A. 对自动重合闸装置有哪些基本要求
1、动作抄迅速
自动重袭合闸装置的动作时间应尽可能短。重合闸动作的时间,一般采用0.5~1S.
2、在下列情况下,自动重合闸不动作
⑴手动跳闸时不应重合。
⑵手动合闸于故障线路时,继电保护动作使断路器跳闸后,不应重合。
3、不允许多次重合
自动重合闸的动作次数应符合预先规定的次数。
如一次重合闸应保证重合一次,当遇到永久性故障时再次跳闸后就应不再重合,因为在永久性故障时,多次重合将使系统多次遭受冲击,还可能会使断路器损坏,扩大事故。
4、动作后自动复归
自动重合闸装置动作后应能自动复归,准备好下次再动作。对于10KV及以下电压级别的线路,如无人值班时也可采用手动复归方式。
5、用不对应原则启动
一般自动重合闸可采用控制开关位置与断路器位置不对应原则启动重合闸装置,对综合自动重合闸,宜采用不对应原则和保护同时启动。
6、与继电保护相配合
自动重合闸能与继电保护相配合,在重合闸前或重合闸后加速继电保护动作,以便更好地与继电保护装置相配合,加速故障切除时间,提高供电的可靠性。
B. 对自动重合闸装置有哪些基本要求
1、动作迅速
自动重合闸装置的动作时间应尽可能短。重合闸动作的时间回,一般采用0.5~1s.
2、在答下列情况下,自动重合闸不动作
⑴手动跳闸时不应重合。
⑵手动合闸于故障线路时,继电保护动作使断路器跳闸后,不应重合。
3、不允许多次重合
自动重合闸的动作次数应符合预先规定的次数。
如一次重合闸应保证重合一次,当遇到永久性故障时再次跳闸后就应不再重合,因为在永久性故障时,多次重合将使系统多次遭受冲击,还可能会使断路器损坏,扩大事故。
4、动作后自动复归
自动重合闸装置动作后应能自动复归,准备好下次再动作。对于10kv及以下电压级别的线路,如无人值班时也可采用手动复归方式。
5、用不对应原则启动
一般自动重合闸可采用控制开关位置与断路器位置不对应原则启动重合闸装置,对综合自动重合闸,宜采用不对应原则和保护同时启动。
6、与继电保护相配合
自动重合闸能与继电保护相配合,在重合闸前或重合闸后加速继电保护动作,以便更好地与继电保护装置相配合,加速故障切除时间,提高供电的可靠性。
C. 《电力系统继电保护》实验报告,求答案
z自己做的,数据不一定准确。
实验一 电磁型电流继电器和电压继电器实验
一、实验目的
1. 熟悉DL型电流继电器和DY型电压继电器的的实际结构,工作原理、基本特性;
2. 学习动作电流、动作电压参数的整定方法。
二、实验电路
1.过流继电器实验接线图
过流继电器实验接线图
2.低压继电器实验接线图
低压继电器实验接线图
三、预习题
1. DL-20C系列电流继电器铭牌刻度值,为线圈__并联____时的额定值;DY-20C系列电压继电器铭牌刻度值,为线圈__串联____时的额定值。(串联,并联)
2.电流继电器的返回系数为什么恒小于1?
答:返回电流与启动电流的比值称为继电器的返回系数Kre ,Kre=Ire/Iop ,使继电器开始动作的电流叫启动电流Iop ,动作之后,电流下降到某一点后接点复归,继电器返回到输出高电子,这一电流点叫返回电流Ire 。为了保证动作后输出状态的稳定性和可靠性,过电流继电器和过量动作继电器的返回系数恒小于1 。在实际应用中,常常要求较高的返回系数,如0.85-0.9
四、实验内容
1.电流继电器的动作电流和返回电流测试
表一 过流继电器实验结果记录表
整定电流I(安) 2.7A 线圈接线方式为:
并联 5.4A 线圈接线方式为:
并联
测试序号 1 2 3 1 2 3
实测起动电流Idj 2.67 2.79 2.68 5.42 5.41 5.45
实测返回电流Ifj 2.32 2.41 2.37 4.66 4.65 4.63
返回系数Kf 0.87 0.86 0.88 0.86 0.86 0.85
起动电流与整定电流误差% 0.01 0.024 0.0074 0.078 0.018 0.009
2.低压继电器的动作电压和返回电压测试
表二 低压继电器实验结果记录表
整定电压U(伏) 24V 线圈接线方式为:
串联 48V 线圈接线方式为:
串联
测试序号 1 2 3 1 2 3
实测起动电压Udj 23.2 23.2 23.0 46.2 46.5 46.3
实测返回电压Ufj 28.8 28.9 28.5 58.0 57.5 58.1
返回系数Kf 1.32 1.25 1.24 1.25 1.24 1.26
起动电压与整定电压误差% 0.03 0.03 0.04 0.04 0.03 0.04
五、实验仪器设备
序号 设备名称 使 用 仪 器 名 称 数量
1 控制屏 1
2 EPL-20A 变压器及单相可调电源 1
3 EPL-04 继电器(一)—DL-21C电流继电器 1
4 EPL-05 继电器(二)—DY-28C电压继电器 1
5 EPL-11 交流电压表 1
6 EPL-12 交流电流表 1
7 EPL-11 直流电源及母线 1
8 EPL-13 光示牌 1
六、问题与思考
1.动作电流(压),返回电流(压)和返回系数的定义是什么?
答:在电压继电器或中间继电器的线圈上,从0逐步升压,到继电器动作,这个电压是动作电压;继电器动作后再逐步降低电压,到继电器动作返回, 这个电压是返回电压.
;继电器动作后再逐步降低电压,到继电器动作返回, 这个电压是返回电压.
返回电流与启动电流的比值称为继电器的返回系数。
2.返回系数在设计继电保护装置中有何重要用途?
答:确保保护选择性的重要指标.让不该动作的继电器及时返回,使正常运行的部分系统不被切除.
实验二 电磁型时间继电器和中间继电器实验
一、实验目的
3. 熟悉时间继电器和中间继电器的实际结构、工作原理和基本特性;
4. 掌握时间继电器和中间继电器的的测试和调整方法。
二、实验电路
1.时间继电器动作电压、返回电压实验接线图
时间继电器动作电压、返回电压实验
2.时间继电器动作时间实验接线图
时间继电器动作时间实验接线图
3.中间继电器实验接线图
中间继电器实验接线图
4.中间继电器动作时间测量实验接线图
中间继电器动作时间测量实验
三、预习题
影响起动电压、返回电压的因素是什么?
答:额定电压和继电器内部结构。
四、实验内容
1.时间继电器的动作电流和返回电流测试
表一 时间继电器动作电压、返回电压测试
测量值 为额定电压的%
动作电压Ud(V) 82 37.3
返回电压Uf(V) 11 5
2.时间继电器的动作时间测定
表二 时间继电器动作时间测定
测量值
整定值t(s) 1 2 3
0.25 0.2601 0.2609 0.2602
0.75 0.7381 0.7632 0.7501
1 1.000 0.960 1.08
3.中间继电器测试
表三 中间继电器动作时间实验记录表
动作电压Udj(V) 返回电压Ufj(V) 动作时间t(ms)
120 45 18.7
五、实验仪器设备
序号 设备名称 使 用 仪 器 名 称 数量
1 控制屏 1
2 EPL-05 继电器(二)—DS-21C时间继电器 1
3 EPL-06 继电器(四)—DZ-31B中间继电器 1
4 EPL-13 光示牌 1
5 EPL-14 按钮及电阻盘 1
6 EPL-12 电秒表、相位仪 1
7 EPL-11 直流电源及母线 1
8 EPL-19 直流电压表 1
六、问题与思考
1.根据你所学的知识说明时间继电器常用在哪些继电保护装置电路?
答:时间继电器室一种用来实现触点延时接通或断开的控制电器,在机床控制线路中应用较多的是空气阻尼式和晶体管式时间继电器。
2.发电厂、变电所的继电器保护及自动装置中常用哪几种中间继电器?
答:静态中间继电器、带保持中间继电器、电磁式(一般)中间继电器
延时中间继电器、交流中间继电器、快速中间继电器
大容量中间继电器
D. 电力系统中自动重合闸的“复归”具体含义是什么请写清楚.
对于一些短时间的故障 保护装置动作后发出报警信号或出口动作开关 故障消失
但信号需手动复归 也就是刷新 复归按钮就是用于刷新信号的
E. 中央信号的作用是什么信号分几种
答:中央信号是监视设备运行的一种信号装置。当发生异常或事故时能相应的发出灯光和音响信号,运行人员能够按照信号指示确定和了解异常的性质、地点、范围从而作出正确的处理。 按性质分为事故信号、预告信号、位置信号。 (1)事故信号装置:包括音响信号和灯光信号,灯光显示故障的性质、范围和保护动作情况,音响一般为喇叭。 (2)预告信号装置:包括音响信号和光字牌,电气设备发生异常时发出此信号(例如变压器过负荷、轻瓦斯等),音响一般为警铃。 (3)位置信号:一般用来指示开关或隔离开关的运行状态,当开关和控制把手位置不对应将会闪光。 中央信号的功能如下: (1)保证开关位置指示正确。 (2)开关跳闸应能发出音响信号(蜂鸣器)。 (3)当发生异常时能发出区别于事故的另一种预告音响(警铃)。 (4)事故预告信号即光字牌能进行是否完好的试验。 (5)信号能手动复归或自动复归,而故障性质仍保留。
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继电保护基本知识问答精选100例
目录索引
1. 继电保护在电力系统中的任务是什么?
2. .继电器一般怎样分类?试分别进行说明。
3.对继电保护装置有哪些基本要求?
4.何为继电保护“四统一”原则?
5.继电保护“三误”事故指的是什么?
6.继电保护现场工作中的习惯性违章的主要表现有哪些?
7.10kV 及以下、35kV、110kV 和 220kV 设备不停电时的安全距离分别是多少?
8.在一次设备运行而停用部分保护进行工作时,应特别注意什么?
9.在全部停电或部分停电的电气设备上工作时,保证安全的技术措施有哪些?
10.在带电的电流互感器二次回路上工作时,应采取哪些安全措施?
11.在带电的电压互感器二次回路上工作时应采取哪些安全措施?
12.当测量 仪表与保护装置共用电流互感器同一个二次绕组时,应按什么原则接线?
13 . 现场工作前应做哪些准备工作?.
14.现场进行试验时,接线前应注意什么?
15.现场试验工作结束前应做哪些工作?
16.现场工作过程中遇到异常情况或断路器跳闸时,应如何处理?
17.电压互感器的二次回路为什么必须接地?
18.怎样测量一路的二次整体绝缘?
19.二次回路通电时,应做好哪些工作?
20. 在拆动二次线时,应采取哪些措施?
21.更改二次回路接线时应注意哪些事项 ?
22.电力电容器为什么要装设失压保护?
23..什么叫定时限过电流保护?
24.重合闸重合于永久故障上对电力系统有什么不利影响?
25 . 直流正、负极接地对运行有哪些危害?
26.查找直流接地的操作步骤是什么?
27 . 电力系统振荡和短路的区别是什么?
28.什么是主保护、后备保护、辅助保护?
29.我国电力系统中中性点接地方式有几种?
30.中性点直接接地系统中哪些情况下会产生零序电流和电压?
31.何谓三段式电流保护?其各段是怎样获得动作选择性的?
32.继电保护装置补充检验可分为哪四种?
33.为什么差动保护不能代替瓦斯保护?
34.安装及大修后的电力变压器,为什么在正式投入运行前要做冲击合闸试验?冲击几次?
35.什么是系统的最大、最小运行方式?
36.方向电流保护为什么要采用按相起动,它是怎么接线的?
37.对电流电压继电器应进行哪些检验?
38.保护装置或继电器应进行那些绝缘实验项目?
39.继电保护装置定期检验可分为哪三种?
40.继电保护装置的检验一般可分为哪三种?
41 .哪些设备由继电保护专业人员维护和检验?
42.保护装置应具有哪些抗干扰措施?
43.如何检查开入回路与开出回路?
44.哪些回路属于连接保护装置的二次回路?
45.保护装置本体有哪些抗干扰措施?
46.什么叫共模电压、差模电压?
47.什么是功率方向继电器的接线方式?对接线方式有什么要求?
48.距离保护主要组成元件及其作用是什么?
49.接有备用电源自投装置低压起动元件的电压互感器时,应注意什么?
50 . 励磁涌流有那些特点?
51 . 什么是消弧线圈的欠补偿、全补偿、过补偿?
52 . 什么情况下变压器应装设瓦斯保护?
53.什么是距离保护的时限特性
54.电流互感器二次绕组的接线有那几种方式?
55.BCH-2 型和 BCH-1 型差动继电器的特性有什么不同?
56.安装或二次回路经变动后,变压器差动保护须做哪些工作后方可正式投运?
57.按继电保护的要求,一般对电流互感器作哪几项试验?
58.当电流互感器不满足10%误差时,可采取哪些措施?
59.电压互感器在新投接入系统电压以后,应进行哪些检验工作?
60.现场如何测定保护装置的动作时间?
61.什么是自动重合闸(ARC)?电力系统中为什么采用自动重合闸?
62.对自动重合闸装置有哪些基本要求?
63.在重合闸装置中有哪些闭锁重合闸的措施?
64.什么叫重合闸前加速?
65.什么叫重合闸后加速?
66.利用电容器放电原理构成的重合闸装置为什么只能重合一次?
67.线路的一次重合闸装置,用短路保护触点的方法进行传动试验时,为什么短接的时间不宜过长或过短?
68.DH 型重合闸继电器运行中指示灯不亮可能是什么原因?
与63重 69. 在重合闸装置中有那些闭锁重合闸的措施?
70.一般哪些保护与自动装置动作后应闭锁重合闸?
71.零序电流保护的整定值为什么不需要避开负荷电流?
72.电磁型保护的交流电流回路有几种接线方式?
73.直流中间继电器的线圈线径及连接方式应符合什么规定?
74.过电流保护的整定值为什么要考虑继电器的返回系数?
75.保护装置调试的定值依据是什么?要注意些什么?
76.新安装的差动保护在投运前应做那些试验?
77. 变压器差动保护在什么情况下使用 BCH-1 型差动继电器?
78. 新安装的差动保护在投运前应做那些试验?
79. 保护装置调试的定值依据是什么?要注意些什么?
80. 试述电磁型继电器的工作原理,按其结构型式可分为哪三种?
81.对继电保护及电网安全自动装置试验所用仪表有什么规定?
82.应怎样设置继电保护装置试验回路的接地点?
83.继电保护装置的外部检查包括哪些内容?
84.对中间继电器应进行哪些检验?
85.对电流、电压继电器应进行哪些检验?
86.对三相自动重合闸继电器应进行哪些检验?
87.用一次电流及工作电压进行检验的目的是什么?
88.电力系统故障动态记录的主要任务是什么?
89.电流互感器的二次负载阻抗如果超过了其容话的二次负载阻抗,为什么准确度就会下降?
90.大短路电流接地系统中输电线路接地保护方式主要有哪几种?
91. 电压频率变换(VFC)型数据采集系统有哪些优点?
92. 在微机继电保护装置的检验中应注意哪些问题?
93. 微机继电保护装置的现场检验应包括哪些内容?
94.微机保护装置有几种工作状态 ?并对其做简要说明。
95.简述微机继电保护装置现场检验内容。
96.微机保护硬件系统通常包括哪几部分?
97.微机线路保护装置的型式检验有哪些项目?
98.检验微机保护装置数据采集系统应在什么状态下进行?为什么?
99.简述简11 型微机线路保护零序电流、零序电压回路的接线原则。
100.微机保护现场检验包括那些项目?
1.继电保护在电力系统中的任务是什么?
答:继电保护的基本任务:
⑴当被保护的电力系统元件发生故障时,应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令,使故障元件及时从电力系统中断开,以最大限度地减少对电力元件本身的损坏,降低对电力系统安全供电的影响,并满足电力系统的某些特定要求(如保持电力系统的暂态稳定性等)。
⑵反应电气设备的不正常工作情况,并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同(例如有无经常值班人员)发出信号,以便值班人员进行处理,或由装置自动地进行调整,或将那些继续运行而会引起事故的电气设备予以切除。反应不正常工作情况的继电保护装置容许带一定的延时动作。
2.继电器一般怎样分类?试分别进行说明。
答:⑴继电器按在继电保护中的作用,可分为测量继电器和辅助继电器两大类。
①测量继电器能直接反应电气量的变化,按所反应电气量的不同,又可分为电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器、频率继电器以及差动继电器等。
②辅助继电器可用来改进和完善保护的功能,按其作用的不同,可分为中间继电器、时间继电器以及信号继电器等。
⑵继电器按结构形式分类,目前主要有电磁型、感应型、整流型以及静态型。
3.对继电保护装置有哪些基本要求?
答:根据继电保护装置在电力系统中所担负的任务,继电保护装置必须满足以下四个基本要求:选择性、快速性、灵敏性、可靠性。
4.何为继电保护“四统一”原则?
答:“四统一”原则为:统一技术标准。统一原理接线。统一符号。统一端子排布置.。
5.继电保护“三误”事故指的是什么?
答:继电保护“三误”事故指的是“误碰,误接线,误整定”。
6.继电保护现场工作中的习惯性违章的主要表现有哪些?
答:1)不履行工作票手续即行工作;
2)不认真履行现场继电保护工作安全措票;
3)监护人不到位或失去监护;
4)现场标示牌不全,走错屏位(间隔);
7.10kV 及以下、35kV、110kV 和 220kV 设备不停电时的安全距离分别是多少?
答:10kV 为 0.70m 35kV 为 1.00m 110kV 为 1.50m 220kV 为3.00m 。
8.在一次设备运行而停用部分保护进行工作时,应特别注意什么?
答:在一次设备运行而停用部分保护进行工作时,应特别注意断开不经连接片的跳、合闸线及与运行设备安全有关的连线。
9.在全部停电或部分停电的电气设备上工作时,保证安全的技术措施有哪些?
答:(1)停电 (2)验电 (3)装设接地线 (4)悬挂标示牌和装设遮栏.
10.在带电的电流互感器二次回路上工作时,应采取哪些安全措施?
答:⑴严禁将电流互感器二次侧开路;
⑵短路电流互感器二次绕组,必须使用短路片或短路线,短路应妥善可靠,严禁用导线缠绕.
⑶严禁在电流互感器与短路端子之间的回路和导线上进行任何工作。
⑷工作必须认真、谨慎,不得将回路永久接地点断开。
⑸工作时,必须有专人监护,使用绝缘工具,并站在绝缘垫上。
11.在带电的电压互感器二次回路上工作时应采取哪些安全措施?
答:⑴严格防止电压互感器二次侧短路或接地。工作时应使用绝缘工具,带手套。必要时工作前停用有关保护装置。
⑵二次侧接临时负载,必须装有专用的刀闸和熔断器。
12.当测量 仪表与保护装置共用电流互感器同一个二次绕组时,应按什么原则接线?
答:(1)保护装置应接在仪表之前,避免检验仪表时影响保护装置的工作.
(2)电流回路开路能引起保护装置不正确动作,而又没有有效的闭锁和监视时,仪表应经中间电流互感器连接,当中间电流互感器二次回路开路时,保护用电流互感器误差应不大于 10%。
13.现场工作前应做哪些准备工作?
答:现场工作前应做以下准备工作:
⑴了解工作地点一、二次设备运行情况,本工作与运行设备有无直接联系(如自投,联切等),与其他班组有无配合的工作;
⑵拟定工作重点项目及准备解决的缺陷和薄弱环节;
⑶工作人员明确分工并熟悉图纸及检验规程等有关资料;
⑷应具备与实际状况一致的图纸,上次检验的记录、最新整定通知单、检验规程、合格的仪器仪表、备品备件、工具和连接导线等。
14.现场进行试验时,接线前应注意什么?
答:在进行试验接线前,应了解试验电源的容量和接线方式;配备适当的熔断器,特别要防止总电源熔断器越级熔断;试验用刀闸必须带罩,禁止从运行设备声直接取得试验电源。在试验接线工作完毕后,必须经第二人检查,方可通电。
15.现场试验工作结束前应做哪些工作?
答:⑴工作负责人应会同工作人员检查试验记录有无漏试项目,整定值是否与定值通知单相符,试验结论、数据是否完整正确。经检查无误后,才能拆除试验接线。
⑵复查临时接线是否全部拆除,拆下的线头是否全部接好,图纸是否与实际接线相符,标志是否正确完备.
16.现场工作过程中遇到异常情况或断路器跳闸时,应如何处理?
答:现场工作过程中,凡遇到异常情况(如直流接地)或断路器跳闸时,不论与本身工作是否有关,应立即停止工作,保持现状,待找出原因或确定与本工作无关后,方可继续工作。上述异常若为从事现场继电保护工作的人员造成,应立即通知运行人员,以便有效处理。
17.电压互感器的二次回路为什么必须接地?
答:因为电压互感器在运行中,一次绕组处于高电压,二次绕组处于低电压,如果电压互感器的一、二次绕组间出现漏电或电击穿,一次侧的高电压将直接进入二次侧绕组,危及人身和设备安全。因此,为了保证人身和设备的安全,要求除了将电压互感器的外壳接地外,还必须将二次侧的某一点可靠地进行接地。
18 .怎样测量一路的二次整体绝缘?
答:测量项目有电流回路对地、电压回路对地、直流回路对地、信号回路对地、正极对跳闸回路各回路间等。如需测所有回路对地,应将它们用线连起来测量。
19..二次回路通电时,应做好哪些工作?
答:二次回路通电或做耐压试验,应通知值班员和有关人员,并派人到各现场看守,检查回路上确实无人工作后,方可加压。电压互感器的二次回路通电试验时,为防止由二次侧向一次侧反充电,除应将二次回路断开外,还应将一次熔断器取下或断开刀开关。
20.在拆动二次线时,应采取哪些措施?
答:拆动二次线时,必须做好记录;恢复时,应在记录本上注销。二次线改动较多时,应在每个线头拴牌。拆动或敷设二次电缆时,还应在电缆的首末端及其沿线的转弯处和交叉处拴牌。
21.更改二次回路接线时应注意哪些事项?
答:首先修改二次回路接线图,修改后的二次回路接线图必须经过审核,更改拆动前要与原图核对,接线更改后要与新图核对,并及时修改底图,修改运行人员及有关各级继电器保护人员用的图纸。
(1)修改后的图纸应及时报送直接管辖调度的继电保护部门。
(2)保护装置二次线变动或更改时,严防寄生回路存在,没有用的线应拆除。
(3)在变动直流回路后,应进行相应的传动试验,必要时还应模拟各种故障进行整组试验。
(4)变动电压、电流二次回路后,要用负荷电压、电流检查变动后回路的正确性。
22.电力电容器为什么要装设失压保护?
答:失压保护的作用是在电源电压消失时,能自动使电容器退出工作,以防止空载变压器带电容器重合闸时,损坏电容器和变压器。
23..什么叫定时限过电流保护?
答:在工厂配电线路的定时限过电流保护装置,各保护装置动作时限的大小从用户到电源逐级增长,越靠近电源,过电流保护装置的动作时限越长,而与短路电流的大小无关,并且各保护装置的动作时限都是固定的,所以这种电流保护装置称为定时限过电流保护.
24.重合闸重合于永久故障上对电力系统有什么不利影响?
答:(1)使电力系统又一次受到故障的冲击
(2)使断路器的工作条件变得更加严重,因为在连续短时间内,断路器要两次切断电弧。
25.直流正、负极接地对运行有哪些危害?
答:直流正极接地有造成保护误动的可能。因为一般跳闸线圈(如出口中间继电器线圈和跳合闸线圈等)均接负极电源,若这此回路再发生接地或绝缘不良,就会引起保护误动作。直流负极接地与正极接地同一道理,如回路中再有一点接地就可能造成保护拒绝动作(越级扩大事故)。因为两点接地将跳闸或合闸回路短路,这时还可能烧坏继电器触点。
26.查找直流接地的操作步骤是什么?
答:根据运行方式、操作情况、气候影响进行判断可能接地的处所,采取拉路寻找、分段处理的方法,以先信号和照明部分后操作部分,先室外部分后室内部分为原则。在切断各专用直流回路时,切断时间不得超过 3s,不论回路接地与否均应合上。
27.电力系统振荡和短路的区别是什么?
答:电力系统振荡和短路的主要区别是:
⑴振荡时系统各点电压和电流值均作往复性摆动,而短路时电流、电压值是突变的。此外,振荡时电流、电压值的变化速度较慢,而短路时电流、电压值突然变化量很大。
⑵振荡时系统任何一点电流与电压之间的相位角都随功角 δ 的变化而改变;而短路时,电流与电压之间的相位角是基本不变的。
28.什么是主保护、后备保护、辅助保护和异常运行保护?
答:⑴主保护是满足系统稳定和设备安全要求,能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。
⑵后备保护是主保护或断路器拒动时,用来切除故障的保护。
后备保护可分为远后备保护和近后备保护两种。
①远后备保护是主保护或断路器拒动时,由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。
②近后备保护是当主保护拒动时,由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备保护;当断路器拒动时,由断路器失灵保护来实现后备保护。
⑶辅助保护是为补充主保护和后备保护的性能或当主保护和后备保护退出运行而增设的简单保护。
⑷异常运行保护是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。
29.我国电力系统中中性点接地方式有几种?
答:我国电力系统中性点接地方式有三种:①中性点直接接地方式;②中性点经消弧线圈接地方式;③中性点不接地方式。
30.中性点直接接地系统中哪些情况下会产生零序电流和电压?
答:系统中任意一点发生接地短路,都将产生零序电流和零序电压,当系统中出现非全相运行或断路器合闸三相触头不同时,也会出项零序分量。而在系统正常运行、过负荷、振荡和不伴随接地短路的相间故障时,则不出现零序分量。
31.何谓三段式电流保护?其各段是怎样获得动作选择性的?
答:由无时限电流速断、限时电流速断与定时限过电流保护组合而构成的一套保护装置,称为三段式电流保护。无时限电流速断保护是靠动作电流的整定获得选择性;时限电流速断和过电流保护是靠上、下级保护的动作电流和动作时间的配合获得选择性。
32.继电保护装置补充检验可分为哪四种?
答: 1)装置改造后的检验;2)检修或更换一次设备后的检验;3)运行中发现异常情况后的检验; 4)事故后检验;
33.为什么差动保护不能代替瓦斯保护?
答:瓦斯保护能反应变压器油箱内的任何故障,如铁芯过热烧伤、油面降低等,但差动保护对此无反应。又如变压器绕组发生少数线匝间短路,虽然短路匝内短路电流很大会造成局部绕组重过热产生强烈的油流向油枕方向冲击,但表现在相电流上其量值却并不大,因此差动保护没有反应,但瓦斯保护对此却能灵敏地加以反应,这就是差动保护不能代替瓦斯保护的原因。
34.安装及大修后的电力变压器,为什么在正式投入运行前要做冲击合闸试验?冲击几次?
答:新安装及大修后的电力变压器在正式投入运行前一定要做冲击合闸试验,这是为了检验变压器的绝缘强度和机械强度,校验差动保护躲过励磁涌流的性能。新安装的设备应冲击五次,大修后设备应冲击三次。
35.什么是系统的最大、最小运行方式?
答:在继电保护的整定计算中,一般都要考虑电力系统的最大与最小运行方式。最大运行方式是指系统投入运行的电源容量最大,系统的等值阻抗最小,以致发生故障时,通过保护装置的短路电流为最大的运行方式。
最小的运行方式是指系统投入运行的电源容量最小,系统的等值阻抗最大,以致发生故障时,通过保护装置的短路电流为最小的运行方式。
36.方向电流保护为什么要采用按相起动,它是怎么接线的?
答:按相起动是为了防止在非故障相电流保护误动作,它的接线是将电流继电器的接点与方向元件的接点串联后再并联然后去起动时间元件。
37.对电流电压继电器应进行哪些检验?
答:(1)动作标度在最大、最小、中间三个位置时的动作与返回值
(2)整定点的动作与返回值
(3)对电流继电器,通以 1.05 倍动作电流及保护装设处可能出现的最大短路电流检验其动作及复归的可靠性。
(4)对低电压及低电流继电器,应分别加入最高运行电压或通入最大负荷
电流并检验,其应无抖动现象.
(5)对反时限的感应型继电器,应录取最小标度值及整定值时的电流一时间特性曲线只核对整定值下的特性曲线。
38.保护装置或继电器应进行那些绝缘实验项目?
答:1)工频耐压试验 2)绝缘电阻实验 3)冲击电压试验
39 .继电保护装置定期检验可分为哪三种?
答:1)全部检验; 2)部分检验; 3)用装置进行断路器跳合闸试验;
40 .继电保护装置的检验一般可分为哪三种?
答: 1)新安装装置的验收检验;2)运行中装置的定期检验; 3)运行中装置的补充检验;
41.哪些设备由继电保护专业人员维护和检验?
答:下列设备由继电保护专业人员维护和检验:
⑴继电保护装置:发电机、调相机、变压器、电动机、电抗器、电力电容器、母线、线路等保护装置。
⑵系统安全自动装置:自动重合闸、备用设备及用电源自动投入装置、强行励磁、强行减磁、发电机低频启动、水轮发电机自动自同期、按频率自动减负荷、故障录波器、振荡启动或预测(切负荷、切机、解列等)装置及其他保证系统稳定的自动装置等。
⑶控制屏、中央信号屏与继电保护有关的继电器和元件。
⑷连接保护装置的二次回路。
⑸继电保护专用的高频通道设备回路。
42.保护装置应具有哪些抗干扰措施?
答:⑴交流输入回路与电子回路的隔离应采用带有屏蔽层的输入变压器(或变流器、电抗变压器等变换器),屏蔽层要直接接地。
⑵跳闸、信号等外引电路要经过触点过渡或光电耦合器隔离。
⑶发电厂、变电所的直流电源不宜直接与电子回路相连(例如经过逆变换器)。
⑷消除线圈断电时所产生的反电动势。
⑸保护装置强弱电平回路的配线要隔离。
⑹装置与外部设备相连,应具有一定的屏蔽措施。
43.如何检查开入回路与开出回路?
答:对开入回路与开出回应故如下检查:
⑴开入回路检查:给某一开入回路一个变化,则打印机打印出开入回路变化前后的逻辑性,并发出呼唤信号。
⑵开出回路检查:隔一段时间给某一开出回路发一个几十微秒的跳闸(或重合闸)脉冲,看有否反馈。若有反馈,说明该开出回路正确。
44.哪些回路属于连接保护装置的二次回路?
答:连接保护装置的二次回路有以下几种回答:
⑴从电流互感器、电压互感器二次侧端子开始到有关继保护装置的二次回路
(对多油断路器或变压器等套管互感器,自端子箱开始)。
⑵从继电保护直流分路熔丝开始到有关保护装置的二次回路。
⑶从保护装置到控制屏和中央信号屏间的直流回路。⑷继电保护装置出口端子排到断路器操作箱端子排的跳、合闸回路。
45.保护装置本体有哪些抗干扰措施?
答:保护装置本体的抗干扰措施有:
⑴保护装置的箱体必须经试验确证可靠性接地。
⑵所有隔离变压器(如电压、电流、直流逆变电源、导引线保护等采用的隔离变压器)的一、二次绕组间必须有良好的屏蔽层,屏蔽层应在保护屏可靠接地。
⑶外部引入至集成电路型或微机型保护装置的空触点,进入保护应经光电隔离。
⑷晶体管型、集成电路型、微机型保护装置只能空触点或光耦输出。
46.什么叫共模电压、差模电压?
答:共模电压是指在某一给定地点对一任意参考点(一般为地)所测得为各导线共有的电压。差模电压是指在某一给定地点所测得在同一网络中两导线间的电压。
47.什么是功率方向继电器的接线方式?对接线方式有什么要求?
答:功率方向继电器的接线方式是指它与电压互感器和电流互感器的连接方式。对接线方式的要求:①在发生各种类型故障时,均能正确判别短路功率方向;
②为了有较高的灵敏度,故障后加入继电器的电压尽量大些,并尽量使故障阻抗角φi接近继电器的最大灵敏角φsen,以便消除和减小动作死区。
48.距离保护主要组成元件及其作用是什么 ?
答:距离保护主要由起动元件、方向元件、距离元件和时间元件组成,起动元件的主要作用是在发生故障的瞬间起动整套保护。方向元件的主要作用是确保保护动作的方向性,防止反向故障时保护动作。距离元件的作用是测量故障点到保护安装处之间的距离(即测量阻抗)。时间元件是按照故障点的远近配合,得到所需要的时限特性,以保证保护动作的选择性。
49.接有备用电源自投装置低压起动元件的电压互感器时,应注意什么?
答:应先将自投装置退出运行,然后停无压起动回路的电压互感器,以防自投装置误动作。
50.励磁涌流有那些特点?
答:1)包含有很大成分的非周期分量,往往是涌流偏于时间轴一侧
2)包含有大量的高次谐波分量,并以二次谐波为主
3)励磁涌流波形出现间断角
G. 数字电路设计实验报告(5选1即可)
目录
1 设计目的 3
2 设计要求指标 3
2.1 基本功能 3
2.2 扩展功能 4
3.方案论证与比较 4
4 总体框图设计 4
5 电路原理分析 4
5.1数字钟的构成 4
5.1.1 分频器电路 5
5.1.2 时间计数器电路 5
5.1.3分频器电路 6
5.1.4振荡器电路 6
5.1.5数字时钟的计数显示电路 6
5.2 校时电路 7
5.3 整点报时电路 8
6系统仿真与调试 8
7.结论 8
参考文献 9
实验作品附图 10
数字钟
摘要:
数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置,与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性,且无机械装置,具有更更长的使用寿命,因此得到了广泛的使用。
数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路,其中包括了组合逻辑电路和时序电路。目前,数字钟的功能越来越强,并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。
从有利于学习的角度考虑,这里主要介绍以中小规模集成电路设计数字钟的方法。
经过了数字电路设计这门课程的系统学习,特别经过了关于组合逻辑电路与时序逻辑电路部分的学习,我们已经具备了设计小规模集成电路的能力,借由本次设计的机会,充分将所学的知识运用到实际中去。
本次课程设计要求设计一个数字钟,基本要求为数字钟的时间周期为24小时,数字钟显示时、分、秒,数字钟的时间基准一秒对应现实生活中的时钟的一秒。供扩展的方面涉及到定时自动报警、按时自动打铃、定时广播、定时启闭路灯等。因此,研究数字钟及扩大其应用,有着非常现实的意义。
1 设计目的
1.掌握数字钟的设计、组装与调试方法。
2.熟悉集成元器件的选择和集成电路芯片的逻辑功能及使用方法。
3.掌握面包板结构及其接线方法
4.熟悉仿真软件的使用。
2 设计要求及指标
2.1基本功能
1)时钟显示功能,能够正确显示“时”、“分”、“秒”。
2)具有快速校准时、分、秒的功能。
3)用555定时器与RC组成的多谐振荡器产生一个标准频率(1Hz)的方波脉冲信号。
2.2扩展功能
1)用晶体振荡器产生一个标准频率(1Hz)的脉冲信号。
2)具有整点报时的功能。
3)具有闹钟的功能。
4)……
3、方案论证与比较
本设计方案使用555多谐振荡器来产生1HZ的信号。通过改变相应的电阻电容值可使频率微调,不必使用分频器来对高频信号进行分频使电路繁复。虽然此振荡器没有石英晶体稳定度和精确性高,由于设计方便,操作简单,成为了设计时的首选,但是由于与实验中使用的555芯片产生的脉冲相比较,利用晶振产生的脉冲信号更加的稳定,同过电压表的测量能很好的观察到这一点,同时在显示上能够更加接进预定的值,受外界环境的干扰较少,一定程度上优于使用555芯片产生信号方式。我们组依然同时设计了555和晶振两个信号产生电路。(本实验报告中着重按照原方案设计的555电路进行说明)
4、 系统设计框图
数字式计时器一般由振荡器、分频器、计数器、译码器、显示器等几部分组成。在本设计中555振荡器及其相应外部电路组成标准秒信号发生器,由不同进制的计数器、译码器和显示器组成计时系统。秒信号送入计数器进行计数,把累计的结果以‘时’、‘分’、‘秒’的数字显示出来。‘时’显示由二十四进制计数器、译码器、显示器构成,‘分’、‘秒’显示分别由六十进制计数器、译码器、显示器构成。其原理框图如图1.1所示。
5、电路原理分析
5.1数字钟的构成
数字钟实际上是一个对标准频率(1HZ)进行计数的计数电路.由于计数的起始时间不可能与标准时间一致,故需要在电路上加一个校时电路,同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定.在此使用555振荡器组成1Hz的信号。
数字钟原理框图(1.1)
5.1.1振荡器电路
555定时器组成的振荡器电路给数字钟提供一个频率为1Hz的方波信号。其中OUT为输出。
5.1.2时间计数器电路
时间计数电路由秒个位和秒十位计数器,分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成,其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器,而根据设计要求,时个位和时十位计数器为24进制计数器.
5.1.3分频器电路
通常,数字钟的晶体振荡器输出频率较高,为了得到1Hz的秒信号输入,需要对振荡器的输出信号进行分频。
通常实现分频器的电路是计数器电路,一般采用多级2进制计数器来实现。例如,将32768Hz的振荡信号分频为1HZ的分频倍数为32768( ),即实现该分频功能的计数器相当于15级2进制计数器。
5.1.4振荡器电路
利用555定时器组成的多谐振荡器接通电源后,电容C1被充电,当电压上升到一定数值时里面集成的三极管导通,然后通过电阻和三极管放电,不断的充放电从而产生一定周期的脉冲,通过改变电路上器件的值可以微调脉冲周期。
5.1.5数字时钟的计数显示控制
在设计中,我们使用的是74**160十进制计数器,来实现计数的功能,实验中主要用到了160的置数清零功能(特点:消耗一个时钟脉冲),清零功能(特点:不耗时钟脉冲),在上级160控制下级160时候通过组合电路(主要利用与非门)实现,在连接电路的时候要注意并且强调使能端的连接,其将影响到整一个电路的是否工作。
电路的控制原理如下:
秒钟由个位向十位进位:0000—0001—0010—0011—0100—0101—0110—0111—1000—1001实现个位的计数,采用的是置数的方式(利用RCO端口),当电路计数到1001的时候采用一个二输入与非门接上级输入的高位和低位输出作为下级的信号,实现了秒区的个位和十位的显示与控制。设计中注意到接的是一个与非门而不是与门,目标在产生一个时钟脉冲。实现正确的显示。
由秒区向分区的显示控制:
基本原理同上,在秒区十位向时区个位显示的时:0000—0001—0010—0011—0100—0101产生了六个脉冲的时候向下级输出一个时钟脉冲,利用的还是与非门,目标仍是实现正确的计时显示。
分区的显示及整体电路反馈清零:
当数值显示达到:23:59的时候要实现清零的工作,采用CLR清零的方式反馈清零。具体设计接出控制端的9,5,3,2用十六进制表示后高电平对应引脚接与非,将非门输出信号的值反馈给各个160芯片的清零端(CLR)既可以实现清零了。
5.2 校时功能的实现
当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正.通常,校正时间的方法是:首先截断正常的计数通路,然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端,校正好后,再转入正常计时状态即可.
根据要求,数字钟应具有分校正功能,因此,应截断分个位的直接计数通路,并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中.
在实验实现过程中使用的是通过开关(普通开关)来实现高低电平的切换,手动赋予需要的高低电平来实现脉冲的供给,将脉冲提供到所需要的输入(CLK)端口,实现校时,仿真过程中能够正常校时并且在校时的时候达到了预定的效果;而在我们进入实际电路连接的时候,利用开关(手控导线点触实现)来实现校时再不像仿真那样的精确了,原因分析是由于使用的是普通的开关同时利用的是手动的对CLK端口赋予脉冲信号,在实现手动生成脉冲信号的过程中产生了扰动,即相当于产生了多个的脉冲信号对需要的数码管进行校时,如此,并没有达到仿真的精确效果,但是在实验中通过改进电路的校时方式,不是用手触开关产生脉冲信号(如若需用手触则需要使用一个锁存器实现去抖动,才能够在脉冲生成时候不产生干扰的脉冲,实现正常的校时),而是使用信号发生器实现信号的提供,对需要校时的数码管在相对应的CLK端口提供脉冲信号实现校时,利用此方式实现校时则比手触开关方式效果要好。
5.3 报时的实现
报时功能的实现原理较为简单,即对所需要报时的输出量进行控制,并对控制产生的信号作为LED显示的信号源,电路连接中要注意到的是在实现LED显示的时候最好连接上一个保护电阻对LED灯器到保护的作用。例如我们的校时时间是 23:59,0010—0011—0101—1001;利用相应的门电路实现满足端口输出是上述条件的时候进行报时即可。
6、系统仿真与调试
7、结论
学贵以致用,通过几天的数字钟设计过程,将从书本上学到的知识应用于实践,学会了初步的电子电路仿真设计,虽然过程中遇到了一些困难,但是在解决这些问题的过程无疑也是对自己自身专业素质的一种提高。当最终调试成功的时候也是对自己的一种肯定。在当前金融危机大的社会背景下,能够增加自身砝码的不仅仅是一纸文凭证书,更为重要的是毕业生是否能够适应社会大潮流的需要,契合企业的要求即又较硬的动手操作及设计能力。此次的设计作业不仅增强了自己在专业设计方面的信心,鼓舞了自己,更是一次兴趣的培养,为自己以后的学习方向的明确了重点。
另外在这次实验中我们遇到了不少的问题针对不同的问题我们采取不同的解决方法,最终一一解决设计中遇到的问题。还有在实验设计中我们曾遇到多块芯片以及数码管损坏的情况造成了数字钟的显示没有达到预期的效果,或是根本不显示,通过错误排除最终确认是元件问题,并向老师咨询跟换元件最终的到解决。在我们曾经遇到不懂的问题时,利用网上的资源,搜索查找得到需要的信息。
62
H. 求一份波尔共振实验报告
实验20波尔共振实验
在机械制造和建筑工程等科技领域中受迫振动所导致的共振现象引起工程技术人员极大注意,既有破坏作用,但也有许多实用价值。众多电声器件是运用共振原理设计制作的。此外,在微观科学研究中“共振”也是一种重要研究手段,例如利用核磁共振和顺磁贡研究物质结构等。
本实验中采用波尔共振仪定量测定机械受迫振动的幅频特性和相频特性,并利用频闪方法来测定动态的物理量----相位差。数据处理与误差分析方面内容也较丰富。
一、实验目的
1、 研究波尔共振仪中弹性摆轮受迫振动的幅频特性和相频特性。
2、 研究不同阻尼力矩对受迫振动的影响,观察共振现象。
3、 学习用频闪法测定运动物体的某些量,例相位差。
4、 学习系统误差的修正。
二、实验原理
物体在周期外力的持续作用下发生的振动称为受迫振动,这种周期性的外力称为强迫力。如果外力是按简谐振动规律变化,那么稳定状态时的受迫振动也是简谐振动,此时,振幅保持恒定,振幅的大小与强迫力的频率和原振动系统无阻尼时的固有振动频率以及阻尼系数有关。在受迫振动状态下,系统除了受到强迫力的作用外,同时还受到回复力和阻尼力的作用。所以在稳定状态时物体的位移、速度变化与强迫力变化不是同相位的,存在一个相位差。当强迫力频率与系统的固有频率相同时产生共振,此时振幅最大,相位差为90°。
实验采用摆轮在弹性力矩作用下自由摆动,在电磁阻尼力矩作用下作受迫振动来研究受迫振动特性,可直观地显示机械振动中的一些物理现象。
当摆轮受到周期性强迫外力矩 的作用,并在有空气阻尼和电磁阻尼的媒质中运动时(阻尼力矩为 )其运动方程为
(1)
式中, 为摆轮的转动惯量, 为弹性力矩, 为强迫力矩的幅值, 为强迫力的圆频率。
令 , ,
则式(1)变为
(2)
当 时,式(2)即为阻尼振动方程。
当 ,即在无阻尼情况时式(2)变为简谐振动方程, 即为系统的固有频率。方程(2)的通解为
(3)
由式(3)可见,受迫振动可分成两部分:
第一部分, 表示阻尼振动,经过一定时间后衰减消失。
第二部分,说明强迫力矩对摆轮做功,向振动体传送能量,最后达到一个稳定的振动状态。
振幅 (4)
它与强迫力矩之间的相位差 为
(5)
由式(4)和式(5)可看出,振幅 与相位差 的数值取决于强迫力矩m、频率 、系统的固有频率 和阻尼系数 四个因素,而与振动起始状态无关。
由 极值条件可得出,当强迫力的圆频率 时,产生共振, 有极大值。若共振时圆频率和振幅分别用 、 表示,则
(6)
(7)
式(6)、(7)表明,阻尼系数 越小,共振时圆频率越接近于系统固有频率,振幅 也越大。图1-1和图1-2表示出在不同 时受迫振动的幅频特性和相频特性。
三、实验仪器
ZKY-BG型波尔共振仪由振动仪与电器控制箱两部分组成。振动仪部分如图1-3所示:由
β1
β2
β3
β1<β2<β3
ω/ωn
图 1-1
ω/ωn
β1
β2
β1<β2
-π
-π/2
0
φ
图 1-2
铜质圆形摆轮A安装在机架上,弹簧B的一端与摆轮A的轴相联,另一端可固定在机架支柱上,在弹簧弹性力的作用下,摆轮可绕轴自由往复摆动。在摆轮的外围有一卷槽型缺口,其中一个长形凹槽D长出许多。在机架上对准长型缺口处有一个光电门H,它与电气控制箱相联接,用来测量摆轮的振幅(角度值)和摆轮的振动周期。在机架下方有一对带有铁芯的线圈K,摆轮A恰巧嵌在铁芯的空隙,利用电磁感应原理,当线圈中通过直流电流后,摆轮受到一个电磁阻尼力的作用。改变电流的数值即可使阻尼大小相应变化。为使摆轮A作受迫振动。在电动机轴上装有偏心轮,通过连杆机构E带动摆轮A,在电动机轴上装有带刻线的有机玻璃转盘F,它随电机一起转动。由它可以从角度读数盘G读出相位差。调节控制箱上的十圈电机转速调节旋钮,可以精确改变加于电机上的电压,使电机的转速在实验范围(30-45转/分)内连续可调,由于电路中采用特殊稳速装置、电动机采用惯性很小的带有测速发电机的特种电机,所以转速极为稳定。电机的有机玻璃转盘F上装有两个挡光片。在角度读数盘G中央上方900处也有光电门(强迫力矩信号),并与控制箱相连,以测量强迫力矩的周期。
受迫振动时摆轮与外力矩的相位差利用小型闪光灯来测量。闪光灯受摆轮信号光电门控制,每当摆轮上长型凹槽C通过平衡位置时,光电门H接受光,引起闪光。闪光灯放置位置如图(1-3)所示搁置在底座上,切勿拿在手中直接照射刻度盘。在稳定情况时,由闪光灯照射下可以看到有机玻璃指针F好象一直“停在”某一刻度处,这一现象称为频闪现象,所以此数值可方便地直接读出,误差不大于20 。
摆轮振幅是利用光电门H测出摆轮读数A处圈上凹型缺口个数,并在液晶显示器上直接显示出此值,精度为20。
波耳共振仪电气控制箱的前面板和后面板分别如图1-4和图1-5所示。
电机转速调节旋钮,系带有刻度的十圈电位器,调节此旋钮时可以精确改变电机转速,即改变强迫力矩的周期。刻度仅供实验时作参考,以便大致确定强迫力矩周期值在多圈电位器上的相应位置。
图 1-3 波尔振动仪
1.光电门H;2.长凹槽D;3.短凹槽D;4.铜质摆轮A;5.摇杆M;6.蜗卷弹簧B;7.支承架;8.阻尼线圈K;9.连杆E;10.摇杆调节螺丝;11.光电门I;12.角度盘G;13.有机玻璃转盘F;14.底座;15.弹簧夹持螺钉L;16.闪光灯
图 1-4 波耳共振仪前面板示意图
1、液晶显示屏幕 2、方向控制键 3、确认按键 4、复位按键
5、电源开关 6、闪光灯开关 7、强迫力周期调节电位器
图 1-5 波耳共振仪后面板示意图
1、电源插座(带保险) 2、闪光灯接口 3、阻尼线圈
4、电机接口 5、振幅输入 6、周期输入 7、通讯接口
可以通过软件控制阻尼线圈内直流电流的大小,达到改变摆轮系统的阻尼系数的目的。选择开关可分4档,“阻尼0”档阻尼电流为零,“阻尼1”档电流约为280mA,“阻尼2”档电流约为300mA,“阻尼3”档电流最大,约为320mA,阻尼电流由恒流源提供,实验时根据不同情况进行选择(可先选择在“2”处,若共振时振幅太小则可改用“1”,切不可放在“0”处),振幅不大于150。
闪光灯开关用来控制闪光与否,当按住闪光按钮、摆轮长缺口通过平衡位置时便产生闪光,由于频闪现象,可从相位差读盘上看到刻度线似乎静止不动的读数(实际有机玻璃F上的刻度线一直在匀速转动),从而读出相位差数值,为使闪光灯管不易损坏,采用按钮开关,仅在测量相位差时才按下按钮。
电机是否转动使用软件控制,在测定阻尼系数和摆轮固有频率 与振幅关系时,必须将电机关断。
电气控制箱与闪光灯和波尔共振仪之间通过各种专业电缆相连接。不会产生接线错误之弊病。
四、实验内容
1.测定阻尼系数β
从液显窗口读出摆轮作阻尼振动时的振幅数值θ1、θ2、θ3……θn,利用公式
(8)
求出β 值,式中n为阻尼振动的周期次数,θn 为第n次振动时的振幅,T为阻尼振动周期的平均值。此值可以测出10个摆轮振动周期值,然而取其平均值。
进行本实验内容时,电机电源必须切断,指针F放在0°位置, θ0通常选取在130-150之间。
2.测定受迫振动的幅度特性和相频特性曲线。
保持阻尼档位不变,选择强迫振荡进行实验,改变电动机的转速,即改变强迫外力矩频率ω 。当受迫振动稳定后,读取摆轮的振幅值,并利用闪光灯测定受迫振动位移与强迫力间的相位差( 控制在10°左右)
强迫力矩的频率可从摆轮振动周期算出,也可以将周期选为“×10”直接测定强迫力矩的10个周期后算出,在达到稳定状态时,两者数值应相同。前者为4位有效数字,后者为5位有效数字。
在共振点附近由于曲线变化较大,因此测量数据相对密集些,此时电机转速极小变化会引起 很大改变。电机转速选钮上的读数(例2.50)是一参考数值,建议在不同ω时都记下此值,以便实验中快速寻找要重新测量时参考。
五、波尔共振仪控制箱的使用方法
1、开机介绍
按下电源开关后,屏幕上出现欢迎界面,其中NO.0000X为控制箱与主机相连的编号。过几秒钟后屏幕上显示如图一“按键说明”字样。符号“t”为向左移动;“u”为向右移动;“p”为向上移动;“q”向下移动。下文中的符号不再重新介绍。
2、自由振荡
在图一状态按确认键,显示图二所示的实验类型,默认选中项为自由振荡,字体反白为选中。(注意做实验前必须先做自由振荡,其目的是测量摆轮的振幅和固有振动周期的关系。)
按键说明
t u → 选择项目
pq → 改变工作状态
确定 → 功能项确定
图一yi
实验步骤
自由振荡 阻尼振荡 强迫振荡
图二
阻尼 0 振幅
测量关00 回查 返回
周期 Ⅹ1 = 秒(摆轮)
图三
阻尼0 振幅 134
测量查01 ↑↓按确定键返回
周期 Ⅹ1 = 01.442 秒(摆轮)
图四
阻尼选择
阻尼1 阻尼2 阻尼3
图五
10
0
阻尼1 振幅
测量关00 回查 返回
周期Ⅹ = 秒(摆轮)
图六
再按确认键显示:如图三
用手转动摆轮160度左右,放开手后按“p”或“q”键,测量状态由“关”变为“开”, 控制箱开始记录实验数据, 振幅的有效数值范围为:160-50(振幅小于160测量开,小于50测量自动关闭)。测量显示关时,此时数据已保存并发送主机。
查询实验数据,可按“t”或“u”键,选中回查,再按确认键如图四所示,表示第一次记录的振幅为134,对应的周期为1.442秒,然后按“p”或“q”键查看所有记录的数据, 该数据为每次测量振幅相对应的周期数值,回查完毕,按确认键,返回到图三状态,若进行多次测量可重复操作,自由振荡完成后,选中返回,按确认键回到前面图二进行其它实验。
3、阻尼振荡
在图二状态下, 根据实验要求,按“u”键,选中阻尼振荡, 按确认键显示阻尼:如图五。阻尼分三个档次,阻尼1最小,根据自己实验要求选择阻尼档,例如选择阻尼1档, 按确认键显示:如图六
用手转动摆轮160度左右,放开手后按“p”或“q”键,测量由“关”变为“开”并记录数据,仪器记录十组数据后,测量自动关闭,此时振幅大小还在变化,但仪器已经停止记数。
阻尼振荡的回查同自由振荡类似,请参照上面操作。若改变阻尼档测量,重复阻尼一的操作步骤即可。
4、强迫振荡
仪器在图二状态下,选中强迫振荡, 按确认键显示:如图七(注意:在进行强迫振荡前必须选择阻尼档,否则无法实验。)默认状态选中电机。
= 秒(摆轮)
= 秒(电机)
阻尼 1 振幅
测量关00周期1 电机关 返回
周期Ⅹ1
图七
10 = 14.252 秒(摆轮)
0 = 14.252 秒(电机)
阻尼 1 振幅 122
测量开01 周期10 电机开 返回
周期Ⅹ
图八
按“p”或“q”键,电机启动。但不能立即进行实验,因为此时摆轮和电机的周期还不稳定,待稳定后即周期相同时,再开始测量。测量前应该先选中周期,按“p”或“q”键把周期由1(如图七)改为10(如图八),(目的是为了减少误差,若不改周期,测量无法打开)。待摆轮和电机的周期稳定后,再选中测量, 按下“p”或“q”键,测量打开并记录数据:如图八。可进行同一阻尼下不同振幅的多次测量,每次实验数据都进行保留。
测量相位时应把闪光灯放在电动机转盘前下方,按下闪光灯按钮,根据频闪现象来测量,仔细观察相位位置。
强迫振荡测量完毕, 按“t”或“u”键,选中返回,按确定键,重新回到图二状态。
5、关机
在图二状态下,按住复位按钮保持不动,几秒钟后仪器自动复位,此时所做实验数据全部清除,然后按下电源按钮,结束实验。
六、数据记录和处理
1.阻尼系数 的计算。
利用公式(8)对所测数据(表1)按逐差法处理,求出β值。
用公式(9),求出β值。
2.幅频特性和相频特性测量
作幅频特性 曲线,并由此求β值。在阻尼系数较小(满足 ≤ )和共振位置附近( ),由于 ,从式(4)和(7)可得出:
当 ,即 ,由上式可得
此ω对应于图 处两个值ω1,ω2,由此得出:
(此内容一般不做)
将此法与逐差法求得之 值作一比较并讨论,本实验重点应放在相频特性曲线测量。
表1 阻尼档位
序号
振幅(度)
序号
振幅(度)
θ1
θ6
θ2
θ7
θ3
θ8
θ4
θ9
θ5
θ10
平均值
10T= 秒 = 秒
(9)
表2 幅频特性和相频特性测量数据记录表:阻尼开关位置
10T(s)
T(s)
(0)
理论值
θ(0)
测量值
T/T0
误差分析,因为本仪器中采用石英晶体作为计时部件,所以测量周期(圆频率)的误差可以忽略不计,误差组要来自阻尼系数 的测定和无阻尼振动时系统的固有振动频率 的确定。且后者对实验结果影响较大。
在前面的原理部分中我们认为弹簧的弹性系数k为常数,它与扭转的角度无关。实际上由于制造工艺及材料性能的影响,k值随着角度的改变而略有微小的变化(3%左右),因而造成在不同振幅时系统的固有频率 有变化。如果取 的平均值,则将在共振点附近使相位差的理论值与实验值相关很大。为此可测出振幅与固有频率 的相应数值。在 公式中T0采用对应于某个振幅的数值代入,这样可使系统误差明显减小。
振幅与共振频率 相对应值可要用如下方法:
将电机电源切断,角度盘指针F放在”0”处,用手将摆轮拨动到较大处(约1400~1500),然后放手,此摆轮作衰减振动,读出每次振幅值相应的摆动周期即可。此法可重复几次即可作出 与 的对应表。
附:ZKY-BG型波尔共振仪调整方法
波尔共振仪各部分经校正,请勿随意拆装改动,电气控制箱与主机有专门电缆相接,不会混淆,在使用前请务必清楚各开关与旋钮功能。
经过运输或实验后若发现仪器工作不正常可行调整,具体步骤如下:
1、将角度盘指针F放在“0”处。
2、松连杆上锁紧螺母,然后转动连杆E,使摇杆M处于垂直位置,然后再将锁紧螺母固定。
3、此时摆轮上一条长形槽口(用白漆线标志)应基本上与指针对齐,若发现明显偏差,可将摆轮后面三只固定螺丝略松动,用手握住蜗卷弹簧B的内端固定处,另一手即可将摆轮转动,使白漆线对准尖头,然后再将三只螺丝旋紧:一般情况下,只要不改变弹簧B的长度,此项调整极少进行。
4、若弹簧B与摇杆M相连接处的外端夹紧螺钉L放松,此时弹簧B外圈即可任意移动(可缩短、放长)缩短距离不宜少于6cm。在旋紧处端夹拧螺钉时,务必保持弹簧处于垂直面内,否则将明显影响实验结果。
将光电门H中心对准摆轮上白漆线(即长狭缝),并保持摆轮在光电门中间狭缝中自由摆动,此时可选择阻尼开关“1”或“2”处,打开电机,此时摆轮将作受迫振动,待达到稳定状态时,打开闪光灯开关,此时将看到指针F在相位差度盘中有一似乎固定读数,两次读数值在调整良好时差1º以内(在不大于2º时实验即可进行)若发现相差较大,则可调整光电门位置。若相差超过5º以上,必须重复上述步骤重新调整。
由于弹簧制作过程中问题,在相位差测量过程中可能会出现指针F在相位差读数盘上两端重合较好,中间较差,或中间较好、二端较差现象。
[注意事项]
波尔共振仪各部分均是精确装配,不能随意乱动。控制箱功能与面扳上旋钮、按键均较多,务必在弄清其功能后,按规则操作。
波耳共振实验操作注意事项:
1. 作自由振荡实验时,必须记下自由振荡实验时的摆轮周期;
2. 强迫振荡实验时,调节仪器面板〖强迫力周期〗旋钮,从而改变不同电机转动周期,必须做3~11次,其中必须包括在电机转动周期与自由振荡实验时的自由振荡周期相同的。
3. 在作强迫振荡实验时,必须电机与摆轮的周期相同,振幅必须稳定后,方可记录实验数据。
4. 学生做完实验后测量数据必须保存。
I. 微机保护采用网络化硬件的原因是什么
有利于设备的维护
1、微机保护装置硬件原理
目前微机保护在系统中得到广泛的应用,它与传统保护相比有明显的优越性,如灵活性强,易于解决常规保护装置难于解决的问题,使保护功能得到改善;综合判断能力强;性能稳定,可靠性高;体积小、功能全;运行维护工作量小,现场调试方便等。
微机保护装置从功能上可以分为六个部分,如图所表示:
各部分的功能如下:
1.模拟量输入系统(数据采集系统 ):采集由被保护设备的电流电压输入的模拟信号,将此信号经过滤波,然后转换为所需的数字量。
2.cpu主系统:包括微处理器cpu,只读存储器(eprom)、随机存取存储器(ram)及定时器(timer)等 。cpu执行存放在eprom中的程序,对由数据采集系统输入至ram区的原始数据进行分析处理,并与存放于e2prom中的定值比较,以完成各种保护功能 。
3.开关量输入/输出回路:由并行口、光电耦合电路及有接点的等组成,以完成各种保护的出口跳闸、信号指示及外部接点输入等工作。
4.人机接口部分:包括打印、显示、键盘、各种面板开关等,其主要功能用于人机对话,如调试、定值调整等。
5.通讯接口:用于保护之间通讯及远动。
6.:提供整个装置的直流电源。
2、微机保护数据采集系统
数据采集系统又称模拟量输入系统,采用a/d芯片的a/d式数字采集系统。
根据模数转换的原理不同,微机保护装置中模拟量输入回路方式,一是基于逐次逼近型a/d转换方式,二是利用电压/频率变换(vfc)原理进行a/d变换的方式 。
1.基于逐次逼近式a/d转换的模拟量输入系统
如图所示:基于逐次逼近式a/d转换的模拟量输入系统包括电压形成回路、alf、s/h、mpx及a/d五部分,现在分别叙述这五部分的基本工作原理及作用。
1.电压形成回路
来自被保护设备的、的二次侧交流输入量,其数值较大,变化范围也较大,不适应模数转换器的转换要求,故需对它进行变换。一般采用各种中间变换器来实现这种变换,例如电流变换器(ua)、电压变换器(uv)和电抗变换器(ur)等。
电压形成回路除了电量变换作用,还起着屏蔽和隔离的作用。
2.采样保持(s/h)电路
其作用是在在一个极短的时间内测量模拟输入量在该时刻的瞬时值,并在a/d转换器进行转换期间保持不变。
(1)采样
采样是将一个连续的时间信号x(t)变成离散的时间信号x*(t)。
如上图所示理想采样过程:提取模拟信号的瞬时值,抽取的时间间隔由采样控制脉冲s(t)来控制,采样信号仅对时间是离散的,其幅值依然连续,因此这里的采样信号x*(t)是离散时间的模拟量,它在各个采样点上(0,ts,2ts,……)的幅值与输入的连续信号x(t)的幅值是相同的。
采样间隔ts称为采样周期,定义 fs=1/ts 为采样频率。
(2)保持
保护装置往往要反映多个系统参数而工作,由于a/d芯片的价格较贵,同时也为了简化硬件电路,一般都是多个模拟通道共用一个模数转换器。每个通道采样是同时,而各通道的采样信号是依次通过a/d回路进行转换的,每转换一路信号都需要一定的转换时间为保证各通道采样的同时性,在等待模数转换的过程中,必须保持采样值不变。理想保持器的保持信号如下图所示 。
(3)采样保持电路
如图所示:
开关as受采样脉冲控制,在采样脉冲到来时as闭合,此时电路处于采样状态,保持ch上的电压为ui在采样时刻的电压值。在as断开时(脉冲控制端为低电平),电容ch上保持住原采样电压,电路处在保持状态。
(注:阻抗变换器1和2的输入阻抗为无限大,输出阻抗为零,ch无泄露,采样脉冲宽度tc为0 ,为一理想采样保持器。)
3.alf和采样频率
观察上图,设被采样信号x(t)的频率为f0, x(t)每周采一点,即fs=f0,采样后所看到的为一直流量(见虚线),fs略大于f0 ,设fs=1.5f0,采样后所看到的是一个差拍低频信号。当fs=2f0时,采样所看到的是频率为f0的信号。
可见,当fs>2f0,采样后所看到的信号更加真实地代表了输入信号x(t)。而当fs<2f0时,频率为f0的输入信号被采样之后,将被错误地认为是一低频信号,我们把这种现象成为“频率混叠”。
若要不丢掉信息地对输入信号进行采样,就必须满足fs≥2f0这一条件。
若输入信号x(t)含有各种频率成份,其最高频率为fmax采样频率必须不小于2fmax,即fs≥2fmax。
乃奎斯特采样定理——为了使信号被采样后能够不失真还原,采样频率必须不小于两倍的输入信号的最高频率。
采样前用一个模拟低通滤波器(alf),滤出fs/2以上的频率分量即可降低输入信号的最高频率达到降低对硬件的速度要求及不至于产生频率混叠现象的目的。
模拟低通滤波器通常分为无源和有源两种。
微机保护中常用无源低通滤波器如下图所示:
有源滤波器通常是由rc网络加上运算放大器构成 。
采用alf消除频率混叠现象后,采样频率的选择很大程度上取决于保护的原理和算法的要求,同时还要考虑硬件速度。目前绝大多数微机保护的采样周期ts为5/6ms或5/3ms,即采样频率为1200hz或600hz。
4.模拟多路转换开关(mpx)
如前所述,微机保护装置通常是几路模拟量输入通道公用一个a/d芯片,采用多路转换开关将各通道保持的模拟信号分时接通a/d变换器。多路转换开关是型的,通道切换受微机控制。多路转换开关包括选择接通路数的二进制译码电路和电子开关,它们被集成在一片芯片中。
5.模数转换器(a/d转换器或adc)
(1)a/d转换器的基本原理
每个adc转换器都有一个满刻度值,这个满刻度值也叫基准电压ur。ad变换就是将输入的离散模拟量u*(t)与基准电压ur进行比较,按照四舍五入的原则,编成二进制代码的数字信号。
在比较前,应先将基准电压分层,分的层数决定于ad转换器的位数。当模数转换器的位数n=3时,三位二进制代码可以表示8个状态,因此可以将ur分成8层,每层对应于一个三位二进制代码,如下图(b)所示 。
相邻两层间的数字量相差为lsb,称为基本量化单位,这里lsb=001。
模数转换器的位数越多即n值越大,则分层越多,对于一个不变的基准电压ur而言,每层所代表的值q越小,即lsb所代表的值越小,则模数转换器分辨率与转换的精度越高。
上图(a)为模拟信号u(t)的采样信号u*(t),采样周期为ts。从图 (b)看到u*(t)各值所属的层,对于两层之间的值,按舍入原则让其属于上层或下层,各值的数字量示于图 (c)中,u(nts)就是将u*(nts)量化后的数字量d的输出。
(2)数摸转换器(d/a转换器或dac)
数模转换器的作用是将数字量d转换成模拟量。下图是常见的一个4位数模转换器的原理图:
注:电子开关s1-s4在数字量b1-b4某一位为“0”时接地,为“1”时接至运算放大器a的反相输入端。
6.数据采集系统与微机接口
为保证定时采样,数据采集系统与微机接口一般采用中断方式。
实时时钟到达一方面向采样保持器发出采样保持信号,另一方面向cpu发出外部中断请求信号。cpu收到中断请求 后,转入采样中断服务程序,并通过总线发出让多路转换开关mpx接通第一路采样通道的信号,同时起动a/d转换。a/d转换器完成模数转换后向cpu发出转换结束信号,cpu查询到转换结束信号后通过数据总线读取转换数据,并起动第二路的ad转换,直到所有通道的ad转换完成。 如下图所示:
3、基于v/f转换的数据采集系统
1.v/f转换器的基本原理
v/f转换器的电路结构如下图所示。其原理是产生频率正比于输入电压的脉冲序列,然后在固定的时间内对脉冲进行计数。
该电路实际上可视为一个振荡频率受输入电压ui控制的多谐振荡器。a1和r1c组成积分器,a2为零电压比较器。
当积分器的输出电压ua下降到0v时,零电压比较器发生跳变,触发脉冲发生器,使之产生一个宽度为t0的脉冲。在t0期间,模拟开关s打向负参考电压-ur 。
由于电路设计成ur/r2>;ui/r1,因此在t0期间,积分器以反充电为主,使ua上升到某一电压(见上图)。t0结束后,开关s打向地,由于只有正的输入电压ui的作用,使积分器充电,输出电压ua沿负斜线下降。当ua下降到0v时,比较器翻转,再次触发脉冲发生器,产生一个t0脉冲,再次反充电。如此反复,振荡不止。
2.利用vfc进行a/d转换
对v/f转换器的输出进行计数,就可以得到转换的数字量。因为脉冲串的疏密正比于频率f及输入电压的瞬时值大小,若在固定的时间内对脉冲串计数,则ui(t)的瞬时值越高,输出脉冲频率f越高,计数值越大。故计数值代表了输入电压瞬时值的大小。
采用如上图所示的方案,直接将输入电压加于vfc输入端,cpu每隔ts时间向计数器读取计数值,这就是采样。cpu在1ts、2ts… nts时刻所读的数可分别用r1、r2…rn表示。
4、开关量输入/输出回路
所谓开关量,就是只有两种状态的量,包括不带电位的接点位置(接通或断开)及只有高低两种电位的逻辑电平。
1.开关量输入回路
开关量输入大多数是接点状态的输入,可以分成两类:一是安装在装置面板上的接点,另一类是从装置外部经过端子排引入装置的触点。
第一类接点,与外界电路无联系,可直接接至微机的并行接口如图(a)所示,也可以直接与cpu的输入接口线相连。在初始化时规定图中可编程并行接口的pa0为输入口,cpu可以通过软件查询,随时知道外部接点s的状态。
当s未被按下时,通过上拉电阻使pa0为5v,s按下时,pa0为0v。因此cpu通过查询pa0的电平为“0”或为“1”,就可以判断s是处于断开还是闭合状态。
第二类接点由于与外电路有联系,需经光耦器件进行隔离,以防接点输入回路引入的干扰,其原理接线如图(b)所示。图中虚线框内是光耦元件,集成在一个芯片内。当外部触点s接通时,有电流通过光耦器件的发光,使光敏受激发而导通,三极管集电极电位呈低电平。s打开时,光敏三极管截止,集电极输出高电平。因此三极管集电极的电位亦即pa0口线的电位变化,就代表了外部触点的通断情况。
2.开关量输出回路
开关量输出主要包括保护的跳闸出口以及本地和中央信号等。
如上图所示。只要由软件使并行口的pb0输出“0”,pb1输出“1”,便可使与非门y2输出低电平,发光二极管导通,光敏三极管激发导通,使继电器k动作,其接点闭合,启动后级电路。在初始化和需要继电器返回时,应使pb0输出“1”,pb1输出“0”。
注:1)采用两个与非们,增强了并行口的带负荷能力及抗干扰能力
2)pb0经一反相器,而pb1却不经反相器,这样接可防止在拉合直流电源的过程中继电器k的短时误动。
5、微机保护的算法
微机保护算法很多,其核心问题归结为算出表征被保护设备运行特点的参数,例如电流、电压的有效值、相位,或者序分量,或某次谐波分量等。有了这些基本的计算量,就可以很容易地构成各种不同原理的继电器或保护。
衡量算法好坏的主要指标:计算精度、响应时间和运算量。这三者之间往往是相互矛盾的,因此应根据保护的功能、性能指标(如精度、动作时间)和保护系统硬件的条件(如cpu的运算速度、存储器的容量)的不同,采用不同的算法。
正弦函数模型的算法:
假设被采样的电压、电流信号都是纯正弦特性,即不含有非周期分量,又不含有高频分量。这样可以利用正弦函数一系列特性,从若干个采样值中计算出电压、电流的幅值、相位以及功率和测量阻抗的量值。
正弦量的算法是基于提供给算法的原始数据为纯正弦量的理想采样值。
①两点乘积算法
采样值算法是利用采样值的乘积来计算电流、电压、阻抗的幅值和相角等参数的方法,由于这种方法是利用2~3个采样值推算出整个曲线情况,所以属于曲线拟合法。其特点是计算的判定时间较短。
②导数算法
导数算法只需知道输入正弦量在某一个时刻t1的采样值及在该时刻采样值的导数,即可算出有效值和相位。
③解微分方程算法
解微分方程算法仅用于计算阻抗,以应用于线路距离保护为例,假设被保护线路的分布电容可以忽略,因而从故障点到保护安装处线路的阻抗可用一电阻和电感串联电路来表示。
目前在微机保护和监控装置中采用的算法很多,各有优势,且不断有新的快速、精确的算法被提出并被应用,因此对微机保护来说,采用何种算法求出所需的值,是值得研究的问题。
6、微机保护的软件系统配置
微机保护的程序由主程序与中断服务程序两大部分组成。
在中断服务程序中有正常运行程序模块和故障处理程序模块。
正常运行程序中进行采样值自动零漂调整、及运行状态检查,运行状态检查包括交流电压断线、检查开关位置状态、变化量制动电压形成、重合闸充电、准备手合判别等。不正常时发告警信号,信号分两种,一种是运行异常告警,这时不闭锁装置,提醒运行人员进行相应处理;另一种为闭锁告警信号,告警同时将装置闭锁,保护退出。
故障计算程序中进行各种保护的算法计算,跳闸逻辑判断以及事件报告、故障报告及波形的整理等。
1.主程序
主程序按固定的采样周期接受采样中断进入采样程序,在采样程序中进行模拟量采集与滤波,开关量的采集、装置硬件自检、交流电流断线和起动判据的计算,根据是否满足起动条件而进入正常运行程序或故障计算程序。硬件自检内容包括ram、e2prom、跳闸出口三极管等。
2.中断服务程序
1.故障处理程序
根据被保护设备的不同,保护的故障处理程序有所不同。对于线路保护来说,一般包括纵联保护、距离保护、零序保护、电压电流保护等处理程序。
2.正常运行程序
正常运行程序包括开关位置检查、交流电压电流断线判断、交流回路零点调整等。
检查开关位置状态:三相无电流,同时处于跳闸位置动作,则认为设备不在运行。线路有电流但断路器处于跳闸位置动作,或三相断路器位置不一致,经10秒延时报断路器位置异常。
交流电压断线:交流电压断线时发tv断线异常信号。tv断线信号动作的同时,将tv断线时会误动的保护(如带方向的距离保护保护等)退出,自动投入tv断线过流和tv断线零序过流保护或将带方向保护经过控制字的设置改为不经方向元件控制。三相电压正常后, 经延时发tv断线信号复归。
交流电流断线:交流电流断线发ta断线异常信号。保护判出交流电流断线的同时,在装置总起动元件中不进行零序过流元件起动判别,且要退出某些会误动的保护,或将某些保护不经过方向控制。
电压、电流回路零点漂移调整:随着温度变化和环境条件的改变,电压、电流的零点可能会发生漂移,装置将自动跟踪零点的漂移。
7、微机保护的可靠性提高
可靠性包括两方面含义,即不误动和不拒动。影响保护的可靠性的因素:干扰和元件损坏。
干扰主要是由端子排从外界引入的浪涌电压和装置内部继电器切换等原因造成的 。对微机保护来说干扰的后果往往表现为由于数据或地址的传送出错而导致计算出错或程序出格。
为了防止由于干扰使保护的可靠性下降,微机保护通常在硬件及软件方面采取了如下防范措施。
1.硬件方面
1.隔离和屏蔽
为防止外部浪涌影响微机工作,必须保证端子排任一点同微机部分无电的联系。
模拟量输入回路所涌入的共模干扰信号可以由电压形成回路中的 变换器进行隔离,通常在线圈间加屏蔽层以更好地防止干扰信号的侵入。
差模信号利用数据采集系统中的前置低通滤波器能很好地吸收差模浪涌。
对于不能用变换器隔离的直流电压,可以用光电隔离。
开关量输入不能直接接在接口芯片引脚上,应经过光电隔离。
开关量输出包括跳闸出口、中央信号等接点输出。继电器接点通过端子排引出,线圈则由逻辑驱动。驱动继电器线圈的弱电电源和微机所用电源之间不应有电的联系,也要进行光电隔离,以防止线圈回路切换产生的干扰影响微机工作。
2.电源的抗干扰
采用上面的防范措施后,干扰可能进入弱电系统的途径主要是通过微机的电源,电源干扰源主要来自于雷电冲击、大容量感性负载切合及电网中的谐波高频干扰。
针对干扰,一般采用宽工作电压范围(ac85~265v)且有隔离作用的,提高系统抗电网电压波动能力。也可在电源输入隔离变压器初级和次级间加入接地的金属屏蔽层,减小因雷击和瞬时过电压引起的地电位升高给微机系统造成的电源干扰的可能。对于高频干扰信号,可以采用瞬变电压抑制器(tpv)、电源滤波器或串接铁氧体磁环。
3. 信号传输线的抗干扰
信号传输过程中,通过传输线引入的干扰主要是通过电磁耦合和静电耦合两种途径。
为了提高信号的抗电磁耦合干扰能力,应采用屏蔽电缆,需要尽量减小外屏蔽直流电阻和增大屏蔽的电感。
4. 采用印制电路板的抗干扰
微机保护的电路中,有数字、模拟、高频、低频等各种信号,在设计电路板时,要求印刷电路板(pcb)布线应尽量减少不同部分相互间的各种耦合干扰。(http://www.diangon.com版权所有)
抗干扰的措施有:合理的电路板布线技术(环绕布线、线径选择、分层处理);尽量减少电路与电路之间、电路板与电路板之间的电磁干扰;选择合适量值的退耦电容可消除电源干扰信号;采用了多cpu结构,每个cpu负责一种或几种保护功能,互相独立,如一个cpu插件损坏不会影响其它cpu的正常工作,从而提高了保护的可靠性。
5. 实行联网
对电网厂站的微机保护装置进行联网,可以对微机保护装置的运行状态实行在线监控,提高了微机保护运行的可靠性。
2.软件方面
一旦干扰突破了由硬件组成的防线,可由软件来进行纠正,以防造成微机工作出错,导致保护误动或拒动。
1.输入数据的纠错
对各路模拟量输入通道,只要提供一定的冗余通道,即使由于干扰造成错误的输入数据,也有可能被计算机排除。
2. 运算结果的核对
为了防止干扰可能造成的运算出错,可以将整个运算进行两次,对运算结果进行核对,比较计算结果是否一致。
3. 出口的闭锁
前面提到程序出格后绝大多数的可能是cpu停止工作。但是不能绝对保证它不在出格后取得一个非预期的操作码正好是跳闸指令而误动作。万一出现该情况也可以用以下措施来防止。
(1)在设计出口跳闸回路的硬件时应当使该回路必须在执行几条指令后才能输出,不允许一条指令就出口。
(2)采取上述措施后,仍不能绝对避免在程序出格后错误地转移到跳闸程序入口而误动,为此可以在构成跳闸条件的两个指令中间插入一段校对程序,它将检查ram区存放的各种标志。保护装置通过各种正当途径进入跳闸程序时应在这些标志字留下相应的标志 。
4. 自动检测
微机保护是一动态系统,无论电力系统有无故障,其微机部分硬件都处在同样的工作状态中,如数据的采集、传送和运算。因此任何元件损坏都会及时表现出来。
实际上,在正常运行时,cpu在两个相邻采样间隔内,执行中断服务程序后总有富裕时间,可以利用这一段时间执行一段自检程序,对装置各部分进行检测,可以准确地查出损坏元件的部位并打印出相应的信息。
3.硬件与软件的自恢复
cpu中程序计数器或地址寄存器中的数据发生“错乱”,造成所谓的程序“跑飞”、系统“死循环”或“停机”,一般将其称为“死机”。解决“死机”的方法有:
1. 硬件的自恢复
有效的防“死机”的方法是设计完善的系统“死机”唤醒电路——“看门狗”电路。下图为硬件自恢复“看门狗”电路,它在程序出格时使微机复位,重新初始化。
图中a点接至微机并行口的某一输出位。当程序未出格时,由软件安排其按一定的周期在“1”和“0”之间不断变化。a点分两路,一路经反相器,另一路不经反相器,分别接至两个延时t1动作瞬时返回的延时元件。延时t1比a点电位变化的周期长,因此在正常时两个延时元件都不会动作,或门输出为0,标志装置在正常运行。
一旦程序出格,a点电位停止变化,不论它停在“1”态还是停在“0”态,两个延时元件中总有一个动作,它通过或门起动单稳电路,发出复位(reset)脉冲,使cpu重新初始化,恢复正常工作。
这个电路不仅可以用于对付程序出格,还可以用于在装置主要元件(如cpu)损坏而停止工作时发出告警信号。若单稳电路发出复位脉冲已不能使a点电位恢复原来的变化规律,经过t2延时后,发告警信号并闭锁保护。
如果在系统无事故时发生程序出格,装置自动恢复正常,保护不会误动。
2. 软件的自恢复
是否能够充分发挥硬件“看门狗”电路的作用,关键还在于程序设计。程序上必须满足以下3个要求,“看门狗”电路才能正常工作:
(1)cpu正常执行程序期间,定时给“看门狗”电路发送触发脉冲使其清除;
(2)一旦因干扰使cpu程序“跑飞”,“看门狗”电路不应再收到定时触发脉冲;
(3)“看门狗”电路在发生溢出或翻转时,需输出一个宽度足以引起cpu重新复位或产生不可屏蔽中断的脉冲信号。
综上所述,微机保护对装置本身采用了一系列有效的抗干扰措施,使微机保护装置的可靠性已超过了模拟型保护,再加上微机及微机保护的联网,使整个厂站的微机保护装置都处于在线监控之中,因此提高了整个厂站保护运行的自动化水平。同时为实现整个厂站的微机化、综合自动化管理和运行打下了基础。