摘要: 為配合微機保護課程的教學,使學生通過相關實驗學習微機保護裝置的軟、硬件知識并進行調試,繼電保護實訓室需要設計一個新的繼電保護仿真實驗平臺,該平臺應包含傳統模擬型繼電保護的各種特性和綜合實驗,還要引入線路微機保護測控裝置。提出一種既能驗證保護原理,又能真實模擬保護現場的新型實驗平臺的研發思路,該思路以與原有實驗臺的兼容性問題及新平臺應構成完整的一、二次系統為主要考慮對象,提出并探討新平臺研制的技術路線及各模塊的設計原則。

　　關鍵詞: 繼電保護;仿真平臺;電力系統實驗0 引言

　　1 平臺總體功能設計與要求

　　近年來,隨著微型計算機技術在電力系統中的廣泛應用,利用微機構成的微機保護裝置已在全國電力網中廣泛使用。為適應微機保護不斷發展的新形勢,并使教學中的實踐內容及時反映學科的最新科研成果,有必要研發一種全新的微機繼電保護實驗仿真平臺,該平臺既能驗證保護原理,又能真實模擬保護現場的新型實驗平臺,為此我們進行了一些理論聯系實際的摸索和探討。

　　2 仿真系統各功能模塊設計思路

　　2.1 實驗臺電源模塊設計思路

　　學生在進行電力系統繼電保護實驗時,指導教師最擔心的問題之一就是學生接錯線,又未經檢查就通電;或者操作錯誤導致電源短路,燒斷熔絲,嚴重的甚至損壞電源,延誤實驗進程或導致實驗中斷。而且,現在實驗教學主張開放性實驗教學,因此,必須確保實驗裝置和人身的安全,考慮到電力系統繼電保護實驗屬于強電范疇,所以為保證全方位的安全保護,在實驗臺電源設計時,就必須考慮可靠的安全保護措施,交流電源要事先隔離后才能進各模塊,直流電源要有完善的整流濾波措施。考慮了這些安全保護措施的實驗臺電源,不僅可以杜絕因漏電導致的人身安全事故,又可防止因使用不當導致的儀表損壞,將會大大地減輕實驗指導老師的精神思想負擔。

　　2.2 一次系統的設計思路

　　電力系統繼電保護實驗最終的作用對象是電力系統中的一次系統,而一次系統中最重要、最復雜的控制和保護電器是斷路器,斷路器是整個實驗臺一、二次系統的聯系紐帶。目前市場上的一些模擬斷路器的產品,大多是利用一個交流接觸器來模擬,其仿真性很差,因為真正的斷路器是靠分合閘線圈來啟動開關的傳動機構的,且在二次回路中還要串入斷路器主觸頭的輔助接點,這些僅靠一個交流接觸器是無法實現的,此外,這些產品還存在價格較高,體積較大的缺點。

　　2.3 二次系統設計思路

　　二次設備是指對一次設備的工作狀況進行監視、測量、控制、保護、調節所必需的電氣設備,如監控裝置、繼電保護裝置、自動裝置、信號器具等,通常還包括電流互感器、電壓互感器的二次繞組引出線和變電站用直流電源。這些二次設備按一定要求連接在一起構成的電路,稱為二次接線或二次回路。它是電力系統安全生產、經濟運行、可靠供電的重要保障。

　　而在二次系統中其主要部分為繼電保護和自動裝置。因此,在新平臺的二次系統模塊中要設計與實驗臺匹配的繼電保護裝置,同時還要考慮自動重合閘裝置的設計問題。當自動重合閘裝置與繼電保護裝置配合適當時,能有效地加快故障的切除,提高供電的可靠性,而且自動重合閘的應用在某些情況下還可簡化繼電保護。

　　在設計新平臺的二次系統部分時,還需要重點考慮準確率的問題,使得繼電保護、自動重合閘等二次系統動作準確率要達到95%以上,保護的采樣、邏輯判斷、執行回路等部件均應符合要求。

　　2.4 中央信號系統設計思路

　　中央信號主要包括事故信號和預告信號,事故信號發生會伴隨音響信號(笛聲),預告信號發生會伴隨音響信號(鈴聲)。在實際的電力系統各種故障中,瞬時性故障占了90%以上,當發生故障時要求繼電保護動作,自動地將故障切除使斷路器跳閘;自動裝置再自動地將斷路器合上。這一過程都是自動完成的,如果不增加中央信號系統,運行人員就無法知道故障的發生及故障的類型,且當發生永久性故障時不能及時地處理。

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　　因此,中央信號系統是電力系統不可缺少的一部分,那么在設計新仿真實驗平臺的中央信號系統模塊時,要求在多用戶時能重復動作,能手動復歸也能自動復歸,并且要求在一次系統模塊和二次系統模塊動作時,中央信號能及時和準確地反映,也就是與實驗臺上一、二次系統的匹配問題。

　　2.5 微機保護模塊設計思路

　　傳統仿真實驗臺中的繼電保護模塊主要是由機電型繼電器構成,屬于模擬式保護,模擬式保護運行和維護經驗都十分豐富,基本上能滿足系統的要求。但隨著電力系統的日益擴大,對繼電保護的要求也不斷提高,現有的模擬式保護難以滿足要求,微機型繼電保護因此應運而生。在實驗臺中引入微機保護掛件,既可以擴展學生的知識面,也適應了繼電保護的發展。

　　2)二次系統設計主要是繼電保護模塊及自動裝置模塊的設計。繼電保護模塊可以采用一些常規的保護繼電器和中間繼電器,但考慮到常規繼電器的觸點數量及容量不能滿足實驗的要求,還應采用中間繼電器進行接點擴容并且將繼電保護模塊與實驗臺中的負載模擬箱相互配合,將線路首端至末端發生的各種故障可靠地切除,以提高保護動作的靈敏性。自動裝置模塊則采用重合閘繼電器、時間繼電器、充電電容和中間繼電器組成。

　　[3]劉學軍,繼電保護原理[M].北京:中國電力出版社,2004.