微机保护实验指导书
电气与电子工程学院 微机保护实验室
华北电力大学 2011年10月
实 验 注 意 事 项
实验是教学的重要环节之一，通过实验可以巩固和丰富已学到的理论知识，发现和探讨实验中出现的新问题；培养实事求是、科学严谨的工作作风；并能进一步培养实验技能，为学生今后走上工作岗位打下良好基础。
为保证实验正常顺利进行，保证实验教学质量，实验者应遵循以下规定： 1、实验前做好充分预习，明确实验目的、要求、方法、和步骤。 2、通电前，必须经老师检查电路接线，确认无误后，方可通电实验。 3、爱护计算机及实验设备，未搞清使用方法之前，不准随便使用。 4、实验中要随时注意现象的观察，如果发生故障或异常，（保险熔断，表计指示不正常，电路出现冒烟等）必须立即断开电源,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原因，对
情节严重者，还要按学校有关规定进行赔偿。
6、要始终保持实验室安静和整洁，不得在室内喧哗、打闹、随意走动。 7、实验结束，应先断开各仪器电源开关，再断开实验台上电源开关。把所有仪器设备、导线、座位等归位，整理就绪，清扫后经允许才能离开。
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目 录
一 、微机保护实验一 二、微机保护实验二
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实验一、微机保护基本原理实验
1、实验目的：
1） 了解数字式线路保护装置硬件基本构成。 2） 掌握数字式线路保护装置安装调试方法。 2、CSL—161B数字式线路保护装置简介：
本装置是以微型计算机为核心构成的以距离保护为重点的微机保护装置。用于110KV输电线路，具有闭锁式高频距离和高频零序方向保护、三段相间距离、三段接地距离、四段零序方向电流保护及三相一次重合闸。
本装置的硬件主要由下列部分构成:
１）交流插件（AC）:本插件将系统电压互感器、电流互感器二次侧强电信号变换 成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用。本插件设有九个模拟量输入变压器（TV 及TA），分别用于三相电压、三相电流、3U0、3I0（或IX）及重合闸检同期用的线路抽取电压UX。
2） 模数变换插件（VFC）：本插件共有九路电路结构完全相同的电压频率变换器，分别将交流插件输出的五路电压和四路电流变换成脉冲频率随输入模拟量幅值大小变化的脉冲量，并经快速光耦光电隔离后送至CPU 系统中的计数器计数，以实现模数转换。 ３） 保护CPU 插件：是整套保护装置核心部分。本插件所用单片机的总线不引出，片内包括了装置所要求的各种外设功能逻辑。其上配有存放工作程序的只读存储器（ＲＯＭ），由于单片机内无EPROM，因而在片外设置了一片串行EPROM，利用CPU 的两根I/O 线相连，一根作串行数据线（SD），另一根作串行时钟线（SC），从而实现数据存储。本装置的单片机片内设有两个串行通讯口（UART0 及UART1），UART0 用于同装在面板上的人机对话CPU 通讯。UART1 则留作备用。
４）继电器插件（RELAY）：用于开关量输出。开出分成两种，一种是用于驱动出口及信号继电器的，此种开出的+24 伏电源都是经过继电器插件告警继电器常闭接点闭锁的；另一种用于驱动告警继电器，其+24 伏电源是不经过闭锁的。本装置设有两路告警，称告警Ⅰ和告警Ⅱ，告警Ⅰ用于检测到必须闭锁本CPU开出的致命异常状况时，告警Ⅱ用于不需闭锁开出的情况。
５）电源插件（POWER）：本插件为直流逆变电源插件。直流220V 和110V 电压经抗干扰滤波回路输入，利用逆变原理输出本装置需要的三组直流电压，即5V、±15V 及24V。
６）人机对话板（MMI）：用于输入输出管理，如：数据显示、打印，定值管理等。 设有11个多功能的I/O线可以完成多种功能，本装置面板上设有六个键和一个液晶显示器。 3、实验内容：
1) 保护装置基本调试。 4、实验内容和步骤： 4．1、装置通电检查
在通电检查时请注意：
a)通电情况下绝不允许插拔插件。
b)电源接线正确：MMI板与逻辑继电器插件相连的扁平电缆方向正确，才允许通电。
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图（一）CSL—161B数字式线路保护装置外部端子图
整机通电检查: 根据图（一），给保护装置接直流220V工作电源（DC 220V端子或X35、X42号端子）。
注意：1、经老师检查接线以后才能合闸！
2、关于本装置的人—机对话功能请参阅附录II 装置正常工作表现为：
a) 面板上工作指示绿色灯亮、其它指示灯灭。
b) LCD第一行显示实时时钟，第二行轮流显示各模拟量的测量值及保护压板和定值区号等有关信息（当KG2中相应位置1时），无报警信号，则基本上可确定装置已处于正常工作状态。 4．2、装置调试
4.2.1、整定时间日期：
a) 在LCD的一级菜单中选CLK,按 b) 按 ４ 4．2．2、开入量检查： 使人机对话功能进入VFC-VI-DI子菜单，给各开入量输入端子分别加上+24V电压（与X26端子相连），此时，LCD应有相应开入端子号的显示“DI：ΧΧ”。否则，检查开入量的电路或光隔芯片。开入端子号见表1 表1 开入端子 X19 功能 距离/过流投入 X20 零序投入 X23 定值3 X24 定值2 X25 定值1 4．2．3、开出传动试验： 利用面板上的人机对话功能，（或运行PC机调试软件）,使人机对话功能进入CTL-DOT-CPU号---开出量编号传动，LCD显示“DOT-NO：00”，按选择键，根据表3所列的开出功能的编号，输入编号，并设置密码后，在按 表3 编号 01 02 开出功能 保护动作调闸出口 保护动作合闸出口 应亮的信号灯 接点动作情况 保护动作 重合闸动作 X34--41, x31--32 X34—x40 4．2．4、零漂检查：装置各交流端子均开路，利用面板上的人机对话功能，（或运行PC机调试软件）,使人机对话功能进入VFC-DC菜单，在LCD上逐项显示各模拟量输入通道的零点漂移值，要求在-0.2—+0.2（5A额定值）范围，如不满足，可以调节VFC 插板上的调零电位器，RW2n(n=1—9)。将各值填入表4 表4： 单位： mv Ia Ib Ic 3I0 Ua Ub Uc U0 4．3 装置测试： 实验接线如图（二）。 ５ 图（二）实验接线 4．3．1、 电流电压刻度检查： ²试验前将控制字段KG1 的D15置“0”，即将<模拟量输入自检、PT、CT断线检查〉退出。 ²按图接线，然后请老师检查接线。 ²按附录有关章节所述，打开测试仪。 ²在测试仪人-机对话界面设置各量。 ²测试方法见附录Ⅰ有关章节（建议用手动试验或变频实验） a)、将电流回路顺极性串联，通入额定电流，使人机对话功能进入VFI—VI—子菜单，观察LCD显示的Ia,Ib,Ic,3I0有效值，要求与设置输入电流值相差不大与±3%。如不满足，可以调节VFC 插板上的相应电位器，RW1n(n=1—4)。将数据分别记录到表5。 b)、将电压回路同极性并联，加上额定电压（1003V）。使人机对话功能进入 VFI—VI—子菜单，在LCD上逐项显示Va,Vb,Vc,3V0,VX的有效值，要求与设置输入电压值相差不大与±3%。如不满足，可以调节VFC 插板上的相应电位器，RW1n(n=5—5)。将数据分别记录到表5 表5 输入电流 5A Ib Ic 3I0 输入电压 LCD显示数据 Ia 1003V Ub Uc 3U0 LCD显示数据 Ua 4．3．2、电压、电流线性度检查： 实验接线如图（二）。 a) 在电流回路，每一相分别通入8A、5A、2A、1、0.4A电流，观察LCD的显示， ６ 对应每个量，将Ia、Ib、Ic、3I0的数据记录表6。 b) 在电压回路分别加入电压75V、60V、50V、10V、5V、1V、0.4V，观察LCD的显示，对应每个量，将及Ua、Ub、Uc、3U0数据记录表6 表6 输入电流 LCD显示Ia LCD显示Ib LCD显示Ic LCD显示3I0 输入电压 LCD显示Ua LCD显示Ub LCD显示Uc LCD显示3U0 要求：电压通道：80V—5V， 误差不大于2%，其它不大于10% 电流通道：10A—2A， 误差不大于2%，其它不大于10% 4．3．3、滤波功能实验 a) 电流回路输入基波电流3A,谐波电流分别选择三次，五次，七次；谐波含量30%，谐波相位全部为零，观察LCD的显示，对应每个量，将及Ia、Ib、Ic、数据记录表7 b) 电压回路输入基波电压30V,谐波电压分别选择三次，五次，七次；谐波含量分30%，谐波相位全部为零，观察LCD的显示，对应每个量，将及Ua、Ub、Uc、数据记录表8 表7 LCD显示Ia LCD显示Ib LCD显示Ic 表8 LCD显示Ua LCD显示Ub LCD显示Uc 基波电压30V 三次谐波含量30% 五次谐波含量30% 三七次谐波含量30% 基波电流3A 三次谐波含量30% 五次谐波含量30% 三七次谐波含量30% 8A 75V 5A 50V 2A 5V 1A 1V 0.4A 0.4V 注意： 测试完毕，使测试仪出于退出工作状态（工作状态指示灯灭）！ ７ 实验二、微机保护阻抗测量实验 １）熟悉微机保护装置阻抗测量原理 2）熟悉微机保护装置模拟短路故障试验的方法 二、实验类型 验证型 三、实验仪器 CSL-161型数字式线路保护装置；MRT-2000多功能继电保护测试仪。 四、实验说明 mUZm，1、利用保护安装处测量电压和测量电流的比值达到阻抗测量目的， 对ImmmUUZmZ1lm，所以于输电线路，由于 还能反映短路点到保护安装处的距离 ，ImIm因此，通常也称为距离保护。其中，Z1-线路单位长度正序阻抗，lm-短路点的距离。 2、接地距离保护接线方式介绍： m(I3KI0)Zm。 对于接地距离保护，故障环路为相-地，Um-保护安装处母线相电压；I-故障相电流；I0-故障相零序电流；Zm-保护安UZ0Z1装处至故障点之间阻抗，K-零序电流补偿系数，k，或3KKRjKX, 3Z1对于110KV电压等级线路，一般3K2.31j0.6。 3、相间距离保护接线方式介绍： aUbUZm。对于对于相间距离保护，故障环路为相-相，以AB相短路为例， aIbIaUbUcUZm 三相短路故障，abcIII五、实验步骤 1、单相接地阻抗测量实验 实验接线见图（一），利用继电保护测试仪输出单相电压、电流信号，观察保护装置LCD的显示，对应每个量，将Zan、Zbn、Zcn数据记录表1、表2、表3 表1 10V A相电压幅值 2A A相电流幅值 与I相位差 0° 45° 90° 135° 180° 225° 270° 315° U an/R+jx Z ８ 表2 10V B相电压幅值 2A B相电流幅值 与I相位差 0° 45° 90° 135° 180° 225° 270° 315° U Zbn/R+jx 表3 10V C相电压幅值 2A C相电流幅值 与I相位差 0° 45° 90° 135° 180° 225° 270° 315° U Zcn/R+jx 图（一）实验接线 2、三相短路阻抗测量实验 实验接线见图（一），利用继电保护测试仪输出三相电压、电流信号，观察保护装置LCD的显示，对应每个量，将Zan、Zbn、Zcn数据记录4。 表4 5V 电压幅值 5A 电流幅值 与I相位差 0° 45° 90° 135° 180° 225° 270° 315° U Zan/R+jx Zbn/R+jx ９ Zcn/R+jx 3、单相接地故障阻抗测量抗谐波干扰实验（新测试仪） 实验接线见图（一），利用继电保护测试仪输出单相电压（含谐波）、电流（含谐波）信号，观察保护装置LCD的显示，对应每个量，将Zan数据记录5。 表5 工频电压5V，三次谐波电压2.5V,与工频电压同相 A相电压幅值 工频电流5A，三次谐波电流2.5A,与工频电流同相 A相电流幅值 与I相位差 0° 45° 90° 135° 180° 225° 270° 315° U Zan/R+jx 4、三相短路阻抗测量抗谐波干扰实验（老测试仪） 实验接线见图（一），利用继电保护测试仪输出三相电压（含谐波）、电流（含谐波）信号，观察保护装置LCD的显示，对应每个量，将Zan数据记录6。 表6 工频电压5V，三次谐波电压2.5V,与工频电压同相 电压幅值 工频电流5A，三次谐波电流2.5A,与工频电流同相 电流幅值 与I相位差 0° 45° 90° 135° 180° 225° 270° 315° U Zan/R+jx 思考题： 1、理论计算，以A相单相接地为例：电压幅值为10V，电流幅值为2A，若电压、电流相位差为45°，Zan？ １０ 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容键使LCD回到正常状态，观察显示的日期和时间是否正确。 c) 拉掉电源几分钟，然后合上，检查显示的日期和时间是否正确。