电力系统继电保护原理
实验指导书
陈明军 2011.7
浙江工业大学信息工程学院电气工程系
电力系统继电保护原理实验指导书
目 录
一、前 言 .............................................................................................................. 1 （一）继电保护的任务与作用原理 .................................................................. 1 （二）继电保护的组成 ...................................................................................... 1 二、电磁型电压、电流继电器特性实验 .............................................................. 4 （一）实验目的 .................................................................................................. 4 （二）继电器的类型与认识 .............................................................................. 4 （三）电流继电器特性实验 .............................................................................. 8 （四）电流继电器动作时间测试实验 .............................................................. 9 （五）电压继电器特性实验 ............................................................................ 11 （六）时间继电器特性测试实验 .................................................................... 12 （七）多种继电器配合实验 ............................................................................ 13 （八）思考题 .................................................................................................... 14 三、功率方向继电器特性实验 ............................................................................ 15 （一）实验目的 ................................................................................................ 15 （二）LG-11型功率方向继电器简介 ............................................................ 15 （三）实验内容 ................................................................................................ 21 （四）思考题 .................................................................................................... 25 四、方向阻抗继电器特性实验 ............................................................................ 26 （一）实验目的 ................................................................................................ 26 （二）LZ-21型方向阻抗继电器简介 ............................................................. 26 （三）实验内容 ................................................................................................ 39 （四）思考题 .................................................................................................... 43 *五、LCD-4型差动继电器的特性实验 ............................................................. 44
浙江工业大学信息工程学院电气工程系
I
电力系统继电保护原理实验指导书
（一）实验目的 ................................................................................................ 44 （二）LCD-4型差动继电器简介 ................................................................... 44 （三）实验内容 ................................................................................................ 49 （四）思考题 .................................................................................................... 53 *六、DCD-5（BCH-1）型差动继电器特性实验 .............................................. 54 （一）实验目的 ................................................................................................ 54 （二）DCD-5型差动继电器简介 ................................................................... 54 （三）实验内容 ................................................................................................ 56 （四）思考题 .................................................................................................... 61 七、注意事项 ........................................................................................................ 62 附录一：JTC-ⅢA型继电器特性测试台使用说明 ............................................ 63
浙江工业大学信息工程学院电气工程系
II
电力系统继电保护原理实验指导书
一、前 言
（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?Z?(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； ?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）继电保护的基本组成
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。
浙江工业大学信息工程学院电气工程系
1
电力系统继电保护原理实验指导书
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
测量 回路 逻辑 回路 执行 回路 跳闸或信号
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。
图1-2 电磁型线路过电流保护的单相原理图
KA KT KS KM QF
TQ QF 发信号
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，
浙江工业大学信息工程学院电气工程系
2