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1、一、前 言（一）发电厂变电所二次系统的基本概念1一次系统与二次系统的概念发电厂和变电所的电气设备分为一次设备和二次设备。一次设备有发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电力电缆以及母线、输电线路等。由这些设备按一定规律相互连接构成的电路称为一次接线或一次回路，它是发电、变电和输配电的主体。二次设备包括监察测量仪表、控制及信号器具、继电保护装置、自动装置、远动装置等。这些设备通常是由电流互感器、电压互感器、蓄电池组成或厂（所）用低压电源供电，表明它们互相连接关系的电路称为二次接线又称二次回路。二次回路的设备通常为低压设备。在发电厂和变电所中，虽然一次接线是主体，但是，要实现安全、可靠、优质、
2、经济地发、变、输配电，二次接线同样是不可缺少的重要组成部分。特别是对于运行控制而言，二次接线显得更加重要。2断路器的控制回路和信号回路在发电厂和变电所内对断路器的控制，按控制地点可分集中控制和就地控制两种。对主要设备，如发电机、主变压器、母线分段或母联、旁路断路器、35KV及以上电压的线路以及高、低压厂用工作与备用变压器等采用集中控制，对610kV线路以及厂用电动机等采用就地控制。所谓集中控制就是集中在主控制室内进行控制，被控的断路器与主控制室之间一般都有几十米到几百米的距离。所谓就地控制是指在断路器安装地点进行控制，可以大大地减少主控制室的建筑面积和节省控制电缆。断路器的控制通常是通过电气回
3、路来实现的，为此必须有相应的二次设备，在主控制室的控制屏上应当有能发出跳、合闸命令的控制开关，在断路器上应当有执行命令的操动机构（跳、合闸线圈）。（二）继电保护的任务与作用原理及组成 1作用原理电力系统中发生故障和出现不正常运行情况时，系统正常运行遭到破坏，以致造成对用户的停止供电或少供电，有时甚至破坏设备。为了预防事故或缩小事故范围，提高电力系统运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全连续供电，在电力系统中，必须有专门的继电保护装置。继电保护装置必须能正确区分被保护元件是处于正常运行还是发生故障，必须能正确区分被保护元件是处于区内故障还是区外故障，保护装置要实现这些功能，需要根据电力系统发生故
4、障前后电气物理量发生变化的特征为基础来构成。例如：（1）根据短路故障时电流的增大，可构成过电流保护。（2）根据短路故障时电压的降低，可构成低电压保护。（3）根据短路故障时电流与电压之间相角的变化，可构成功率方向保护。（4）根据短路故障时电压与电流比值（）的变化，可构成距离保护。（5）根据故障时，被保护元件两端电流相位和大小的变化，可构成差动保护。（6）根据不对称短路时，出现的电流、电压的相序分量，可构成零序电流保护，负序电流保护及零序和负序功率方向保护等等。2. 继电保护的组成继电保护实质上是一种自动控制装置，根据控制过程信号性质的不同，可以分为模拟型和数字型两大类。多年来应用的常规继电保护装
5、置都属于模拟型，而上世纪70年代发展的计算机保护则属于数字型，虽然这两类保护的实现方法和构成各不相同，但其基本原理是相同的。继电保护根据被保护的对象不同，又分为元件保护和线路保护两类。元件保护指发电机、变压器、母线和电动机等元件的保护；线路保护指电力网及电力系统中输电线路的保护。继电保护的构成方式虽然很多，但一般均由测量回路、逻辑回路和执行回路三部分组成，其方框图如图1-1所示，测量回路1的作用是测量被保护设备物理量（如电流、电压、功率方向）的变化，以确定电力系统是否发生故障和不正常工作情况，然后输出相应的信号至逻辑回路。逻辑回路2的作用是根据测量回路的输出信号进行逻辑判断，以确定是否向执行回
6、路发出相应的信号。执行回路3的作用是根据逻辑回路的判断执行保护的任务，跳闸或发出信号。123跳闸或信号被测物理量图1-1 继电保护的方框图现以电磁型过电流保护为例来说明继电保护装置的组成和作用原理。图1-2示出其单相原理图。电力系统正常运行时，测量回路（电流继电器KA的线圈回路）流过的是负荷电流，继电器KA的触点不闭合，没有输出信号至逻辑回路（时间继电器KT的线圈回路），断路器不会跳闸。当电力系统发生故障时，测量回路电流增大，电流继电器KA的触点闭合，接通逻辑回路，经逻辑判断（此电路为延时判断）后，时间继电器的触点闭合，接通执行回路（信号继电器KS的线圈），经过中间继电器KM使断路器跳闸。KA
7、KTKSKMTQ发信号图1-2 电磁型线路过电流保护的单相原理图由图1-2可以看到：（1）电磁型继电保护是由若干个不同功能的继电器组合而成的。例如，用电流继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器可以组合成电流保护，用电流、低压、时间、中间、信号等继电器可以组合成低压闭锁过流保护。同样，用阻抗继电器、差动继电器和时间、中间、信号等继电器的组合，可构成距离保护、差动保护等。（2）所有电磁型继电器都具有可动的触点，继电器是否动作，容易看到，对于继电保护的初学者，易于理解接受，因此，机电型继电器常常被作为继电保护的基础教学内容进行讲授。（三）试验台的特点及其应用1试验台的主要特点 DJZ-型电气控制
8、与继电保护试验台是专为熟悉各种继电器特性实验，变压器常规和微机差动保护实验，模拟线路电流电压常规保护和微机保护实验以及常规距离保护和微机距离保护实验设计的装置，试验台上设有各种常规电磁式继电器和线路模型、变压器和微机型继电保护装置等组成。试验台的主要特点有：（1）试验台上装有漏电保护，确保实验进程安全。（2）试验台配置齐全，既有常规的各种电磁式继电器、常规和微机的电流电压保护和距离保护又有线路模型,还可以完成常规和微机的变压器差动保护。学生可以自行设置短路点，真实模拟线路故障情况，学生还可以自行设计保护接线，提高动手能力和分析能力。（3）试验台的微机保护含有电流、电压保护、阻抗保护、变压器差动
9、保护三种功能，可以分别做三种保护实验。（4）试验台的微机保护，具有良好的自诊断功能、事故记录和事件顺序记录功能。能显示各种信息，调试方便，有利于教学活动。（5）试验台的微机保护可以进行现场手动跳、合闸操作，当配置上位机和我们研究所的有关软件包时，可实现遥测、遥信和遥控功能，可远程监测和修改下位机的整定值设置。（此功能作为附加功能，要求实现此功能必须在产品订货合同里加以注明。）装置外形图见图1-3。一次系统图见图1-4。面板布置图见1-5。图1-3 DJZ-IIIC电气控制及继电保护试验台外形图YHB-III微机保护装置移相器DX区外测量孔PT测量最小R2Rd2,4,5W2WR1SAV1SAV3
10、TM2CT1CT1KM2KM45W10W3KM最大RS220/127V图1-4 DJZ-IIIC一次系统图区内2试验台面板布置图1-5 DJZ-IIIC型试验台面板布置图本实验指导书中所介绍的实验内容涉及到的部分设备，其符号代号及作用定义如下：DX1 动作信号DX2 闪光灯 DX3 单相电源指示灯 DX4 三相电源指示灯 DX5 直流电源指示灯 DX6 手动合闸光字牌 DX7 手动分闸光字牌 DX8 故障动作光字牌 DX9 重合闸动作光字牌 DX10 模拟断路器2KM合闸信号灯 DX11模拟断路器2KM分闸信号灯 DX12模拟线路A相负载指示灯 DX13模拟线路B相负载指示灯 DX14模拟线路
11、C相负载指示灯BK 操作开关DK 单相电源开关 SK 三相电源开关 ZK 直流电源开关 FTK 防跳开关 CHK 重合开关 JSK 加速方式选择开关（有前加速，不加速，后加速） GLJ 功率方向继电器 CDJ 差动继电器 ZKJ 方向阻抗继电器 FDJ 负序电压继电器CHJ 电磁式三相一次重合闸继电器 KA 电流继电器 KV 电压继电器 KT 时间继电器 KS 信号继电器 KM 中间继电器GC1 交流220V电源（单相调压器TY1）输出接线柱（a,o）GC2 三相交流电源输出接线柱（a,b,c,o）GC3 直流220V电源输出接线柱（,）GC4 交流220V电源（单相调压器TY2）输出接线柱（
12、a,o）GC5 移相器输出接线柱（A,B,C）GC6 电流、电压量测试孔GC71CT二次侧测试孔GC8 PT测试孔GC9 2CT二次侧测试孔LP1 微机保护出口投退连接片 LP2 常规保护出口投退连接片1SK 模拟断路器1KM的合闸按钮1SKP 模拟断路器1KM的分闸按钮2SK 模拟短路开关SA、SB、SC分别是A、B、C三相模拟短路选择开关SAV1 模拟变压器差动保护区内、区外故障转换开关，设有“区内”、“区外”、“线路”三个选择档SAV2 手动跳合闸及信号控制开关，设有“合闸”、“分闸”二档，中间为自恢位点SAV3 模拟系统阻抗切换开关，设有“最大”、“正常”、“最小”三个选择档ZNB-I
13、I 型智能式多功能表（其使用方法见附录1中的说明）YHB-III 微机保护箱（其使用方法见附录2的说明）1KM、2KM 分别为线路段两个模拟断路器3KM 故障模拟断路器Rd 线路段三相模拟电阻，阻值分别为每相10 R1 限流电阻，阻值为每相2Rs 系统模拟阻抗，Rs.min=2，Rs.n=4，Rs.max=5TY 三相自耦调压器YX 移相器3试验台的应用DJZ-IIIC型电气控制与继电保护试验台是武汉华工大电力自动技术研究所针对电力工程、继电保护、电气工程等课程中有关继电保护的基础教学内容而设计的，试验台上安装有各种电磁式的继电器，如电流继电器、电压继电器、中间继电器、信号继电器、差动继电器、
14、功率继电器、方向阻抗继电器、负序电压继电器、三相一次重合闸;线路模型;变压器和微机保护装置等等.学生可以做单个继电器的特性试验，可以采用积木式办法，将继电器组合起来做整组实验;也可以利用变压器做常规、微机变压器差动保护;还可以利用线路模型做常规和微机的电流电压保护及距离保护实验；同时提供了学生自己组合设计试验的平台。DJZ-IIIC型电气控制与继电保护试验台除了装有常规的继电器外还装有测量时间相位用的多功能表及移相器、调压器等设备，由这些设备可组成一个完整系统，学生使用起来极为方便。试验台所提供的硬件平台还可作为本科生课程设计、毕业设计和生产实习等项目的基础平台。本试验台可完成下述所列类型的几种实验：（1） 模拟系统正常、最小、最大运行方式实验（2） 模拟系统短路运行方式实验（3） 学习和设计完成变电站电流保护的接线（4） 保护装置的动作电流校验和动作电压校验实验（5） 模拟系统短路保护动作实验（6） 低电压闭锁电流保护装置的动作实验（7） 保护装置的动作时间整定实验（8） 电流速断保护灵敏度检查实验（9） 低电压闭锁速断保护灵敏度检查实验（10） 复合电压过流保护实验（11） 保护动作时间配合实验（12） 微机线路保护（包括线路电流电压保护和阻抗保护）实验（13） 运行方式对保护灵敏度影响实验（14） 常规保护配合实验（15） 常规保护与微机保护
