差动保护试验方法总结
数字式发电机、变压器差动保护试
验方法
关键词: 电机变压器差动保护
摘要：变压器、发电机等大型主设备价值昂贵，当他们发生故障时，变压器、发电机的主保护纵向电流差动保护应准确及时地将他们从电力系统中切除，确保设备不受损坏。模拟发电机、变压器实际故障时的电流情况来进行差动试验，验证保护动作的正确性至关重要。
关键词：数字式差动保护试验方法
我们知道，变压器、发电机的电气主保护为纵向电流差动保护，该保护原理成熟，动作成功率高，从常规的继电器保护到晶体管保护再到现在的微机保护，保护原理都没有多大改变，只是实现此保护的硬件平台随着电子技术的发展在不断升级，使我们的日常操作维护更方便、更容易。传统继电器差动保护是通过差动CT的接线方式与变比大小不同来进行角度校正及电流补偿的，而微机保护一般接入保护装置的CT全为星型接法，
然后通过软件移相进行角差校正，通过平衡系数来进行电流大小补偿，从而实现在正常运行时差流为零，而变压器内部故障时，差流很大，保护动作。由于变压器正常运行和故障时至少有6个电流（高、低压侧），而我们所用的微机保护测试仪一般只能产生3个电流，因此要模拟主变实际故障时的电流情况来进行差动试验，就要求我们对微机差动保护原理理解清楚，然后正确接线，方可做出试验结果，从而验证保护动作的正确性。
下面我们以国电南京自动化设备总厂电网公司的ND300系列的发变组差动保护为例来具体说明试验方法，其他厂家的应该大同小异。这里我们选择ND300系列数字式变压器保护装置中的NDT302型号作为试验对象。该型号的差动保护定值（已设定）见表1:
表1NDT302变压器保护装置保护定值单
下面我们先来分析一下微机差动保护的算法原理。这里以Y/△-11主变接线为例，传统继电器差动保护是通过把主变高压侧的二次CT接成△，把低压侧的二
次CT接成Y型，来平衡主变高压侧与低压侧的30度相位差的，然后再通过二次CT变比的不同来平衡电流大小的，接线时要求接入差动继电器的电流要相差180度，即是逆极性接入。具体接线见图1：
图1
而微机保护要求接入保护装置的各侧CT均为Y型接线，显而易见移相是通过软件来完成的，下面来分析一下微机软件移相原理。ND300系列变压器差动保护软件移相均是移Y型侧，对于?侧电流的接线，TA二次电流相位不调整。电流平衡以移相后的Y型侧电流为基准，△侧电流乘以平衡系数来平衡电流大小。若?侧为△-11接线，软件移相的向量图如图2：
图2
由此可以看出如果在高压侧加一相电流，则会产生两相差流，对于主变接线为Y/△-11接线的，如果只在高压侧A相加电流，则A、C相会有差流，只在高压侧B相加电流，则A、B相会有差流，只在高压侧C 相加电流，则B、C相会有差流。那么如果用只能产生三相电流的继电保护试验仪来做差动保护试验，则所加电流的方法如下：
（1）高压侧加A相电流，则低压侧要加A、C相电流(用继电保护试验仪的A相电流作为主变高压侧A 相电流，用继电保护试验仪的B、C相电流作为主变低压侧A、C相电流，且继电保护试验仪的A、B、C 相电流角度分别为：0、180、－180)。我们要做主变A相差动保护试验，但如果高压侧只加A相电流，C 相必然会产生差流，因此在主变低压侧除了A相要加电流来验证差动方程外，在C相也要加上电流来平衡高压侧A相在C相产生的差流。以下两点类同。
（2）高压侧加B相电流，则低压侧要加A、B相电流(用继电保护试验仪的A相电流作为主变高压侧B相电流，用继电保护试验仪的B、C相电流作为主变低压侧B、A相电流，且继电保护试验仪的A、B、C相电流角度分别为：0、180、－180)。
（3）高压侧加C相电流，则低压侧要加C、B相电流(用继电保护试验仪的A相电流作为主变高压侧A相电流，用继电保护试验仪的B、C相电流作为主变低压侧C、B相电流，且继电保护试验仪的A、B、C相电流角度分别为：0、180、－180)。
（4）下面分析一下差动保护的曲线及动作方程。此差动保护的动作曲线如图3：
图3
比率差动动作方程为:
保护就会动作。如果现在在高压侧A相加5A的电流，我们可以算出在低压侧要使保护在水平线段部分动作所要加的电流大小范围，试验的前提是使高低压两侧电流（同相）相位相差180度。设低压侧所要加的电流为I，如果A相电流满足以下方程：
由此看出，如果高压侧所加电流大于5A，则在低压侧加大于5.27A或者小于1.45A电流就可以满足条件，则A相就可以在曲线的水平段动作。很明显由于移相的原因，C相会产生5A的差流，因此为防止C相差动保护作，需要在低压侧C相加5/1.485＝3.37A的电流来平衡。
以上只是举了一个例子，读者也可以先加低压侧电流，再根据不等式方程求出要差动保护动作高压侧所要加的电流理论值范围。下面我们来验证斜率为K的直线
部分动作特性（如图3中的A点），此部分的动作方程为：
假设在高压侧加5A电流，要使差动动作，则低压侧所加电流I要满足的方程为：
由以上不等式可以看出如果在主变高压侧加5A的电流，则在低压侧A相1.43A 根据定值中发电机的额定参数可以求出： 所以当中性点所加电流1.46 以上就是变压器和发电机数字式差动保护的试验方法，本文的主要目的就是通过做试验来加深继电保护工作者对差动保护原理的理解，反过来，当我们对其原理理解的透彻了，相信还会有更好的试验方法。 速断保护功能： 一、电压速断保护 线路发生短路故障时，母线电压急剧下降，在电压下降到电压保护整定值时，低电压继电器动作，跳开断路器，瞬时切除故障。这就是电压速断保护。 二、电流速断保护 电流速断保护分为无时限电流速断和带时限电流速断，当线路出现故障时，无时限速断保护能瞬时动作，但它只能线路的一部分，带时限电流速断保护能保护全线路另外带时限速断保护比下一级线路无时限保护大了一个时限差，因此下一段线路首端发生短路时，保护不会误动。 三、变压器差动速断保护 差动保护是变压器的主保护，是按循环电流原理装设的。 主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。 差动速断保护，为了防止在较高短路电流水平时,由于电流互感器饱和时产生的高次谐波量增加,产生极大的制动力矩而使差动保护拒动;当短路电流达到4-10倍额定电流时,速断元件快速出口 差动保护的性能非常好，可以瞬时切除全线范围的故障，一般只用于元件保护，如变压器和发电机等。其原理是比较元件两侧的电流大小和方向。 电流速断保护反映相间短路故障，在10~35KV配电线路和小容量变压器上应用广泛。其动作电流按短路电流整定，数值大，只有线路始端故障时的短路电流才会大于其动作电流，即速断保护才会动作，所以其保护范围只限于线路前一部分。 限时速断的功能: MGK31C重合器控制器是专为中压35kV及以下ZW□永磁开关设计的户外型控制器。能方便的配合柱上永磁开关实现分、合闸管理...线路保护功能¨过流Ⅰ段:速断保护功能¨过流Ⅱ段:限时速断保护¨过流Ⅲ段:定时限过流保护¨自动重合 过电流保护功能： 过电流保护器具有过载,堵转,过压,欠压,断相,电流不平衡的保护功能,过电流保护器能对任何类型三相电动机起快速,可靠的保护.过电流保护器具有结构简单,使用方便,价格低廉,而且无功耗,寿命长,体积小的特点. 差动放大器实验报告 以下是为大家整理的差动放大器实验报告的相关范文，本文关键词为差动,放大器,实验,报告,篇一,实验,差动,放大器,南昌大学，您可以从右上方搜索框检索更多相关文章，如果您觉得有用，请继续关注我们并推荐给您的好友，您可以在工作报告中查看更多范文。 篇一：实验五差动放大器 南昌大学实验报告 实验五差动放大器 一、实验目的 1、加深对差动放大器性能及特点的理解 2、学习差动放大器主要性能指标的测试方法 二、实验原理 下图是差动放大器的基本结构。它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。当开关K拨向左边时，构成典型的差动放大器。调零电位器Rp用来调节T1、T2管的静态工作点，使得输入信号ui＝0时，双端输出电压uo＝0。Re为两管共用的发射极电阻，它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较 强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。 图5-1差动放大器实验电路 1、静态工作点的估算典型电路Ic1=Ic2=1/2Ie恒流源电路Ic1=Ic2=1/2Ic3 2、差模电压放大倍数和共模电压放大倍数 双端输出:Re＝∞，Rp在中心位置时， Ad? 单端输出 △uoβRc ?? △ui Rb?rbe??β)Rp 2 Ad1? △uc11?Ad △ui2 Ad2? △uc21 ??Ad △ui2 当输入共模信号时，若为单端输出，则有 △uc1?βRcR Ac1?Ac2????c △uiR?r?(1?β)(1R?2R)2Re bbepe 3、共模抑制比cmRR2 为了表征差动放大器对有用信号（差模信号）的放大作用和对共模信号的抑制能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比AA cmRR?d或cmRR?20Logd?db? AcAc 三、实验设备与器材 1、函数信号发生器 2、示波器 3、交流毫伏表 4、万用表 5、实验箱 6、差动放大器集成块 四、实验内容 1、典型差动放大器性能测试 按图5-1连接实验电路，开关K拨向左边构成典型差动放大器。 1)测量静态工作点2)①调节放大器零点 信号源不接入。将放大器输入端A、b与地短接，接通±12V直流电源，用直流电压表测量输出电压uo，调节调零电位器Rp，使uo＝0。调节要仔细，力求准确。 ②测量静态工作点 零点调好以后，用直流电压表测量T1、T2管各电极电位及射极电阻Re两端电压uRe，记入表5－1。 3.6.2.2主变差动保护 正常情况下流进流出主变的功率一致（励磁损耗忽略）。影响功率相关参数：电压（额定）、电流（变比）。由于主变两侧电压关系已定，主变差动仅引入电流参与计算，此时需要对电流增加约束条件：容量、电压。 参数：以变压器铭牌实际为准！ 各侧容量S，如三圈变一般低侧容量只有高中侧一半。1MV A=1000kV A。 各侧额定电压，某侧有多档位时以中间档位（额定档）为准，如上图高侧额定电压Ueh 35kV，低侧额定电压Uel 10.5kV。 整定： 接线方式：注意因装置不同，有时整定选项无直接对应表述。此时应按照实际接线（各侧电流接入装置的位置）整定。如上图接线为YD11，某装置为三组电流接入，其接线选项有Y-Y-D1,Y-Y-D11等方式，现场接线为一、三侧，综合起来就可以选择Y-Y-D11接线。 各侧容量：如上图为2.5MV A或2500kV A. 各侧额定电压：如上图接线方式为Y-Y-D11接线时，一侧额定电压35kV，二侧空额定电压可整定最小值，三侧额定电压10.5kV。 各侧CT变比：如上图接线方式为Y-Y-D11接线时，一侧CT变比150/5，二侧空CT变比可整定最小值，三侧额CT变比300/5。 计算： 首先计算各侧二次额定电流Ie。 如上图： 高侧二次额定电流Ieh=（S/1.732/Ueh）/(150/5)=1.375A。设变比150/5。 低侧二次额定电流Iel=（S/1.732/Uel）/(300/5)=2.291A。设变比300/5。 三相平衡电流： 在两侧施加平衡电流的意义即流进流出主变功率相同，如高侧施加Ieh三相平衡电流表示流入功率Sh，低侧施加Iel三相平衡电流表示流出功率Sl，此时Sh=Sl，也即高压侧输入Ieh与低压侧输入Iel等效。 高压电动机差动保护原理及注意事项 差动保护是大型高压电气设备广泛采用的一种保护方式，2000KW以上的高压电动机一般采用差动保护，或2000kW(含2000kW)以下、具有六个引出线的重要电动机，当电流速断保护不能满足灵敏度的要求时，也装设纵差保护作为机间短路的主保护。差动保护基于被保护设备的短路故障而设，快速反应于设备内部短路故障。对被保护范围区外故障引起区内电流变化的、电动机启动瞬间的暂态峰值差流、首尾端CT不平衡电流等容易引起保护误判的电流，对于不同的差动保护原理，有不同的消除这些电流的措施。 差动保护的基本原理为检测电动机始末端的电流，比较始端电流和末端电流的相位和幅值的原理而构成的，正常情况下二者的差流为0，即流入电动机的电流等于流出电动机的电流。当电动机内部发生短路故障时，二者之间产生差流，启动保护功能，出口跳电动机的断路器。微机保护一般采用分相比差流方式。 图1 电动机差动保护单线原理接线图 为了实现这种保护，在电动机中性点侧与靠近出口端断路器处装设同一型号和同一变化的两组电流互感器TA1和TA2。两组电流互感器之间，即为纵差保护的保护区。电流互感器二次侧按循环电流法接线。设两端电流互感器一、二次侧按同极性相串的原则相连，即两个电流互感器的二次侧异极性相连，并在两连线之间并联接入电流继电器，在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器二次电流I·12与I·22之差。继电器是反应两侧电流互感器二次电流之差而动作的，故称为差动继电器。图1所示为电动机纵差保护单线原理接线图。 在中性点不接地系统供电网络中，电动机的纵差保护一般采用两相式接线，用两个BCH-2型差动继电器或两个DL-11型电流继电器构成。如果采用DL-11型继电器，为躲过电动机启动时暂态电流的影响，可利用出口中间继电器带0.1s的延时动作于跳闸。如果是微机保护装置，则只需将CT二次分别接入保护装置即可，但要注意极性端。一般在保护装置 差动放大电路的分析与综合（计算与设计）实验报告1、实验时间 10月31日(周五)17:50-21:00 2、实验地点 实验楼902 3、实验目的 1. 熟悉差动放大器的工作原理(熟练掌握差动放大器的静态、动态分析方法) 2. 加深对差动放大器性能及特点的理解 3. 学习差动放大电路静态工作点的测量 4. 学习差动放大器主要性能指标的测试方法 5. 熟悉恒流源的恒流特性 6. 通过对典型差动放大器的分析，锻炼根据实际要求独立设计基本电路的能力 7. 练习使用电路仿真软件，辅助分析设计实际应用电路 8. 培养实际工作中分析问题、解决问题的能力 4、实验仪器 数字示波器、数字万用表、模拟实验板、三极管、电容电阻若干、连接线 5、电路原理 1. 基本差动放大器 图是差动放大器的基本结构。它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。 部分模拟图如下 1.直流分析数据 2.直流分析仿真数据 3.交流分析数据 4.交流分析仿真数据 2.4.2. 具有平衡电位器的差动放大器 分析容 BQ I CQ I CQ U CEQ U 空载 A m 100.43-? 1.13mA 6.4V 7.1V 双出 A m 100.43-? 1.13mA 6.4V 7.1V 单出 A m 100.43-? 1.13mA 3.2V 3.9V 分析容 BQ I CQ I CQ U CEQ U 空载 A m 109.83-? 1.12mA 6.4V 7.1V 双出 A m 109.83-? 1.12mA 6.4V 7.1V 单出 A m 100.93-? 1.10mA 3.2V 4.0V 分析容 u A i R o R CMR K 空载 -189 15k Ω 10k Ω ∞ 双出 -93.3 15k Ω 10k Ω ∞ 单出 -46.7 15k Ω 5k Ω 184.2 分析容 u A i R o R CMR K 空载 -179.4 15k Ω 10k Ω ∞ 双出 -90.1 15k Ω 10k Ω ∞ 单出 -45.5 15k Ω 5k Ω 189.4 差动放大电路的分析与综合（计算与设计）实验报告 1、实验时间 10月31日(周五)17:50-21:00 2、实验地点 实验楼902 3、实验目的 1. 熟悉差动放大器的工作原理(熟练掌握差动放大器的静态、动态分析方法) 2. 加深对差动放大器性能及特点的理解 3. 学习差动放大电路静态工作点的测量 4. 学习差动放大器主要性能指标的测试方法 5. 熟悉恒流源的恒流特性 6. 通过对典型差动放大器的分析，锻炼根据实际要求独立设计基本电路的能力 7. 练习使用电路仿真软件，辅助分析设计实际应用电路 8. 培养实际工作中分析问题、解决问题的能力 4、实验仪器 数字示波器、数字万用表、模拟实验板、三极管、电容电阻若干、连接线 5、电路原理 1. 基本差动放大器 图是差动放大器的基本结构。它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。 部分模拟图如下 1.直流分析数据 2.直流分析仿真数据 3.交流分析数据 4.交流分析仿真数据 具有平衡电位器的差动放大器 分析内容 BQ I CQ I CQ U CEQ U 空载 A m 100.43-? 双出 A m 100.43-? 单出 A m 100.43-? 分析内容 BQ I CQ I CQ U CEQ U 空载 A m 109.83-? 双出 A m 109.83-? 单出 A m 100.93-? 分析内容 u A i R o R CMR K 空载 -189 15k Ω 10k Ω ∞ 双出 15k Ω 10k Ω ∞ 单出 15k Ω 5k Ω 分析内容 u A i R o R CMR K 空载 15k Ω 10k Ω ∞ 双出 15k Ω 10k Ω ∞ 单出 15k Ω 5k Ω 速断保护 1000kW以下的高压电动机,装设电流速断保护时宜采用两相不完全星型接线并动作于跳闸。错误 2000kW以下的电动机,如果(电流速断保护)灵敏度不能满足要求时,也可采用电流纵差动保护代替。 2000kW及以上大容量的高压电机,普遍采用(纵差动保护)代替电流速断保护。 变压器的(电流速断保护),其动作电流整定按躲过变压器负荷侧母线短路电流来整定,一般应大于额定电流3-5倍整定。 变压器容量在(10000)kVA以下的变压器、当过电流保护动作时间大于0.5s时,用户3~10kV配电变压器的继电保护,应装设电流电力线路电流速断保护是按躲过本线路末端最大短路电流来整定。（√） 对高压电力线路，限时电流速断保护的动作时间一般取（0.5s ） 电力线路电流速断保护是按躲过本线路末端最大短路电流来整定。正确 对于高压电力线路,限时电流速断保护的动作时间一般取1s。错误 对于中、小容量变压器,可以装设单独的(电流速断保护),作为变压器防止相间短路故障的主保护。 限时电流速断保护可以保护线路全长。正确 在靠近线路末端附近发生短路故障时,电流速断保护仍然能正确反映。错误 中小容量的高压电容器组普遍采用电流速断保护或延时电流速断保护作为相间短路保护。正确 中小容量的高压电容器组如配置(电流速断保护),动作电流可取电容器组额定电流的2-2.5倍。 差动保护 2000kW以下的电动机,如果(电流速断保护)灵敏度不能满足要求时,也可采用电流纵差动保护代替。 2000kW及以上大容量的高压电机,普遍采用(纵差动保护)代替电流速断保护。 差动保护属于按(保护原理)分类。 高压电动机不采用纵差动保护。（×）（解释：重要的，大型的也可采用） 对差动保护来说,变压器两侧的差动CT均应接成星型。错误 高压电动机纵差动保护工作原理与变压器纵差动保护相似。正确 下列(310)表示110KV母线电流差动保护A相电流公共回路。 电动机差动保护及差动速断保护的整定计算 Last revision on 21 December 2020 电动机差动保护及差动速断保护的整定计算 目前，国内生产及应用的微机型电动机的差动保护，由差动速断元件和具有比率制动特性的差动元件构成。差动速断元件没有制动特性，实质上是差流越限的高定值元件。与发电机差动保护一样，差动元件的动作特性为具有二段折线式的比率制动特性。对电动机差动保护的整定计算，就是要整定计算差动元件的初始动作电流Idz0、拐点电流Izd0、比率制动系数及差动速断元件的动作电流。 1、差动元件的初始动作电流Idz0 与发电机差动保护相同，电动机差动元件的初始动作电流，应按照躲过电动机额定工况下的最大不平衡电流来整定。即：Idz0＝ Krel×IHeδmax＝Krel（K1+K2)IN IHeδmax－最大不平衡电流 Krel－可靠系数，取~2 IN－电动机的额定电流 K1－两侧TA变比误差，由于电动机的TA通常精度较低，可取。 K2－通道调整及传输误差，取。 综上所述，得Idz0＝（~）IN，实取（TA二次值）。 2、拐点电流Izd0 在厂用电压切换的暂态过程中，由于电动机两侧差动TA二次回路中的暂态过程不一致，将在差动回路产生较大的差流。因此，为防止电动机 差动保护误动，应减少拐点电流。为此拐点电流可取Izd0＝（~）IN。（TA 二次值） 3、比率制动系数KZ 电动机的启动电流很大，最大启动电流高达电动机额定电流的8倍以上。另外电动机电源回路上发生短路故障时，电动机将瞬间供出较大的电流。 为了防止在上述过程中差动保护误动，差动元件的比率制动系数KZ 应按躲过电动机启动及电源回路故障时产生的最大不平衡电流来整定。 KZ=Krel×（IHeδmax/Imax） Krel－可靠系数，取~ IHeδmax－最大不平衡电流，它等于（K1+K2+K3)Imax Imax－电动机启动或电源回路故障时电动机的最大电流，取8IN。 K1－两侧TA变比误差，由于电动机的TA通常精度较低，可取。 K2－通道调整及传输误差，取。 K3－暂态特性系数，可取~。 综上所述，KZ＝（~）×（++=~ 实际可取KZ＝。 要说明的是，在电动机自启动的瞬间，由于两侧差动TA二次回路负载相差很大，可能造成两侧电流之间的相位变化较大，因此，若按此时的差流来整定差动元件，则差动元件的动作灵敏度将大大降低。为此，要求电动机差动元件速度不要太快，可增加（80~100）ms的延时。 4、差动速断元件Uhdz的整定 经验总结-主变差动保护部分 一、从工程角度出发所理解的主变差动保护 关于接线组别和变比的归算思路 1、影响主变差动保护的几个因素 差动保护因为其具有的选择性好、灵敏度高等一系列优点成为变压器、电动机、母线及短线路等元件的主保护。这几种差动保护原理是基本相同的，但主变差动保护还要考虑到变压器接线组别、各侧电压等级、CT变比等因素的影响。所以同其它差动保护相比，主变差动保护实现起来要更复杂一些。 变压器变比的影响：因为变压器变比不同，造成正常情况下，主变高低压侧一次电流不相同。比如：假设变压器变比为110KV/10KV，不考虑变压器本身励磁损耗的理想情况下，流进高压侧电流为1A，则流出低压侧为11A。这很好理解，三相视在功率S= √3UI。不考虑损耗，高低压侧流过功率不变，各侧电压不同，自然一次电流也不同。 CT变比的影响：还是用上面的举例，如果变压器低压侧保护CT的变比是高压侧CT 变比的11倍，就可以恰好抵消变压器变比的影响，从而做到正常情况下，流入保护装置（CT二次侧）的电流大小相同。但现实情况是，CT变比是根据变压器容量来选择，况且CT变比都是标准的，同样变压器变比也是标准化的，这三者的关系根本无法保证上述的理想比例。假设变压器容量为20MKVA，110KV侧CT变比为200/5，低压侧CT变比如果为2200/5即可保证一致。但实际上低压侧CT变比只能选2000/5或2500/5，这自然造成了主变高低压侧CT二次电流不同。 变压器接线组别的影响：变压器不同的接线组别，除Y/Y或△/△外，都会导致变压器高低压侧电流相位不同。以工程中常见的Y/△-11而言，低压侧电流将超前高压侧电流30度。另外如果Y侧为中性点接地运行方式，当高压侧线路发生单相接地故障时，主变Y 侧绕组将流过零序故障电流，该电流将流过主变高压侧CT,相应地会传变到CT二次，而主变△侧绕组中感应出的零序电流仅能在其绕组内部流过，而无法流经低压侧开关CT。 2、为消除上述因素的影响而采取的基本方法 主变差动保护要考虑的一个基本原则是要保证正常情况和区外故障时，用以比较的主变高低压侧电流幅值是相等，相位相反或相同（由差流计算采取的是矢量加和矢量减决定，不过一般是让其相位相反），从而在理论上保证差流为0。不管是电磁式或集成电路及现在的微机保护，都要考虑上述三个因素的影响。（以下的讨论，都以工程中最常见的Y/△-11而言） 电磁式保护（比如工程中常见的LCD-4差动继电器），对于接线组别带来的影响（即相位误差）通过外部CT接线方式来解决。主变为Y/△接线，高压侧CT二次采用△接 南昌大学实验报告 实验五 差动放大器 一、实验目的 1、加深对差动放大器性能及特点的理解 2、学习差动放大器主要性能指标的测试方法 二、实验原理 下图是差动放大器的基本结构。 它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。当开关K 拨向左边时，构成典型的差动放大器。调零电位器R P 用来调节T 1、T 2管的静态工作点，使得输入信号U i ＝0时，双端输出电压U O ＝0。R E 为两管共用的发射极电阻， 它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。 图5-1 差动放大器实验电路 1、静态工作点的估算 典型电路 Ic1=Ic2=1/2IE 恒流源电路 Ic1=Ic2=1/2Ic3 2、差模电压放大倍数和共模电压放大倍数 双端输出: R E ＝∞，R P 在中心位置时， P be B C i O d β)R (121r R βR △U △U A +++- == 单端输出 d i C1d1A 2 1△U △U A == d i C2d2A 21 △U △U A -== 当输入共模信号时，若为单端输出，则有 3、 共模抑制比CMRR 为了表征差动放大器对有用信号（差模信号）的放大作用和对共模信号的抑制能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比 或 三、实验设备与器材 1、函数信号发生器 2、示波器 3、交流毫伏表 4、万用表 5、实验箱 6、差动放大器集成块 四、实验内容 1、 典型差动放大器性能测试 按图5-1连接实验电路，开关K 拨向左边构成典型差动放大器。 1) 测量静态工作点 2) ①调节放大器零点 信号源不接入。将放大器输入端A 、B 与地短接，接通±12V 直流电源，用直流电压表测量输出电压U O ，调节调零电位器R P ，使U O ＝0。 调节要仔细，力求准确。 E C E P be B C i C1C2C12R R )2R R 2 1β)((1r R βR △U △U A A -≈++++-====d c A CMRR A () =d c A CMRR 20Log dB A 电动机差动保护的原理及应用 摘要：本文阐述了大型电动机差动保护原理。分析了差动保护的分类及对灵敏度的影响并介绍了差动原理逻辑图。 关键词：差动保护、比率差动、二次谐波闭锁比率差动 引言 大型高压电动机作为昂贵的电气主设备在发电厂，化工厂等大企业得到广泛的应用。如果发生严重故障导致电机烧毁，将严重影响生产的正常进行，造成巨大的经济损失，因此必须对其提供完善的保护。现有电动机综合保护装置主要针对中小型电动机，为其提供电流速断，热过载反时限过流，两段式定时限负序，零序电流，转子停滞，启动时间过长，频繁启动等保护功能。而对于2000KW以上特大容量电动机，则无法满足其内部故障时对保护灵敏度与速动性的要求，因而研制此装置并配合综合保护装置，为高压电动机提供更可靠更灵敏的保护措施。按照《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062的要求：2MW 及以上的电机应装设纵差保护。 一概述 为了实现这种保护，在电动机中性点侧与靠近出口端断路器处装设同一型号和同一变化的两组电流互感器TA1和TA2。两组电流互感器之间，即为纵差保护的保护区。电流互感器二次侧按循环电流法接线。设两端电流互感器一、二次侧按同极性相串的原则相连，即两个电流互感器的二次侧异极性相连，并在两连线之间并联接入电流继电器，在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器二次电流I·12与I·22之差。继电器是反应两侧电流互感器二次电流之差而动作的，故称为差动继电器。 在中性点不接地系统供电网络中，电动机的纵差保护一般采用两相式接线，用两个BCH-2型差动继电器或两个DL-11型电流继电器构成。如果采用DL-11型继电器，为躲过电动机启动时暂态电流的影响，可利用出口中间继电器带0.1s 的延时动作于跳闸。如果是微机保护装置，则只需将CT二次分别接入保护装置即可，但要注意极性端。一般在保护装置端子上有交流量或称模拟量输入的端子，分别定义为Ia1、Ia1*、Ic1、Ic1*（电机的端电流），Ia2、Ia2*、Ic2、Ic2*（电机的中性线电流），带*的为极性端。 保护装置的原理接线图如图2所示。电流互感器应具有相同的特性，并能满足10%误差要求。 微机保护原理框图见图如下： 我们知道，变压器、发电机的电气主保护为纵向电流差动保护，该保护原理成熟，动作成功率高，从常规的继电器保护到晶体管保护再到现在的微机保护，保护原理都没有多大改变，只是实现此保护的硬件平台随着电子技术的发展在不断升级，使我们的日常操作维护更方便、更容易。传统继电器差动保护是通过差动CT的接线方式与变比大小不同来进行角度校正及电流补偿的，而微机保护一般接入保护装置的CT全为星型接法，然后通过软件移相进行角差校正，通过平衡系数来进行电流大小补偿，从而实现在正常运行时差流为零，而变压器内部故障时，差流很大，保护动作。由于变压器正常运行和故障时至少有6个电流（高、低压侧），而我们所用的微机保护测试仪一般只能产生3个电流，因此要模拟主变实际故障时的电流情况来进行差动试验，就要求我们对微机差动保护原理理解清楚，然后正确接线，方可做出试验结果，从而验证保护动作的正确性。 下面我们以国电南京自动化设备总厂电网公司的ND300系列的发变组差动保护为例来具体说明试验方法，其他厂家的应该大同小异。这里我们选择ND300系列数字式变压器保护装置中的NDT302型号作为试验对象。该型号的差动保护定值（已设定）见表1: 表1NDT302变压器保护装置保护定值单 下面我们先来分析一下微机差动保护的算法原理（三相变压器）。这里以Y/△-11主变接线为例，传统继电器差动保护是通过把主变高压侧的二次CT接成△，把低压侧的二次CT接成Y型，来平衡主变高压侧与低压侧的30度相位差的，然后再通过二次CT变比的不同来平衡电流大小的，接线时要求接入差动继电器的电流要相差180度，即是逆极性接入。具体接线见图1： 图1 速断保护 速断保护：为了克服过电流保护在靠近电源端的保护装置动作时限长，采用提高整定值，以限制动作范围的办法，这样就不必增加时限可以瞬时动作，其动作是按躲过最大运行方式下短路电流来考虑的，所以不能保护线路全长，它只能保护线路的一部分，系统运行方式的变化影响电流速断的保护范围。 一、电压速断保护 线路发生短路故障时，母线电压急剧下降，在电压下降到电压保护整定值时，低电压继电器动作，跳开断路器，瞬时切除故障。这就是电压速断保护。 二、电流速断保护 电流速断保护分为无时限电流速断和带时限电流速断，当线路出现故障时，无时限速断保护能瞬时动作，但它只能保护线路的一部分，带时限电流速断保护能保护全线路，另外带时限速断保护比下一级线路无时限保护大了一个时限差，因此下一段线路首端发生短路时，保护不会误动。 三、变压器差动速断保护 差动保护是变压器的主保护，是按循环电流原理装设的。主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。在绕组变压器的两侧均装设电流互感器，其二次侧按循环电流法接线，即如果两侧电流互感器的同级性端都朝向母线侧，则将同级性端子相连，并在两接线之间并联接入电流继电器。在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流只差，也就是说差动继电器是接在差动回路的。从理论上讲，正常运行及外部故障时，差动回路电流为零。实际上由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常运行和外部短路时，差动回路中仍有不平衡点流Iumb流过，此时流过继电器的电流IK为 Ik=I1-I2=Iumb要求不平衡点流应尽量的小，以确保继电器不会误动。当变压器内部发生相间短路故障时，在差动回路中由于I2改变了方向或等于零（无电源侧），这是流过继电器的电流为I1与I2之和，即Ik=I1+I2=Iumb能使继电器可靠动作。变压器差动保护的范围是构成变压器差动保护的电流互感器之间的电气设备、以及连接这些设备的导线。由于差动保护对保护区外故障不会动作，因此差动保护不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合，所以在区内故障时，可以瞬时动作。 加法器及差分放大器项目实验报告 一、项目内容和要求 （一）、加法器 1、任务目的： （1）掌握运算放大器线性电路的设计方法； （2）理解运算放大器的工作原理； （3）掌握应用仿真软件对运算放大器进行仿真分析的方法。 2、任务内容： 2.1 设计一个反相加法器电路，技术指标如下： （1）电路指标 运算关系:)25(21i i O U U U +-=。 输入阻抗Ω≥Ω≥K R K R i i 5,521。 （2）设计条件 电源电压Ec=±5V ； 负载阻抗Ω=K R L 1.5 （3）测试项目 A ：输入信号V U V U i i 5.0,5.021±=±=，测试4种组合下的输出电压； B ：输入信号V KHz U V U i i 1.0,1,5.021为正弦波±=信号，测试两种输入组合情况下的输出电 压波形。 C ：输入信号V U i 01=，改变2i U 的幅度，测量该加法器的动态范围。 D ：输入信号V U i 01=，V U i 1,2为正弦波，改变正弦波的频率，从1kHz 逐渐增加，步长为 2kHz ，测量该加法器的幅频特性。 2.2 设计一个同相加法器电路，技术指标如下： （1）电路指标 运算关系：21i i O U U U +=。 （2）设计条件 电源电压Ec=±5V ； 负载阻抗Ω=K R L 1.5 （3）测试项目 A ：输入信号V U V U i i 1,121±=±=，测试4种组合下的输出电压； B ：输入信号V KHz U V U i i 1,1,121为正弦波±=信号，测试两种输入组合情况下的输出电压 波形。 （二）、差分放大器 1、任务目的： （1）掌握运算放大器线性电路的设计方法； （2）理解运算放大器的工作原理； （3）掌握应用仿真软件对运算放大器进行仿真分析的方法。 2、任务内容 2.1 设计一个基本运放差分放大器电路，技术指标如下： （1）电路指标 运算关系:)(521i i O U U U --=。 输入阻抗Ω≥Ω≥K R K R i i 5,521。 （2）设计条件 变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入本装置。电流互感器各侧的极 性参见前图，都以母线侧为极性端。 变压器各侧TA 二次电流相位由软件调整，装置采用Δ->Y 变化调整差流平衡，这样可 明确区分涌流和故障的特征，大大加快保护的动作速度。对于Y 0/Δ-11 的接线，其校正方 法如下： Y 0侧： I 'A=I A-I 0 I 'B=I B-I 0 I 'C=I C-I 0 △侧： I 'A=（I A-I C ）/√3 I 'B=（I B-I A ）/√3 I 'C=（I C-I B ）/√3 Y 0侧A 相加1Ie 电流，调整后三相电流为2/3Ie 、-1/3Ie 、-1/3Ie △侧A 相加1Ie 电流，调整后三相电流为√3/3Ie 、-√3/3Ie 、-√3/3Ie Ir=||211 ∑=m i i I Id=|| 1 ∑=m i i I 220kV实训变电站#1主变第一套保护 I、II、III侧Ie分别2.62A、2.62A、2.995A 差动启动电流0.2Ie 比例制动系数0.5 I1、I2（A）I1、I2（Ie）I'1、I'2（Ie）Ir Id 动作情况 3.48A 1.76A 1.328 0.672 0.885333 0.448 0.6660.437动作 3.46A 1.78A 1.321 0.679 0.880667 0.452667 0.6660.428动作 3.4A 1.84A 1.298 0.702 0.865333 0.468 0.6660.397不动作 3.42A 1.82A 1.305 0.695 0.87 0.463333 0.6660.406不动作 3.43A 1.81A 1.309 0.690 0.872667 0.46 0.6660.412不动作 3.45A 1.79A 1.317 0.683 0.878 0.455333 0.6660.422不动作 3.98A 1.519 1.0126670.763 3330.498 667 2.02A 0.771 0.514 0.5*（0.666-0.5）+0.1+0.2=0.383 0.5*（0.763-0.5）+0.1+0.2=0.4315 斜率又不对 实验五差动放大电路 (本实验数据与数据处理由果冻提供,仅供参考,请勿传阅.谢谢~) 一、实验目的 1、加深对差动放大器性能及特点的理解 2、学习差动放大器主要性能指标的测试方法 二、实验原理 R P用来调节T1、T2管的静态工作点， V i＝0时， V O＝0。R E为两管共用的发射极电阻，它对差模信号无负反馈作用，不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈作用,可以有效抑制零漂。 差分放大器实验电路图 三、实验设备与器件 1、±12V直流电源 2、函数信号发生器 3、双踪示波器 4、交流毫伏表 5、直流电压表 6、晶体三极管3DG6×3， T1、T2管特性参数一致，或9011×3,电阻器、电容器若干。 四、实验内容 1、典型差动放大器性能测试 开关K拨向左边构成典型差动放大器。 1) 测量静态工作点 ①调节放大器零点 信号源不接入。将放大器输入端A 、B 与地短接，接通±12V 直流电源，用直流电压表测量输出电压V O ，调节调零电位器R P ，使V O ＝0。 ②测量静态工作点 再记下下表。 2) 测量差模电压放大倍数(须调节直流电压源Ui1=0.1V ,Ui2=-0.1V) 3) 测量共模电压放大倍数 理论计算：(r be =3K .β=100. Rp=330Ω) 静态工作点: E3 BE EE CC 212 E3 C3R V )V (V R R R I I -++≈≈=1.153mA I c Q =I c 3/2=0.577mA, I b Q =I c /β=0.577/100=5.77ｕA U CEQ =V cc-I c R c+U BEQ =12-0.577*10+0.7=6.93V 双端输出:(注:一般放大倍数A 的下标d 表示差模,下标c 表示共模,注意分辨) P be B C i O d β)R (12 1 r R βR △V △V A +++- ===-33.71 A c 双 =0. 主变差动保护调试方法 主变差动保护是我们平时调试频率最高，难度最大，过程最复杂的一种保护类型，在调试过程中经常会遇到各种各样的问题，这里介绍一个主变差动保护的调试方法，以武汉豪迈电力继保之星6000C（传统保护用继保之星1600）为调试工具来做南瑞继保RCS-978和国电南自PST-1200主变差动保护试验，相信大家看了之后会觉得差动保护其实很简单很明了，将那些繁杂的公式转换都抛之脑后。 一、加采样 来到现场第一步别急着开始做试验，首先我们要看保护装置的采样信息。 数字保护我们要先导取模型文件，一般后台厂家会给我们全站SCD文件，在继保之星6000C上按照步骤导入配置文件，配置通道时最好按照高中低通道1、2、3，通道映射为ABC、abc、UVW的顺序，以免弄错弄糊涂了，正确设置三侧变比信息。然后按照通道接好光纤，在接光纤的时候可以先接保护装置侧，然后接继保仪RX光口，如果指示灯点亮表示接的正确，如果没有亮表示接反了换另一根光纤接RX。南瑞继保RCS-978用的是方口（LC口），国电南自PST-1200用的是圆口（ST口）。 准备工作做好之后可以按照图1所示设置参数： 图1 传统继保可以先接线接线时按照黄绿红ABC相的顺序，只有六路电流先接上高中侧（或者高低侧）电流，接好线后开机可以按照图2所示设置参数： 图2 每相设置不同的电压电流量方便检查采样值。在加采样值时以防保护动作产生报文不方便看采样信息最后先将主保护功能退掉。 在加采样值时如果不正确可检查以下情况。 数字继保：确保模型文件导入正确；通道设置与所用的实际光口通道一致；通道映射与交流试验所用的相别对应；CT 、PT 变比设置与保护装置内部变比一致；高中低三侧SMV 接受压板均打开状态；波形监测是否有实时波形输出状态。 传统继保：电流开路指示灯是否处于点亮状态；两根电流测试线是否接反；测试线是否接对位置；CT 二次侧划片是否与保护侧断开以防产生分流。 二、 看差流 采样值信息无误后第二步可以看差流信息，在此以江西鹰潭洪桥220kV 变电站两套保护装置配置信息为例来完成下面的操作。 PST-1200保护定值如下：高中低压侧额定容量为100MV A ，电压等级为220kV/110kV/10kV ，CT 变比分别为300/1、600/1、3000/1，差动电流0.2Ie ，速断电流2Ie ，拐点1制动电流Ie ，拐点2制动电流3Ie ，斜率分别为0.5、0.7，（Ie 为高压侧二次额定电流）制动公式为Ir = ( | Ih | + | Il | ) / 2，主变接线方式为Y/Y0-△11。 以上参数在“差动保护试验模块设备参数设置”项目里输入可自动计算出各侧二次额定电流。计算结果为高压侧Ihn=0.875A ，中压侧Imn=0.875A ，低压侧Iln=1.925A 。其中Ie=0.875A 。也可手动计算，以高压侧为基准，则各侧流入差动保护某相的电流分别为 m l m m l l 333N N N h h h I I I U n U n U n === 武汉大学计算机学院教学实验报告 课题名称：电工实验专业：计算机科学与技术2013 年12 月14 日实验名称差动放大电路实验台号实验时数3小时姓名学号年级2013班3班 一、实验目的及实验内容 （本次实验所涉及并要求掌握的知识点；实验内容；必要的原理分析） 一、实验目的 1 、熟悉差动放大器工作原理 2、掌握差动放大器的基本测试方法 实验内容 1.计算下列差动放大器的静态工作点和电压放大 倍数电路图见5.1 信号源已替代 5.1 在图5.1的基础上画出单端输入时和共模输入时的电路图 二、实验环境及实验步骤 （本次实验所使用的器件、仪器设备等的情况；具体的实验步骤） 实验环境： 1.示波器 2.信号发生器 3.数字万用表 4.TPE-A3模拟电路实验箱 3、实验步骤： 1、将电路图5.1接线 2、测量静态工作点 3、测量差模电压放大倍数 4、测量共模电压放大倍数 5、在实验台上组成单端输入的差动电路进行下列实验 三、实验过程与分析 （详细记录实验过程中发生的故障和问题，进行故障分析，说明故障排除的过程和方法。根据具体实验，记录、整理相应的数据表格、绘制曲线、波形图等） 实验内容及数据记录 1、将电路图5.1接线 2、测量静态工作点 ①调零 将放大器输入端V11、V12接地，接通直流电源，调节调零电位器R P，使V O＝0。 ②测量静态工作点：测量V1，V2，V3各极各地电压， 并填入表5.1中。 5.1 对地 电压 Vc1 Vc2 Vc3 Vb1 Vb2 Vb3 Ve1 Ve2 Ve3 测量值 6.29 6.31 -0.74 0 0 - 7.77 -0.61 -0.61 - 8.39 3)测量差模电压放大倍数 在两个输入端各自加入直流电压信号，按有5.2要求测量并记录，由测量得到的数据计算出单端和输出的电压放大倍数。接入到V11t和V12，调节Dc信号源，使其输出为0.1和-0.1. (须调节直流电压源Ui1=0.1V ,Ui2=-0.1V) 4) 测量共模电压放大倍数 将输入端b1和b2 短接，接到信号源的输入端，信号源另一端接地。DC信号先后接OUT1和OUT2 测量有关数据后填入表5.32.，由测量得到的数据计算出单端和双端输出的电压放大倍数，并进一步计算出共模抑制比。 5.2 差模输入共模输入抑制 比测量值计算值测量值计算值计算 值Uc1 Uc2 Uo双Ad1 Ad2 Ad双Uc1 Uc2 Uco双Ac1 Ac2 Ac双CMRR +0.1V 10.08 2.55 7.46 -16. 8616.8 6-33. 71 6.29 6.31 -0.02 0.00 5 0.00 5 0 186.5 -0.1V 6.29 6.31 -0.02 0.00 50.00 5 0 186.5 电流速断保护按被保护设备的短路电流整定，当短路电流超过整定值时，侧保护装置动作，断路器跳闸，电流速断保护一般没有时限，不能保护线路全长（为避免失去选择性），即存在保护的死区．为克服此缺陷，常采用略带时限的电流速断保护以保护线路全长．时限速断的保护范围不仅包括线路全长，而深入到相邻线路的无时限保护的一部分，其动作时限比相邻线路的无时限保护大一个级差． 电流速断保护的特点 接线简单，动作可靠，切除故障快，但不能保护线路全长，保护范围受到系统运行方式变化的影响较大。速断保护是一种短路保护，为了使速断保护动作具有选择性，一般电力系统中速断保护其实都带有一定的时限，这就是限时速断，离负荷越近的开关保护时限设置得越短，末端的开关时限可以设置为零，这就成速断保护，这样就能保证在短路故障发生时近故障点的开关先跳闸，避免越级跳闸。定时限过流保护的目的是保护回路不过载，与限时速断保护的区别在于整定的电流相对较小，而时限相对较长。这三种保护因为用途的不同，不能说各有什么优缺点，并且往往限时速断和定时限过流保护是结合使用的。 什么是电流速断保护对高压来讲，过流保护一般是对线路或设备进行过负荷及短路保护，而电流速断一般用于短路保护。过流保护设定值往往较小（一般只需躲过正常工作引起的电流），动作带有一定延时;而电流速断保护一般设定值较大，多为瞬时动作。 三段式过流保护包括： 1、瞬时电流速断保护（简称电流速断保护或电流Ⅰ段） 2、限时电流速断保护（电流Ⅱ段） 3、过电流保护（电流Ⅲ段）这三段保护构成一套完整的保护。 它们的不同是保护范围不同： 1、瞬时电流速断保护：保护范围小于被保护线路的全长一般设定为被保护线路的全长的85% 2、限时电流速断保护：保护范围是被保护线路的全长或下一回线路的15% 3、过电流保护：保护范围为被保护线路的全长至下一回线路的全长 电流速断保护和其它保护的区别 电网中电气设备发生故障时，短路电流很大，根据继电器的基本动作原理可知，如果预先通过计算，将此短路电流整定为继电器的动作电流，就可对故障设备进行保护。过电流保护和电流速断保护正是根据这个原理而实现的。为了保证动作的选择性，根据短路电流的特点（故障点越靠近电源，则短路电流越大），过电流保护是带有动作时限的，而电流速断保护则不带动作时限，即当短路发生时，它立即动作而切断故障，故它没有时限特性，常用来和过流保护配合使用。速断保护不能保护线路全长，只能有选择性地保护线路一部分，余下部分为速断保护的死区。为避免上述情况，速断保护也可做成略带时限，称为时限电流速断保护。它和无时限电流速断配合，以消除电流速断保护的动作死区。 差动放大电路实验报告 严宇杰141242069 匡亚明学院 1.实验目的 （1）进一步熟悉差动放大器的工作原理； （2）掌握测量差动放大器的方法。 2.实验仪器 双踪示波器、信号发生器、数字多用表、交流毫伏表。 3.预习内容 （1）差动放大器的工作原理性能。 （2）根据图3.1画出单端输入、双端输出的差动放大器电路图。 4.实验内容 实验电路如图3.1。它是具有恒流源的差动放大电路。在输入端，幅值大小相等，相位相反的信号称为差模信号；幅值大小相等，相位相同的干扰称为共模干扰。差动放大器由两个对称的基本共射放大电路组成，发射极负载是一晶体管恒流源。若电路完全对称，对于差模信号，若Q1的集电极电流增加，则Q2的集电极电流一定减少，增加与减少之和为零，Q3 和R e3等效于短路，Q1,Q2的发射极等效于无负载，差模信号被放大。对于共模信号，若 Q1的集电极电流增加，则Q2的集电极电流一定增加，两者增加的量相等，Q1、Q2的发射极等效于分别接了两倍的恒流源等效电阻，强发射极负反馈使共射放大器对共模干扰起强衰减作用，共模信号被衰减。从而使差动放大器有较强的抑制共模干扰的能力。调零电位器 R p用来调节T1,T2管的静态工作点，希望输入信号V i=0时使双端输出电压V o=0. 差动放大器常被用作前置放大器。前置放大器的信号源往往是高内阻电压源，这就要求前置放大器有高输入电阻，这样才能接受到信号。有的共模干扰也是高内阻电压源，例如在使用50Hz工频电源的地方，50Hz工频干扰源就是高内阻电压源。若放大器的输入电阻很高，放大器在接受信号的同时，也收到了共模干扰。于是人们希望只放大差模信号，不放大共模速断保护功能
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