电力系统综合保护实验装置设计与应用

摘  要

伴随着电力系统的高速发展、应运而生的继电保护装置也在不断进步,完整合理地应用继电保护装置,对其安全、可靠、稳定运行至关重要。

电力系统综合保护实验装置设计与应用主要针对电力系统继电保护实践教学需要。首先，在认识继电保护重要意义的基础上,学习《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》,然后对电流速断保护、定时限过电流保护(低压闭锁)、反时限过电流保护、过负荷保护和差动保护进行工作原理和装置组成设计分析,然后利用不同的电气元件对电力系统综合保护实验装置进行组装。保护实验装置采用继电器——接触器控制系统,按照实验说明,利用模拟的电力系统发生短路时电流、电压的变化,配合保护动作值的整定计算,可以显示各种保护动作过程。电力系统综合保护实验装置与现行高等院校普遍应用教材的相关内容吻合,可操作性强并结合理论分析,还可以开发新型实验,比微机保护直观,具有应用价值。

关键词：继电保护   实验装置   整定计算

The Integrated Protection Experimental Device of Power System

Abstract

With the rapid development of power system and the relay protection device, the application of relay protection device becomes more and more important for its safe, reliable and stable operation.

The design and application of power system comprehensive protection experimental equipment is mainly for the practice teaching of power system relay protection. First of all, based on the understanding of the significance of relay protection,it is necessary to learn   "The Power Relay Protection Device and the Automatic Device Design Specifications". Then the design principle of differential protection, current fast breaking protection, inverse time overcurrent protection, time limited overcurrent protection (low-voltage blocking) and overload protection are analyzed.Then,the integrated experimental device for power system protection is assembled by using different electrical components. The protection-device uses relay contactor control system.According to the experiment, the protection process can be displayed by using the vector difference between the current and voltage when the short-circuit occurs in the simulated power system and the setting calculation of the protection-action value.The integrated protection experimental device of power system and the universal application of the current college textbooks matches strongly. This device has highly operability and combined theory with practices.It also can develop a new experiment,  which is more intuitive and more practical than the microcomputer protection.

Key words: Power system; relay protection; experiment device; setting calculation

目     录

1引言

2继电保护概述

2.1继电保护意义

2.2继电保护的构成

2.3继电保护基本要求

3继电保护装置原理设计分析

3.1电流速断保护

3.1.1基本原理

3.1.2整定与计算

3.1.3电流速断保护构成

3.2限时电流速断保护

3.2.1限时电流速断保护的基本原理

3.2.2动作特性分析

3.2.3 限时电流速断保护整定

3.2.4限时电流速断组成

3.3过电流保护

3.3.1过电流保护的基本原理

3.3.2过电流保护的整定电流计算

3.3.3过电流保护灵敏系数的校验

3.3.4定时限过电流保护（带低压闭锁）

3.3.5反时限过电流保护

3.3.6定时限和反时限过电流保护的比较

3.4过负荷保护

3.4.1过负荷保护基本原理

3.4.2过负荷保护的动作原理及组成

3.5差动保护

3.5.1基本原理

3.5.1整定计算

3.5.2差动保护特性分析

3.5.3电流差动保护结构组成

4实验装置

4.1实验目的

4.2实验种类

4.3实验说明及其步骤

4.3.1电流速断保护

4.3.2带低压闭锁的定时限保护

4.3.3反时限过电流保护实验

4.3.4差动保护实验

4.3.5过负荷保护实验

5结论

谢辞

参考文献

1引言

电力工业的安全生产是维持国民生活的重要保障,在电力系统中加入继电保护装置对系统进行保护对整于全部系统的安全性与稳定性都有很大影响。电力系统的快速发展也在促进继电保护推陈出新。

随着科技的不断发展中国近代10年以来便经历了世界各国半个世纪的发展历程,并最终形成了目前微机保护广泛被使用的形势。机电式继电器动作原理简单,当输入量达到预先规定值时,因电器动作的影响,其所控制的输出电路被导通或断开,虽然作为初代继电器的保护形式,但在目前依旧被广泛使用中。晶体管继电器则是发展的另一个阶段,是晶体三极管为基础所构成的继电器,属于静态继电器,晶体管继电器的发展时间很短,仅仅20年的时间就被集成电路继电器所替代^[1]。到了20世纪70年代,集成电路继电器则蓬勃发展起来,集成式继电保护则是集成电路放大器的基础上而设计开发的继电保护,到20世纪90年代在我国占据主导位置。此后至今,微机保护成为继电保护技术的主流,因其逻辑处理能力、数值计算能力和记忆能力较强,在继承了传统保护和自动装置的功能基础上,还逐步具有故障测距、故障录波等功能^[2]。在20多年的发展历程中,微机保护已得到了广泛应用,积累了成功经验。而本次设计的实验装置为学生实验使用,微机保护很有优势,但是不能保证学生可以直接观看各种继电器在故障时候的保护动作过程,因而选择最为基本的机电式继电器来完成电力系统综合保护实验装置设计^[3]。

本次设计主要是在了解各种电流保护原理、各继电器功用的基础上，利用电流继电器、电压继电器、时间继电器等多种电磁式继电器来设计一套继电保护装置，实现差动保护、低电压定时限过电流保护、反时限过电流保护、电流速断保护和过负荷保护，从而保证系统的安全稳定运行，避免事故的发生，由于采用了继电器控制，可以将继电保护原理和基本电气控制更加直观的表现出来。