告知老师。

5、对违反操作规定以及损坏仪器、设备、工具和元器件者应检查缘由，对

情节严峻者，还要按学校有关规定进行赔偿。

6、要始终保持试验室宁静和整齐，不得在室内喧哗、打闹、随意走动。

7、试验结束，应先断开各仪器电源开关，再断开试验台上电源开关。把全

部仪器设备、导线、座位等归位，整理就绪，清扫后经允许才能离开。

目录

一、电磁型电流继电器和时间继电器试验3

二、单侧电源辐射线路电流爱护试验7

三、距离爱护试验12

其动作值的范围即为刻度盘上所小的值。当线圈并联时，其动作值为刻度盘上值的两倍。

ii）变更弹簧的拉力可进行起动电流的匀称整定。

iii）要求测出在继电器线圈串联及并联状况下，整定把手放在不同位置时（即刻度

最小，刻度中间，刻度最大三个位值）。继电器的动作电流值。

（3）测定DL型继电器的返回电流：

待继电器动作后，使通入的电流平滑下降宜至使继电器接点返回，此时电流即为继

电器的返回电流Ih。

（4）返回系数：

将测出的Id,,Ih填入表中，计算返回系数。Kh=—

Idz

电流继电器的返回系数Kh不应小于0.85。当Kh大于0.9时，应留意触点压力不

应太小。

表一

两线圈串联两线圈并联

整定把手位置

刻度最小刻度中间刻度最大刻度最小刻度中间刻度最大

Idz（安）

Ih（安）

Kh

（5）继电器的调整方法：

动作值不符合刻度盘时，可按以下依次进行调整：

i）将继电器的把手放在最大值，当测出的动作电流值小于盘上数值时，应调整左

限止杆，可将舌片的起始位置远离电磁铁的磁极；大于盘上数值时，则应调整左限止杆,

将其移近磁极。

ii）再将把手放在最小值，测动作电流。由于第一步已将最大值调整到与刻度盘相

符满意要求。若最小值还不符合要求，则可以用变更弹簧拉力进行调整，顺时针移动弹

簧使电流削减，反之增大。

刻度盘调整的同时，要检查最大位置的返回系数及最小位置时接点接触的牢靠性，满意

要求后再检查中间位置的刻度。

返回系数不符合规定值时的调整方法：

返回系数是继电器的重要指标，对于过电流继电器其返回系统总是小于1,要求在

满意牢靠性的基础上返回系数大些，这样可使爱护装置具有较高的灵敏度，

通过调整Z形舌片的右限位杆或左限位杆，使舌片终止位置时的端部与磁极间的问

隙愈大，返回系数愈大，反之则愈小。舌片起始位置离开磁极的距离愈大，返回系数愈

小，动作值与返回系数的调整是相互关联的，须反复调整方可完成。

3、时间继电器的调整试验：

3.1试验目的及内容：

（1）了解时间继电滞的内部结构及动作原理，熟识时间继电器的型号及主要参数。

（2）测量动作电压值与返回电压值。测量动作时间，学会调整这些参数的方法。

3.2试验方法与步骤：

（1）试验结线如图（二）所示

•熟识继电器额定参数。

•按图接线。

•请老师检查接线。

•按附录I有关章节所述，打开测试仪电源。

•在测试仪人-机对话界面设置各量。

・测试仪运用方法见附录I有关章节（建议用手动试验）

图（二）

（2）起动电压及返回电压值检验

输入电压从零起先逐步增加，直到继电器接点闭合。

直流时间继电器的动作电压不应大于70%的额定电压值（VdzW70%Ue）,返回电压

值%要求大丁5%的额定电压值（14>0.05Ue〕。若动作电压过高，则应检查返回弹簧

弹力是否过强，衔铁在黄铜管内或衔铁弯板在固定坐槽内摩擦是否过大；若返回电压过

低，则应检查摩擦是否过大，返回弹簧弹力是否过弱。

表二

额定电压（V）动作电压（V）返回电压（V）

留意：测试过程中电压步长值要适当（L5V数量级）。

（3）检验继电器动作时间。

将时间整定在所要求的刻度上，（时间的整定是利用变更延时静接点位置与时间刻

度上的时间刻度数对准）。

利用测试仪时间测试功能可以同时显示时间继电器的动作时间。

试验时分别取两个时间定值力，力（依据详细继电器确定），把测量时间记在表三

中，并分析是否满意要求。要求在时间继电器整定位置，于额定电压下测量动作时间三

次，每次测量值与整定值误差按厂家的技术规范规定的范围：

・DS-111型±0.15〃・DS-112型±0.10"・DS-113型±0.15〃

表三

tlt2

一次二次三次一次二次三次备注

整定值

误差

当测量时间与刻度值不符时，可按下述方进行调整

i）当刻度起始位置与定值不符，首先调整刻度盘的位置以满意要求，如动作时间

长可将刻度盘往顺时针方向移一角度。

ii）在最大刻度处于定值不符则应调整钟表机构。调整钟表机构时，将延时静点及

刻度盘取下，将外壳作为延时动作接点，扇形齿终点限止挡对外壳绝缘可作为静接点,

接入秒表进行检查。

时间调整可用下述几种方法，使其满意钟表机构的时间误差规范。

1）调整钟表轴承丝，使钟摆在弹簧的作用下能匀称地摇摆。假如测得的时间短，

则使钟摆与摆齿轮咬合深些，反之则咬合浅些。调整宜细致，严禁有打滑或卡死现象出

现。

ii）调整钟摆上的平衡锤，如测得的时间短，应将两个平衡锤距离调远，如时间过

长，则应调近些。

iii）调整钟表弹簧的支架位置，时间短弹力可调弱些。

4、思索题：

a）电流继电器的返回系数和，为什么要求在Kh0.85~0.9之间，太大或太小

有什么问题？

b）电流继电器的二组线圈串联改为并联时其整定值有何变更，为什么？

c）时间继电器的动作电压为何不应大于70%的额定电压？

试验二、单侧电源辐射线路电流爱护试验

1、试验目的

1、驾驭常用电流继电器、时间继电器动作值的整定。

2、熟识单侧电源辐射网线路各阶段式电流爱护相互协作工作。

2、试验原理

由《电力系统分析》课程学问可知，当供电网络中随意一点发生三相短路时，流过

短路点与电源间线路中的电流急剧增大（相对负荷电流），短路电流中包含短路工频周

期重量、暂态高频重量、和衰减直流重量。

Ed

IK=—=----------

ZLZS4-ZK

式中E°——系统等效电源的相电势；

Zk一一短路点至爱护安装处之间的阻抗：

Zs——安装处至系统等效电源之间的阻抗；

K。一一短路类型系数，三相短路取1,两相短路取名。

电流速断、限时电流速断和过电流爱护都是反映于电流上升而动作的爱护装置，它

们之间的区分主要在于按不同的原则来选择启动电流。即速断是按躲过线路末端的最大

短路电流来整定，限时速断是依据躲开前方相邻元件电流速断爱护的动作电流整定，而

过电流爱护则是依据躲过最大负荷电流来整定。为了保证爱护的选择性，各段爱护还需

在动作时限上有所协作。

图（一）为一3EKV单侧电源输电网，线路XT的继电爱护为三段式电流爱护。

图（一）二段式电流爱护计算实例

在最大和最小运行方式下，D、。2、。3点三相短路电流见表（一）

短路点Di力2。3

在最大运行方式下，

1600720320

三相短路电流（安）

在最小运行方式下，

1420690300

三相短路电流（安）

已知线路XT在正常时负荷电流为170安培，电流互感器变比m=800/5,爱护采

纳两相不完全星形接线，线路X-2过流爱护的动作时限为2秒。试计算各段爱护的动作

电流并确定动作时限，如表（二）。

爱护类型动作电流（安）时限（秒）

电流速断（I段）匚|=0

Vdz.X—kkXId.2.niaxXkjxX%*=

限时电流速断（II段）z".i=〃+&=

Idz.\=k"kXk'kXId3.maxXkjxX,为,=

过电流爱护（III段）j_kkxkjx―/1.1=t.2+At=

Idz.l——r---XlTt..maxX%/一

Kh

kk一一电流速断牢靠系数（），KJX一一接线系数（1）,m一一电流互感器变比

（800/5）o

k'k一一电流速断牢靠系数（1.2-1.3）,k"k一—限时电流速断牢靠系数（），KJX

一一接线系数（1）,ni一—电流互感器变比（800/5）o

kk一一限时过电流牢靠系数（），kh一—电流继电器返回系数（0.85）,KJX一一

接线系数（1）,m——电流互感器变比（800/5）,Ir.max——最大负荷电流。

3、试验方法与步骤

3.1、爱护动作值整定

依据计算出来的各段每个继电器的动作值（电流、时间），在继电器上进行整定，然

后，依据图（二）进行试验接线。

3（二）三段式电流爱护原理图

3.2、模拟故障，测试爱护动作状态

•请老师检查接线。

•按附录I有关章节所述，打开测试仪。

・选定适当人-机对话界面。

•测试方法见附录1有关章节（建议用手动试验）

（1）依据计算结果，在测试仪人■机对话界面上，设定短路类型为三相短路，短路

电流大小如表（三）所示，并使测试仪处于测试状态，视察各个继电器的动作状况，将

测试结果填入表（三）

表（三）:

故障短路电电流继电器时间继电器信号继电器中间继电器爱护动作时

类型流（安）状态（动作）状态（启动）状态（动作）状态（动作）类型限（秒）

1LJ1XJ

三相

22LJ2SJ2XJZJ

短路

3LJ3SJ3XJ

1LJ1XJ

三相

32LJ2SJ2XJZJ

短路

3LJ3SJ3XJ

1LJ1XJ

三相

42LJ2SJ2XJZJ

短路

3LJ3SJ3XJ

1LJ1XJ

三相

52LJ2SJ2XJZJ

短路

3LJ3SJ3XJ

1LJ1XJ

三相

62LJ2SJ2XJZJ

短路

3LJ3SJ3XJ

（2）设定短路类型为两相短路，短路电流大小按表（三）所示各短路电流大小,

对应计算出同一故障点两相短路的短路电流大小，完成表（四）。

表（四）:

故障短路电电流继电器时间继电器信号继电器中间继电器爱护动作时

类型流（安）状态（动作）状态（启动）状态（动作）状态（动作）类型限（秒）

1LJ1XJ

两相

2LJ2SJ2XJZJ

短路

3LJ3SJ3XJ

1LJ1XJ

两相

2LJ2SJ2XJZJ

短路

3LJ3SJ3XJ

1LJ1XJ

两相

2LJ2SJ2XJZJ

短路

3LJ3SJ3XJ

两相1LJ1XJ

ZJ

短路2LJ2SJ2XJ

3LJ3SJ3XJ

1LJ1XJ

两相

2LJ2SJ2XJZJ

短路

3LJ3SJ3XJ

思索题：

1、在三段式电流爱护中，假如在I段爱护范围内发生了相间短路：①假如I段的启动

元件拒动，将如何切出故障？②假如是爱护的出口中间继电器拒动，将如何切出故障？

2、同一地点发生不同类相的短路故障，三段式电流爱护系统动作的类型是否相同？为

什么？

试验三、距离爱护试验

1、试验目的

1）了解微机爱护装置在大电流接地系统下的整定计算

2）熟识微机爱护装置距离爱护测试方法

2、试验原理说明

2.1距离爱护基本原理与构成

利用爱护安装处测量电压和测量电流的比值—所构成的继电爱护方式称为

阻抗爱护。对于输电线路，由于4=2“=卬1，所以，还能反映短路点到爱护安装

1m

处的距离，因此，通常也称为距离爱护c其中.Z1为线路单位长度正序阻抗，Im短

路点距离。

依据测量阻抗在不同状况下的“差异”，爱护就能够区分出系统是否发生故障，以

及故障发生的范围一一正向范围，或反向。

2.2CSL-161B微机爱护装置说明：

CSL161B线路爱护装置配置了闭锁式高频距离和高频零序方向爱护、三段式相间距

离、三段式接地距离、四段式零序方向电流爱护及三相一次重合闸，适用于大电流接地

系统的线路爱护。

1）、硬件构成原理

模

拟

量

开

输

关

入

(量

模

三

输

数

相

入

变

电

换

开

压

电

关

电

路

量

流

输

零

出

序

电

压

电

流采样脉冲

)

图（1）、硬件构成原理

2）、起动元件

装置设有一个反映任一相相电流突变量的起动元件，起动元件不起动时，高频、距

离和零序爱护均不投入。

3）、距离爱护

阻抗动作特性：本装置采纳多边形动作特性，为保证出口短路的明确方向性，采纳

电压记忆，即用故障前的电压顺移两个周波后，同故障后电流比相。

4）、高频爱护

本装置设置了高频相间距离爱护和高频零序方向爱护，通道方式只考虑闭锁式，不

适用于允许式。

5）、零序爱护

零序爱护设计为四段零序方向爱护。

6）、重合闸

本装置线路抽取电压的小变压器一次侧的额定电压固定为100伏，抽取电压的额定

值则可以为100伏，也可以为57伏。

7）、人机对话板（MMI）

本装置MMI所采纳的单片机片内集成了很强的计算机网络功能，可以通过在片外的

网络驱动器（主要是一个耐高压的隔离脉冲变压器）干脆连至高速数据通讯网.

单片机还设有11个多功能的I/O线可以完成多种功能，例如:键盘和液晶显示器（LCD）。

本装置面板上设有六个键和一个液晶显示器，为节约MMICPU的I/O口线，实际电

路中MMI同LCD的连线是经过移位寄存器和锁存器相连的。键盘也是经过编码器连接的。

键盘和LCD的操作见后面人机对话说明。

8）、定值清单

表⑴

序号代码定值名称整定范围

01KG1限制字10000—FFFF

02KG2限制字20000—FFFF

03KG3限制字30000—FFFF

04RDZ阻抗特性电阻重量定值0—99.9Q

05XXI相间距离I段电抗重量定值0—99.9Q

06XX2相间距离II段电抗重量定值0—99.9Q

07XX3相间距离III段电抗重量定值0—99.9Q

08XD1接地距离I段电抗重量定值0—99.9Q

09XD2接地距离IT段电抗重量定值0—99.9Q

10XD3接地距离III段电抗重量定值0—99.9Q

11TX2相间距离IT段时间定值0—99.9S

12TX3相间距离HI段时间定值0—99.9S

13TD2接地距离II段时间定值0—99.9S

14TD3接地距离HI段时间定值0—99.9S

15101零序I段电流定值0—99.9A

16102零序II段电流定值0—99.9A

17103零序III段电流定值0—99.9A

18104零序IV段电流定值0—99.9A

19T02零序II段时间定值0—99.9S

20T03零序III段时间定值0—99.9S

21T04零序IV段时间定值0—99.9S

22TCH重合闸时时间定值0—99.9S

23VTQ检同期用同期角度20°—50°

24IQD突变量启动元件电流定值0—20.9A

25TJW推断静稳破坏电流元件定值0—99.9A

26KX电抗重量零序补偿系数0—1.99

27KR电阻重量零序补偿系数0—3.99

28CT线路CT变比0—99.9

29PTPT变比0—99.9

30XI线路每公里的电抗值（一次值）0—99.9

定值说明和整定建议：

限制字说明：KG1、KG2、KG3为三个十六位二进制限制字，每个限制字相当于十六个软

件功能限制开关：

表(2)

D15D14D13D12D11D10D9D81)7D6D5D4D3D2D1D0

KG1限制字各位定义如下:

表（3）

位号位取值二1位取值二0含义及作用

D0投入退出零序I段带方向

D1投入退出零序口段带方向

D2投入退出零序IH段带方向

D3投入退出零序TV段带方向

D4投入退出加速零序TT段

D5投入退出加速零序III段

D6投入退出加速零序IV段

D7投入退出距离I段和零序I段延时150ms动作

D8投入退出重合后瞬时加速距离II段

D9投入退出重合后瞬时加速距离HI段

D10投入退出重合后延时1.5s加速距离III段

Dll投入退出距离I、H段不经振荡闭锁

D12IN=1AIN=5A重合后电抗相近原理后加速

D13投入退出CT额定值选择

D14投入退出M键功能

D15投入退出模拟量输入自检，PT、CT断线检查

注：运行时D14应为“0”,D14=l仅用于调试。运行时D15应为“1"，D15=0仅用

于调试。

KG2限制字主要用于重合闸及特别爱护功能限制，

KG3用于当高频爱护压板投入时高频停信元件选择限制。当高频爱护不用时，可整

定为0000H。这里不再详述。

2.3、距离爱护爱护区

阻抗动作特性：本装置采纳多边形动作特性，为保证出口短路的明确方向性，采纳

电压记忆，即用故障前的电压顺移两个周波后，同故障后电流比相。

图（2）相间距离爱护动作区

3、试验内容和步骤

3.1整定值输入：

依据定值清单（表4）,修改定值。

利用面板上的人机对话功能，在四方键盘上按空£丁＞,使人机对话功能进入

SET-LST,LCD显示SMOO”,再按＜SET＞,显示：SN=OO,

再按四方键盘上（tI键），即可看到各个定值字段及定值。

按〈I键），LCD即显示KG1=XXXX.......o

若修改定值定口将KG1=0000,修改为KG1=400F）,用（-f键）选择某位,用（tI

键）变更数值，每一位都设置完毕，再按＜SET＞确认。然后再选择下一项定值。全部定修

改完毕，按四方键盘（Q＞：

LCD显示“SENDSETING,Y：SET,N：QUIT”。

按＜SET＞：

LCD显示“BURNSETING,Y：SET,N：QUIT。

按SET：

LCD显示“BURNTO00”。

按SET：

LCD显示：“AreYouSure?Code0000”将Code0000改为CodeXXXX（设置

密码），

按＜5£»：

LCD显示“ANSSuccess!”，再按＜SET＞后显示“SETBURNOK00”，

按＜Q＞键，复归正常。

表4

KG1=9243KG2=8413KG3=0000RDZ=10DXX1=2QXX2=5QXX3=8Q

XD1=2QXD2=5QXD3=8CTX2=0.5sTX3=3.OSTD2=1.OSTD3=3.OS

I01=8A102二5AI03=3A104=1.5AT02=0.5ST03=2ST04=4.OS

TCH=1.OSVTQ=20°TQD=1AIJW=3AKX=O.6KR=2.3CT=0.12

PT=1.1X=0.40

3.2模拟短路故障试验：

1）试验接线如图（3）,并按下列步骤进行：

•按图接线，

•请老师检查接线〉

•使测试仪在工作状态。

•在测试仪人-机对话界面设置各量。

•测试方法见附录1有关章节（建议用整组试验）

投入投入距离爱护（26号端子与19号端子相连），依据表5表、表6,电流、阻抗值,

测试爱护装置每一种爱护项目的动作状况，记录动作时间并比较显示的报文与表中所列

是否一样。

试验留意事项：

a）本试验属于采纳模拟突然短路的方法进行，

b）相间接地距离元件具有记忆特性，在模拟出口短路时，短路之前应加电压，距离

爱护才能正确动作。

Ua--------OUa

UbTQt-------—-OUb

Uc0--—------OUc

Un0-------—-OUn

la——-O工a工之

TXDhyyTh

Icyy

InT9t—-O310O-

至合画0———-O圭合1画出口

三跳0——-O跳网出口

公共湍0——+KM

测试仪保护装置

图（3）试验接线

表5

爱护项目动作时重合闸时间

故障类型电流电抗报文

间（秒）（秒）

X=0.7XDi

AN瞬时lAN-In

X=1.1XD2

X=0.9XD2

接地距离BN瞬时IBN-In

X=1.1XD2

X=0.9XD3

CN永久ICN-In

X=1.1XD3

注：做接地距离爱护试验时，测试仪人-机对话界面设置：

故障电流：5安培；故障电阻：1