综合设计实验讲解

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1、综合设计实验 辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学 综合设计实验综合设计实验 院院 （系）：（系）： 电气工程学院电气工程学院 专业班级：专业班级： 电气电气11111 1 学学 号：号： 110303012110303012 学生姓名：学生姓名： 王鑫王鑫 综合设计实验 I 目录 （一）综合设计实验-供配电部分1 （二）综合设计实验-继电保护部分5 （三）综合设计实验-PLC 技术部分 9 （四）综合设计实验-仿真实验部分.12 综合设计实验 1 （一）综合设计实验（一）综合设计实验- -供配电部分供配电部分 模块 1 复合电压电流连锁保护 设计实验任务： 1、设计电流电压联锁保护的实验电路；

2、 2、根据线路模型，进行电流电压连锁保护整定值计算； 3、根据设计电路及整定计算结果，进行实验，观察实验现象。 设计实验要求： 1、完成实验方案的设计和原理分析 电流电压连锁保护是由电压保护和电流保 护装置两部分组成。在线路过电流保护的电流 继电器 KA 的常开触点回路中，串入低电压继 电器 KV 的常闭触点，而 KV 经过电压互感器 TV 接至被保护线路的母线上。 当供电系统正常运行时，母线电压接近于 额定电压，因此电压继电器 KV 的常闭触点是 断开的。因此这时的电流继电器 KA 即使由于 过负荷而误动作，使其触点闭合，断路器 QF 也不致误跳闸。当线路发生短路故障时，母线 电压剧烈下降。

3、利用这一特征，当电压下降至预先整定的数值时，低压继电器（图 1.1 中的 KV）接点闭合而作用于跳闸，瞬时切除故障，这就构成了电压速断保护。 因为母线及母线相连的任一线路发生短路故障时母线电压都要下降，各线路电压速断装 置的低电压继电器均起动。为保证选择性，各线路电压速断保护均加装了电流继电器（如图 1.1 中的 KA1、KA2）来判断哪条线路发生故障。同时，电流继电器也在电压回路断线时起 闭锁作用。只有被保护线路发生故障，在电流作用下电流元件动作；同时因母线电压大大下 降，电压元件也动作时，保护装置才发出跳闸脉冲。 2、说明实验步骤及实验过程 1）根据线路模型，按照电流电压连锁保护整定的原则

4、进行计算整定。 2）显示器，将“过电流” ， “复合电压闭锁过流”改成“投” 。 3）调到“保护定值” ，将“过电流定值”调为 06：001.00；“过电流延时”调为 07：002.00；“低压闭锁定值”调为 08：080.00；“负压闭锁定值”调为 09：020.00。 4）将电流互感器 TA9 与线路保护装置的保护 CT 相连，线圈与装置的线圈对应相连。 5）合上主电源，开启实验设备，运行方式设置为最小。QS1、QS3、QS5、QS8、QS11 图 1.1 复合电压过电流联锁保护接线原理图 综合设计实验 2 拨到“ON” ，按下合闸按钮 QF1、QF3、QF5、QF8、QF9。 6）运行方

5、式设置最小，按下线路短路故障设置 d2，观察 QF8 是否动作，如果动作那么 把电压互感器 TV7 的 A 相和 B 相对调，然后微机复位重新按下短路故障设置 d2，观察是否 动作。 7）拔掉电压互感器的 A 相电压接线，观察保护装置是否动作，观察 QF8 的动作情况。 对实验结果进行记录。 3、根据实验数据进行分析 步骤 6） 、7）实验现象：QF8 延时跳闸，因为设置的是过电流延时保护，当线路发生短 路时根据过电流的大小进行选择性的跳闸，不论去掉单相电压互感器还是讲其中两相互换都 不影响 QF8 延时跳闸。 模块 2 线路过电流与自动重合闸后加速实验 设计实验任务： 1、设计线路过电流保护

6、与自动重合闸后加速实验的电路； 2、根据实验要求进行整定计算并设定整定值； 3、根据设计电路进行试验，观察实验现象。 设计实验要求： 1、完成实验方案设计及原理分析 图 1.2 示出了自动重合闸后加速保护原理接线 图。线路故障时，由于延时返回继电器 KM2 尚未 动作，其常开触点仍断开，电流继电器 KA 动作后， 起动时间继电器 KT，经一定延时后，其接点闭合， 起动出口中间继电器 KM1，使 QF 跳闸。QF 跳闸 后，ARD 动作发出合闸脉冲。在发生合闸脉冲的 同时，ARD 起动继电器 KM2，使其触点闭合。若 故障为持续性故障，则保护第二次动作，经 KM2 的触点直接起动 KM1 而使断

7、路器 QF 瞬时跳闸。 2、说明实验步骤及实验过程 1）计算获得的动作参数整定值，对各段保护 进行整定。将电流限时速断、限时速断后加速、重合闸投入，其它整定退出。限时速断整定 值设定为 1A、限时速断延时设定为 3S、重合闸延时 2S，重合闸后加速延时 0S。 2）显示器，将“限时速断” ， “限时速断后加速” “ 重合闸”改成“投” 。 3）调到“保护定值” ，将“限时速断定值”调为 04：001.00；“限时速断延时”调为 05：003.00；“前加速延时”调为 18：000.00；“重合闸后加速延时 ”调为 YO I KA KT YR KS KM2 KM1 U I 图32-2 自动重合闸

8、后加速保护原理接线图 图 1.2 自动重合闸后加速保护原理接线图 综合设计实验 3 19：000.00。 4）将电流互感器 TA9 与线路保护装置的保护 CT 相连，线圈与装置的线圈对应相连。 5）合上主电源，开启实验设备，运行方式设置为最小。QS1、QS3、QS5、QS8、QS11 拨到“ON” ，按下合闸按钮 QF1、QF3、QF5、QF8、QF9。 6）按下线路短路故障设置 d2，模拟线路短路，观察断路器 QF8 是否跳闸。 7）让微机充电 30S 当微机液晶显示有“充电”二字时，按下 d2 进行线路短路，不加任 何干预（不解除短路故障，及为永久性故障） ，观察实验现象。 3、根据实验数

9、据进行分析 步骤 6）实验现象是断路器 QF8 延时跳闸，因为本次设置的是限时速断保护，所以当线 路出现短路故障时断路器 QF8 延时跳闸。 步骤 7）实验现象是断路器 QF8 延时跳闸然后迅速合闸在迅速跳闸，因为采用的是自动 重合闸后加速保护，所以第一次跳闸具有选择性，如果线路发生短路时合闸成功说明是暂时 性故障，如果合闸之后又迅速跳开则证明是永久性故障。 模块 3 自动重合闸前加速保护实验 设计实验任务 1、设计自动重合闸前加速保护的接线电路； 2、根据自动重合闸前加速实验的原则进行整定计算； 3、根据设计电路进行试验，观察实验现象。 设计实验要求： 1、完成实验方案设计及原理分析 1）原

10、理分析 如图 1.3 所示的网络接线，假定在每条线路 上均装设过电流保护，其动作时限按阶梯型原则 来配合。因而，在靠近电源端保护 3 处的时限就 很长。为了能加速故障的切除，可在保护 3 处采 用前加速的方式，即当任何一条线路上发生故障 时，第一次都由保护 3 瞬时动作予以切除。如果 故障是在线路 A-B 以外（如 d1点） ，则保护 3 的 动作都是无选择性的。但断路器 3 跳闸后，即起动重合闸重新恢复供电，从而纠正了上述无 选择性的动作。如果此时的故障是瞬时性的，则在重合闸以后就恢复了供电。如果故障是永 久性的，则故障由保护 1 或 2 切除，当保护 2 拒动时，则保护 3 第二次就按有选

11、择性的时限 t3动作与跳闸。为了使无选择性的动作范围不扩展的太长，一般规定当变压器低压侧短路时 保护 3 不应动作。因此，其起动电流还应按照躲开相邻变压器低压侧的短路（d2点）来整定。 图 1.3 自动重合闸前加速保护的网路接线图 综合设计实验 4 2）方案设计 图 1.4 示出了自动重合闸前加速保护的原理 接线图。其中 KA 是过流保护。从该图可清楚地 看出，线路故障时，首选继电器 KA1 动作，其 触点闭合，经 KM2 的常闭触点不带时限地动作 于断路器使其跳闸，随后断路器辅助触点起动重 合闸继电器，将断路器重合。重合闸动作的同时， 起动继电器 KM2，其常闭触点打开。若此时线 路故障还存

12、在，但因 KM2 的常闭接点已打开， 只能由过流保护继电器 KA2 和时间继电器 KT 带时限有选择性地动作于断路器跳闸，再次切除 故障。 2、说明实验步骤及实验过程 1）计算获得的动作参数整定值，对各段保护进行整定。将过电流、过电流前加速、重 合闸投入，其它整定退出。过电流定值设定为 1A、过电流延时设定为 3S、重合闸延时 2S， 重合闸前加速延时 0S。 2）显示器，将“过电流” ， “过电流前加速” “ 重合闸”改成“投” 。 3）调到“保护定值” ，将“过电流定值”调为 06：001.00；“过电流延时”调为 07：003.00；“前加速延时”调为 18：000.00；“重合闸后加速

13、延时 ”调为 19：000.00。 4）将电流互感器 TA9 与线路保护装置的保护 CT 相连，线圈与装置的线圈对应相连。 5）合上主电源，开启实验设备，运行方式设置为最小。QS1、QS3、QS5、QS8、QS11 拨到“ON” ，按下合闸按钮 QF1、QF3、QF5、QF8、QF9。 6）按下线路短路故障设置 d2，模拟线路短路，观察断路器 QF8 是否跳闸。 7）让微机充电 30S 当微机液晶显示有“充电”二字时，按下 d2 进行线路短路，不加任 何干预（不解除短路故障，及为永久性故障） ，观察实验现象。 3、根据实验数据进行分析 步骤 6）实验现象是断路器 QF8 迅速跳闸，因为本次设置

14、的是过电流速断保护，所以当 线路出现短路故障时断路器 QF8 迅速跳闸。 步骤 7）实验现象是断路器 QF8 迅速跳闸然后延时合闸在迅速跳闸，因为采用的是自动 重合闸前加速保护，所以第一次跳闸具有瞬时性，如果线路发生短路时合闸成功说明是暂时 性故障，如果合闸之后又迅速跳开则证明是永久性故障。 I U KM1 KM2 KS YR KT KA I YO 图21-2 自动重合闸前加速保护原理接线图 光示牌 图 1.4 自动重合闸前加速保护的原理接线图 综合设计实验 5 （二）综合设计实验（二）综合设计实验- -继电保护部分继电保护部分 模块 1 自动重合闸前加速保护实验 设计实验任务： 1、利用电力

15、系统继电保护实验设备，设计输电线路自动重合闸前加速保护实验方案； 2、根据实验方案，完成实验过程，给出实验步骤及过程； 3、对实验数据及结果进行分析，说明实验现象与理论结果的对应关系及原因。 设计实验要求： 1、完成实验方案设计及原理分析 1）原理分析 如图 2.1 所示的网络接线，假定在 每条线路上均装设过电流保护，其动作 时限按阶梯型原则来配合。因而，在靠 近电源端保护 3 处的时限就很长。为了 能加速故障的切除，可在保护 3 处采用 前加速的方式，即当任何一条线路上发 生故障时，第一次都由保护 3 瞬时动作 予以切除。如果故障是在线路 A-B 以外 （如 d1点） ，则保护 3 的动作都

16、是无选择 性的。但断路器 3 跳闸后，即起动重合闸重新恢 复供电，从而纠正了上述无选择性的动作。如果 此时的故障是瞬时性的，则在重合闸以后就恢复 了供电。如果故障是永久性的，则故障由保护 1 或 2 切除，当保护 2 拒动时，则保护 3 第二次就 按有选择性的时限 t3动作与跳闸。为了使无选 择性的动作范围不扩展的太长，一般规定当变压 器低压侧短路时保护 3 不应动作。因此，其起动 电流还应按照躲开相邻变压器低压侧的短路（d2 点）来整定。 2）方案设计 图 2.2 示出了自动重合闸前加速保护的原理接线图。其中 KA 是过流保护。从该图可清 楚地看出，线路故障时，首选继电器 KA1 动作，其触点闭合，经 KM2 的常闭触点不带时限地 动作于断路器使其跳闸，随后断路器辅助触点起动重合闸继电器，将断路器重合。重合闸动 图 2.1 自动重合闸前加速保护的网路接线图 I U KM1 KM2 KS YR KT KA I YO 图21-2 自动重合闸前加速保护原理接