多功能继电保护及变电站自动化系统教学应用

http://www.chinaqking.com 期刊门户-中国期刊网2018/5/8来源:《电力设备》2017年第34期文/段亚会 赵帆
[导读]摘要:电力变压器工作时一般都是二十四小时连续工作,工作强度非常大,通常会出现故障,尤其是大容量变压器出现故障,对整个电力系统的影响更为严重。

        (国网河北省电力有限公司井陉县供电分公司  河北石家庄  050300)
        摘要:电力变压器工作时一般都是二十四小时连续工作,工作强度非常大,通常会出现故障,尤其是大容量变压器出现故障,对整个电力系统的影响更为严重。随着核电、水电等供电系统快速发展当今社会,对供电系统的安全稳定运行提出了更高的要求,需要更好的多功能继电保护,基于此,本文介绍了多功能继电保护及变电站综合自动化实验培训系统的主要功能、特点及其在实验教学、科研和创新性实验等方面的应用。该实验装置性能优良、操作灵活、开放性好、逼真度高,为电气工程及其自动化专业电力方向的教师和学生提供了现代化的教学与科研手段。
        关键词:多功能;继电保护;变电站;自动化系统;教学应用
        1、前言
        继电保护数字仿真也已成为继电保护研究、设计和教学等各方面不可缺少的工具,电力系统变电运行中微机继电保护的参数确定、各种事故及继电保护操作等需要通过仿真来认识。
        2、多功能继电保护的特点与要求
        多功能继电保护装置是目前人们采用的最普遍的装置,自多功能继电保护装置应用开始,短时间内就得到广泛利用,主要是由其特点决定的。多功能继电保护的特点是可靠性高、实用性强,并且能够实现远程监控。多功能继电保护应用的装置是配置合理并且科学技术含量高的多功能继电保护装置。多功能继电保护的信息管理技术采用方法库与数据库,整个信息管理系统由传统的分散式传输转变为集中式运输。各种新技术与新系统的使用使多功能继电保护的可靠性增强。多功能继电保护信息系统的应用,使供电系统中出现的实际问题,能够通过系统有效的对各个部分中的各类数据及时使用和共享,更方便工作人员的操作,因此多功能继电保护的实用性也得到增强。
        随着电子技术与信息化技术在各个领域的推广与应用,供电系统也及时的根据实际情况采用了新的信息化技术。通过电子信息技术的应用,能够对供电系统的电力变压器的运行状态,进行二十四小时无人监控。最先进的是通过运行状态分析,能够发现电力变压器的隐形故障,及时的在大的故障产生前把隐形故障排除,保障了供电系统的安全平稳运行,减少了经济损失。现代的多功能继电保护虽然有着非常好的优势,但是对装置的要求更高,没有好的多功能继电保护装置,多功能继电保护的特点与性能就不能完全发挥。
        3、多功能继电保护及变电站综合自动化实验培训系统的功能
        多功能继电保护及变电站综合自动化实验培训系统主要具有以下功能:继电保护课程实验、微机保护课程实验和发电厂电气课程实验。
        3.1继电保护课程实验
        为了加深学生对继电器动作原理的认识和了解,该实验系统配备了电磁式电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、阻抗继电器、差动继电器等继电器,以加强学生对继电保护动作装置的认识;也可将多个继电器连接构成常规成组继电保护,以深入观察、学习不同保护的配合使用。
        (1)常规继电器特性实验。本装置可通过PC机控制TQWXIII微机型继电保护试验测试仪,让其发出各种电流和电压信号,从而对各种继电器的特性进行测试,且可自动获取继电保护装置的动作信号,方便记录。同时,试验台上配备了24V电源及指示灯构成的信号指示回路,方便对继电器动作信号的观察。
        (2)成组继电保护实验。试验台提供了一个典型的一次系统接线图用以成组保护实验,可从其上获取信号,将多个继电器连接构成常规成组继电保护,便可进行成组继电保护的实验。
        3.2微机保护课程实验
        电力系统微机保护课程实验包括数字式继电器特性实验、成组微机保护实验及微机保护与继电保护配合动作实验三部分。
        (1)数字式继电器特性实验。该系统利用单片机或DSP技术,由TQWX-III微机型继电保护实验测试仪产生信号,通过向装置硬件中下载相应的程序模块,便可实现数字式电流继电器、电压继电器、功率方向继电器、差动继电器、阻抗继电器、反时限电流继电器、零序反时限电流继电器、负序反时限电流继电器、零序电流继电器、负序电流继电器、零序电压继电器、负序电压继电器、零序功率方向继电器及负序功率方向继电器等多种常规继电器的功能。
        (2)成组微机保护实验。该实验装置实验台上有成组保护实验模型图,通过从该模型图上获取电压、电流信号,可实现包括10kV线路微机保护装置、35kV线路微机保护装置、110kV线路微机保护装置、变压器微机保护装置、电容器微机保护装置、发电机微机保护装置、电动机微机保护装置等保护的功能。
        (3)微机保护与继电保护配合动作实验。将多个常规继电器组合构成继电保护,利用TQXBZ-III多功能微机保护实验装置实现需要的微机保护,在成组保护实验模型图上完成微机保护与继电保护配合动作实验。此实验更贴近实际电力现场,通过此实验可使学生更加熟悉实际的电力系统继电保护,并加深对保护装置的理解。
        4、多功能继电保护及变电站综合自动化实验培训系统的主要应用
        4.1实验教学
        自多功能继电保护及变电站综合自动化实验培训系统在广东工业大学投入使用以来,已成为“电力系统继电保护原理”、“电力系统微机保护”、“发电厂电气”等课程教学的实验平台。该实验平台以微机型继电保护试验测试仪作为实验信号源,符合电力系统现场的实验方式,并配套功能强大的电力系统信号源综合控制系统软件,具有丰富的组态功能。不但能够进行实时参数分析计算,而且可以进行任意设定点的故障分析运算,并能控制测试仪实时输出设定选配点在正常运行和故障情况下的二次电流、电压信号,为学生提供具体、直观、真实的学习环境,对继电保护实验教学有了明显的改进。在传统教学方式的基础上,实现了继电保护的测试、操作、监视和仿真,已成为电气工程及其自动化专业电力方向现代化、数字化教学必不可少的工具。
        4.2创新性实验
        微机型继电保护试验测试仪和多功能微机保护实验装置均具有联网功能,多套(四台以上)实验培训系统联网方便实现了变电站综合自动化的实验仿真。其中,微机型继电保护试验测试仪是一台性能良好的高精度信号源设备,为电力系统继电保护测试提供了连续可调节的电流和电压信号。多功能继电保护及变电站综合自动化实验培训系统中的核心设备接口开放,可作为学生创新研究和开发平台,提高了学生的创新思维与实践能力,加强了学生分析问题和解决问题的能力。
        4.3科研平台
        多功能继电保护及变电站综合自动化实验培训系统中的多功能微机保护实验装置其硬件平台采用双处理器结构,处理器采用80C196KC芯片,一块CPU作为保护CPU,主要进行数据处理;另一块CPU作为监控管理和通信CPU,用于人机界面接口与通信。两块CPU之间通过双口RAM芯片(IDT7134)进行数据交换,方便实行二次程序开发。教师和研究生可在装置的硬件与软件基础上进行有关继电保护的设计和研究,比如通过自主编写、修改接口程序,完成保护相应功能并实时模拟电网短路故障时保护的动作情况。
        5、结语
        理论结合实际才能实现理论研究指导的功能最大化,这是所有研究人员,乃至技术性教学工作都应该时刻遵守的指导方针,所以为了顺应现在多功能多功能继电保护及变电站自动化系统教学应用在实际生活方方面面的大趋势下,我们有必要深入研究继电保护与自动化系统,切实做好理论教学与实践应用工作。
        参考文献:
        [1]刘艳萍,刘金龙,吕俊峰.基于MATLAB的方向阻抗继电器动作特性仿真和研究[J].学术研究,2015(1):136-137.
        [2]景敏慧.距离继电器正序极化电压[J].电力系统自动化,2010,34(1):51-54.