微机保护实验报告.docx
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微机保护实验报告
微机保护实验报告
微机保护实验报告
试验一变压器差动保护试验
一、试验目的
1.熟悉变压器纵差保护的组成原理及整定值的调整方法。
2.了解差动保护制动特性的特点,加深对微机保护的认识。
3.学习微机型继电保护试验测试仪的测试原理和方法
差动保护作为变压器的主保护,配置有波形对称原理的差动保护和差动电流速断保护。
其中,差动电流速断保护能在变压器区内严重故障时快速跳开变压器的各侧开关。
二、试验原理
电力变压器是电力系统中不可缺少的电力设备。
其故障分为内部故障和外部故障两种。
电流差动保护不但能够正确的区分区内外故障,而且不需要与其他元件的保护配合,就可以无延时地切除区内各种故障,具有独特的特点而被广泛的用作变压器的主保护。
图1所示为三绕组变压器差动保护的原理接线图。
图2为工况下,变压器相关电气量的向量关系图。
这里以Y/△-11主变接线为例,传统继电器差动保护是通过把主变高压侧的二次CT接成△,把低压侧的二次CT接成Y型,来平衡主变高压侧与低压侧的30度相位差的,然后再通过二次CT变比的不同来平衡电流大小的,接线时要求接入差动继电器的电流要相差180度,即是逆极性接入。
而微机保护要求接入保护装置的各侧CT均为Y型接线,显而易见移相是通过软件来完成的,下面来分析一下微机软件移相原理。
变压器差动保护软件移相均是移Y型侧,对于∆侧电流的接线,TA二次电流相位不调整。
电流平衡以移相后的Y型侧电流为基准,△侧电流乘以平衡系数来平衡电流大小。
若∆侧为△-11接线,软件移相的向量图如图2。
、
分别为变压器一次侧和二次侧的电流,参考方向为母线指向变压器;
、
分别为相应的电流互感器二次侧电流。
流入差动继电器KD的电流为:
保护动作的判据为:
设变压器的变比
,并且选择电流互感器的变比,使得
,则经推算可得:
忽略变压器的损耗,正常运行和区外故障时,一次电流的关系为
。
正常运行和外部故障时,变压器的差动电流为0,保护不会动作;变压器内部任何一点故障时,相当于变压器内部多了一个故障之路,流入差动继电器的电流等于故障电流。
只要故障电流大于继电器的动作电流,差动保护就能迅速动作。
这就是差动保护的基本原理。
三、实验过程
在本次试验中,用“继保之星”来模拟产生电力变压器差动保护信号,把信号输入继电保护开关柜进行信号处理,判断出保护是否动作出口跳闸。
试验接线图如下所示。
图3差动动作值测试实验接线
1、按图3-1接线,将保护柜上的差动保护压板1XB投入,确认接线正确后合上保护柜直流电源。
2、打开PC机,与保护装置进行通信连接;打开测试仪电源,与PC机连接。
图4距离保护原理说明
Z—表示距离保护装置
距离比较的方程两端同乘以一个不为零且大于零的
(输电线每千米的正序阻抗值)得到:
(1)
式
(1)称为动作方程或动作条件判别式。
表明距离保护是反应故障点到保护安装处间的距离(或阻抗)并与规定的保护范围(距离或阻抗)进行比较,从而决定是否动作的一种保护装置。
当
时,表明故障发生在保护范围内,保护应动作;当
时,表明故障发生在保护范围外,保护不应动作;当
时,表明故障发生在保护范围末端,保护刚好动作。
所以,距离保护又称为低阻抗保护。
设故障点d(或
等)发生金属性三相短路,则保护安装处的母线电压变为
,自母线流向线路的电流为
,则
;再设法取得
。
按式
(1)即可实现距离保护。
对于高电压、大电流的电力系统,母线电压与线路电流必须经过互感器后送入距离保护的测量元件(阻抗继电器),其值为
和
。
假设保护用的电压互感器和电流互感器的变比均为1,则测量元件感受到的测量阻抗
。
又因变比为1,在阻抗继电器上设置的整定阻抗
。
故得出阻抗继电器(也称距离保护)的动作方程
(2)
从式
(2)可知,距离保护是由阻抗继电器来实现阻抗(即距离)的测量,当满足式
(2)时,说明故障在内部,保护应动作。
三、试验步骤
本次试验中,用“继保之星”模拟线路的故障,并把相应的电气信息输入继电保护柜。
继保之星与保护柜的接线图如图6所示。
图5瞬时距离Ⅰ段内AB两相接地短路实验接线
1.按图3-8接线,退出压板1LP13(高频保护退出)、1LP16(零序Ⅰ段退出)、1LP17(零序Ⅱ段退出)、1LP18(零序总投入退出),其余压板全部投入。
确认接线正确后合上保护柜直流电源。
将1QK打到综重位置;重合闸控制字整定为检无压;距离保护控制字中与永跳相关的控制字均改成永跳退出;11QK1、11QK2打到本线。
2.打开PC机,与保护装置进行通信连接;打开测试仪电源,与PC机连接。
3.按←┛键,进入主菜单,选择“定值”对话框,选择“显示和打印”命令控件。
4.按←┛键,选择距离零序保护模件,查找到距离Ⅰ段阻抗定值为4Ω,线路正序阻抗角为80°,零序电阻、电抗补偿系数均为0.67。
5.打开“继保之星”中的“整组试验”;在整定阻抗栏填入距离Ⅰ段阻抗定值4Ω,线路正序阻抗角为80°,零序电阻、电抗补偿系数均为0.67,短路阻抗设为0.7倍的整定阻抗,故障类型选为“AB相接地”,故障方向选正向,故障类型选瞬时性,PT位置选母线侧,选定接点控制,开关断开延时设为40ms,开关合闸延时设为50ms,实验持续时间设为200ms。
6.开始试验,注意装置信号灯的变化;结束试验后,复归信号,并打印距离保护的故障录波。
7.将故障性质改为永久性,其它条件不变,再作一次试验,并打印故障录波,将两次事件进行比较分析,加深理解。
四、实验结果及分析
AB相永久性接地故障
时间ms
继保之星事件
保护动作情况
0
综重电流启动;高频保护启动
1
后被保护启动
5
距离保护1段动作;后备保护三条出口
11
开关跳开
16
相间距离1段动作
38
故障类型及测距:
AB相间短路11.1Km0.09+j0.56
68
综重合闸启动
1041
开关闭合
1067
开关跳开
综重重合闸出口
1110
综重重合闸复归
1124
距离重合加速动作;后备保护永跳出口
1152
故障类型测距:
AB相间接地11.01Km0.09+j0.55
1213
综重合闸启动
2212
综重重合闸复归
6187
综重电流复归
6189
高频保护整组复归
6192
后备保护整组复归
ABC三相瞬时性故障
时间ms
继保之星事件
保护动作情况
0
综重电流启动;高频保护启动;后备保护启动
1
后被保护启动
4
距离保护1段动作;后备保护三条出口
10
开关跳开
15
相间距离1段动作
37
故障类型及测距:
三相故障12.22Km0.127+j0.611
67
综重重合闸启动
1040
开关闭合
1066
综重合闸出口
1110
综重重合闸复归
5068
综重电流复归
5073
高频保护整组复归;后备保护整组复归
试验结果分析:
距离保护的动作时延
与故障点到保护安装处的距离之间的关系成为距离保护的时延特性。
目前,距离保护广泛采用三段式的阶梯时延特性,如图6所示。
距离保护一段为无时延的速动段;2段为带有固定时延的速动段,固定时延一般为0.3-0.6s;3段延时需要与相邻下级线路的2段保护配合,在其时延的基础上再加上一个时延级差
。
图6距离保护的时延特性
在第二组实验中,故障时瞬时性的,重合闸成功,之后系统进入正常运行。
由于继保之星与保护柜之间的时间不严格同步,测试结果在时间是上之间有部分误差,如用红色部分标出的部分,跳闸动作先于跳闸出口信号。
三段式距离保护各自的特点为:
距离Ⅰ段:
(1)保护本线路全长的80~85%;
(2)瞬时动作,即动作时限为0s。
距离Ⅱ段:
(1)保护本线路全长,但不超过下一条线路距离Ⅰ段的保护范围;
(2)延时∆t动作,一般动作时限为0.5s。
距离Ⅲ段:
(1)保护本线路全长,下一级线路全长,甚至更远;
(2)延时动作,一般动作时限为:
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