各种反时限特性曲线学习资料
反时限动作特性曲线测绘
注：R1、R2,定时杆位置1 (8秒)
动作电流倍数 2 2.5 3 3.5 4 动作时间
实验二 反时限动作特性曲线测绘
一、实验目的
1、了解GL-10型继电器的结构、接线、动作原理及其使用方 法；
2. 掌握反时限过电流保护的工作原理；
3. 掌握GL型继电器的动作电流和动作时限的调整方法，了解 其反时限动作特性和10倍动作电流的动作时限的概念。
应用范围
GL-10系列返时限过流继电器具有反时限特 性，应用于电机、变压器等主设备以及输配 电系统的继电保护回路中。当主设备或输配 电系统出现过负荷及短路故障时，该继电器 能按预定的时限可靠动作或发出信号，切除 故障部分，保证设备及输配电系统安全。
新型微机反时限过流保护曲线特性及算法研究_严支斌
继电器 第 33 卷 第 8期 V o.l 33 N o . 8 2005 年 4月 16日 RELAY A pr . 16, 2005
新型微机反时限过流保护曲线特性及算法研究
严支斌 , 尹项根 , 邵德军 , 刘革明
( 华中科技大学电气与电子工 程学院 , 湖北 武汉 430074) 摘要 :传统反时限过流特性曲线计算微机反时限保护延时时 , 存在与定时限保护的配合以及计算延时不准等 缺陷 。 该文提出了对反时限特性曲线进行分段计算处理的方法 , 改进了与定时限的配合 , 提高 了时限的精度 。 然后针对计算比较困难的一般反时限曲线 , 介绍了分区查表和泰勒展开法计算时延累加量的算法 。 关键词 :微机保护 ; 反时限过流 ; 分区查表 ; 泰勒展开法 中图分类号 : TM 771 文献标识码 : A 文章编号 : 10034897(2005)08004403
变化 ( 这里假设故障电流的上限为 20 倍动作电流 , 实际上 , 当故障电流大于速断定值时可立即跳闸而 无需查表 ), 变化步长为 ΔI* , 即每隔 ΔI*计算一次 t* , 并将算得的 t*值按表格形式存入 EPROM 中 。 根据反时限特性曲线变化速率的不同 , 将曲线 分为 3 个区段 : 在 1. 1 ≤ I* ≤ 2 的区间内 , 由于特性 曲线变化非常快 , 为保证精度 , 步长宜取得较小 , 故 取 ΔI* = 0 . 001 ; 在 2≤ I* ≤ 6 的区间内 , 特性曲线变 化相对平缓 , 取 ΔI* = 0. 01; 在 6≤ I* ≤ 20 的区间 内 , 特性曲线变化较前段更加平缓 , 故取步长 ΔI* = 0 . 05。 这样一条曲线共需要存储 1 581 个数据 , 如 果每个数据以双字节浮点数存储 , 则仅需要占大约 [ 2] 3 k 字节的存储单元 。 在查表过程中 , 当 I*正好与表格中某一电流倍 数 I*k 相等时 , 则可直接从表中查出 。 但当 I*与表 中任一电流倍数不相等时 , 获取 t*可以采用线性插 值法 。 线 性 插 值 法 就 是 指 当 I* 处 于 区 间 ( I*k , I*(k +1) ) 内时 , 近似认为在该步长区间的曲线段为一 直线段 , 以对应同一个 I*值的直线上的点 A 来代替 曲线上的点 B 来获得 t*值 ( 如图 3 示 ), 因此 t*可 由下式求得 : t*(k +1) - t*k t* = t*k + (I - I ) (5) I*(k +1) - I*k * *k 上式中 t*k和 t*(k +1)分别对应着故障电流倍数 为 I*k 和 I*(k +1)时的 I* 值 , 通过此方法即可快速求 得 I*在 1 . 1≤ I* ≤ 20 内任意大小时 I* 的值 , 从而 快速获得延时累加量 。
反时限特性
2-6 画出三相五柱电压互感器的Y0／Y0／Δ接线图，并说明其特点。
答：三相五柱式电压互感器有五个铁芯柱，给零序磁通提供了闭合磁路。
增加了一个二次辅助绕组，接成开口三角形，获得零序电压。
接线图如图2-3所示。
电网正常运行时，三相电压对称，开口三角绕组引出端子电压mnU为三相二次绕组电压相量和，其值为零。
但实际上由于漏磁等因素影响，mnU一般不为零而有几伏数值的不平衡电压unbU b。
当电网发生单相接地故障时，TV一次侧零序电压要感应到二次侧，因三相零序电压大小相等，相位相同，故三角形绕组输出电压U mn＝3U0／K TV(K TV为电压互感器额定电压变比)。
(1)这种接线用于中性点不直接接地电网中，在电网发生单相接地时，开口三角形绕组两端为3倍零序电压，U mn= ＝3U0，为使U mn＝100V，开口三角形绕组每相电压为100／3V，因此，TV100/3V(U N为一次绕组的额定线电压，kV)。
(2)这种接线用于中性点直接接地电网中，在电网发生单相接地故障时，故障相电压为零，非故障相电压大小、相位与故障前相同不改变，开口三角绕组两端的3倍零序电压U mn为相电压，为使此时U mn＝100V，TV/100V。
图2-3 三相五柱式TV的磁路及接线(a) 磁路；(b)接线原理接线如图3-1所示。
反时限过电流保护原理接线如图3-2所示。
图3-1 定时限过电流保护原理接线图3-2 反时限过电流保护原理接线图(一)定时限过电流保护的工作原理及动作过程用图3-3说明定时限过流保护装置的工作原理。
当线路WL3上k1点发生短路时，短路电流由电源S经过WLl，WL2，WL3流经k1点，过电流保护1、2、3同时启动，根据选择性要求，保护3动作，3QF跳闸切除故障线路WL3。
而保护2、3在故障切除后立即返回，所以要求各保护装置的整定时限不同。
越靠近电源侧则时限越长。
图3-3 定时限过流保护装置的工作原理说明用图3-1说明保护装置的动作过程，当线路短路后，短路电流经电流互感器TA 转变为二次电流进入电流继电器1KA 、2KA 。
发电机保护原理资料讲解
发电机保护原理发电机保护原理大型发电机的造价高昂，结构复杂，一旦发生故障遭到破坏，其检修难度大，检修时间长，要造成很大的经济损失。
例如，一台20万kW的汽轮发电机，因励磁回路两点接地使大轴和汽缸磁化，为退磁需停机1个月以上，姑且不论检修费用和对国民经济造成的间接损失，仅电能损失就近千万元。
大机组在电力系统中占有重要地位，特别是单机容量占系统容量较大比例的情况下，大机组的突然切除，会给电力系统造成较大的扰动。
因此，发电机的安全运行对电力系统的正常工作、用户的不间断供电、保证电能的质量等方面，都起着极其重要的作用。
1.发电机故障形式由于发电机是长期连续旋转的设备，它既要承受机身的振动，又要承受电流、电压的冲击，因而常常导致定子绕组和转子线圈的损坏。
因此，发电机在运行中，定子绕组和转子励磁回路都有可能产生危险的故障和不正常的运行情况。
一般说来，发电机的故障和不正常工作情况有以下几种：(1)定子绕组相间短路故障：定子绕组相间短路故障是对发电机危害最大的一种故障。
故障时，短路电流可能把发电机烧毁。
(2)定子绕组匝间短路：定子绕组匝间短路时，在匝间电压的作用下产生环流，可能使匝间短路发展为单相接地短路和相间短路。
(3)定子绕组接地故障：定子绕组的单相接地故障是发电机内较常见的一种故障，故障时，发电机电压系统的电容电流流过定子铁心，造成铁心烧伤，当此电流较大时将使铁心局部熔化。
(4)励磁回路接地故障：发电机励磁回路一点或两点接地时，一般说来，转子一点接地对发电机的危害并不严重，但一点接地后，如不及时处理，就有可能导致两点接地，而发生两点接地时，由于破坏了转子磁通的平衡，可能引起发电机的强烈振动，或将转子绕组烧损。
(5)定子绕组过负荷：超过发电机额定容量运行形成过负荷时，将引起发电机定子温度升高，加速绝缘老化，缩短发电机的寿命，长时间过负荷，可能导致发电机发生其他故障。
(6)定子绕组过电压：调速系统惯性较大的发电机，如水轮发电机或大容量的汽轮发电机，在突然甩负荷时，可能出现过电压，造成发电机绕组绝缘击穿。
反时限特性曲线
反时限特性曲线：II 1Q曲线可视为两段定时限加一段反时限，只讨论两段定时限之间的反时限特性的微机实现方法，表达式如下：()121maxA e K t I I ->其中：e I ，发电机额定电流；发电机发热同时的散热效应系数1A ，一般整定为1；发电机定子绕组热容量常数1K ，机组容量MVA S n 1200≤时，1K 整定为37.5（当有制造厂家提供的参数时，以厂家参数为准）。
反时限继电器根据被保护设备提供的反时限特性曲线，实现与其相应的保护。
本继电器要求整定的项目有:电流启动定值及与其对应的动作延时。
考虑到曲线的复杂性和便于实现，以下参数事先以表格形式存储于EPROM 中：即从1.1倍至2.0倍启动电流对应的时延（级差0.1倍），从2.0倍至10.0倍启动电流对应的时延（级差1.0倍），若精度等有特殊要求可调整级差和电流倍数范围。
这些点选定后由保护装置用线性插值进行曲线拟合，级差较小时拟合的曲线将更为光滑。
法一：考虑实时计算中电流的变化（继电器的动态特性），定义一个综合过流倍数n M [3]，它不仅能反映当前的过流程度，也能计及从故障起始整个过程的过流程度，其定义为：∑∑===M k Mk kk k M tt n n 112/ 或∑∑===M k Mk kk k M t t n n 11/式中 n k 为k 时刻过流倍数t k 为与n k 相对应的持续时间k=1，2，…,M M 为累计计算次数前者反映的是过流倍数的方均根值，而后者反映的是加权平均值，可分别应用于不同场合。
由于微机保护实现时是等间隔计算，故可分别简化为∑==MK kM nMn 121 或∑==MK kMnMn 11继电器实时计算中，当电流大于启动电流后，每次均计算得到一个M n 。
设M n 落在事先输入的数据表格，x1，x2内，得到对应的y1，y2，如图1所示。
应用线性插值得到动作延时：)(112121x n x x y y y y M ---+=继电器开始计时后，只要计数器设定值未到就反复计算M n ，并根据给定的特性曲线(已输入的数据表格)不断地用新的综合过流倍数得到允许的时延M t ，再减去现已达到的时延，即得到还需要的时延：jM t M t t ∆-=∆式中jt ∆为计算间隔；M t 为第M 次计算的综合过流倍数决定的时延。
实验二反时限保护各变量关系特性实验
实验二反时限保护各变量关系特性实验一、实验目的掌握反时限过流保护各变量间的关系特性。
2．深入理解反时限过电流保护技术参数和与工作特性的关系。
3．掌握相邻线路间特性曲线的配合与应用。
4．掌握t=f(I d) 和t=f(L)特性曲线的测试方法。
三、实验原理反时限过电流保护在同线路的不同点发生短路时，由于短路电流大小不同，因而保护具有不同的动作时限，在线路靠近电源端短路时，短路电流较大，动作时限较短，反之就长。
图7-1所示为输电线路反时限过电流保护的原理图。
由于反时限电流继电器的动作时限与被保护线路中短路电流大小有关，因而相邻线路间时限配合比较复杂。
反时限过电流保护的时限配合，是指在某一配合点上相邻线路保护的时限配合。
一般是将配合点选在相邻下一线路的首端。
如图7-2(a)中的D1点。
图7-1 输电线路反时限过电流保护原理图图7-2所示输电线路X L-1和X L-2分别装设了反时限过电流保护。
整定时应先确定保护装置1与2的动作电流I dz，1和I dz，2，并使二者相互配合，即I dz，1>I dz，2。
假定保护装置2的时限特性已经确定，如图7-2（a）及（b）中的曲线②，考虑保护装置1的时限特性时，需确定配合点即线路X L-2始端D1处短路时的短路电流I d1，在流过I d1的作用下，保护装置2的动作时限为t2（D1），见图7-2（a）及（b）中曲线②的A点，在I d1作用下，保护装置1也会起动，按照保护动作选择性的要求，其动作时限t1（D1）应比保护2的动作时限t2(D1)大一个△t。
即：t1(D1)= t2(D1)+△t。
△t一般取0.7秒。
t1(D1)为保护装置1时限特性曲线上一点B，见图7-2（a）及（b），保护装置1的动作电流为I dz。
1，只要I dz。
1和B点这两个因素一确定，保护装置1的时限特性曲线①即可完全确定下来。
通过实验掌握上述配合整定方法，完全满足实际应用的要求，因为根据上述配合计算，在D1短路点，保护1和保护2动作的时限级差为△t′，保证了选择性，进一步观察时限特性曲线可知，在其它点(如D2点)，时限级差为为△t′，且△t′>△t，短路点离电源越远，时限级差越大，显然，只要在D1点能满足时限配合要求，那末在其它各点短路时，均能满足选择性要求。
定时限和反时限过流保护
定时限和反时限过流保护流过保护装置的短路电流与动作时间之间的关系曲线称为保护装置的延时特性。
延时特性又分为定时限延时特性和反时限延时特性。
1、定时限延时动作时间是固定的，与短路电流的大小无关。
2、反时限延时动作时间与短路电流的大小有关，短路电流大，动作时间短，短路电流小，动作时间长。
短路电流与动作时限成一定曲线关系。
过电流保护一般是按避开最大负荷电流这一原则整定的。
为了使上、下级的过电流保护具有选择性，在时限上也应应有一个级差。
这就使靠近电源端的保护动作时限将很长，这在许多情况下是不允许的。
为克服这一缺点，通常采用提高整定值以限制动作范围的办法，不加时限，可以瞬时动作，这种保护叫做电流速断保护。
无时限电流速断不能保护线路全长，它只能保护线路的一部分。
所以，为了保证动作的选择性，其起动电流必须按最大运行方式来整定（即通过本线路的电流为最大电流），这就存在着保护的死区。
为了弥补瞬时速断保护不能保护线路全长的缺点，常采用略带时限的速断保护，即延时速断保护。
这种保护一般与瞬时速断保护配合使用，其特点与定时限过电流保护装置基本相同，所不同的是其动作时间比定时限过电流保护的整定时间短。
为了使保护具有一定的选择性，其动作时间应比下一级线路的瞬时速断大一时限级差一般取0.5秒。
定时限过流保护电流和时间是定值。
反时限过流保护是以I2t等于一个常数来整定的，即电流越大，时间越短，其实I2t是发热量。
如发电机负序保护一般5％发信；9％启动反时限，I2t=8或10；80％时启动定时限，0.5秒跳发变组。
三段的区别主要在于启动电流的选择原则不同。
其中速断和限时速断保护是按照躲开某一点的最大短路电流来整定的，而过电流保护是按照躲开最大负荷电流来整定的。
电流速断不能保护线路全长，限时电流速断不能作为相邻元件的后备，过电流保护的动作时限较长。
反时限过励磁保护动作特性曲线测试方法研究
发 电机 和变 压 器反 时 限过 励 磁 保 护 在 具 体应 用 中 ，由 于很 难用 一 条 曲线 来很 好 地 拟合 过 励 磁 曲线 ，因 此使 得 反 时 限过励 磁 保 护应 用效 果 不 太 理想 。经 过 不 断 的研 究 和 实 践 ，发 现在 变 压器 或 发 电机 制造 厂 家 提 供 的 过励 磁 曲线 上 选 择 几个 点 ，在任 意两 点 之 间用 一 定 的对 数 曲线 连 接 ，就 可很 好 地拟 合 过励 磁 动作 曲线 。 目前 这 种 过励 磁 保 护实 现 方案 得 到 广 泛 应 用 ，许 继 ｗＦ ８ ∞ Ａ 发 变 组 保 护 装 置 和 ＷＢ Ｈ一 ８ ０ ０ Ａ、Ｗ Ｂ Ｈ ８ ０ ０ Ｂ变压 器 保 护装 置 中的 过 励 磁保 护 均 采用 此方 案 。该方 案 的具 体 判据 为 ：
２ 特 性 曲线 的传 统 拟 合 法
目前 ，反 时 限过 励 磁保 护所 采 用 的动 作 特 性 曲线 可 分 为两 类 ：一类 采 用 一 条 完 整 曲线 去 拟 合 设 备 的 过 励 磁 曲 线 ；另 一 类采 用 分段 曲线拟 合 法 。其 中分 段 曲线 拟 合 法 就
备的过励磁情况 ，并 以各时刻过励磁倍数 的计算值作为判
电 气 测 试 技 术
反 时 限 过 励 磁 保 护 动 作 特 性 曲线 测 试 方 法 研 究
胡 宝 ，李 先 彬 ， 于士谦 ，陈 晨 ，孙妙 华
（ 许 继 电气股份 有限公 司，河南 许 昌 ４ ６ １ ０ ０ ０ ）
［ 摘要］ 在过励磁保护设计 中，反时限过 励磁保 护动作特性 的设计是 一个非 常重要 的环 节。介 绍反 时限过励磁 保护动
段） ，这 些 曲线 可 为 ２ 次 曲 线 或 直 线 ，相 邻 段 曲 线 的交 点
反时限动作特性曲线测绘
注：R1、,定时杆位置1 (8秒)
动作电流倍数 2 2.5 3 3.5 4
动作时间
实验二
一、实验目的
反时限动作特性曲线测绘
1、了解GL-10型继电器的结构、接线、动作原理及其使用方 法； 2. 掌握反时限过电流保护的工作原理； 3. 掌握GL型继电器的动作电流和动作时限的调整方法，了解 其反时限动作特性和10倍动作电流的动作时限的概念。
应用范围
GL-10系列返时限过流继电器具有反时限特 性，应用于电机、变压器等主设备以及输配 电系统的继电保护回路中。当主设备或输配 电系统出现过负荷及短路故障时，该继电器 能按预定的时限可靠动作或发出信号，切除 故障部分，保证设备及输配电系统安全。
反时限过流保护
目录：一、概述1、现有的反时限特性曲线的数学模型2、标准反时限SIT3、非常反时限VIT或LTI4、超反时限UIT5、极端反时限EIT6、热过载（无存储）反时限7、热过载（有存储）反时限二、各种反时限介绍三、反时限的实现1、基于硬件电路实现1）反时限过流保护定时电路的原理讲解 2）反时限过流保护定时电路的工作过程2、基于固件的实现1）直接数据存储法 2）曲线拟合法----------------------------------------------------------------------------------------------------------一、概述反时限过电流保护在原理上和很多负载的故障特性相接近，因此保护特性更为优越。
反时限电流保护在国外应用较为广泛，尤其在英、美国家应用更为广泛。
实际上，许多工业用户要求保护为反时限特性，而且对于不同的用户（负荷），所需的反时限特性并不相同。
反时限在控制器里一般做在三段电流保护的第Ⅲ段，如下图。
----------------------------------------------------------------------------------------------------------二、各种反时限介绍1、现有的反时限特性曲线的数学模型目前，国内外常用的反时限保护的通用数学模型的基本形式为：动作时间t是输入电流I的函数式中，I——故障电流(值越大，时间越短)；Ip——保护启动电流(设定值)；r——常数，取值通常在0-2之间（也有大于2的情况）；k——常数，其量纲为时间。
微机综保电流设定值2A，实际瞬间电流值达到6A，对应I/Ib=6A/2A=3，标准反时限时间6.3S。
----------------------------------------------------2、标准反时限SIT按照IEC标准：当r<1时，称为一般反时限特性。
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各种反时限特性曲线
反时限特性曲线的应用
反时限电流保护概念也十分简单，但是选择曲线、确定待定参数，存在一定的技巧和方法。
目前，国内外常用的反时限保护的通用数学模型的基本形式为：
式中：t为动作延时；K是设计的常数；M是由用户整定的时间常数，一般由上下级保护动作时间的正确配合要求决定；I为保护测量电流；Ip为基准电流，一般取被保护设备的额定电流；a是曲线水平移动常数，反应了反时限保护动作能够动作的电流相对于Ip的倍数，一般取1.0；n是曲线形状常数，通常在 0～2之间取值。
n越大曲线形状越陡，即保护动作时间随电流增大而减小的越快。
根据n的取值范围不同，反时限保护可以分为以下几类：
当n<1时，称为普通反时限；
当n=1时，称为非常反时限；
当n>1时，称为超反时限。
为了规范应用，IEEE225-4 标准推荐了五条反时限曲线供用户选择使用：
以上各式中：tp 为时间常数；Ipe故障前绕组电流。
以上式（1）、（2）和（3）主要应用于线路保护。
对比这三种反时限曲线：超反时限特性保护，微小的电流差别足以引起保护动作时间上的差异，以牺牲时间换取选择性。
普通反时限则相反。
一般在被保护线路首端和末端短路时电流变化较小的情况下，常采用定时限过流保护。
定时限可以认为是一种特殊的反时限特性，即
r=0；通常输电线路采用普通反时限特性，即0<r< p=""></r<>
反应过热状态的过流保护，则采用特别反时限特性，即r=2。
以上式（4）、（5）主要应用于诸如电动机等元件地热过载保护。
式（4）忽略了被保护对象故障发生以前负荷电流的发热，而式（5）则计及了故障发生以前负荷电流的发热。
因此式（5）较式（4）对元件的热过载保护而言更加合理。