1 平臺(tái)總體功能設(shè)計(jì)與要求

　　近年來(lái),隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用,利用微機(jī)構(gòu)成的微機(jī)保護(hù)裝置已在全國(guó)電力網(wǎng)中廣泛使用。為適應(yīng)微機(jī)保護(hù)不斷發(fā)展的新形勢(shì),并使教學(xué)中的實(shí)踐內(nèi)容及時(shí)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(jī)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái),該平臺(tái)既能驗(yàn)證保護(hù)原理,又能真實(shí)模擬保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)的新型實(shí)驗(yàn)平臺(tái),為此我們進(jìn)行了一些理論聯(lián)系實(shí)際的摸索和探討。

　　2 仿真系統(tǒng)各功能模塊設(shè)計(jì)思路

　　2.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源模塊設(shè)計(jì)思路

　　學(xué)生在進(jìn)行電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)時(shí),指導(dǎo)教師最擔(dān)心的問題之一就是學(xué)生接錯(cuò)線,又未經(jīng)檢查就通電;或者操作錯(cuò)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(shí)驗(yàn)進(jìn)程或?qū)е聦?shí)驗(yàn)中斷。而且,現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)主張開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué),因此,必須確保實(shí)驗(yàn)裝置和人身的安全,考慮到電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)屬于強(qiáng)電范疇,所以為保證全方位的安全保護(hù),在實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源設(shè)計(jì)時(shí),就必須考慮可靠的安全保護(hù)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(hù)措施的實(shí)驗(yàn)臺(tái)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?yè)p壞,將會(huì)大大地減輕實(shí)驗(yàn)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(jì)思路

　　電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)最終的作用對(duì)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(hù)電器是斷路器,斷路器是整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)一、二次系統(tǒng)的聯(lián)系紐帶。目前市場(chǎng)上的一些模擬斷路器的產(chǎn)品,大多是利用一個(gè)交流接觸器來(lái)模擬,其仿真性很差,因?yàn)檎嬲臄嗦菲魇强糠趾祥l線圈來(lái)啟動(dòng)開關(guān)的傳動(dòng)機(jī)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(diǎn),這些僅靠一個(gè)交流接觸器是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的,此外,這些產(chǎn)品還存在價(jià)格較高,體積較大的缺點(diǎn)。

　　2.3 二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

　　二次設(shè)備是指對(duì)一次設(shè)備的工作狀況進(jìn)行監(jiān)視、測(cè)量、控制、保護(hù)、調(diào)節(jié)所必需的電氣設(shè)備,如監(jiān)控裝置、繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)裝置、信號(hào)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(jì)運(yùn)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(hù)和自動(dòng)裝置。因此,在新平臺(tái)的二次系統(tǒng)模塊中要設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)臺(tái)匹配的繼電保護(hù)裝置,同時(shí)還要考慮自動(dòng)重合閘裝置的設(shè)計(jì)問題。當(dāng)自動(dòng)重合閘裝置與繼電保護(hù)裝置配合適當(dāng)時(shí),能有效地加快故障的切除,提高供電的可靠性,而且自動(dòng)重合閘的應(yīng)用在某些情況下還可簡(jiǎn)化繼電保護(hù)。

　　在設(shè)計(jì)新平臺(tái)的二次系統(tǒng)部分時(shí),還需要重點(diǎn)考慮準(zhǔn)確率的問題,使得繼電保護(hù)、自動(dòng)重合閘等二次系統(tǒng)動(dòng)作準(zhǔn)確率要達(dá)到95%以上,保護(hù)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(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

　　中央信號(hào)主要包括事故信號(hào)和預(yù)告信號(hào),事故信號(hào)發(fā)生會(huì)伴隨音響信號(hào)(笛聲),預(yù)告信號(hào)發(fā)生會(huì)伴隨音響信號(hào)(鈴聲)。在實(shí)際的電力系統(tǒng)各種故障中,瞬時(shí)性故障占了90%以上,當(dāng)發(fā)生故障時(shí)要求繼電保護(hù)動(dòng)作,自動(dòng)地將故障切除使斷路器跳閘;自動(dòng)裝置再自動(dòng)地將斷路器合上。這一過(guò)程都是自動(dòng)完成的,如果不增加中央信號(hào)系統(tǒng),運(yùn)行人員就無(wú)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(shí)不能及時(shí)地處理。

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　　因此,中央信號(hào)系統(tǒng)是電力系統(tǒng)不可缺少的一部分,那么在設(shè)計(jì)新仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的中央信號(hào)系統(tǒng)模塊時(shí),要求在多用戶時(shí)能重復(fù)動(dòng)作,能手動(dòng)復(fù)歸也能自動(dòng)復(fù)歸,并且要求在一次系統(tǒng)模塊和二次系統(tǒng)模塊動(dòng)作時(shí),中央信號(hào)能及時(shí)和準(zhǔn)確地反映,也就是與實(shí)驗(yàn)臺(tái)上一、二次系統(tǒng)的匹配問題。

　　2.5 微機(jī)保護(hù)模塊設(shè)計(jì)思路

　　傳統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)中的繼電保護(hù)模塊主要是由機(jī)電型繼電器構(gòu)成,屬于模擬式保護(hù),模擬式保護(hù)運(yùn)行和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)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(kuò)大,對(duì)繼電保護(hù)的要求也不斷提高,現(xiàn)有的模擬式保護(hù)難以滿足要求,微機(jī)型繼電保護(hù)因此應(yīng)運(yùn)而生。在實(shí)驗(yàn)臺(tái)中引入微機(jī)保護(hù)掛件,既可以擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)面,也適應(yīng)了繼電保護(hù)的發(fā)展。

　　2)二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是繼電保護(hù)模塊及自動(dòng)裝置模塊的設(shè)計(jì)。繼電保護(hù)模塊可以采用一些常規(guī)的保護(hù)繼電器和中間繼電器,但考慮到常規(guī)繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量及容量不能滿足實(shí)驗(yàn)的要求,還應(yīng)采用中間繼電器進(jìn)行接點(diǎn)擴(kuò)容并且將繼電保護(hù)模塊與實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(hù)動(dòng)作的靈敏性。自動(dòng)裝置模塊則采用重合閘繼電器、時(shí)間繼電器、充電電容和中間繼電器組成。