实验二线路短路微机保护实验

实验二线路短路微机保护实验
一、实验目的
1、了解实验原理
2、掌握实验装置调试与整定
3、掌握实验方法
二、实验设备
1、ZX-AET471工厂供配电实验实训装置1台
2、连接线若干
三、微机保护电气原理图及原理分析
1、实验原理接线图
图1 电流保护实验原理图
图2 电流微机保护实验接线图
2、实验原理分析：
当输电线路上发生相间短路时，输电线路故障相上的电流会增大。

根据这个特点，可以构成电流保护。

电流保护分无时限电流速断保护（简称Ⅰ段）、带时限速断保护(简称Ⅱ段)和过电流保护(简称Ⅲ段)。

无时限电流速断保护（Ⅰ段）
无时限电流速断保护的原理可用图2来说明。

短路电流的大小和短路点至电源间的总电阻及短路类型有关。

三相短路和两相短路时，短路电流IK与RΣ的关系可分别表示如下： IK³ = ES/RΣ = ES/RS+ROl
IK² = √3/2 = ES/RS+ROl
式中，ES——电源的等值计算相电势；
RS——归算到保护安装处网络电压的系统等值电阻；
RO——线路单位长度的正序电阻；
l——短路点至保护安装处的距离。

由上两式可以看出，短路点距电源愈远（l愈长）短路电流IK愈小；系统运行方式小（RS 愈大的运行方式）IK亦小。

IK与l的关系曲线如图3曲线1和2所示。

图3 单侧电源线路上无时限电流速断保护的计算图
现在线路AB和BC上均装有仅反应电流增大而瞬时动作的电流速断保护，则当线路AB上发生故障时，希望保护KA2能舜时动作，而当线路BC上故障时，希望保护KA1能瞬时动作，它们的保护范围最好能达到本线路全长的100%。

但是这种愿望是否能实现，需要作具体分析。

以保护KA2为例，当本线路末端K1点短路时，希望速断保护KA2能够瞬时动作切除故障，而当相邻线路BC的始端（习惯上又称出口处）K2点短路时，按照选择性的要求，速断保护
KA2就不应该动作，因为该处的故障应由速断保护KA1动作切除。

但是实际上，K1和K2点短路时，从保护KA2安装处所流过短路电流的数值几乎是一样的，因此，希望K1点短路时速断保护KA2能动作，而K2点短路时又不动作的要求就不可能同时得到满足。

为了获得选择性，保护装置KA2的动作电流Iop2必须大于被保护线路AB外部（K2点）短路时的最大短路电流Ikmax。

实际上K2点与母线B之间的阻抗非常小，因为认为母线B上短路时的最大短路电流IKBmax=Ikmax。

根据这个条件得到
Iop2 = K'rclIKBmax
式中，K’rcl——可靠系数，一般取为1.2〜1.3。

由此可见，无时限电流速断保护不能保护线路的全长，规程规定，其最小保护范围一般不应小于被保护线路全长的15%〜20%（实验时可调节滑线电阻来寻找保护范围）。

因此，无时限电流速断保护具有相当长的非保护区，在非保护区短路时，如不采取措施，故障便不能被切除，这是不允许的，为此必须加装带时限的电流速断保护，以便在上述情况下用它切除故障。

四、线路短路微机保护与传统继电器保护比较
1、传统继电保护装置:
采用继电器组合而成的，比如:过流继电器、时间继电器、中间继电器、等通过复杂的组合，来实现保护功能。

2、微机继电保护装置:
采用单片机原来，系统具备采集、监视、控制、自检查功能、通过一-台设备可以发现:输电线路的故障,输电线路的负荷、自身的运行情况(当设备自身某种故障,微机保护通过自检功能,把故障进行呈现),采用计算机原理进行远程控制和监视.。

3、传统继电保护装置和微机保护装置的比较:
（1）传统继电保护装置的缺点:
①占的空间大，安装不方便
②采用的继电器触点多，大大降低了保护的灵敏度和可靠性
③调试、检修复杂，一般要停电才能进行，影响正常生产
④使用寿命太短，由于继电器线圈的老化直接影响保护的可靠动作.
⑤继电器保护功能单一,要安装各种表计才能观察实时负荷
⑥数据不能远方监控，无法实现远程控制
⑦继电器自身不具备监控功能，当继电器线圈短路后，不到现场是不能发现的.
⑧继电器保护是直接和电器设备连接的，中间没有光电隔离,容易遭受雷击.
⑨常规保护已经逐渐淘汰,很多继电器已经停止生产
⑩运行维护工作量大，运行成本比微机保护增加60%左右.
（2）微机保护优点:
①由于微机保护采用各种电力逻辑运算来实现保护功能，所以只需要采集线路上的电流电压，这样大大简化了接线。

②微机保护的保护出口、遥控出口、就地控制出口都是通过一组继电器动作的，所以非常可靠。

③微机保护采用计算机控制功能,保护定值、保护功能、保护手段采用程序逻辑，这样可以随时修改保护参数,修改保护功能,不用重新调试。

④微机保护还具备通讯功能，可以通过网络把用户所需要的各种数据传输到监控中心，进行集中调度。

⑤微机保护采用CPU进行数据处理，加大了数据处理速度。

⑥微机保护采用光电隔离技术，把所有采集上来的电信号统一形成光信号，这样有强电流攻击时候,设备可以建立自身保护机制。

⑦微机保护的寿命长,由于设备在正常状态处于休眠状态，只有程序实时运行，各个元器件的寿命大大加长。

⑧微机保护具备时钟同步功能，，对于故障可以记录，采用故障录波的方式把故障记录下来，便于对故障的分析。

⑨易用性:用户界面标准化，易学、易用、易维护。

五、实验总结
在本次实验中我学习到了无限时电流速断保护的作用原理、电压保护时间、电流、电压整定值的调整方法、微机显示信息、微机复位等内容，还了解了电磁式保护与微机型保护的区别。