继电保护综合实验的开发111

继电保护综合实验的开发1摘要继电保护是研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件，使之免遭损害，所以沿称继电保护。当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。针对国内高校在电力系统继电保护教学实验中存在的问题,将传统模拟式保护和现代微机式保护相结合,研制出开放式继电保护综合实验系统,构建了适应新课程体系的公共实验平台。关键词:继电保护;基础知识;物理模型;综合实验继电保护综合实验的开发2目录第一章引言............................................41.1研究背景...................................................41.2研究的目的.................................................41.3老式实验室对各方面的影响...................................41.3.1学生方面................................................................................................................51.3.2教师方面................................................................................................................61.3.3教科书方面............................................................................................................61.3.4用人单位方面.......................................................................................................61.3.5学校方面..................................................................................................................6第二章问题的提出......................................82.1基本概念理解…………………………………………………………………82.1.1继电保护的概念………………………………………………………………………82.2.2继电保护的基本原理…………………………………………………………………82.2.3对继电保护装置的要求………………………………………………………………82.2新、老知识的融合………………………………………………………………92.3多方面实验相结合……………………………………………………………92.3.1电磁型电压、电流继电器特性实验…………………………………………………92.3.2功率方向继电器特性试验…………………………………………………………112.3.3方向阻抗继电器特性试验…………………………………………………………11第三章实验系统的构成...................................123.1综合实验系统的整体结构........................................123.1.1电流继电器…………………………………………………………………………123.1.2中间继电器…………………………………………………………………………133.1.3信号继电器…………………………………………………………………………133.1.4差动继电器…………………………………………………………………………133.1.5功率继电器…………………………………………………………………………133.1.6方向阻抗继电器……………………………………………………………………133.1.7负序电压继电器……………………………………………………………………133.1.8电磁式三相一次重合闸……………………………………………………………143.2物理模型系统…………………………………………………………………143.3微机保护装置…………………………………………………………………143.3.1微机保护装置的主要功能…………………………………………………………153.3.2微机保护的具体性…………………………………………………………………15第四章实验系统特点...................................164.1实验系统开放式.................................................164.1.1体系结构模块化......................................................16继电保护综合实验的开发34.1.2模块接口标准化……………………………………………………………………164.1.3功能处理分布化……………………………………………………………………164.2微机保护介入式………………………………………………………………164.2.1微机继电保护原理...................................................174.2.2滤波…………………………………………………………………………………174.2.3算法问题……………………………………………………………………………174.3实验功能综合化.................................................18结语.................................................19致谢.................................................20参考文献.................................................21继电保护综合实验的开发4第一章引言1.1研究背景综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对电站全部设备的运行情况执行监视、测量、协调和控制的一种综合性自动化系统。1.2研究的目的1)改善传统的教学实验设备，与整个实际环境相适应，全面提升学生的整体素质，提高学校在本专业的知名度，学生毕业以后可以很快地融入工作当中，增强用人单位对本校毕业生的肯定，提高毕业生的竞争力。2)学生在课程学习过程中，根据各章节实际学习内容，完成相应的实验项目，把所学知识应用到现场运行中，从而达到及时了解、掌握、运用学过的各种保护原理，加深对电力系统继电保护的认识。3)通过实验室里系统的学习，在掌握各类微机保护装置和综合自动化系统的基础上，外出参观电厂，才能真正达到参观的目的。4)利用先进的综合自动化实验室，增加毕业设计和课程设计的多样化，具体化。将毕业设计和课程设计与实际运行联系起来，学生通过分组完成电站的不同部分设计，最后各个小组合作，共同实现整个电站的互联，从而完成一个完整的综合自动化系统。1.3老式实验室对各方面的影响1.3.1学生方面由于没有相应的配套实验室，学生对继电保护知识的学习仅仅停留在理论层面，理论和实际的差距使学生毕业以后对自己的高校学习感到茫然。毕业学生面对现场实物无从下手，有些学生甚至出现了对高校学习否定的态度，这种极端的想法，恰恰反映出，理论学习和实际工作之间的差距以及对学生的严重影响。高校对电力系统专业课程设置时，考虑到与实际的严重脱节，也最大可能安排学生到电力系统进行现场实习。但因考虑到安全因素，学生们在实习时由教师及现场值班人员带领下，只能沿着警戒线远远的看一下实际的保护控制屏，在脑继电保护综合实验的开发5海中留下一点对微机保护装置和监控系统的印象。而且设备全部带电运行，再加上学生也没有经过专业培训，也根本不可能让他们去动手操作，所以这种所谓的现场实习，实际上也就是走马观花，学生从中不可能学到更多知识。现在高校对学生关于电力系统课程设计和毕业设计还是沿用多年来的方案，最多的方案是设计一个电站。学生可以根据教师提供的参数进行选址、次设备选择、避雷设计、间隔设置、二次保护选择和定值整定等。考虑到微机保护方面，一般仅仅提供一本线路或元件保护装置说明，学生按照说明，对相关的线路或元件进行定值计算。高校采用的装置大部分是上个世纪90年代的微机保护装置，这些装置已经淘汰，即使能够让学生学习到一些微机保护的概念，也仅仅是学习了综合自动化系统中的一小部分继电保护功能，对于监视、测量、协调和控制方面一点都没有涉及，学生脑海中没有一点网络概念，更谈不上对综合自动化系统的了解。更多的高校甚至连这种老式的微机保护装置也无法提供给学生做实验，学生做完毕业设计或者课程设计以后，对于微机保护和综合自动化方面仍然是一头雾水。1.3.2教师方面实验室教师：整个实验室设备陈旧，成规模的、系统的综合实验室大部分都是学校始建时配备的，以电磁式保护装置为主。实验室建成时间久远，设备都到了工作年限，加上备品备件不足，好多设备都处在半运行状态。学校虽然已经认识到设备陈旧问题，考虑到与实际运行脱节严重，也购置了一些微机保护装置，但是没有形成规模，大部分都是让学生做一些简单的实验，感受一下现行的微机保护装置情况。毕业以后，真正走上工作岗位以前，仍然需要进行较长时间的岗位培训。并且由于实验设备数量有限，做实验的学生太多，课时安排不够，再加上学校购置的现场装置保护柜操作不方便，学生实际动手操作的项目和功能实验太少，根本不能达到实验学习的目的。授课教师：由于没有相应的微机保护教材，即使有也是作为简单介绍附在教科书后面，所以教师不可能给学生教授足够的微机保护和综合自动化系统的知识，只能仍然以教授保护原理为主。而且这部分内容不考核，因此授课教师对于这部分内容也仅仅让学生作为了解章节。虽然有的学校根据自己的情况，由教师根据自己掌握的关于微机保护和综合自动化系统方面的知识编写本校的应用教材，但是由于局限性，并且没有相应的成套实验设备，所以很难在学生大脑中形成对继电保护的系统认识，对继电保护的推广也产生极大的不利影响。继电保护综合实验的开发61.3.3教科书方面现在高校中广泛采用的传统教材，已经沿用了很多年，与微机保护和综合自动化系统为主导的实际生产现场有很大的出入，“毕业就毕业了，工作后从头再学!”。然而用人单位的需要却是与实际联系密切的专业学生，否则需要在新员工的培养中投入很多的精力和时间。从这方面考虑，现行的教科书必须进行改革，将微机保护和综合自动化作为继电保护教科书的主轴，以适应时代发展的需求。1.3.4用人单位方面电力系统用户：新站投运，旧站改造需要大量的继电保护和运行人员。新员工没有接触过这方面的实物，即便是老员工，也只能在新站投运，正常检修时按照制定好的流程操作一下，这种缺乏实际动手操作机会的情况不利于新员工的培养和工作的开展。现在高校的教学内容，都是侧重继电保护理论的学习，对于综合自动化中功能强大的监控部分讲解太少，造成的现状是：现场运行的设备一旦出现监控系统的问题，现场运行人员根本无法解决，必须通知厂家，由厂家来完成，对于问题的处理增加了不必要的环节，延长了问题解决时间；在新站