摘要: 為配合微機保護課程的教學(xué),使學(xué)生通過相關(guān)實驗學(xué)習(xí)微機保護裝置的軟、硬件知識并進(jìn)行調(diào)試,繼電保護實訓(xùn)室需要設(shè)計一個新的繼電保護仿真實驗平臺,該平臺應(yīng)包含傳統(tǒng)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(xiàn)場的新型實驗平臺的研發(fā)思路,該思路以與原有實驗臺的兼容性問題及新平臺應(yīng)構(gòu)成完整的一、二次系統(tǒng)為主要考慮對象,提出并探討新平臺研制的技術(shù)路線及各模塊的設(shè)計原則。

　　關(guān)鍵詞: 繼電保護;仿真平臺;電力系統(tǒng)實驗0 引言

　　1 平臺總體功能設(shè)計與要求

　　近年來,隨著微型計算機技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用,利用微機構(gòu)成的微機保護裝置已在全國電力網(wǎng)中廣泛使用。為適應(yīng)微機保護不斷發(fā)展的新形勢,并使教學(xué)中的實踐內(nèi)容及時反映學(xué)科的最新科研成果,有必要研發(fā)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(xiàn)場的新型實驗平臺,為此我們進(jìn)行了一些理論聯(lián)系實際的摸索和探討。

　　2 仿真系統(tǒng)各功能模塊設(shè)計思路

　　2.1 實驗臺電源模塊設(shè)計思路

　　學(xué)生在進(jìn)行電力系統(tǒng)繼電保護實驗時,指導(dǎo)教師最擔(dān)心的問題之一就是學(xué)生接錯線,又未經(jīng)檢查就通電;或者操作錯誤導(dǎo)致電源短路,燒斷熔絲,嚴(yán)重的甚至損壞電源,延誤實驗進(jìn)程或?qū)е聦嶒炛袛唷６��?現(xiàn)在實驗教學(xué)主張開放性實驗教學(xué),因此,必須確保實驗裝置和人身的安全,考慮到電力系統(tǒng)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(shè)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(jìn)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(dǎo)致的人身安全事故,又可防止因使用不當(dāng)導(dǎo)致的儀表損壞,將會大大地減輕實驗指導(dǎo)老師的精神思想負(fù)擔(dān)。

　　2.2 一次系統(tǒng)的設(shè)計思路

　　電力系統(tǒng)繼電保護實驗最終的作用對象是電力系統(tǒng)中的一次系統(tǒng),而一次系統(tǒng)中最重要、最復(fù)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(tǒng)的聯(lián)系紐帶。目前市場上的一些模擬斷路器的產(chǎn)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(guān)的傳動機構(gòu)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(xiàn)的,此外,這些產(chǎn)品還存在價格較高,體積較大的缺點。

　　2.3 二次系統(tǒng)設(shè)計思路

　　二次設(shè)備是指對一次設(shè)備的工作狀況進(jìn)行監(jiān)視、測量、控制、保護、調(diào)節(jié)所必需的電氣設(shè)備,如監(jiān)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(shè)備按一定要求連接在一起構(gòu)成的電路,稱為二次接線或二次回路。它是電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)、經(jīng)濟運行、可靠供電的重要保障。

　　而在二次系統(tǒng)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(tǒng)模塊中要設(shè)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(shè)計問題。當(dāng)自動重合閘裝置與繼電保護裝置配合適當(dāng)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(yīng)用在某些情況下還可簡化繼電保護。

　　在設(shè)計新平臺的二次系統(tǒng)部分時,還需要重點考慮準(zhǔn)確率的問題,使得繼電保護、自動重合閘等二次系統(tǒng)動作準(zhǔn)確率要達(dá)到95%以上,保護的采樣、邏輯判斷、執(zhí)行回路等部件均應(yīng)符合要求。

　　2.4 中央信號系統(tǒng)設(shè)計思路

　　中央信號主要包括事故信號和預(yù)告信號,事故信號發(fā)生會伴隨音響信號(笛聲),預(yù)告信號發(fā)生會伴隨音響信號(鈴聲)。在實際的電力系統(tǒng)各種故障中,瞬時性故障占了90%以上,當(dāng)發(fā)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(tǒng),運行人員就無法知道故障的發(fā)生及故障的類型,且當(dāng)發(fā)生永久性故障時不能及時地處理。

　　本文作者(王運莉),請您在閱讀本文時尊重作者版權(quán)。

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

　　2.5 微機保護模塊設(shè)計思路

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

　　2)二次系統(tǒng)設(shè)計主要是繼電保護模塊及自動裝置模塊的設(shè)計。繼電保護模塊可以采用一些常規(guī)的保護繼電器和中間繼電器,但考慮到常規(guī)繼電器的觸點數(shù)量及容量不能滿足實驗的要求,還應(yīng)采用中間繼電器進(jìn)行接點擴容并且將繼電保護模塊與實驗臺中的負(fù)載模擬箱相互配合,將線路首端至末端發(fā)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(xué)軍,繼電保護原理[M].北京:中國電力出版社,2004.