繼電保護課程設(shè)計變壓器后備保護過流保護設(shè)計

1、CHANGSHAUNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY課程設(shè)計（論文）（課程：繼電保護原理）題目：變壓器后備保護-過流保護設(shè)計（第4組）學(xué)生姓名： 李群學(xué) 號： 201082250510班 級: 電氣1005班專 業(yè)： 電氣工程及其自動化指導(dǎo)教師： 穆大慶、鄧豐2013 年 12 月長 沙 理 工 大 學(xué)課程設(shè)計（論文）任務(wù)書課程： 繼電保護原理 題目： 變壓器后備保護過流保護設(shè)計(4組) 電氣工程 院 電氣工程及其自動化 專業(yè) 1005 班任務(wù)起止日期：2013 年 12 月 23 日2014 年 1 月 3 日 學(xué) 生 姓 名 李群 學(xué)號 201082

2、250510 指 導(dǎo) 教 師 穆大慶、 鄧豐 教研室主任 周力行 2013 年 12 月 10 日審查院長(系主任)馬瑞 2013 年 12 月 10 日批準(zhǔn)課題內(nèi)容：變壓器在電力系統(tǒng)中的地位十分重要，同時大容量的電力變壓器也是十分昂貴，因此，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度考慮裝設(shè)性能良好，工作可靠的主保護及后備保護裝置。本課題分以下兩方面內(nèi)容：(1) 繼電保護工程應(yīng)用設(shè)計針對一個地區(qū)電網(wǎng)中典型變電站的主變壓器(A變電站的主變T2)的后備保護進行整定計算工程設(shè)計，變壓器后備保護采用復(fù)合電壓啟動的過流保護（復(fù)閉過流）。通過短路計算及相應(yīng)的整定計算確定主變壓器復(fù)閉過流保護的各項定值。(2)繼電保護

3、裝置內(nèi)部電路設(shè)計設(shè)計出集成電路型過電流繼電器的電子電路；用EWB(Electronic WorkBench)電子工作平臺軟件對該集成電路型過電流繼電器的各個構(gòu)成電路及整個過電流繼電器的電路進行仿真分析并確定電路參數(shù)。課題任務(wù)要求：1、查閱有關(guān)變壓器復(fù)合電壓啟動過流保護工作原理以及整定計算方面的文獻、技術(shù)資料；對變壓器復(fù)合電壓啟動過流保護原理進行說明。2、根據(jù)指導(dǎo)教師提供的地區(qū)電網(wǎng)及電站的技術(shù)參數(shù)等資料，利用短路計算程序（指導(dǎo)教師提供）進行短路電流計算。短路計算點：根據(jù)整定計算要求確定。計算時間：4秒（4秒用于動作速度較慢的后備保護）。短路電流計算步驟：* 繪制相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D* 輸入?yún)?shù)* 執(zhí)

4、行程序計算* 輸出結(jié)果（各元件電抗、各支路短路電流、各節(jié)點殘余電壓）3、根據(jù)短路電流計算結(jié)果進行保護的整定計算（包括校驗）。4、確定集成電路型過電流繼電器構(gòu)成方案。設(shè)計出集成電路型過電流繼電器的電子電路，并對電路各個部分進行詳細(xì)說明。5、用電子電路仿真軟件EWB對該集成電路型過電流繼電器中的一些典型電子電路進行仿真分析，確定元器件參數(shù)；仿真過電流繼電器的整體動作情況。通過本設(shè)計，要求學(xué)生掌握變壓器復(fù)合電壓啟動過流保護工作原理，掌握變壓器復(fù)合電壓啟動過流保護的工程整定計算方法；學(xué)會對集成電路型保護元件進行設(shè)計開發(fā)的步驟及具體過程，學(xué)會使用EWB軟件進行電子電路仿真注：1、此任務(wù)書應(yīng)由指導(dǎo)教師填寫

5、。 2、此任務(wù)書必須在課程設(shè)計開始前下達給學(xué)生。課題完成后應(yīng)提交的文件和圖表（或設(shè)計圖紙）：1、課程設(shè)計論文（設(shè)計說明書）(1)變壓器復(fù)合電壓啟動過流保護工作原理說明(2)短路計算過程說明(3)整定計算及校驗過程(4)集成電路型過電流繼電器構(gòu)成框圖及對各部分作用的說明。(5)各部分典型電子電路圖及說明，仿真結(jié)果波形及其說明。(6)整體過電流繼電器的電子電路圖，整體電路仿真結(jié)果及對仿真過程和仿真結(jié)果的說明。(7)總結(jié)(8)參考資料2、指導(dǎo)教師提供的電網(wǎng)及本電站的技術(shù)資料（作為附錄）主要參考文獻和外文翻譯文件（由指導(dǎo)教師選定）：1、賀家李等.電力系統(tǒng)繼電保護原理M.北京:中國電力出版社.1994,

6、102、張志競,黃玉錚.電力系統(tǒng)繼電保護原理與運行分析(上冊)M.北京:水利電力出版社.1995,113、呂繼紹.繼電保護整定計算與實驗.武漢.華中工學(xué)院出版社. 1983,124、崔家佩. 電力系統(tǒng)繼電保護與安全自動裝置整定計算.北京.中國電力出版社 5、國家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護實用技術(shù)問答(第二版)M.北京:中國電力出版社.2000,26、電力工程設(shè)計手冊 1、2、3冊（或：水電站機電設(shè)計手冊 電氣二次）7、集成電路有關(guān)運算放大器應(yīng)用方面的參考書.如:苗振魁.實用模擬電路手冊M楊宛輝等.集成電路保護控制與信號M.北京：中國計量出版社.1997,98、鐘文耀,段玉生,何麗靜.E

7、WB電路設(shè)計入門與應(yīng)用M.北京:清華大學(xué)出版社,2000,59、葉建波,余志強.EDA技術(shù):Protel99SE&EWB5.0M.北京:清華大學(xué)出版社/北京交通大學(xué)出版社,2005,310、相關(guān)資料（由指導(dǎo)教師提供。包括地區(qū)電網(wǎng)原始技術(shù)資料、短路電流計算程序等）同組設(shè)計者：周毅、李政汝、宋健、理政、楊博濤、肖虹 學(xué)生送交全部文件日期 2014.1.8 學(xué)生簽名 李群 變壓器后備保護-過流保護設(shè)計（第4組） 學(xué)生姓名： 李群 學(xué) 號： 201082250510 班 級： 電氣1005班所在院系： 城南學(xué)院電氣系 指導(dǎo)教師： 穆大慶、鄧豐完成日期:目 錄§1 緒論1§1

8、.1變壓器后備保護說明§2 短路電流計算說明及計算結(jié)果2§2.1短路計算基本說明及步驟§2.2短路電流計算結(jié)果§3 主變過流保護整定計算過程及計算結(jié)果表6§3.1主變過流保護基本原理說明§3.2主變過流保護整定計算過程 §3.3整定計算結(jié)果一覽表§4 集成電路型過電流繼電器電子電路設(shè)計12§4.1構(gòu)成框圖及其說明§4.2典型模塊電路及其仿真§4.3整體功率方向繼電器電子電路及其動作仿真§5 總結(jié)21參考文獻§1緒論§1.1 變壓器后背保護說明為了反映變壓器

9、外部短路引起的過電流，以及作為變壓器內(nèi)部短路的后備，變壓器均應(yīng)裝設(shè)電流保護作為后備，根據(jù)變壓器容量大小及短路電流水平，考慮到保護靈敏度的要求，變壓器相間短路的后備保護一般設(shè)置為過流保護、復(fù)合電壓啟動的過流保護、負(fù)序過流和單元件電壓啟動過流保護及方向過流保護，這些配置中，除了單純電流保護外，其他都涉及到電壓元件作為閉鎖或啟動元件。下面我們就牽涉到電壓的幾個問題進行分析和說明。不管是復(fù)合電壓中的低電壓元件還是負(fù)序過流和單元件低壓啟動的過流保護中的低壓元件，其電壓量選取均應(yīng)采用線電壓，電壓元件宜裝在低壓側(cè)，為什么不能采用三相電壓呢?我們知道如果采用三相電壓作為低壓啟動元件，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)相間短路時，靈敏度

10、是很高的，但是，高壓側(cè)相間短路時，靈敏度就會降低，以變壓器A、B相短路為例(變壓器為Y/d11)。當(dāng)A、B相短路時，ùAB=0，即ùA=ùB變壓器ùB對應(yīng)低壓ùab，ùA對應(yīng)低壓ùca，則有ùab=ùca，即ùa-ùb=ùc-ùa，將此式變動可推出ùa+ùb+ùc=0=3ùa，所以低壓側(cè)三個相電壓，ùc=-ùb，ùa=0，在此情況下，采用三個相電壓元件作為低電壓啟動元件，保護會動作，但靈敏度有所降

11、低。更重要的是，由于我們所接相電壓TV二次側(cè)中性點是接地的，對小電流系統(tǒng)來說，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)A相接地時，且變壓器過負(fù)荷運行時，A相相電壓ùa=0，保護可能誤動，這是我們所不希望的;而采用線電壓作為低電壓啟動元件，則能完全可避免這一個問題。不采用三相線電壓啟動過流保護的原因，在上面我們分析過，當(dāng)采用低壓側(cè)三相ùab、ùbc、ùca為低壓元件信號時，高壓側(cè)相間短路時(以A、B相為例)，由我們以上推斷可知低壓側(cè)三個線電壓ùab=ùb，ùbc=-ùc=ùa，ùca=-2ùc均較高，低壓元件靈敏度很低

12、，保護不能啟動。如果在變壓器兩側(cè)均裝設(shè)接三相線電壓的低壓啟動元件，保護靈敏度不成問題，但保護裝置接線過于復(fù)雜，采用元件過多，不如采用負(fù)序過流加單元件低壓啟動過流，完全能夠滿足保護靈敏度的要求。對于三側(cè)均有電源的升壓變壓器或高中壓側(cè)均有電源的降壓變壓器，考慮到運行方式和保護配合的需要，可能采用方向過流作為后備保護。保護中功率方向元件電壓宜取自另一側(cè)電壓互感器，例如中壓側(cè)方向元件電壓宜取自高壓或低壓側(cè)。但對Yyd12-11接線的變壓器要特別注意，不能采用通常的íA、ùbc，íB、ùCA，íC、ùAB方式，而應(yīng)采用íA、ù

13、;bd;íB、ùcd;íC、ùad方式(下角中的d為結(jié)線側(cè)電壓)，這樣才能保證電流、電壓間仍為90°接線方式。§2 短路電流計算說明及計算結(jié)果§2.1 短路計算基本說明及步驟1、短路計算基本說明及具體步驟短路計算是保護整定計算和電氣設(shè)備選擇校驗的重要依據(jù)，本次短路計算采用正序等效定則和運算曲線法，利用短路計算程序完成。短路計算步驟如下：（1）短路計算程序運行前的準(zhǔn)備工作首先根據(jù)設(shè)計要求確定所需的短路點數(shù)量及具體位置根據(jù)需要共設(shè)7個短路點d1d7，具體位置如下圖所示：針對所計算的地區(qū)電網(wǎng)在最大及最小運行方式下的支路及節(jié)點進行編

14、號，形成最大及最小網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D（由于復(fù)合電壓啟動的過流保護在校驗靈敏度時需要計算最小短路電流和最大殘余電壓，因此要分別考慮最大和最小運行方式。最小運行方式僅僅考慮電源的最小方式，不考慮電網(wǎng)中環(huán)網(wǎng)斷開的情況）節(jié)點編號順序：先短路節(jié)點，后其它節(jié)點，所有電源節(jié)點作為參考節(jié)點0；支路編號順序：先電源支路(水電,火電,有限系統(tǒng),無限系統(tǒng))，后其它支路。（所有短路點皆為節(jié)點，除此以外若任一短路點短路時，某點將出現(xiàn)短路電流分支，則該點也為節(jié)點；任一短路點短路時都不會流過短路電流的支路可不編入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，例如負(fù)荷支路）。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如下圖所示（本地區(qū)網(wǎng)的最大與最小運行方式的拓?fù)鋱D相同，最大最小方式的不同僅僅體現(xiàn)在

15、水電廠電源及系統(tǒng)電源的參數(shù)不同）：（2）短路計算程序運行步驟（分別計算最大和最小運行方式）運行“輸入系統(tǒng)參數(shù)模塊”*輸入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)*輸入系統(tǒng)基本參數(shù)*輸入支路原始參數(shù)運行“支路正、負(fù)序電抗計算模塊”運行“短路電流計算模塊”從工程需要出發(fā)，對系統(tǒng)最大及最小運行方式下的三相短路、兩相短路進行計算，計算出短路發(fā)生后0s和4s各支路的短路電流和母線殘余電壓（有名值為歸算到短路點電壓等級下的數(shù)據(jù)，短路電流數(shù)值為三相中最大短路電流值）。整定計算中，所有主保護皆采用0s的短路計算結(jié)果；所有的后備保護皆采用4s的短路計算結(jié)果。短路計算參數(shù)輸入時，各等級電壓值按平均電壓輸入（例如110kV等級輸入115kV，

16、10kV等級輸入10.5kV，6kV等級輸入6.3kV）；發(fā)電電源的負(fù)序參數(shù)若未給出，輸入時可按正序參數(shù)輸入。2、短路計算結(jié)果表（根據(jù)整定計算要求列出所需的短路計算結(jié)果）(1)支路短路電流計算結(jié)果表短路點短路類型支路編號運行方式短路時間短路電流符號數(shù)值備注d2兩相短路4最小4秒I(2)2.855kAd3兩相短路4最小4秒I(2)1.231kAd1兩相短路4最小4秒I(2)0.058kAd6兩相短路4最小4秒I(2)0.052kAd7兩相短路4最小4秒I(2)0.050kAd5兩相短路4最小4秒I(2)0.049kAd4兩相短路4最小4秒I(2)0.051kA(2)節(jié)點殘余電壓計算結(jié)果表短路點短

17、路類型節(jié)點編號運行方式短路時間節(jié)點殘壓符號數(shù)值備注d2三相短路1最大4秒U(3)8.605kVd3三相短路1最大4秒U(3)9.558kVd2兩相短路1最小4秒U(2)0.121負(fù)序標(biāo)幺值d3兩相短路1最小4秒U(2)0.054負(fù)序標(biāo)幺值d3三相短路2最大4秒U(3)5.963kVd3兩相短路2最小4秒U(2)0.238負(fù)序標(biāo)幺值d1三相短路2最大4秒U(3)26.794kVd6三相短路2最大4秒U(3)37.578kVd7三相短路2最大4秒U(3)39.833kVd5三相短路2最大4秒U(3)40.700kVd4三相短路2最大4秒U(3)35.536kVd1兩相短路2最小4秒U(2)0.44

18、1負(fù)序標(biāo)幺值d6兩相短路2最小4秒U(2)0.390負(fù)序標(biāo)幺值d7兩相短路2最小4秒U(2)0.387負(fù)序標(biāo)幺值d5兩相短路2最小4秒U(2)0.394負(fù)序標(biāo)幺值d4兩相短路2最小4秒U(2)0.402負(fù)序標(biāo)幺值§3 主變過流保護整定計算過程及計算結(jié)果表（采用復(fù)合電壓啟動的過流保護，高、低壓側(cè)各裝設(shè)一套）（已知線路L1L4后備保護時限分別為：tIIIL1=3s，tIIIL2=2.5s，tIIIL3=2s，tIIIL4=2s，L6后備保護時限為：tIIIL6=2s，變壓器T1高壓側(cè)后備保護時限為：tT1.H=2s）1、TA、TV變比選擇：高壓側(cè)一次額定電流Ie1.H =41.99A，則

19、TA計算變比為：nTA.H=Ie1.H /5=41.99/5，選nTA.H=50/5低壓側(cè)一次額定電流Ie1.L =439.89A，則TA計算變比為：nTA.L=Ie1.L /5=439.89/5，選nTA.L=500/5TV變比選擇：nTV.H=110/0.1；nTV.L=10/0.12、高壓側(cè)過流保護整定計算(1) 整定電流元件：Idz.b =·Ie1.H=×41.99=48.62A （Kk：取1.1；Kh：取0.95） Idz.j = Idz.b / nTA.H=48.62/(50/5)=4.862A電壓元件：*低電壓元件：Udz.j =0.7Ue1.H / nTV.

20、H =70V*負(fù)序電壓元件：躲過正常運行時的U經(jīng)驗公式：Udz.j.2 =(0.060.10)Ue1.H/ nTV.H =0.08Ue1.H/ nTV.H=8V(2) 校驗：電流元件：作為變壓器低壓側(cè)母線后備：Klm.d2 = Kjx· I(2)/ Idz.b=×2.855×103×/48.62=6.16>1.3，滿足要求Kjx:變壓器接線系數(shù)（對Y/d-11變壓器Kjx=）Ue.d：短路點所在電壓等級的平均電壓；Ue.b：保護所在電壓等級的平均電壓作為低壓側(cè)線路遠后備：Klm.d3 = Kjx· I(2)/ Idz.b=×1.

21、231×103×/48.62=2.66>1.2，滿足要求低電壓元件：（按最大運行方式下保護范圍末端三相短路時，保護安裝處的最大相間殘余電壓Ucy來校驗）作為變壓器低壓側(cè)母線后備：Klm.d2 = Udz.b / ( U(3) =70×/(8.605×103×)=0.81<1.3不滿足要求。措施：增設(shè)一套取自低壓側(cè)電壓的電壓元件，此時Klm.d2 =作為低壓側(cè)線路遠后備：Klm.d3 = Udz.b / ( U(3) =70×/(9.558×103×)=0.73<1.2不滿足要求。措施：增設(shè)一套取自

22、低壓側(cè)電壓的電壓元件，此時Klm.d3 = Udz.b / ( U(3) =70×/(5.963×103×)=1.17<1.2仍不滿足要求，則低壓側(cè)線路斷路器應(yīng)采用性能較好的斷路器或?qū)ｉT配置斷路器失靈保護。負(fù)序電壓元件：（按最小運行方式下保護范圍末端兩相短路時，保護安裝處的最小負(fù)序電壓來校驗）作為變壓器低壓側(cè)母線近后備（要求>1.3）：Klm.d2 = (U(2)·Ue.b) / U =0.121×110×103/(8×)=1.51>1.3 滿足要求作為低壓側(cè)線路遠后備（要求>1.2）：Klm.d3

23、= (U(2)·Ue.b) / U =0.054×110×103/(8×)=0.675<1.2不滿足要求。措施：增設(shè)一套取自低壓側(cè)電壓的電壓元件，此時Klm.d3 = (U(2)·Ue.b) / U =0.238×110×103/(8×)=2.98>1.2 滿足要求(3) 動作時限及方向設(shè)定：帶方向，方向指向低壓側(cè)母線,同時跳本側(cè)及低壓側(cè)斷路器，動作時限與低壓側(cè)線路配合：與低壓側(cè)線路后備保護配合tIT2.L=tIIIL6+t=2+0.5=2.5秒3、低壓側(cè)過流保護整定計算(1) 整定：電流元件：Idz.

24、b =·Ie1.L=×439.89=509.35A （Kk：取1.1；Kh：取0.95） Idz.j = Idz.b / nTA.L=509.35/(500/5)=5.094A電壓元件：*低電壓元件：Udz.b =0.7Ue1.L / nTV.L =70V*負(fù)序電壓元件：躲過正常運行時的U經(jīng)驗公式：Udz.j.2 =(0.060.10)Ue1.L/ nTV.L =0.08Ue1.L/ nTV.L=8V (2) 校驗：電流元件：作為變壓器高壓側(cè)母線后備：Klm.d1=Kjx·I(2)/ Idz.b=×0.058×103×/509.35=

25、1.45>1.3，滿足要求Kjx:變壓器接線系數(shù)（對Y/d-11變壓器Kjx=）Ue.d：短路點所在電壓等級的額定電壓；Ue.b：保護所在電壓等級的額定電壓作為高壓側(cè)線路遠后備：作線路L1遠后備：Klm.L1=Kjx·I(2)/ Idz.b=×0.052×103×/509.35=1.30>1.2，滿足要求作線路L2遠后備：Klm.L2=Kjx·I(2)/ Idz.b=×0.050×103×/509.35=1.25>1.2，滿足要求作線路L3遠后備：Klm.L3=Kjx·I(2)/ Idz

26、.b=×0.049×103×/509.35=1.22>1.2，滿足要求作線路L4遠后備：Klm.L4=Kjx·I(2)/ Idz.b=×0.051×103×/509.35=1.27>1.2，滿足要求低電壓元件：（按最大運行方式下保護范圍末端三相短路時，保護安裝處的最大相間殘余電壓Ucy來校驗）作為變壓器高壓側(cè)母線后備：Klm.d1=Udz.b/(U(3)=70×/(26.794×103×)=2.87>1.3，滿足要求作為高壓側(cè)線路遠后備：作線路L1遠后備：Klm.L1=Udz.

27、b/(U(3)=70×/(37.578×103×)=2.05>1.2，滿足要求作線路L2遠后備：Klm.L2=Udz.b/(U(3)=70×/(39.833×103×)=1.93>1.2，滿足要求作線路L3遠后備：Klm.L3=Udz.b/(U(3)=70×/(40.700×103×)=1.89>1.2，滿足要求作線路L4遠后備：Klm.L4=Udz.b/(U(3)=70×/(35.536×103×)=2.17>1.2，滿足要求負(fù)序電壓元件：（按最小運

28、行方式下保護范圍末端兩相短路時，保護安裝處的最小負(fù)序電壓來校驗）作為變壓器高壓側(cè)母線近后備（要求>1.3）：Klm.d1=(U(2)·Ue.b)/U=0.441×10×103/(8×)=5.51>1.3 滿足要求作為高壓側(cè)線路遠后備（要求>1.2）：作線路L1遠后備：Klm.L1=(U(2)·Ue.b)/U=0.390×10×103/(8×)=4.88>1.2 滿足要求作線路L2遠后備：Klm.L2=(U(2)·Ue.b)/U=0.387×10×103/(8&#

29、215;)=4.84>1.2 滿足要求作線路L3遠后備：Klm.L3=(U(2)·Ue.b)/U=0.394×10×103/(8×)=4.93>1.2 滿足要求作線路L4遠后備：Klm.L4=(U(2)·Ue.b)/U=0.402×10×103/(8×)=5.03>1.2 滿足要求(3) 動作時限及方向設(shè)定帶方向，方向指向高壓側(cè)母線,同時跳本側(cè)及高壓側(cè)斷路器，動作時限與高壓側(cè)線路配合：與高壓側(cè)線路后備保護配合tIT2.H=MAXtIIIL1, tIIIL2, tIIIL3, tIIIL4+t=3+

30、0.5=3.5秒4、列出整定計算結(jié)果表被保護設(shè)備保護類型定值備注變壓器T2高壓側(cè)過流過電流元件Idz.j =4.862A，低電壓元件Udz.j=70V，負(fù)序過電壓元件U=8V動作時限tT2.H=2.5秒作為低壓側(cè)母線后備：由于低電壓元件Klm=0.81，不滿足要求，低壓側(cè)需增設(shè)一套電壓元件，此時Klm=。作為低壓側(cè)線路遠后備：低壓側(cè)增設(shè)一套電壓元件后，低電壓元件Klm.L6=1.17，不滿足要求，則低壓側(cè)線路斷路器應(yīng)采用性能較好的斷路器或?qū)ｉT配置斷路器失靈保護。變壓器T2低壓側(cè)過流過電流元件Idz.j =5.094A，低電壓元件Udz.j=70V，負(fù)序過電壓元件U=8V，動作時限tT2.L=3

31、.5秒作為高壓側(cè)母線后備：過電流元件、低電壓元件、負(fù)序過電壓元件的靈敏度皆滿足要求。作為高壓側(cè)線路（L1、L2、L3、L4）遠后備：過電流元件、低電壓元件、負(fù)序過電壓元件的靈敏度皆滿足要求。§4 集成電路型過電流繼電器電子電路設(shè)計§4.1 構(gòu)成方框圖及其說明§構(gòu)成方框圖圖4.1-1 過電流繼電器構(gòu)成方框圖§方框圖說明變換器：將輸入的電流變換成與之成正比的幅值較小的電壓量（將5A的電流變換成1V的電壓）。濾波電路用于濾除原始信號中的干擾波而提取50Hz基波（采用低Q濾波，Q為品質(zhì)因數(shù)，取0.51左右）。全波整流電路用于將原輸入信號的負(fù)半周上翻為正半周（有利

32、于加快保護動作速度，即原信號在正半周或負(fù)半周皆可進行動作判斷）。比較器用于動作判斷。延時3ms用于防止毛刺干擾造成保護誤動（毛刺干擾持續(xù)時間一般不超過2ms）。展寬12ms用于在滿足動作條件的情況下（即比較器輸出周期為10ms并具有一定寬度的正方波時）保證輸出連續(xù)的高電平動作信號。§4.2 典型模塊電路及其仿真§全波整流電路及其仿真(1) 全波整流仿真電路圖及仿真說明圖4.2-1 全波整流仿真電路圖仿真時輸入有效值為10V（由于運算放大器的直流工作電源電壓為±20V，因此輸入交流信號的最大峰值不能超過20V，即有效值不超過14V）頻率為50Hz的正弦交流，用仿真示

33、波器觀察輸入及輸出波形；再將電子電路中的兩個二極管皆反向，再觀察輸入及輸出波形特點。(2) 全波整流電路仿真波形2個二極管正接的情況輸入圖4.2-2 2個二極管正接的仿真波形圖2個二極管反接的情況圖4.2-3 2個二極管反接的仿真波形圖§濾波電路及其仿真(1) 濾波仿真電路圖及仿真說明圖4.2-4 濾波電路的仿真電路圖分別仿真輸入1Hz、50Hz、2000Hz三種交流情況仿真時輸入有效值為10V（由于運算放大器的直流工作電源電壓為±20V，因此輸入交流信號的最大峰值不能超過20V，即有效值不超過14V）頻率分別為1Hz、50Hz、2000Hz的正弦交流，用仿真示波器觀察觀察

34、不同頻率情況下輸出交流波的幅值變化情況。再用仿真波特儀觀察濾波電路的頻譜圖（即各種不同頻率時的放大倍數(shù)的變化曲線）。(2) 濾波電路仿真波形輸入1Hz的仿真波形圖4.2-5 輸入1Hz的仿真波形圖由圖中可看出，輸入幅值為13.93V，而輸出幅值為0.64V，可見針對1Hz信號，輸出大大衰減。輸入50Hz的仿真波形圖4.2-6 輸入50Hz的仿真波形圖由圖中可看出，輸入幅值為14.14V，輸出幅值為15.31V，可見針對50Hz信號，輸出基本不變。輸入2000Hz的仿真波形圖4.2-7 輸入2000Hz的仿真波形圖由圖中可看出，輸入幅值為13.89V ，而輸出幅值為0.73V，可見針對2000H

35、z信號，輸出大大衰減。濾波電路的頻譜圖圖4.2-8 濾波電路的頻譜圖波特儀的縱軸采用線性坐標(biāo)，且坐標(biāo)起點值設(shè)為0終點值設(shè)為5；橫軸采用對數(shù)坐標(biāo)，坐標(biāo)起點值設(shè)為1Hz終點值設(shè)為1MHz。將波特儀上的定位觀察線拉到對應(yīng)于頻譜圖的幅度最大位置，可讀出中心頻率為49.33HZ，其相應(yīng)的放大倍數(shù)為1.03。§延時電路及其仿真(1) 延時仿真電路圖及仿真說明圖4.2-9 延時電路的仿真電路圖分別仿真延時3ms和20ms兩種情況。仿真時利用函數(shù)發(fā)生器輸入10Hz的方波，頻率設(shè)為10Hz，占空比設(shè)為50%，幅值設(shè)為20V，通過改變電容充電回路中電阻或電容的參數(shù)來改變延時時間，用示波器觀察輸入及輸出波

36、形。(2) 延時電路仿真波形延時3ms仿真波形圖4.2-10 延時3ms仿真波形圖將仿真示波器上的兩根定位觀察線分別拉到對應(yīng)于輸入方波和輸出方波的上升沿位置，可讀出兩位置的時間差（即延時時間）t為3.11ms。延時20ms仿真波形圖4.2-11 延時20ms仿真波形圖將仿真示波器上的兩根定位觀察線分別拉到對應(yīng)于輸入方波和輸出方波的上升沿位置，可讀出兩位置的時間差（即延時時間）t為21.04ms。§展寬電路及其仿真(1) 展寬仿真電路圖及仿真說明圖4.2-12 展寬電路的仿真電路圖分別仿真展寬12ms和30ms兩種情況。仿真時利用函數(shù)發(fā)生器輸入10Hz的方波，頻率設(shè)為10Hz，占空比設(shè)

37、為50%，幅值設(shè)為20V，通過改變電容放電回路中電阻或電容的參數(shù)來改變展寬時間，用示波器觀察輸入及輸出波形。(2) 展寬電路仿真波形展寬12ms仿真波形圖4.2-13 展寬12ms仿真波形圖將仿真示波器上的兩根定位觀察線分別拉到對應(yīng)于輸入方波和輸出方波的下降沿位置，可讀出兩位置的時間差（即展寬時間）t為20.03。展寬30ms仿真波形圖4.2-14 展寬30ms仿真波形圖將仿真示波器上的兩根定位觀察線分別拉到對應(yīng)于輸入方波和輸出方波的下降沿位置，可讀出兩位置的時間差（即展寬時間）t為12.43。§4.3 整體過電流繼電器電子電路及其仿真§過電流繼電器整體電子電路圖4.3-1

38、 過電流繼電器整體電子電路圖§整體電子電路仿真步驟及仿真結(jié)果輸入為50Hz交流電流（最大有效值不超過70A），比較器整定電路中的電位器兩端所加直流電源電壓為12V，設(shè)置電位器的滑動頭百分比（分別設(shè)置4種情況：10%，30%，50%，70%），調(diào)整輸入電流大小，觀察過電流繼電器動作情況（信號指示燈變紅代表動作），并找出相應(yīng)的動作電流。表4.3-1 過電流繼電器動作仿真結(jié)果表次數(shù)電位器設(shè)定滑動頭位置(百分?jǐn)?shù))電位器滑動頭對應(yīng)的門檻電壓值(V)所測繼電器動作電流(A)備注110%5.37V5A4230%14.16V22A21350%14.52V36A3570%14.81V50A49§5總結(jié) 經(jīng)過為期兩周的設(shè)計，圓滿完成了繼電保護的課程設(shè)計內(nèi)容。從中學(xué)會了很多關(guān)于繼電保護相關(guān)的知識，雖然算不上很精通，但也確實掌握了幾分。我們課程設(shè)