用可编程控制器来实现单侧电源辐射型电网三段式过电流保护 2
三段式电流保护及二次回路虚拟实验总结
三段式电流保护及二次回路虚拟实验总结三段式电流保护是一种常用于电力系统中的保护方案，用于检测故障条件并迅速切断供电以防止进一步损坏设备或保证人身安全。
它通常由三个不同的保护段组成，分别是过流保护段、短路保护段和地故障保护段。
过流保护段主要是通过检测电流是否超过额定值来判断是否存在故障。
当电流超过设定阈值时，过流保护将发出信号切断电源。
在电力系统中，过流保护段通常使用电流互感器（CT）来检测电流值。
当电流过大时，CT会将信号发送给过流保护装置，触发保护动作。
短路保护段主要是用于检测系统中的短路故障。
它可以通过电流的瞬时变化来检测短路，当电流超过设定的阈值时，短路保护将触发并切断电源。
短路保护段可以使用电流互感器和电压互感器来检测电流和电压值，通过计算电压和电流的关系来确定是否存在短路。
地故障保护段针对系统中的地故障进行检测。
地故障指的是系统中发生的地线和其他相线之间的故障。
地故障保护段可以使用电流互感器来检测电流的不平衡情况。
当系统中存在地故障时，电流互感器将发出异常信号，触发地故障保护装置切断电源。
二次回路虚拟实验是通过仿真软件对电流保护系统的性能进行测试。
虚拟实验可以模拟各种故障情况，并观察保护装置的动作情况，以评估其准确性和可靠性。
在虚拟实验中，可以根据设定的参数和保护策略来模拟过流、短路和地故障，并记录保护装置的动作时间和动作特性。
通过虚拟实验，可以对保护系统进行验证和优化，提高电力系统的安全性和可靠性。
总结来说，三段式电流保护是电力系统中常用的保护方案，通过过流保护、短路保护和地故障保护三个不同的保护段来检测和切断故障电流。
二次回路虚拟实验则是用于测试和评估电流保护系统性能的方法。
通过这些保护措施和虚拟实验，可以确保电力系统的安全和稳定运行。
西安科技大学基于DSP的三段式过流保护
基于ＤＳＰ的三段式过流保护综合实验报告学院：电气与控制工程学院专业：电气工程及其自动化1002基于ＤＳＰ的三段式过流保护综合实验报告一、实验目的：1.通过DSP程序的设计模拟继电保护跳闸实验，进一步了解DSP在继电保护中的应用。
2.通过实验线路的设计，计算及实际操作，使理论与实践相结合，增加感性认识，使书本中的知识更加巩固。
3.培养动手能力，增强对DSP运用的能力。
4.培养分析查找故障的能力。
5.增加对DSP外围电路的认识。
二、实验设备:DSP板，仿真器，面包板，采样板电路，电烙铁，示波器，调压器，直流电源，灯泡，导线等工具。
三、实验元器件：1.主回路元件2.信号处理电路元件：3.接插件图元件：4.显示图元件：四、实验设计原理：为了实现过电流保护的动作选择性，各保护的动作时间一般按阶梯原则进行整定。
即相邻保护的动作时间，自负荷向电源方向逐级增大，且每套保护的动作时间是恒定不变的，与短路电流的大小无关。
具有这种动作时限特性的过电流保护称为定时限过电流保护。
三段式电流保护的作用，是利用不同过电流值下，设置不同的延时动作时间来规避工作尖峰电流和使发生短路故障时，只有事故点最近的断路器动作以减少断电的影响范围。
三段就是三个时限，保护范围不同，一般一段时间最短电流最大（又叫瞬时速断保护）二段（定时限过电流保护）三段（过电流保护）电流比一段小时间稍微长，一般参照一段可以设。
我们利用电压的大小来模拟三段式电流保护中的电流，超过设定的电压值就会跳闸，输入电压小于100V不动作，模拟电路正常工作；输入电压大于180V小于200V时立即跳闸，模拟电流速断；输入电压小于150V且大于180V时，经过3秒的延时后跳闸，模拟电流二段；输入电压小于150V且大于100V时，经过5秒的延时后跳闸，模拟电流三段。
五、实验要求：本次设计是基于TMS320F2812 DSP的交流采样和模拟速断的系统。
系统总体结构框图如下图：负载（灯泡）电压、电流量经过电压、电流互感器，再经过信号处理电路，变为DSP所要求的信号量，经过DSP自带的交流采样模块，变为CPU能处理的数字量。
电网三段式零序电流保护
第一章 设计题目系统接线图如下图(图1.1)，发电机以发电机-变压器组方式接入系统，开机方式为两侧各开1台机，变压器T5 1台运行。
参数为：φ115/E =, 1.G2 2.G25X X ==Ω, 1.G2 2.G45X X ==Ω,1.T22.T45X X ==Ω,0.T20.T415X X ==Ω,1.T515ΩX =,0.T520X =,60km A B L -=,,线路阻抗120.4Ω/km Z Z ==,,I K 1.2rel =,II1.15rel K =;试对1、2、3、4进行零序保护的设计。
图1.1系统接线图1.1具体设计要求本设计主要对系统进行零序保护的设计。
要求完成对1、4点的零序保护的设计。
通过对1、4点的保护方式的分析，进行零序三段电流保护，并对设计的保护进行灵敏度校验和整定时间的确定,并进行有关设备的选择和评价。
第二章分析要设计的课题内容2.1设计规程继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，110~220kV 有效接地电力网线路，应按下列规定装设反应接地短路和相间短路的保护装置。
(1)对于接地短路：①装设带方向和不带方向的阶段式零序电流保护；②零序电流保护不能满足要求时，可装设接地距离保护，并应装设一段或两段零序电流保护作为后备保护。
(2)对于相间短路：①单侧电源单回线路，应装设三相多段式电流或电压保护，如不能满足要求，则应装设距离保护；②双侧电源线路宜装设阶段式距离保护。
2.2本设计的保护配置2.2.1主保护（零序电流保护）的配置电力系统正常运行时是三相对称的，其零序、负序电流值理论上是零。
多数的短路故障是不对称的，其零、负序电流电压会很大，利用故障的不对称性可以找到正常与故障的区别，并且这种差别是零与很大值得比较，差异更为明显。
2.2.2后备保护（距离保护）配置距离保护是利用短路发生时电压、电流同时变化的特征，测量电压与电流的比值，该比值反应故障点到保护安装处的距离，如果短路点距离小于整定值，则保护装置动作。
三段式过电流保护整定计算
内容回顾
电力系统的构成
发电
变电
输电
差动保护、距离保护
配电
过电流保护
用电
电力系统的运行方式
最大运行方式
对于继电保护而言，在相同地点发生同类型短路时流 过保护安装处的电流最大，称为系统最大运行方式。
对应的系统等效阻抗最小，Zs Zsmin
② 灵敏度校验
Lmin 100% LAB
1 Z AB
(
3 2
E II
set.1
Zs.max)
1 ( 3 115 3 18) 0.480 2 4.15
20% 15%
没有保护范围
线路-变压器组的电流速断保护
特例:
小结
短路电流计算 电流速断保护的整定计算 电流速断保护的灵敏度校验 电流速断保护动作时限的确定 电流速断保护的特例
最小运行方式
对于继电保护而言，在相同地点发生同类型短路时流 过保护安装处的电流最小，称为系统最小运行方式。
对应的系统等效阻抗最大，Zs Zsmax
三相短路电流计算
A 1
B K (3)
2
C
Lk
E
Z S A I k Lk Z1
E
ZS
E
ZS
Lk Z1 Lk Z1
I
(3) k
ZS
E LK Z1
起动电流的整定计算
A 1
Ik
II se t.1
Lm in Lm a x
B
C
I I I set.1 k.B.m ax
I K I I
I
set.1
rel k .B.m ax
单侧电源辐射式输电线路
单侧电源辐射式输电线路三段式电流保护实验一、实验目的1、掌握无时限电流速断保护、带时限电流速断保护及过电流保护的电路原理、工作特性及整定原则。
2、理解输电线路阶段式电流保护的原理图、展开图及保护装置中各继电器的功用。
3、掌握阶段式电流保护的电气接线和操作实验技术。
二、预习与思考1、三段式电流保护为什么要使各段的保护范围和时限特性相配合？2、由指导教师提供有关技术参数，你能对三段式电流保护进行计算与整定吗？3、为什么在实验中，采用单相接线三段式保护能满足教学要求？你能将图22-2正确改绘成单相式接线图吗？4、为什么可取消电流互感器，直接将各段电流继电器的电流线圈串入一次侧的模拟接线中？5、三段式保护模拟动作操作前，是否必须对每个继电器进行参数整定？为什么？6、在辐射式输电线故障模拟接线中，“R、R1、R2、R f、R f’”各代表什么？S1的设置可分别模拟什么性质的短路故障？7、断路器QF是用什么元件模拟的？写出控制回路合闸时及保护动作后跳闸时的电路工作原理？三、原理说明：1、阶段式电流保护的构成无时限电流速断只能保护线路的一部分，带时限电流速断只能保护本线路全长，但却不能作为下一线路的后备保护，还必须采用过电流保护作为本线路和下一线路的后备保护。
由无时限电流速断、带时限电流速断与定时限过电流保护相配合可构成的一整套输电线路阶段式电流保护，叫做三段式电流保护。
图22-1 三段式电流保护各段的保护范围及时限配合输电线路并不一定都要装三段式电流保护，有时只装其中的两段就可以了。
例如用于“线路－变压器组”保护时，无时限电流速断保护按保护全线路考虑后，此时，可不装设带时限电流速断保护，只装设无时限电流速断和过电流保护装置。
又如在很短的线路上，装设无时限电流速断往往其保护区很短，甚至没有保护区，这时就只需装设带时限电流速断和过电流保护装置，叫做二段式电流保护。
在只有一个电源的辐射式单侧电源供电线路上，三段式电流保护装置各段的保护范围和时限特性见图22-1。
三段式过流保护的原理及其整定值
无时限电流速断保护(电流I段)反应电流增大而能瞬时动作切除故障的电流保护，称为电流速断保护也称为无时限电流速断保护。
1.几个基本概念（1）系统最大运行方式与系统最小运行方式最大运行方式：就是在被保护线路末端发生短路时，系统等值阻抗最小，而通过保护装置的短路电流为最大的运行方式。
最小运行方式：就是在同样短路条件下，系统等值阻抗最大，而通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。
（2）最小短路电流与最大短路电流在最大运行方式下三相短路时，通过保护装置的短路电流为最大，称之为最大短路电流。
在最小运行方式下两相短路时，通过保护装置的短路电流为最小，称之为最小短路电流。
（3）保护装置的起动值对应电流升高而动作的电流保护来讲，使保护装置起动的最小电流值称为保护装置的起动电流。
（4）保护装置的整定所谓整定就是根据对继电保护的基本要求，确定保护装置起动值，灵敏系数，动作时限等过程。
2、整定计算（1）动作电流为保证选择性，保护装置的起动电流应按躲开下一条线路出口处短路时，通过保护的最大短路电流来整定。
即Idz＞Id.max=KK Id.Bmax 式中可靠系数KK =1.2~1.3，结论:电流速断保护只能保护本条线路的一部分，而不能保护全线路，其最大和最小保护范围Lmax和Lmin。
(2) 保护范围（灵敏度KLm）计算（校验）《规程》规定，在最小运行方式下，速断保护范围的相对值 Lb%＞（15%~20%）时，为合乎要求，即（3）动作时限无时限电流速断保护没有人为延时,在速断保护装置中加装一个保护出口中间继电器。
一方面扩大接点的容量和数量，另一方面躲过管型避雷器的放电时间，防止误动作。
t=0s3、对电流速断保护的评价优点：是简单可靠，动作迅速。
缺点：（1）不能保护线路全长；（2）运行方式变化较大时，可能无保护范围。
注意: (1) 在最大运行方式下整定后，在最小运行方式下无保护范围。
二、限时电流速断保护(电流II段)的电流速断保护限时电流速断保护：按与相邻线路电流速断保护相配合且以较短时限获得选择性的电流保护。
关于三段式保护(word文档良心出品)
关于三段式保护第三章 第一节 单侧电源电网相间短路三段式电流保护一、阶段式电流保护的应用和评价阶段式电流速断保护一般由三段式构成：三段式：Ⅰ段 瞬时电流速断保护、Ⅱ段 限时电流速断保护、Ⅲ段 定时电流速断保护。
Ⅱ段 限时做主保护，Ⅰ段 瞬时做辅助保护（靠近电源侧短路会快速切除）， Ⅲ段 定时 做后备保护，也做下一级线路的远后备保护。
特殊情况：两段式：瞬时、定时或限时、定时。
如单电源供电的最后一段线路，只需要两段式。
四段式：瞬时、限时一级、限时二级、定时。
如，一级限时不能满足对主保护的灵敏度要求时，采用四段式；这时限时保护向下一线路延伸，至它的限时保护的范围（图3-6 b ）2,0.7 1.2t t t t ''''∆=+∆∆=:三段式电流速断保护 优点：简单、可靠，如果不发生保护或断路器拒绝动作的情况，则故障都可以在0.35—0.5s 的时间内予以切除，在35kV 以下电网得到广泛应用。
缺点：受电网接线和运行方式影响。
整定值按最大方式，灵敏度按最小方式校核灵敏度。
二、瞬时电流保护（第Ⅰ段） 1、整定值计算及灵敏性校验定值（定值给定后，不随实际运行方式、短路点位置、短路类型而变化）.2..max =actk B I K I 'rel .1..max =actrel k C I K I ' 可靠性系数： 1.2 1.3rel K =:注意贺书第四版的短路电流（幅值）的记号：..max k B I 最大运行方式，线路AB 末端B 三相短路的最大短路电流（max 既是短路电流最大值，也指最大运行方式），类似地，..max k C I 。
..min k B I 最小运行方式，线路AB 末端B 两相短路的短路电流（min 既是短路电流最小值，也指最小运行方式）类似地，..min k C I 。
实际运行方式下，B 点相间短路的短路电流总是介于 ..min k B I 和..max k B I 之间。
输电线路相间短路的三段式电流保护
输电线路相间短路的三段式电流保护第⼀章输电线路相间短路的三段式电流保护第⼀节瞬时电流速断保护⼀、短路电流的分析计算瞬时电流速断保护（⼜称第I 段电流保护）它是反映电流升⾼，不带时限动作的⼀种电流保护。
1．短路电流计算在单侧电源辐射形电⽹各线路的始端装设有瞬时电流速断保护。
当系统电源电势⼀定，线路上任⼀点发⽣短路故障时，短路电流的⼤⼩与短路点⾄电源之间的电抗忽略电阻）及短路类型有关，三相短路和两相短路时，流过保护安装地点的短路电流为：lX X E I S S k 1)3(+= lX X E I S S k 1)2(23+= 2、运⾏⽅式与短路电流的关系当系统运⾏⽅式改变或故障类型变化时，即使是同⼀点短路，短路电流的⼤⼩也会发⽣变化。
在继电保护装置的整定计算中，⼀般考虑两种极端的运⾏⽅式，即最⼤运⾏⽅式和最⼩运⾏⽅式。
（1）最⼤运⾏⽅式——流过保护安装处的短路电流最⼤时的运⾏⽅式称为最⼤运⾏⽅式，此时系统的阻抗Xs 为最⼩；（2）最⼩运⾏⽅式——当流过保护安装处的短路电流最⼩的运⾏⽅式称为系统最⼩运⾏⽅式，此时系统阻抗Xs 最⼤。
图3－ 1中曲线1表⽰最⼤运⾏⽅式下三相短路电流随J 的变化曲线。
曲线2表⽰最⼩运⾏⽅式下两相短路电流随J 的变化曲线。
⼆、动作电流的整定计算1、动作电流假定在线路L1和线路L2上分别装设瞬时电流速断保护。
根据选择性的要求，瞬时电流速断保护的动作范围不能超出被保护线路，故保护1瞬时电流速断保护的动作电流可按⼤于本线路末端短路时流过保护安装处的最⼤短路电流来整定，即max .1kB rel I op I I K I =1op I I ——保护装置1瞬时电流速断保护的动作电流，⼜称⼀次动作电流rel I K ——可靠系数，考虑到继电器的整定误差、短路电流计算误差和⾮周期分量的影响等⽽引⼈的⼤于1的系数，⼀般取1．2～1．3；I k1.max ——被保护线路末端B 母线上三相短路时流过保护安装处的最⼤短路电流，⼀般取次暂态短路电流周期分量的有效值.2、保护范围分析在图1中，以动作电流画⼀平⾏于横坐标的直线3，其与曲线1和曲线2分别相交于M 和N 两点，在交点到保护安装处的⼀段线路上发⽣短路故障时，I k >I I op1保护1会动作。
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用可编程控制器来实现单侧电源辐
射型电网三段式过电流保护
电气0902
一.实验名称：
用可编程控制器来实现单侧电源辐射型电网三段式过电流保护。
二.实验目的：
本次实验针对电气工程及其自动化专业。通过综合实验，使学生对
所学过的可编程控制器在继电保护中的应用有一个系统的认识，并运
用自己学过的知识，自己设计三段保护装置。要求用可编程取代传统
的继电器装置，自己设计，自己编程，最后达到设计要求。
三.实验原理：
参考“工厂供电”和“继电保护原理”有关部分。
四.实验步骤：
1.设计、答疑。
设计要求：
（1）、各段保护动作时，均应以中间间电器ZJ1为断路器跳闸出口
执行元件。ZJ2为断路器合闸出口执行元件。
（2）、各段保护动作时，故障指示信号要求准确无误，不允许几灯
同时发信号，信号不允许自动复位。复位通过计算机复位键执行。
（3）、绘制系统原理图及接线图。
（4）、绘制各元器件、继电器与PLC的接线明细表。绘制程序流程
图。
（5）、根据线路参数计算短路电流，给出模拟保护范围。以最小两
相短路电流进行灵敏度校验。
（6）、速断故障时，要求系统在5秒钟后，三相重合闸一次。
（7）、下列情况不许重合闸
①、手动合闸在故障点时。
②、手动合闸、跳闸时。
③、限时速断与过电流系统保护动作时。
④、重合闸过后，在10秒内不允许二次重合闸。若出现二次重
合闸信号，系统程序全部关断，不允许有任何误操作合闸信号。经复
位后程序方可运行。
（8）、系统手动合闸、跳闸时，合闸与跳闸灯先闪烁3秒钟后，再执
行合、跳闸指令。
五.实验线路：
系统参数：电网电压380V，电源折算电抗SZ，线路电抗LZ忽略不计。
'
K
K
可靠系数取1.2，zqK自启动系数取1.5，hK返回系数取0.85，
maxf
I
最大负荷电流3A。限时速断可靠系数''kK取1.1.
参数计算：
AIB7.13)4.040/()3/380(
AIC8.7)4.0)4030/(()3/380(
I段AIKIBkdz452.16'2' 二次侧电流为AIdz11.44/12'
II段AIKICkdz36.98.72.1'1'
AIKIdzkdz23.1136.92.11'''1''
二次侧电流为AIdz8.24/12''
III段AKKIKIhzqfkdz75.68.0/35.12.1/''2'''
二次侧电流AIdz69.14/12'''
速断动作时间 0S
限时电流速断动作时间0.5S
过电流动作时间1S
六．原理图
七．程序流程图
开始
合闸
红灯闪烁3S
发出合闸脉冲
合闸成功短路运行I段动作II段动作III段动作延时0.5S延时1S跳闸，红灯灭，绿灯亮，信号灯亮跳闸，红灯灭，绿灯亮，信号灯亮跳闸，红灯灭，绿灯亮，信号灯亮闭锁重合闸自动重合闸10S内是否有重合信息死区延时5S延时10S开始重合闸成功YYYNYNYNYY机械故障合于永久性短路
I段动作
闭锁重合闸
运行
手动跳闸
绿灯闪烁3S后常
亮，红灯灭，跳闸
结束
复位
信号灯灭
八.梯形图