1、Ro线路单位长度的正序电阻；l 短路点至保护安装处的 距离。由上两式可以看到，短路点距电源愈远（I愈长）短路电流Lk愈小；系统运行 方式小（Rs愈大的运行方式）Ik亦小。Ik与I的关系曲线如图3-2曲线1和2所示。 曲线1为最大运行方式（Rs最小的运行方式）下的Ik = f（l）曲线，曲线2为最小运行方 式（Rs最大的运行方式）下的Ik = f（l）曲线。线路AB和BC上均装有仅反应电流增大而瞬时动作的电流速断保护，则当 线路AB上发生故障时，希望保护KA2能瞬时动作，而当线路BC上故障时，希 望保护KAi能瞬时动作，它们的保护范围最好能达到本路线全长的 100%。但是这种愿望是否能实现，需要
2、作具体分析。以保护KA2为例，当本线路末端ki点短路时，希望速断保护KA2能够瞬时 动作切除故障，而当相邻线路 BC的始端（习惯上又称为出口处）k2点短路时， 按照选择性的要求，速断保护 KA2就不应该动作，因为该处的故障应由速断保 护KA i动作切除。但是实际上，ki和k2点短点时，从保护KA2安装处所流过短 路电流的数值几乎是一样的，因此，希望 ki点短路时速断保护KA2能动作，而 k2点短点时又不动作的要求就不可能同时得到满足。图3-2单侧电源线路上无时限电流速断保护的计算图式中，K；i为了获得选择性，保护装置KA2的动作电流Iop2必须大于被保护线路AB外 部（k2点）短路时的最大短路
3、电流Ik max。实际上k2点与母线B之间的阻抗非常 小，因此，可以认为母线 B上短路时的最大短路电流Ik B max=Ik max。根据这个条件得到：I = k1 Iop2 rel 1 kBmax可靠系数，考虑到整定误差、短路电流计算误差和非周期分量的影响等，可取为1.21.3由于无时限电流速断保护不反应外部短路，因此，可以构成无时限的速动保 护（没有时间元件，保护仅以本身固有动作时间动作）。它完全依靠提高整定值 来获得选择性。由于动作电流整定后是不变的，在图 3-2上可用直线3来表示。直线3与曲线1和2分别有一个交点。在曲线交点至保护装置安装处的一段线路 上短路时，Iklop2保护动作。在
4、交点以后的线路上短路时，I k 1。考虑第一种情况，保护装置在最大负荷时能返回，则定时限过电流保护的返 回值应满足（3-4）考虑到I re I OP，将式（3-3）它改写为I re - Krel KssIL max式中，Kr!I 可靠系数，考虑继电器整定误差和负荷电流计算不准确等因素，取为 1.11.2。考虑到Kre=lre/lop，所以（3-5）I 川 1 （K lll K Iop rel ss L m aK re为了保证选择性，过电流保护的动作时间必须按阶梯原则选择（如图 3-5）。两个相邻保护装置的动作时间应相差一个时限阶段 ：to过电流保护灵敏系数仍米用式（3-2）进行检验，但应米用l
5、OP代入，当过电流保护作为本线路的后备保护时，应采用最小运行方式下本线路末端两相短路时 的电流进行校验，要求Ksen 1.31.5；当作为相邻线路的后备保护时，则应采用 最小运行方式下相邻线路末端两相短路时的电流进行校验，此时要求 Ksen 1.2o定时限过电流保护的原理图与带时限过电流保护的原理图相同， 只是整定的时间不同而已。tAtA 1tBtcJ t w图3-5 过电流保护动作时间选择的示意图3 保护的整定值计算1.2A o无时限电流速断保 k=1.1，过电流保护可靠Kzc=1.0 o图3-1中若取电源线电压为100V （实际为变压器副方输出线电压为100V）, 系统阻抗分别为Xs.ma
6、X=2Q、Xs.N=4Q、Xsmin=5Q，线路段的阻抗为10Q。线路 中串有一个2Q的限流电阻，设线路段最大负荷电流为 护可靠系数K1 =1.25,带时限电流速断保护可靠系数为 系数K=1.15，继电器返回系数Kre=0.85，自启动系数根据上述给定条件：（1）理论计算线路段电流保护各段的整定值计算：I IpuI III山=K5 末max.纣罟 2+2+/5.16 （ A ） 二 K口 i 末min 三 1.T 2 510： 2.78（ A）K=（1.15%.85）.2=1.62II tpu=0.5tpu =14.微机保护的原理（一）微机保护的硬件微型机保护系统的硬件一般包括以下三大部分。（
7、1） 模拟量输入系统（或称数据采集系统）。包括电压的形成，模拟滤波， 多路转换（MPX）以及模数转换（A/D ）等功能块,完成将模拟输入量准确的转 换为所需要的数字量的任务。（2） CPU主系统。包括微处理器（80C196KC）,只读存储器（EPROM）， 随机存取存储器（RAM ）以及定时器等。CPU执行存放在EPROM中的程序， 对由数据采集系统输入至 RAM的原始数据进行分析处理，以完成各种继电保护 的功能。（3） 开关量（或数字量）输入/输出系统。由若干并行接口适配器（PIO）， 光电隔离器件及有触点的中间继电器组成， 以完成各种保护的出口跳闸，信号报 警，外部接点输入及人机对话等功能
8、。微机保护的典型结构图5-1所示。:80C196 KC :输入输出系统图5-1微机保护典型硬件结构图（二）数据采集系统微机保护要从被保护的电力线路或设备的电流互感器、电压互感器或其他 变换器上获取的有关信息，但这些互感器的二次数值、输出范围对典型的微机电 路却不适用，故需要变换处理。在微机保护中通常要求模拟输入的交流信号为 芳V电压信号，因此一般采用中间变换器来实现变换。 交流电流的变换一般采用 电流中间变换器并在其二次侧并电阻以取得所需要的电压的方式。对微机保护系统来说，在故障初瞬电压、电流中可能含有相当高的频率分量 （例如2KHZ以上），而目前大多数的微机保护原理都是反映工频量的，为此可
9、以在采样前用一个低通模拟滤波器（ALF ）将高频分量滤掉。对于反映两个量以上的继电器保护装置都要求对各个模拟量同时采样， 以准确的获得各个量之间的相位关系，因而对每个模拟量设置一套电压形成。 但由于 模数转换器价格昂贵，通常不是每个模拟量通道设一个 A/D，而是公用一个，中 间经模拟转换开关（MPX）切换轮流由公用的A/D转换成数字量输入给微机。 模数转换器（A/D转换器或称ADC）。由于计算机只能对数字量进行运算，而电 力系统中的电流。电压信号均为模拟量，因此必须采用模数转换器将连续的模拟 量变为离散的数字量。模数转换器可以认为是一编码电路。它将输入的模拟量UA相当于模拟参考量（三）输入输出
10、回路（1）开关量输出回路开关量输出主要包括保护的跳闸以 及本地和中央信号等。一般都采用并行的 输出口来控制有触点继电器（干簧或密封 小中间继电器）的方法，但为了提高抗干 扰能力，也经过一级光电隔离，如图 5-2 所示。（2）定值输入回路对于某些保护装置，如果需要整定的项目很有限，则可以在装置面板上设置 定值插销或拨轮开关，将整定值的数码的每一位象接点那样输入。 对于比较复杂 的保护装置，如果需要整定的项目很多时，可以将定值由面板上的键盘输入， 并 在装置内设置固化电路，将输入定值固化在 e2prom中。本装置采用键盘输入方式设置定值，整定方法详见附录二中的有关使用说明。（四） CPU系统选择什
11、么级别的CPU才能满足微机保护的需求，关键的问题是速度。也就 是说，CPU能否在两个相邻采样间隔内完成必须完成的工作。本微机保护采用美国INTEL公司高档16位微处理器80C 196KC作为中央处理器。在80C 196KC的内部集成了 8路10位单极性A/D、6通道高速输出（HSO）和2通道高速输 入（HIS）、4通道16位定时器、全双工串行通讯接口、多路并行 I/O 口、512 字节片内寄存器等，集成度高、功能强大，极其利于构成各种高性能控制器。（五）微机保护的软件在DJZ-川实验保护台中，微机保护装有无时限速断电流保护，带时限电流 速断保护，定时限过电流保护以及电流电压联锁速断保护。在 D
12、JZ-川变压器微机试验台中，装有变压器差动保护和变压器速切保护两种。保护的软件是根据常规保护的原理，结合微机计算机的特点来设计的，具有 以下几个功能：（1）正常运行时，装置可以测量电流（电压），起到类似电流、电压表的作用，同时还起到监视装置是否正常工作的作用（2） 被保护元件（变压器及线路）故障时，它能正确地区分保护区内、外 故障，并能有效地躲开励磁涌流的影响。（3） 它具有较完善的自检功能，对装置本身的元件损坏及时发出信号。（4） 有软件自恢复的功能。电流电压保护软件基本框图如图 5-3所示。! r显示山段保护模块读键盘信息图5-3 DJZ-III试验台微机保护装置电流电压保护软件流程图三、
13、实验内容1 三段式电流微机保护实验图4微机电流电压保护实验原理接线图（1） DJZ-III试验台的常规继电器和微机保护装置都没有接入电流互感器 TA 回路，在实验之前应该接好线才能进行试验，实验用一次系统图参阅图 3-1,实 验原理接线图如图5-4所示。按原理图完成接线，同时将变压器原方 CT的二次 侧短接。（2）将模拟线路电阻滑动头移动到 0Q处。（3）运行方式选择，置为“最小”处。将交流电压表接到PT测量孔的任意 两相上。（4） 合上三相电源开关，直流电源开关，变压器两侧的模拟断路器 1KM、 2KM，调节调压器输出，使交流电压表指示从 0V慢慢升到50V。（5）合上微机装置电源开关，将无
14、时限电流速断保护（I段）动作电流整定 为2.58A，动作时间整定为0.05s;带时限电流速断保护（II段）动作电流整定 为1.39A，动作时间整定为0.5s；定时限过电流保护（川段）动作电流整定为 0.81A，动作时间整定为1s。同时将微机保护的I段（速断）投入，将微机保护 的II、III段退出，低压闭锁和使用重合相继电器的状态均改为 OFF。（6）此时A相、B相、C相负载灯全亮。（7） 因用微机保护，则需将LP1接通（微机出口连接片投入）。（8）任意选择两相短路，如果选择AB相，合上AB相短路模拟开关。（9）合上故障模拟断路器3KM，模拟系统发生两相短路故障，此时负荷灯部分熄灭。短路电流大于
15、速断（I段）保护整定值，故应由I段保护动作跳开模 拟断路器，从而实现保护功能。将动作情况和故障时 电流测量幅值记录于表5-1表5-1电流速断保护灵敏度检查实验数据记录表短路阻抗/ Q12345678最 大 运 行 方 式AB相短路I段动作情况VX短路电流/A5.244.463.643.172.8BC相5.084.323.563.102.74CA相0.460.490.520.48正常运行方式3.503.072.703.422.992.620.470.43最小运行方式2.612.550.39（10）断开故障模拟断路器，当微机保护动作时，需按微机保护箱上的“信 号复位”按钮，重新合上模拟断路器 2K
16、M，负载灯全亮，即恢复模拟系统无故 障运行状态。（11） 按表5-1中给定的电阻值移动短路电阻的滑动接头，重复步骤（ 9）和（10）直到不能使I段保护动作，再减小一点模拟线路电阻，若故障时保护还 能动作，记录此时的短路电流和滑线变阻器的阻值，记入表 5-1中（1代表保护动作，0代表保护不动作）。（12） 改变系统运行方式，分别置于“最大”、“正常”运行方式，重复步骤（6）至（11），记录实验数据填入表5-1中。（13） 分别改变短路形式为BC相和CA相，重复步骤（6）至（12）。（14） 将微机保护的II、川段投入，选择“正常”运行方式，并移动短路电阻的滑动接头至I段不能保护的区域，任意选择两
17、相短路，观察 II段或川 段是否会动作，并把现象及观察到的数据记录下来。（15）实验结束后，将调压器输出调回零，断开各种短路模拟开关，断开模 拟断路器，最后断开所有实验电源开关。注意事项：1、 调节短路电阻的过程中需要时刻观察指针的位置，在接近 0或 100的附 近应降低调节速度，当手柄无法转动时不要强行用力！2、 按下短路按钮后，若观察到保护无法动作的情况，需要在 5 秒内手动断 开短路按钮！当观察到保护动作后，也应及时断开短路按钮。3、 每做完一次短路实验，需按下微机保护装置的“信号复归”按钮，以及 光字牌下面的“复归按钮”对系统进行复位。4、 两次短路实验的间隔时间，需要在 20 秒以上。实验心得：在本次实验中我学习到了电力系统中微机型电流、电 压保护时间、电流、电压整定值的调整方法。还了解了电磁式保护与 微机型保护的区别。在实验过程中，我们小组成员表现非常积极，各 自持有自己的看法，互相讨论该怎么样做， 分工方面也配合得比较好， 我感觉我的能力又有了进一步的提升。
