重庆邮电大学移通学院自动化系

电力系统自动化及其微机保护实验

专    业 电气工程及其自动化

班    级     05111001     

学    号    0511100104      

姓    名      刘欣琪         

重庆邮电大学移通学院自动化系制

20##年12日

实验一、DL-31型电流继电器特性实验

一、实验目的：

1、了解常规电流继电器的构造及工作原理。

2、掌握设置电流继电器动作定值的方法。

3、学习微机型继电保护试验测试仪的测试原理和方法，并测试DL-31型电流继电器的动作值、返回值和返回系数。

二、DL-31型电流继电器简介：

DL-31型电流继电器用于电机、变压器及输电线的过负荷和短路保护中，作为启动元件。DL-31型电流继电器是电磁式继电器，当加入继电器的电流升至整定值或大于整定值时，继电器就动作，动合触点闭合，动断触点断开；当电流降低到0.8倍整定值时，继电器返回，动合触点断开，动断触点闭合。

继电器有两组电流线圈，可以分别接成并联和串联方式，接成并联时，继电器动作电流可以扩大一倍。继电器接线端子见图2-1-1，串联接线方式为：将④、⑥短接，在②、⑧之间加入电流；并联接线方式为：将②、④短接，⑥、⑧短接，在②、⑧之间加入电流。做实验时可任意选择一种接线方式。

图2-1-1 DL-31继电器接线端子

打开电流继电器面板前盖，拨动定值设定指针，可设定电流继电器的整定值。

三、实验接线：

1. 集控台内部已连接线说明：

本实验台将继电器线圈接成串联方式，并在实验台内部已将电流继电器的电流线圈输入端子（②、⑧端子）引到实验台面上电流继电器的各接线端，将电流继电器的动合触点（①、③端子）连接到实验台面上“常规保护出口”接线端上。

2. 实验中应连接的线：

将测试仪产生的单相电流信号与电流继电器对应的I，I_n端子连接，将“常规保护出口”接线端接到测试仪的任意一对开入接点上。并把实验台上的转换开关KK放在“电流”档。

四、测试方法：

    控制测试仪的输出，从小到大动态地改变加入电流继电器中的电流，直至其动作；再减小电流直至其返回，测试电流继电器的动作值、返回值和返回系数。可采用自动测试方法，也可采用手动测试方法。

五、实验内容：

    注：本实验需使用TQWX-II微机型继电保护试验测试仪，请仔细阅读《TQWX-II微机型继电保护试验测试仪用户手册》或继电保护信号测试系统软件帮助文件中的有关内容。

（一） 手动测试继电器动作值及返回值

方法：

将测试仪设置为手控方式对继电器进行测试：手动操作不断增加测试仪发出的电流，直至电流继电器动作；再不断减小电流，直至电流继电器返回。

步骤：

1. 按“三、实验接线”中的方法接好连线。

2. 打开测试仪电源，在PC机上运行桌面上的“继电保护特性测试”系统软件，进入“继电器特性通用测试”模块。如图2-1-2。

图2-1-2继电器特性通用测试界面

3. 设置测试仪的控制参数：分别设置测试仪的控制变量，开关量连接，见图2-1-3和图2-1-4。其中当前控制变量即：实验过程中按设置规律动态变化的量，测试仪产生的其余电气量在实验过程中均保持不变。本实验中需要动态改变加入到测试仪中的电流，因此把当前变量设为“Ia幅值”（假定接入电流继电器的量为A相电流）；变量的变化步长直接影响测试精度，为提高精度，可设为0.05A。

4. 在图2-1-2的“输出参数”区输入测试仪的固定量输出值和当前变量起始值。

注意：因当前变量变化步长为正数，当前变量Ia的大小起始值应小于设置的电流继电器动作定值。建议未连线的信号有效值设为0。

5. 按“开始试验”按钮，控制测试仪输出设定的电流。

6. 按“增加”按钮，测试仪按设定的步长增加电流的输出。直至输出的电流使电流继电器动作，测试仪采集到动作信号，并在实验结果的动作值栏中显示动作值。

 

图2-1-3 变量设置界面                    图2-1-4 开关量设置界面

7. 按“减少”按钮，测试仪按设定的步长减少电流的输出。直至输出的电流使电流继电器返回，测试仪采集到返回信号，并在实验结果的返回值栏中显示返回值，同时自动计算出电流继电器的返回系数。

8. 重复步骤3-7，测四组数据，分别计算动作值和返回值的平均值即为电流继电器的动作电流值和返回电流值，并计算整定值的误差、变差及返回系数。

    误差＝[最小动作值－整定值] / 整定值×100%

    变差＝[最大动作值－最小动作值] / 四次动作平均值×100%

    返回系数＝返回平均值 / 动作平均值

    将测试和计算结果填入表2-1-1。

9. 改变电流继电器的整定值，再次测继电器的动作值、返回值和返回系数，与表2-1-1结果比较后填入表2-1-2。

表2-1-1模拟式电流继电器动作值、返回值和返回系数实验数据

（二） 自动测试继电器的动作值及返回值

将测试仪设置为程控方式对继电器进行测试。设置测试仪的测试方式、变量范围，使测试仪自动按控制模式动态的改变发出的电流，自动测试电流继电器的动作值、返回值和返回系数。

表2-1-2模拟式电流继电器返回系数测试数据

步骤：

    1. 在图2-1-2界面的“控制操作”区选择“程控”方式。

2. 设置控制参数变量。其中“程控设置”参见图2-1-5。

图2-1-5 程控设置界面

“变化范围”:可界定当前设定变量变化的起点和终点，注意变化范围应能覆盖继电器的动作值和返回值。

“变化方式”：变量的变化方式，“始”为变化范围的起点，“终”为终点，“始，终”为单程变化，只能测量动作值；“始，终，始”为双程变化，可以同时测量动作值、返回值；

“步长时间”：变量按其步长变化时，每一步大小的保持时间。一般地，每步时间的设置应大于继电器的动作（或返回）时间。

“返回方式”：变量的返回方式，有动作返回和全程返回两种方式。设置为“动作返回”时，当前变量在从起点到终点的变化过程中，一旦程序确认继电器动作，则根据变化方式确定是否继续试验：当变化方式为“始，终”，则结束试验；变化方式为“始，终，始”，则改变变量的变化方向，向起点返回。设置为“全程返回”时，无论继电器动作与否，变量仅仅根据变化范围的设置进行变化，直至到达终点或返回到起点。测继电器的动作值和返回值必须设置为“动作返回”方式。

本实验中因需要测试电流继电器的动作值和返回值，应设置为“动作返回”并选择“始，终，始”的变化方式，确保测试仪测得电流继电器动作获取动作值后，减小产生的电流从而使继电器返回，再得到返回值。

3. 按“开始试验”按钮，控制测试仪按设置的方式输出电流。并将实验数据与手动方式进行比较。

六、思考题：

1、电磁型电流继电器的动作电流与哪些因素有关？

 答：电磁型电流继电器的动作电流与电流的整定值有关，也就是舌片上方的止位螺钉的位置有关，动作电流也与舌片的Z字型的舌片的Z的角度有关，还与铁芯上线圈的粗细，匝数，游丝的松紧程度有关。

2、什么是电流继电器的返回系数？返回系数的高低对电流保护的整定有何影响？

 答：返回系数的大小主要是继电器开断时间长短，返回系数是返回电流Ire和动作电流Iop的比值称为返回系数Kre,

实验二、LG-11型功率方向继电器特性实验

一、实验目的：

1、了解常规功率方向继电器的工作原理。

2、掌握功率方向继电器的动作特性试验方法。

3、测试LG-11型功率方向继电器的最大灵敏角和动作范围。

4、测试LG-11功率方向继电器的角度特性和伏安特性，考虑出现“电压死区”的原因。

5、研究接入功率方向继电器的电流、电压的极性对功率方向继电器的动作特性的影响。

二、LG-11型功率方向继电器简介：

功率方向继电器是一种反映所接入的电流和电压之间的相位关系的继电器。当电流和电压之间的相位差为锐角时，继电器的动作转矩为正，使继电器动作，控制接点闭合，继电器跳闸；当电流和电压之间的相位差为钝角时，继电器的动作转矩为负，继电器不动作，从而达到判别相位的要求。

功率方向继电器根据其原理可分为感应型、整流型、晶体管型。本实验采用LG-11整流型功率方向继电器，它一般用于相间短路保护。这种继电器是根据绝对值比较原理构成的，由电压形成回路、比较回路和执行元件三部分组成，如图2-3-1。

图2-3-1  LG-11型功率方向继电器原理接线图

图中整流桥BZ₁所加的交流电压为，称为工作电压；整流桥BZ₂所加的交流电压为，称为制动电压。其中、分别为加入功率方向继电器的电压和电流；为电压变换器YB的匝比；为电抗变压器DKB的模拟电抗。JJ为极化继电器。当电流从JJ的“*”端流入时，JJ动作；反之JJ不动作。因此LG-11整流型功率方向继电器的动作条件是工作电压大于制动电压，其动作方程为：

功率方向继电器灵敏角的调整可通过更换面板上压板Y的位置来实现。

三、实验接线：

1. 集控台内部已连接线说明：

本实验台内部已将功率方向继电器的电压输入端子（⑦、⑧端子）和电流输入端子（⑤、⑥端子）引到实验台面上功率方向继电器的各接线端，将继电器的动作接点（⑾、⑿端子）连接到实验台面上“常规保护出口”接线端上。

2. 实验中应连接的线：

由于功率方向继电器采用90º接线方式，因此可将U_BC和I_A（或U_CA和I_B，或U_AB和I_C）接入继电器，分别构成的是A相功率方向继电器、B相功率方向继电器和C相功率方向继电器。

例如按A相功率方向继电器接线时，可将测试仪产生的B相电压和C相电压分别与功率方向继电器对应的U，U_n端子连接，A相电流信号与功率方向继电器I，I_n端子连接。

将“常规保护出口”接线端接到测试仪的任意一对开入接点上。并把实验台上的转换开关KK放在“功率方向”档。

四、实验内容：

实验之前，首先按“三、实验接线”中的方法接好连线。

注意：

因功率方向继电器反映所接入的电流和电压之间的相位关系而动作，因此接线完毕后，一定要检查接线极性是否正确。

打开测试仪电源，在PC机上运行继电保护信号测试系统软件，进入“继电器特性通用测试”模块。

(1) 测试LG-11功率方向继电器的最大灵敏角

方法：

功率方向继电器的。以加入到继电器中的电流为参考向量，设置，这样＝0°。固定加入到继电器中的电压的大小，改变电压相角即相当于改变，通过测试测量功率方向继电器的动作区从而得到继电器的最大灵敏角。

为了得到正确的最大灵敏角，一定要测得功率方向继电器完整的动作区域，因此设置的电压相角改变的方向最好使继电器的动作过程为：

动作区外－>动作边界1－>进入动作区->动作边界2－>动作区外，如图2-13。

图2-13 功率方向继电器动作范围示意图

步骤如下：

a. 打开测试仪电源，在PC机上运行“继电保护特性测试系统”软件，进入“通用继电器动作特性测试”模块。

b. 输出参数设置：手动输入测试仪的输出参数：，为方便观测相角，设置，即。大小固定为57.735V。其他未连线的信号有效值设为0。

c. 采用程控方式测试功率方向继电器的动作范围。

变量设置为“相角”，步长设置为2度。从图2-13可知，当以为参考向量时，相角即相角的理论动作范围为：[-90°，+90°]。

为了同时测出动作边界1和动作边界2，返回方式应选择“全程返回”（如果设置为动作返回只能测得动作边界1）。

测试完成后记录实验结果中显示的“始角度”和“终角度”，即为和，填入表2-5。

d. 计算最大灵敏角。

功率方向继电器的最大灵敏角为：，填入表2-5。

e. 改变功率方向继电器的灵敏角为-45°，重复实验，并将测量和计算结果填入表2-5。

表2-5 最大灵敏角测试实验数据（保持电流为5A，0度）

(2) 测LG-11功率方向继电器角度特性

方法：整定功率方向继电器的灵敏角为-45°。设置固定为，固定为0V∠0°，则的角度即为。

在功率方向继电器的动作区内设置不同的，测出每一个下使继电器动作的最小起动电压，填入表2-6。并根据测得的数据绘制功率方向继电器的角度特性。

提示：

测试过程中，当前变量应选择幅值。

表2-6 功率方向继电器角度特性测试数据

(3) 测LG-11功率方向继电器的伏安特性

方法：整定功率方向继电器的灵敏角为-45°。固定加入到继电器中的电压和电流的相角，使＝（该最大灵敏角为上述实验实测值），即相角设为0°，固定为0V∠0°，相角固定为。从5A开始依次减小，测出每一个不同电流下使继电器动作的最小起动电压（即幅值）。

将数据填入表2-7，并根据测得的数据绘制功率方向继电器的伏安特性曲线。

表2-7 伏安特性实验数据(保持不变)

五、思考题：

(1) LG-11型功率方向继电器的动作区是否等于180度？为什么？

  答：不一定，因为当加入继电器的电压低于功率继电器的启动电压时，即使是在工作区内也无法运作。

(2) 功率方向继电器采用90度接线方式具有什么优点？

   答：功率继电器的内角采用45°，要求90°接线，即IA与Ubc,IB与Uca,IC与Uab,对各种两相短路都没有死区，因为继电器加入的是非故障的相间电压，其值很高。

(3) 用相量图分析加入功率方向继电器的电压、电流极性变化对其动作特性的影响。

    

第二篇：《电力系统继电保护》实验报告

网络高等教育

《电力系统继电保护》实验报告

学习中心：

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学生姓名：

实验一 电磁型电流继电器和电压继电器实验

1、实验目的

1、熟悉DL型电流继电器和DY型电压继电器的的实际结构，工作原理、基本特性；

2、学习动作电流、动作电压参数的整定方法。

二、实验电路

1．过流继电器实验接线图

2.低压继电器实验接线图

三、预习题

1. DL-20C系列电流继电器铭牌刻度值，为线圈__并联__时的额定值；DY-20C系列电压继电器铭牌刻度值，为线圈__串联_时的额定值。(串联，并联)

2.电流继电器的返回系数为什么恒小于1？

由于有摩擦力矩和剩余力矩的存在，使得返回量小于动作量。根据返回力矩的定义，返回系数恒小于1。

四、实验内容

1．电流继电器的动作电流和返回电流测试

表一 过流继电器实验结果记录表

2．低压继电器的动作电压和返回电压测试

表二 低压继电器实验结果记录表

表二 低压继电器实验结果记录表

五、实验仪器设备

六、问题与思考

1．动作电流（压），返回电流（压）和返回系数的定义是什么？

答：1. 使继电器返回的最小电压称为返回电压；使继电器动作的最大电压称为动作电压;返回电压与动作电压之比称为返回系数。

2.使继电器动作的最小电流称为动作电流;使继电器返回的最大电流称为返回电流;返回电流与动作电流之比称为返回系数。

2．返回系数在设计继电保护装置中有何重要用途？

答：返回系数是确保保护选择性的重要指标. 让不该动作的继电器及时返回,使正常运行的部分系统不被切除.

实验二 电磁型时间继电器和中间继电器实验

一、实验目的

1、熟悉时间继电器和中间继电器的实际结构、工作原理和基本特性；

2、掌握时间继电器和中间继电器的的测试和调整方法。

二、实验电路

1．时间继电器动作电压、返回电压实验接线图

2．时间继电器动作时间实验接线图

3．中间继电器实验接线图

4．中间继电器动作时间测量实验接线图

三、预习题

影响起动电压、返回电压的因素是什么？

答：(1)剩余力矩的大小；

(2)衔铁与铁芯之间的气隙大小；

(3)可动部分的摩擦力矩。

四、实验内容

1．时间继电器的动作电流和返回电流测试

表一 时间继电器动作电压、返回电压测试

2．时间继电器的动作时间测定

表二 时间继电器动作时间测定

3．中间继电器测试

表三 中间继电器动作时间实验记录表

五、实验仪器设备

六、问题与思考

1．根据你所学的知识说明时间继电器常用在哪些继电保护装置电路？

答：时间继电器常用在：过流保护、过负荷保护、过压保护、欠压保护、失磁保护、低周保护电路中

2．发电厂、变电所的继电器保护及自动装置中常用哪几种中间继电器？

答：静态中间继电器、带保持中间继电器、电磁式中间继电器

延时中间继电器、交流中间继电器、 快速中间继电器

大容量中间继电器