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长 沙 理 工 大 学 备 课 纸
《继电保护原理》（001894）实验教学方案
2007/2008学年第一学期电气04级-1,2,3,4教学班
张艳平
一、继电保护的任务与作用原理
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；
?U?（4）根据短路故障时电压与电流比值（Z?）的变化，可构成距离保护；
?I（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。
二、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置都属于模拟型，而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。
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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1-2-1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，然后输出相应的讯号至逻辑回路。逻辑回路2的作用是根据测量回路的输出讯号进行逻辑判断，以确定是否向执行回路发出相应的讯号。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。
被测物理量1
23跳闸或信号图1-2-1 继电保护的方框图
现以电磁型过流保护为例来说明继电保护装置的组成和作用原理。
图1-2-1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的接点不闭合，没有输出讯号至逻辑回路（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，测量回路的电流增大，电流继电器KA的接点闭合，接通逻辑回路，经逻辑判断（此电路为延时判断）后，时间继电器的接点闭合，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。
TQ-+KA发信号+KT+KS+KM--
图1-2-1 电磁型线路过流保护的单相原理图
由图1-2-1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、信号等继
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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，可以构成距离保护、差动保护等。
（2）所有电磁型继电器都具有可动的接点，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、电力系统继电保护原理实验课程目的
鉴于电力系统继电保护课程是电力系统及其自动化专业、电力系统与自动化专业的一门重要专业课程，是一门理论性较强，且技能操作能力要求较高的必修课。继电保护实验课程旨在通过实验来加深理论知识的认识，培养操作技能，启发学生创新思维和科研能力。因为该实验课程不作为独立开设的专业实验课，实验教学过程必须跟随理论课教学进度，并以复习与实验相关的知识点和介绍实验操作为重点，使学生独立完成实验内容。实验采用“TQDB-III多功能微机保护与变电站综合自动化实验培训系统”为主要实验装置，本科实验教学内容以继电保护元件特性和部分整组模拟保护为主，结合介绍简单电力系统状态了解保护元件的基本调试方法。
二、继电保护实验课程实现方式及主要内容
继电保护实验室经过更新建设，新增了十台“TQDB-III多功能微机保护与变电站综合自动化实验培训系统”。该系统采用集成式、开放式的设计思路，覆盖了多个专业多门课程，适合电力系统、电气类、自动化类、电工类专业学生进行研究性、综合性、设计性、开放性实验，以及课程设计、毕业设计及创新设计。尤其在电气专业本科继电保护实验教学和计算机保护实验教学方面具有以下特点：
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1、实验系统采用TQWX-II微机型继电保护信号发生装置提供高精度实验信 号，省去了传统实验系统中的调压器、移相器、滑线电阻和测量仪表。 实验接线简单明确，常规继电器和数字式继电器特性实验集成，可分别进行自动或手动测试方式，能在PC机屏幕上直观的显示坐标描点和绘制继电器特性曲线全过程以及实验数据的获取。
2、 实验台面板上具有成组微机保护实验的接线图，学生在面板上进行微机保护装置与电流、电压及出口信号的连接，在上位机界面上设置故障类型和故障点，可在接线图上手动或在上位机界面中执行短路操作，并观察动态的实验现象
3、系统附带原理讲解和操作说明，可以帮助学生在加深理解实验原理的基础上熟悉实验过程，达到良好的实验效果
本学期主要实验内容有：（按教学计划实验课时为8课时 4个实验。） 实验一、DL-31电磁型电流继电器、DY-36电压继电器特性检验、
三段式电流保护模拟实验（微机型）
实验二、DG-11整流型功率方向继电器特性实验 实验三、LZ-21整流型方向阻抗继电器特性实验 实验四、LCD-4型差动继电器特性实验 三、实验教学重点和难点 一） 教学重点
1、电力系统继电保护的作用，继电保护装置的组成和基本任务； 1、电磁式电流继电器和电压继电器的基本构成和动作原理；
2、三段式电流保护模拟短路实验中的短路电流计算，掌握速断，限时速断、
过电流保护的整定计算方法；
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