1、项目二 继电保护的基本元件与测继电保护的基本元件与测试仪器试仪器内容内容任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试任务三任务三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验任务四任务四 继电保护测试仪的使用继电保护测试仪的使用任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【任务描述】为保证操作人员和仪表的安全，在将互感器投入使用之前，要对其特性进行测试。本节以一般电流互感器和电压互感器为例，对各自的特性检验方法加以介绍。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【知识链接】互感器又被称为仪用变压器，是电流互感器和电压互感器的
2、统称。其功能主要是将高电压或大电流按比例变换成标准低电压（100V）或标准小电流（5A或1A，均指额定值），以便实现测量仪表、保护设备及自动控制设备的标准化、小型化。同时，互感器还可用来隔开高电压系统，以保证人身和设备的安全。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【知识链接】一、电流互感器（一）电流互感器基本原理、结构及分类电流互感器与变压器类似，是根据电磁感应原理工作的。一次绕组电流I1与二次绕组电流I2的比，叫做实际电流比K。电流互感器在额定电流下工作时的电流比叫做电流互感器额定电流比，用Kn表示。1n2n2n1INKIN任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【知识
3、链接】电流互感器一次绕组的匝数（N1）较少，直接串联于电源线路中。一次负荷电流通过一次绕组时，产生的交变磁通感应产生按比例减小的二次电流。二次绕组的匝数（N2）较多，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷（Z）串联形成闭合回路，如图所示。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【知识链接】电流互感器的结构较为简单，由相互绝缘的一次绕组、二次绕组、铁心以及构架、壳体、接线端子等组成。一般情况下，电流互感器按一次线圈的结构形式可以分为：（1）单匝式：可分为芯柱型、母线型、套管型三种形式。（2）多匝式：可分为线圈型、线环型、链型三种形式。（3）电缆电容式。任务一任务一 互感器类型及其检
4、验互感器类型及其检验【知识链接】按安装方式可以分为：（1）贯穿式电流互感器：用来穿过屏板或墙壁的电流互感器。（2）支柱式电流互感器：安装在平面或支柱上，兼作一次电路导体支柱用的电流互感器。（3）套管式电流互感器：一种没有一次导体和一次绝缘，直接套装在绝缘的套管上的电流互感器。（4）母线式电流互感器：一种没有一次导体但有一次绝缘，直接套装在母线上使用的电流互感器。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【知识链接】其中，穿心式电流互感器是电力系统中常用的一种类型，其本身结构不设一次绕组，载流（负荷电流）导线由L1至L2穿过由硅钢片擀卷制成的圆形（或其他形状）铁心起一次绕组作用。二次绕组
5、直接均匀地缠绕在圆形铁心上，与仪表、继电器、变送器等电流线圈的二次负荷串联形成闭合回路。穿心式电流互感器的结构如图2-1-2所示。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【知识链接】由于穿心式电流互感器不设一次绕组，其变比由一次绕组穿过互感器铁心中的匝数确定。穿心匝数越多，变比越小；反之，穿心匝数越少，变比越大。额定电流比：I1/n。式中I1穿心1匝时一次额定电流；n穿心匝数。图2-1-2 穿心式电流互感器结构原理图任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【知识链接】（二）电流互感器的使用注意事项（1）极性连接要正确。电流互感器一般按减极性标注，如果极性连接不正确，就会影响
6、计量，甚至在同一线路有多台电流互感器并联时，会造成短路事故。（2）二次回路应设保护性接地点，并可靠连接。为防止一、二次绕组之间绝缘击穿后高电压窜入低压侧危及人身和仪表安全，电流互感器二次侧应设保护性接地点。接地点只允许接一个，一般将靠近电流互感器的箱体端子接地。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【知识链接】（3）运行中二次绕组不允许开路，否则会导致以下严重后果：二次侧出现高电压，危及人身和仪表安全。出现过热，可能烧坏绕组。增大计量误差。（4）用于电能计量的电流互感器的二次回路，不应再接继电保护装置和自动装置等，以防止互相影响。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【
7、知识链接】二、电压互感器（一）电压互感器基本原理、结构及分类电压互感器主要由一、二次线圈，铁心和绝缘组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通，根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这样就可组成不同电压比的电压互感器。电压互感器在额定电压下工作时的电压比叫做电压互感器额定电压比，用Kn表示。2n1n1n2INKIN任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【知识链接】电压互感器一次绕组的匝数（N1）较多，并联于电源线路中，二次绕组的匝数（N2）较少，与仪表、继电器、变送器等电压线圈的二次
8、负荷（Z）并联形成回路，如图2-1-3所示。图2-1-3 电压互感器结构原理图任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【知识链接】电压互感器按绝缘方式可分为干式、浇注式、油浸式和充气式。干式电压互感器的结构简单，无着火和爆炸危险，但绝缘强度较低，只适用于6kV以下的户内式装置。浇注式电压互感器的结构紧凑，维护方便，适用于335kV户内式配电装置。油浸式电压互感器的绝缘性能较好，可用于10kV以上的户外式配电装置。充气式电压互感器用于SF6全封闭电器中。常见的电压互感器如图2-1-4所示。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【知识链接】图2-1-4 不同类型的电压互感器实
9、物图任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【知识链接】电容式电压互感器是电力系统中常用的一种类型，它实际上是一个单相电容分压管，由若干个相同的电容器串联组成，接在高压相线与地面之间，广泛用于110330kV的中性点直接接地的电网中。电容式电压互感器的结构及原理如图2-1-5所示。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【知识链接】图2-1-5 电容式电压互感器结构及原理图任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【知识链接】（二）电压互感器的使用注意事项（1）电压互感器在投入运行前要按照规程规定的项目进行试验检查，例如测极性、测连接组别、测绝缘、核相序等。（2）电
10、压互感器的接线应正确。一次绕组应和被测电路并联，二次绕组应和所接的测量仪表、继电保护装置或自动装置的电压线圈并联，同时要注意极性的正确性。（3）接在电压互感器二次侧的负荷不应超过其额定容量，否则会使互感器的误差增大，难以保证测量的准确性。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【知识链接】（4）电压互感器二次侧不允许短路。电压互感器内阻抗很小，若二次回路短路，会出现很大的电流，将损坏二次设备，甚至危及人身安全。电压互感器可以在二次侧装设熔断器，以保护其自身不因二次侧短路而损坏。在可能的情况下，一次侧也应装设熔断器，以保护高压电网不因互感器高压绕组或引线故障危及一次系统的安全。（5）为
11、了确保人在接触测量仪表和继电器时的安全，电压互感器二次绕组必须有一点接地。因为接地后，当一次和二次绕组间的绝缘损坏时，可以防止仪表和继电器出现高电压危及人身安全。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【任务实施】1.学生接受任务，学习相关知识，查阅相关资料。2.学生自行制定计划，与其他成员及老师讨论计划的可行性。3.测试电流互感器的变比。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【任务实施】用电流法测试电流互感器变比的接线如图2-1-6所示。图2-1-6 用电流法测试电流互感器变比的接线图 电流源包括1台调压器、1台升流器；L1、L2电流互感器一次线圈2个端子；K1、K2电
12、流互感器 二次线圈2个端子；A1、A2电流表（测量电流互感器一、二次电流）任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【任务实施】电流法的优点是基本模拟电流互感器的实际运行（仅二次负荷的大小有差别），从原理上讲是一种无可挑剔的试验方法，也可以说是一种容易理解的试验方法。但随着系统容量增加，电流互感器的电流越来越大，可达数万安培，所以实际应用时，电流法对于测试大电流系统误差较大，效果不佳。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【任务实施】4.测试电流互感器的伏安特性。测试伏安特性的主要目的是检查互感器的铁心质量，通过鉴别磁化曲线的饱和程度，判断互感器的绕组有无匝间短路等缺陷。测
13、试时的接线如图2-1-7所示。图2-1-7 电流互感器伏安特性测试接线图任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【任务实施】相关注意事项：电流互感器的伏安特性测试，只对继电保护有要求的二次绕组进行。将测得的伏安特性曲线与过去或出厂时的伏安特性曲线比较，电压不应有显著降低。若有显著降低，应检查二次绕组是否存在匝间短路。电流表宜采用内接法。为使测量准确，可先对电流互感器进行退磁，即先升至额定电流值，再降到0，然后逐点升压。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【任务实施】5.测试电流互感器的极性。直流法测试电流互感器的极性。如图2-1-8所示，将互感器一次线圈的L1接于1.5
14、3V干电池的正极，L2接于负极。互感器的二次侧K1接毫安表正极，K2接毫安表负极。接好线后，将K合上，毫安表指针正偏，将K断开，毫安表指针负偏，说明互感器接在电池正极上的端头与接在毫安表正端的端头为同极性，即L1、K1为同极性即互感器为减极性。若指针摆动方向与上述相反，则为加极性。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【任务实施】交流法测试电流互感器的极性。如图2-1-9所示，将电流互感器一、二次线圈的L2和二次侧K2用导线连接起来，在二次侧通以15V的交流电压，用10V以下的电压表测量U2及U3的数值，若，则为减极性。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【任务实施】
15、6.测量电压互感器绕组直流电阻。对电压互感器一次绕组，宜采用单臂电桥进行测量。对电压互感器的二次绕组以及电流互感器的一次或二次绕组，宜采用双臂电桥进行测量。如果二次绕组直流电阻超过10，应采用单臂电桥测量。也可采用直流电阻测试仪进行测量，但应注意测试电流不宜超过线圈额定电流的50%，以免线圈发热、直流电阻增加，影响测量的准确度。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【任务实施】接线：将被测绕组首尾端分别接入电桥，非被测绕组悬空。采用双臂电桥（或数字式直流电阻测试仪）时，电流端子应在电压端子的外侧，如图2-1-10所示。图2-1-10 电压互感器直流电阻测量接线图任务一任务一 互感器
16、类型及其检验互感器类型及其检验【任务实施】换接线时应断开电桥的电源，并将被测绕组短路充分放电后才能拆开测量端子，如果放电不充分而强行断开测量端子，容易造成过电压而损坏线圈的主绝缘。测量电容式电压互感器中间变压器一、二次绕组直流电阻时，应拆开一次绕组与分压电容器的连接和二次绕组的外部连接线，当中间变压器一次绕组与分压电容器在内部连接而无法分开时，可不测量一次绕组的直流电阻。将测试结果与出厂值或初始值比较应无明显差别。测试时应记录环境温度。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【任务实施】7.测量电压互感器的绝缘电阻。试品温度应为1040C。用2500V兆欧表测量，测量前对被测绕组进行
17、充分放电。接线：电磁式电压互感器需拆开一次绕组的高压端子和接地端子，拆开二次绕组。测量电容式电压互感器中间变压器的绝缘电阻时，须将中间变压器一次线圈的末端（通常为X端）及C2的低压端（通常为）打开，将二次绕组端子上的外接线全部拆开。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【任务实施】驱动兆欧表达额定转速，或接通兆欧表电源开始测量，待指针稳定后（或60s），读取绝缘电阻值。读取绝缘电阻值后，先断开被测绕组的连接线，再使兆欧表停止运转。断开兆欧表后应对被测电压互感器进行放电接地。将测试结果与出厂值或初始值比较应无明显差别。测试时应记录环境温度。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及
18、其检验【任务实施】8.测量电压互感器的变比误差。测量接线如图2-1-12所示。图2-1-12 电压互感器变比误差测量接线图TVN标准电压互感器；TVX被测电压互感器任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【任务实施】9.检验电压互感器的极性。电压互感器的极性检验指测量单相电压互感器极性，主要采用直流法。具体参考电流互感器直流测试法。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【课堂训练与测评】1.说明电流互感器的工作原理及常用分类。2.简述电流互感器运行时的注意事项。3.画出电流法测试电流互感器变比的原理图。4.简述电压互感器运行时的注意事项。5.使用兆欧表测试电压互感器的绝缘
19、电阻。6.画出电压互感器直流电阻测量接线图。任务一任务一 互感器类型及其检验互感器类型及其检验【知识拓展】查看专业测试仪器说明书，对互感器进行参数检验。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【任务描述】为了保证继电保护装置的正确工作，对在现场运行的继电器应进行检查试验。继电器的检验可以分为新安装验收检验、定期检验和补充检验。本节将选取几种典型的继电器，介绍相关的检验和调试方法。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【知识链接】一、电磁型继电器概述 传统继电保护是以继电器为主要元件来完成各种保护功能的。电磁型继电器就是继电保护装置较为早期的应用形式。电磁型
20、继电器主要由铁心、线圈、可动衔铁、反作用力弹簧及接点组成。当线圈中通过一定的电流时，电磁铁心就会产生磁通和电磁力。当电磁力大于弹簧的反作用力时，则可吸动衔铁动作，并通过接点闭合，进行电路的切换；而当线圈中的电流减小时，产生的电磁力减小，衔铁返回，接点断开。这样，就完成了电路的转换、控制功能。这就是电磁型继电器的工作原理。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【知识链接】一、电磁型继电器概述 由此可见，电磁型继电器是通过电磁力使可动部分动作，并带动继电器的接点转换，从而实现输出信号的改变。这种有机械触点的继电器元件称为有触点元件。由于通过继电器接点的电流一般比较小，故不需要灭
21、弧装置。继电器的接点有常开、常闭接点两类，又称为动合、动断接点。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【知识链接】二、电磁型继电器的主要类型1电流继电器当流过继电器线圈的电流足够大时，会产生较大的电磁力，吸引衔铁转动，并带动转轴，使继电器接点状态切换，常开接点闭合，常闭接点断开。而当电流减小时，电磁力也减小，此时由于反作用力弹簧的作用，衔铁返回，从而带动接点返回，即常开接点断开，常闭接点闭合。电流继电器的线圈有两组，可以串联或并联接线。线圈并联时通过的电流比串联时增加一倍。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【知识链接】1电流继电器继电器的可动系统装在
22、铁心的两极间，连在同一轴上的有游丝、桥形动触点和Z形动片。当加在线圈上的电流达到整定值时，动片和桥形触点一起转动，动合触点闭合，动断触点断开；当断电或电流低于返回值时，可动系统受游丝反作用力矩的作用返回到原来位置，动合触点断开，动断触点闭合。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【知识链接】1电流继电器继电器铭牌上的刻度值是线圈串联时的电流值。改变整定值时，当整定范围确定之后（线圈串、并联）只需拨动刻度盘上的指针，即改变游丝的力矩即可。电流继电器的文字符号为KA。电磁型电流继电器的结构如图2-2-1所示。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【知识链接】
23、1电流继电器 （a）原理示意图 （b）图形符号图2-2-1 电磁型电流继电器结构的原理图及图形符号1电磁铁；2线圈；3Z形动片；4螺旋弹簧；5动触点；6静触点；7整定值调整把手；8刻度盘；9轴承；10止挡任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【知识链接】1电流继电器电流继电器的主要参数为：（1）动作电流：使继电器动作的最小电流值。（2）返回电流：使继电器返回的最大电流值。（3）返回系数：返回电流与动作电流之比。返回系数不能过大，也不能过小，技术规范要求其数值为0.850.9。返回系数过大，继电器动作灵敏但不可靠；反之，继电器动作可靠但不灵敏。任务二任务二 电磁式继电器检验与
24、调试电磁式继电器检验与调试【知识链接】2电压继电器电压继电器与电流继电器的工作原理相似，其主要区别在于电压继电器的线圈匝数比较多而导线细，故线圈阻抗较大。继电器线圈并联于测量电路中，内部两组线圈可以并联，也可以串联，串联时测量的电压比并联时测量的电压增加一倍。电压继电器的文字符号为KV。电压继电器分为过电压继电器和欠电压继电器两类，前者用于过电压保护，后者用于欠电压保护。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【知识链接】2电压继电器过电压继电器的主要参数为：（1）动作电压：使继电器动作的最小压值。（2）返回电压：使继电器返回的最大电压值。（3）返回系数：返回电压与动作电压之
25、比。欠电压继电器与过电压继电器的动作过程正好相反：当电压降低，电磁力减小使得衔铁返回时，常闭接点处于闭合状态，称为继电器动作；当电压升高，衔铁被吸动时，常闭接点处于断开状态，称为继电器返回。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【知识链接】2电压继电器欠电压继电器的主要参数为：（1）动作电压：能使继电器动作的最大电压。（2）返回电压：能使继电器返回的最小电压。（3）返回系数：返回电压与动作电压之比。返回系数一般不大于1.2，返回系数越小，继电器越灵敏，但可靠性降低。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【知识链接】3时间继电器在继电保护装置中往往为了保护
26、选择性的需要，保护动作及信号的发出需要一定的延时，时间继电器就是用来建立保护装置所需的时间，实现延时功能。时间继电器又称为时限元件。使用时应先计算保护及测控装置中整定时间的大小，然后进行时间继电器的延时调整。根据继电器延时接点的动作过程不同，又分为缓吸型和缓放型两种。线圈得电延时切换的接点称为缓吸型；线圈失电延时切换的接点称为缓放型。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【知识链接】3时间继电器时间继电器的文字符号为KT。电磁型时间继电器的结构如图2-2-2所示。（a）结构图 （b）图形符号图2-2-2 电磁型时间继电器结构示意图及图形符号1线圈；2电磁铁；3衔铁；4返回弹
27、簧；5扎头；6可瞬动部分；7、8固定瞬时动断、动合触点；9曲柄杠杆；10钟表机构；11动触点；12静触点；13刻度条任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【知识链接】4中间继电器中间继电器在继电保护装置中起桥梁作用，即当需要同时闭合或断开几条独立回路或要求比较大的接点容量去闭合或断开大电流回路时，经常采用中间继电器。中间继电器具有接点容量大、接点数目多的特点。中间继电器常作为保护装置的出口执行元件，被广泛用于各种保护和自动控制线路中。中间继电器的文字符号为KM。电磁型中间继电器的结构如图2-2-3所示。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【知识链接】4
28、中间继电器 （a）结构图 （b）图形符号图2-2-3 电磁型中间继电器结构原理图1电磁铁；2线圈；3活动衔铁；4静触头；5动触点；6弹簧；7衔铁行程限制任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【知识链接】5信号继电器信号继电器是主要用于指示保护或自动装置动作的继电器。当继电器线圈未通电时，衔铁受弹簧的作用而离开铁心，衔铁托住信号牌；当线圈受电，吸动衔铁动作时，信号牌失去支持而落下，发出掉牌信号，同时固定在转轴上的可动接点与静接点接通并保持，直到值班员复归掉牌时，继电器才返回。信号继电器的文字符号为KS。电磁型信号继电器的结构如图2-2-4所示。任务二任务二 电磁式继电器检验与
29、调试电磁式继电器检验与调试【知识链接】5信号继电器（a）结构图 （b）图形符号图2-2-4 电磁型信号继电器结构示意图及图形符号1电磁铁；2线圈；3衔铁；4动触点；5静触头；6弹簧；7信号牌显示窗口；8复归旋钮；9信号牌信号继电器有电流型和电压型两种形式。它们在电路中的接线各不相同，电流型的线圈在电路中与其他元件串联使用，电压型的线圈则直接并接于电源。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【任务实施】1.学生接受任务，学习相关知识，查阅相关的资料。2.学生自行制定计划，与其他成员及老师讨论计划的可行性。3.DL-10系列电流继电器的检验。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试
30、电磁式继电器检验与调试【任务实施】DL-10系列电流继电器用于电动机、变压器和输电线路的过负荷保护和在短路保护电路中作为启动原件。DL-10系列电流继电器背后端子接线图如图所示。（a）（b）（c）任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【任务实施】对该系列继电器的检验和调试主要有以下几个方面：动作值极限误差检验。动作值的一致性检验。返回系数检验。动作时间的检验。继电器工作可靠性检验。触点可靠工作的调整。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【任务实施】4.DY-30系列电压继电器的检验。DY-30系列电压继电器背后端子接线如图所示。任务二任务二 电磁式继电
31、器检验与调试电磁式继电器检验与调试【任务实施】对该系列继电器的检验和调试主要有以下几个方面：机械调整。动作值的调整。返回值。动作值极限误差及动作一致性。动作时间。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【任务实施】5.DZ-10系列中间继电器的检验。DZ-10系列中间继电器采用固定安装式壳体，其背后端子接线图如图所示。（a）DZ-15 （b）DZ-16 （c）DZ-17任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【任务实施】对该系列继电器的检验和调试主要有以下几个方面：动作电压与返回电压检验。动作时间检验。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调
32、试【任务实施】6.DS-20系列时间继电器的检验。DS-20系列时间继电器的背后端子接线图如图所示。（a）DS-2124 （b）DS-21/C24/C （c）DS-2528任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【任务实施】对该系列继电器的检验和调试主要有以下几个方面：机械调整。电气性能调试及试验方法【任务实施】7.DX-9系列信号继电器的检验。DX-9型继电器内部接线图如图所示。（a）交流 （b）直流对该系列继电器的检验和调试主要是动作值检验。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【课堂训练与测评】1.简述电磁型继电器的作用、分类及相应符号。2.简述电流
33、继电器的工作原理及检验项目。3.简述电压继电器的工作原理及检验项目。4.简述中间继电器的工作原理及检验项目。5.简述时间继电器的工作原理及检验项目。6.简述信号继电器的工作原理及检验项目。任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试任务二任务二 电磁式继电器检验与调试电磁式继电器检验与调试【知识拓展】查看专业测试仪器说明书，对继电器进行参数检验。任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验【任务描述】对CSC-103型微机线路保护装置进行硬件检查、电源检查以及绝缘和耐压试验。任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验【知识链接】一、微机保护的硬件系统 一套微机保护装
34、置由硬件系统和软件系统两大部分组成。硬件系统是构成微机保护的基础，软件系统是微机保护的核心。图2-3-1表示出了微机保护的硬件构成，它由下述几部分构成。任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验图图2-3-1 微机保护的硬件构成图微机保护的硬件构成图【知识链接】【知识链接】（1）微机主系统。它是以中央处理器（CPU）为核心，专门设计的一套微型计算机，完成数字信号的处理工作。（2）数据采集系统。完成对模拟信号进行测量并转换成数字量的工作。（3）开关量的输入输出系统。完成对输入开关量的采集和驱动小型继电器发跳闸命令和信号的工作。（4）外部通信接口。（5）人机对话接口。完成人机对话工作。（6
35、）电源。把变电站的直流电压转换成微机保护需要的稳定的直流电压。任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验【知识链接】（一）微型机主系统 微机保护装置的核心是单片机，它是由单片机和扩展芯片构成的一台小型工业控制微机系统，除了硬件之外，还有存储器里的软件系统。这些硬件和软件构成的整个单片微机系统的主要任务是完成数值测量、逻辑运算及控制和记录等智能任务。除此之外，现代的微机保护还具备各种远方通信能力，可以发送保护信息并上传给变电站微机监控系统，接收集控站、调度所的控制和管理信息。单片微机系统可以采用单CPU和多CPU系统。任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验【知识链接】（二）存
36、储器 存储器用来保存程序、定值、采样值和运算中的中间数据。存储器的存储容量和访问时间将影响保护的性能。在微机保护中根据任务的不同采用的存储器有下述三种类型。1随机存储器（RAM）2只读存储器（ROM）3电可擦除且可编程的只读存储器（EEPROM）任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验【知识链接】（三）数据采集系统 数据采集系统主要完成对模拟量的采集、将模拟输入量转换为数字量的功能。模拟量采集通道的任务是把电力系统运行过程中的参数，如电压、电流、功率、温度、压力等模拟量信号，转换为计算机可以处理的数字量信号。如图2-3-3所示，数据采集系统主要包括：电压形成回路、滤波器（LPF）、采
37、样保持器（S/H）、多路转换开关（MPX）以及模数转换（A/D）功能块，每一路模拟量都设置一个采样保持器。任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验【知识链接】图图2-3-3 模拟量输入系统结构图模拟量输入系统结构图【知识链接】1电压形成回路 电流、电压互感器获取的被保护电力线路的电流、电压信号需要进一步变换为5V或10V范围的低电压信号，输送到微机保护的模数转换芯片使用。其信号变换回路有：1）输入电压的电压形成回路2）输入电流的电压形成回路任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验【知识链接】2滤波器 电力系统发生短路故障初时
38、，往往含有大量的高次谐波，因此需采用低通滤波器将高频成分滤去，以免干扰微机保护装置的正常工作。任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验【知识链接】3采样保持器 微机保护有多路输入信号，如三相电流、三相电压等。由于A/D转换器在进行A/D转换时需要一定的时间，如果输入信号变化较快，就会引起较大的转换误差，因此需采用采样保持器（Sample Hold），其作用是采样输入电压在某一时刻的瞬时值，并在A/D转换期间保持不变，从而保证A/D转换的精度。图2-3-4（a）所示采样保持电路主要由模拟开关AS、储能元件Ch和两个阻抗变化器组成。模拟开关AS受逻辑输入端的电平控制，该逻辑输入就是采样脉
39、冲信号。任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验【知识链接】1）采样的基本原理 在输入为高电平时AS闭合，此时电路处于采样状态。电容Ch迅速充电或放电到Usr在采样时刻的电压值。电子模拟开关AS每隔TS（S）闭合一次，将输入信号接通，实现一次采样。如果开关每次闭合的时间为Tc（S），则输出将是一串重复周期为TS、宽度为Tc的脉冲，而脉冲的幅度则重复着Tc时间内的信号幅度。AS闭合时间应满足使Ch有足够的充电或放电时间，即采样时间。显然，采样时间越短越好。而应用阻抗变化器的原因是，它在输入端呈现高阻抗，对输入回路的影响小，而输出阻抗很低，使充放电回路的时间常数很小，保证Ch上的电压能迅
40、速跟踪到在采样时间的瞬时值Usr。任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验【知识链接】1）采样的基本原理 电子模拟开关AS打开时，电容器Ch上保持住AS打开瞬间的电压，电路处于保持状态。为了提高保持能力，电路中应用了另一个阻抗变换器，它在Ch侧呈现高阻抗，使Ch对应的充放电回路的时间常数很大，而输出阻抗（Usc侧）很低，以增强带负载能力。阻抗变换器和可由运算放大器构成。任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验【知识链接】采样保持的过程如图2-3-4（b）所示。Tc称为采样脉冲宽度，TS称为采样间隔（或称采样周期）。等间隔的采样脉冲由微机控制内部的定时器产生。如图2-3-4（
41、b）中的“采样脉冲”，用于对“信号”进行定时采样，从而得到输入信号在采样时刻的信息，即图2-3-4（b）中的“采样信号”。随后，在一定时间内保持采样信号处于不变的状态，如图2-3-4（b）中的“采样和保持信号”。因此，在保持阶段，在任何时刻进行模数转换，其转换的结果都反映了采样时刻的信息。任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验【知识链接】任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验图2-3-4 采样保持电路工作原理图及其采样保持过程示意图（a）（b）【知识链接】2）采样频率的选择 采样间隔TS的倒数称为采样频率。采样频率越高，要求CPU的运行速度越高。微机保护是一个实时系统，
42、数据采集系统以采样频率不断地向微机输入数据，微机必须要来得及在两个相邻采样间隔时间TS内处理完对每一组采样值所必须做的各种操作和运算，否则CPU跟不上实时节拍而无法工作。由采样（香农）定理可以证明，采样频率 必须大于被采样信号中所含最高频率成分的频率的2倍（即），否则将造成频率混叠。任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验【知识链接】任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验4多路转换开关 多路转换开关又被称为多路转换器，它是将多个采样保持后的信号逐一与A/D芯片接通的控制电路。它一般有多个输入端、一个输出端和几个控制信号端。在实际的数据采集系统中，被模数转换的模拟量可能是几
43、路或者十几路，利用多路开关（MUX）轮流切换各被测量与A/D转换电路的通路，可达到分时转换的目的。【知识链接】任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验5A/D转换器 A/D转换器的作用是将模拟量转换为数字量。根据其工作原理不同，A/D转换器分为逐位逼近型、双积分型、电压/频率型等。【知识链接】任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验（四）开关量输入输出 微机保护有很多开关量（接点）的输入，例如有些保护的投退接点、重合闸方式接点、跳闸位置继电器接点、收信机的收信接点、断路器的合闸压力闭锁接点以及对时接点等等。微机保护也有很多开关量（接点）的输出，例如跳合闸接点、中央信号接点、
44、收发信机的发信接点以及遥信接点等等。其中有些开关量是经过很长的电缆才引到保护装置的，因而也给保护引入了很多干扰。为了不使这些干扰影响微机系统的工作，在微机系统与外界所有接点之间都要经过光电耦合器件进行光电隔离。由于微机系统与外部接点之间经过了电信号光信号电信号的光电转换，两者之间没有直接的电与磁的联系，从而保护了微机系统免受外界干扰影响。【知识链接】任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验（四）开关量输入输出1开关量输入系统图2-3-6 开关量输入系统【知识链接】任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验（四）开关量输入输出1开关量输出系统图2-3-7 开关量输出系统【任务实
45、施】1.学生接受任务，学习相关知识，查阅相关的资料。2.学生自行制定计划，与其他成员及老师讨论计划的可行性。3.完成CSC-103型微机线路保护装置的硬件调试。任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验【课堂训练与测评】1.简述微机保护硬件电路的构成及各部分的作用。2.简述采样保持器的作用。3.简述开关量输入输出系统的作用。任务任务三三 微机保护装置的检验微机保护装置的检验【知识拓展】每个人对该任务实施过程进行总结（须包含馈线保护测控装置调试过程及操作技巧，自己在整个作业过程中所做的工作，关键点预控措施等），小组合作完成汇报文稿（须包含任务要求，组员的具体分工及各人的完成情况，任务实施
46、程序，关键操作技巧，易出错点的预控措施，经验教训和启示）。任务任务三三 微机保护装置通用软件性能检验微机保护装置通用软件性能检验【任务描述】对CSC-103型的微机保护装置进行软件系统设置。【知识链接】微机保护的硬件分为人机接口和保护接口两大部分，与之相对应的软件也分为接口软件和保护软件两大部分。一、接口软件 接口软件是指人机接口部分的软件，其程序分为监控程序和运行程序。监控程序主要是键盘命令处理程序，是为接口插件及各CPU保护插件进行调节和整定而设置的程序。运行程序由主程序和定时中断服务程序构成。主程序的任务是完成巡检、键盘扫描和处理故障信息的排序和打印；定时中断服务程序包括软件时钟程序，以
47、硬件时钟控制并同步各CPU插件的软时钟，以及检测各CPU插件启动元件是否动作的检测启动程序。任务任务三三 微机保护装置通用软件性能检验微机保护装置通用软件性能检验【知识链接】二、保护软件 保护软件为主程序和两个中断服务程序。主程序包括初始化和自检测循环模块，保护逻辑判断模块及跳闸处理模块。中断服务程序有定时采样中断服务程序和串行口通信中断服务程序。任务任务三三 微机保护装置通用软件性能检验微机保护装置通用软件性能检验【知识链接】1主程序主程序包括初始化，全面自检、开放及等待中断等。给保护装置上电或按复归按钮后，进入图2-3-8所示的上方的程序入口，首先进行必要的初始化（初始化一），如堆栈寄存器
48、赋值、控制口的初始化、查询面板上开关的位置（如在调试位置则进入监控程序，否则进入运行状态）。然后，进行CPU开始运行状态所需的各种准备工作（初始化二）。任务任务三三 微机保护装置通用软件性能检验微机保护装置通用软件性能检验图2-3-8 主程序框图【知识链接】2中断服务程序 绝大多数的工程计算机的应用软件都采用了中断技术，特别是实时性要求较强的系统，更离不开中断的工作方式。继电器保护系统是一种对时间要求很高的实时系统，一方面要求实时地采集各种输入信号，随时跟踪系统运行工况；另一方面，在电力系统短路时，应快速判别短路的位置或区域，尽快切除短路故障。实时系统是对具有苛刻时间条件的活动及外来信息要求以
49、足够快的速度进行处理，而将低一级的操作任务中断。任务任务三三 微机保护装置通用软件性能检验微机保护装置通用软件性能检验【知识链接】3程序流程的基本结构 微机保护的流程图能够比较直观、形象、清楚地反映保护的工作过程和逻辑关系。微机保护的程序结构可以有很多种不同的构成方案，如任务型、多线程型等。定时中断通常是最主要的中断方式。下面以其为例来介绍三种典型的流程结构。在每次执行定时中断服务程序的过程中，可能会因为运行条件的不一样，引起执行的时间有长有短，但是必须保证最长的定时中断服务程序所执行的时间小于采样间隔时间，并保留一定的时间裕度。任务任务三三 微机保护装置通用软件性能检验微机保护装置通用软件性
50、能检验【知识链接】任务任务三三 微机保护装置通用软件性能检验微机保护装置通用软件性能检验顺序结构切换结构混合结构【知识链接】三、微机保护装置的软件抗干扰措施 电力系统经常处于正常运行情况下，保护装置是不应该运行的；一旦发生故障，继电保护装置应迅速、有选择性地将故障设备从系统中切除。对于传统保护装置，在它不动作时，除了测量元件在监视系统状态外，其逻辑部分处于待命状态。逻辑电路是否存在隐患是无法知道的，只有在定期的检验中才能发现。微机保护使得实时在线检验成为可能。利用软件可实时检测微机保护装置硬件电路的各部分，一旦发现故障，立即闭锁出口跳闸回路，同时发出故障告警信号。任务任务三三 微机保护装置通用
