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多功能微機(jī)保護(hù)與變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)方案

一、實驗室建設(shè)目標(biāo)
1. 建立與當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀相適應(yīng)的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)綜合實訓(xùn)室，培養(yǎng)具有較高專業(yè)技能、能夠從事變電站及配電網(wǎng)運(yùn)行、輸電配電操作與技術(shù)管理、工礦企業(yè)電氣運(yùn)行等工作的高素質(zhì)技能型人才。
2. 建成實驗、實踐、實訓(xùn)一體的綜合型實踐教學(xué)平臺，為《工廠供電技術(shù)》、《工廠電氣控制技術(shù)》、《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)》、《電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)》、《電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動》、《變電站綜合自動化》等課程提供綜合性、開放性、研究性、設(shè)計性實驗，并提高學(xué)生的專業(yè)操作技能。
3. 為電氣自動化技術(shù)、電力系統(tǒng)自動化技術(shù)及供用電技術(shù)等相關(guān)專業(yè)學(xué)生的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計提供良好的研究設(shè)計平臺。
4. 真實模擬現(xiàn)場設(shè)備構(gòu)成及運(yùn)行，為學(xué)生進(jìn)行專業(yè)技能訓(xùn)練提供實訓(xùn)平臺，并可培訓(xùn)和考核從事發(fā)電廠、變電站、電力系統(tǒng)第一線生產(chǎn)過程的操作、運(yùn)行、維護(hù)、檢修和調(diào)試的現(xiàn)場技術(shù)工程人員。
5. 為電氣工程、電力系統(tǒng)等方向的科學(xué)研究提供試驗平臺。
二、實驗室的主要功能及特色優(yōu)勢
擬建的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)綜合實訓(xùn)室是結(jié)合*新的繼電保護(hù)、輸配電和變電站綜合自動化技術(shù)，采用現(xiàn)場實際的試驗方法，利用*新的實驗設(shè)備構(gòu)建而成。
繼電保護(hù)實驗室采用電力系統(tǒng)常用的數(shù)字式繼電保護(hù)試驗測試儀產(chǎn)生信號，靈活方便，而且可聯(lián)網(wǎng)組態(tài)現(xiàn)場真實的變電站、配電網(wǎng)絡(luò)，不但可以使學(xué)生對電力系統(tǒng)有一個整體的了解和形象化的概念，而且可以有針對性的對現(xiàn)場技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)和考核。
實驗室的特色優(yōu)勢如下：
1. 實訓(xùn)功能多
可進(jìn)行各種常規(guī)繼電器的特性檢測操作實訓(xùn)、各種微機(jī)繼電保護(hù)裝置的檢測操作實訓(xùn)、電氣二次回路的接線操作實訓(xùn)；利用多套實驗培訓(xùn)系統(tǒng)可實現(xiàn)變電站綜合自動化實訓(xùn)功能。
2. 實訓(xùn)效果好
利用微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀作為測試信號源，符合電力系統(tǒng)繼電保護(hù)現(xiàn)場檢測的典型試驗方式，滿足對微機(jī)繼電保護(hù)裝置及繼電器的現(xiàn)場測試試驗要求，達(dá)到良好的實訓(xùn)效果。
三、實驗室設(shè)備構(gòu)成
  LG-DLK04型 電力系統(tǒng)繼電保護(hù)綜合實訓(xùn)室由12套、LG-DLK02A型 多功能微機(jī)保護(hù)與變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)2套、LG-DKL09型 變電站信號控制系統(tǒng)2套、LG-DLK01A型 變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)1套組成。
（一）多功能微機(jī)保護(hù)與變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)
多功能微機(jī)保護(hù)與變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)包含如下主要設(shè)備：
1. 常規(guī)繼電器組
包括DL-31型電流繼電器、DY-36型電壓繼電器、LCD-4差動繼電器、LG-11型功率方向繼電器、LZ-21型阻抗繼電器、DS-32時間繼電器、DZY-202中間繼電器、JC-2沖擊繼電器、JX-3/1閃光繼電器、JCH-4A重合閘繼電器等多個常規(guī)保護(hù)繼電器。為了方便實驗接線，每個繼電器的模擬量輸入端子（電流或電壓）、動作觸點（常開或常閉）已引到實驗臺面板上。各繼電器可單獨使用，也可根據(jù)需要通過接線將多個繼電器配合使用，如構(gòu)成成組常規(guī)保護(hù)。
2. LGDL-IV多功能實驗裝置
LGDL-IV多功能微機(jī)保護(hù)實驗裝置是一種具有多種成組微機(jī)繼電保護(hù)功能的裝置，通過菜單選擇，可實現(xiàn)10kV-35kV饋線成組微機(jī)保護(hù)測控裝置、110kV線路成組微機(jī)保護(hù)測控裝置、變壓器微機(jī)差動保護(hù)裝置、變壓器微機(jī)后備保護(hù)測控裝置、電容器微機(jī)保護(hù)測控裝置、電動機(jī)微機(jī)保護(hù)測控裝置等功能。
3. LGWX-III微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀
利用LGWX-III微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀，可手動或自動測試各種常規(guī)繼電器的動作特性，也可對微機(jī)保護(hù)裝置或自動裝置進(jìn)行測試及保護(hù)動作分析。
4．二次回路控制模組：
包括多向開關(guān)、斷路器操作回路、紅綠指示燈、分合閘按鈕等組成。
5．實驗臺體
以上1-4項均嵌在實驗臺體上，并包含電力系統(tǒng)一次模擬圖、電源和完善的人身安全防護(hù)措施。
電力系統(tǒng)一次模擬圖面板上包含一次系統(tǒng)模型圖、轉(zhuǎn)換開關(guān)、斷路器分合閘控制信號插孔、斷路器輔助觸點信號插孔及保護(hù)安裝處的電流電壓互感器二次側(cè)信號插孔及短路按鈕等。
常規(guī)繼電器和LGDL-IV多功能微機(jī)保護(hù)實驗裝置可直接從電力系統(tǒng)一次模擬圖面板上取信號進(jìn)行成組繼電保護(hù)實驗。
6. PC機(jī)及配套軟件
PC機(jī)作為實驗操作控制主機(jī)，用于控制測試儀產(chǎn)生實驗信號。PC機(jī)上配套安裝如下軟件：
1) 繼電保護(hù)特性測試系統(tǒng)軟件
用于控制微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀發(fā)出信號，測試各種繼電器的動作特性。
2) 電力網(wǎng)信號源綜合控制系統(tǒng)軟件
可靈活組態(tài)各種結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)系統(tǒng)，實現(xiàn)可視化電力系統(tǒng)潮流分析、短路計算。既可單獨作為潮流分析、短路分析軟件使用，還可通過接口程序，將網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點電壓、各線路電流信號下載到微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀中，實時輸出電網(wǎng)的潮流或故障信號。
（二）變電站信號控制系統(tǒng)
由變電站信號控制主機(jī)組成，控制主機(jī)上安裝“電力網(wǎng)信號源綜合仿真系統(tǒng)軟件”，并與各套實訓(xùn)系統(tǒng)中的LGWX-III微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀構(gòu)成變電站二次信號通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)變電站模型組態(tài)、潮流和故障控制。利用信號源控制主機(jī)設(shè)置變電站模型，控制多臺微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀發(fā)出信號，模擬系統(tǒng)正常運(yùn)行和各種故障情況。當(dāng)模擬變電站正常運(yùn)行時，電力網(wǎng)信號模擬仿真系統(tǒng)軟件進(jìn)行變電站潮流計算，控制主機(jī)將計算出的潮流信號通過網(wǎng)絡(luò)通信同步下載到多臺測試儀中，由信號源系統(tǒng)產(chǎn)生模擬量和各種開關(guān)量給保護(hù)測控系統(tǒng)；當(dāng)模擬系統(tǒng)故障運(yùn)行時，電力網(wǎng)信號模擬仿真系統(tǒng)軟件進(jìn)行變電站故障運(yùn)算，控制主機(jī)將計算出的故障信號同步下載到信號源系統(tǒng)中，提供給保護(hù)測控系統(tǒng)。
（三）變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)
為了更好地滿足多用戶的需求，同時方便實驗教學(xué)，變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)，服務(wù)器與各套實訓(xùn)系統(tǒng)中的LGDL-IV多功能微機(jī)保護(hù)實驗裝置通信，實現(xiàn)遙測、遙信、遙控、遙調(diào)、運(yùn)行監(jiān)控及保護(hù)裝置的定值管理和信息處理等功能。
四、系統(tǒng)功能與方案
（一）常規(guī)繼電器特性測試操作實訓(xùn)
² 使用設(shè)備：每組學(xué)員使用1套多功能微機(jī)保護(hù)與變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)
² 可同時提供實驗組數(shù)：可適用于12組學(xué)員（每組2～3人效果*好）同時進(jìn)行實驗、實訓(xùn)操作。
² 實驗操作：
利用實驗臺體的微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀對各種常規(guī)繼電器的特性進(jìn)行檢測操作考核及實訓(xùn)。
² 實訓(xùn)效果：
通過實訓(xùn)，可培訓(xùn)學(xué)員的繼電保護(hù)現(xiàn)場測試操作技能。
² 實訓(xùn)項目：
1. 常規(guī)電流繼電器特性測試操作實訓(xùn)
利用微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀手動或自動檢測電流繼電器的動作電流、返回電流、返回系數(shù)及動作時間測試。
2. 常規(guī)電壓繼電器特性測試操作實訓(xùn)
利用微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀手動或自動檢測電壓繼電器的動作電壓、返回電壓、返回系數(shù)及動作時間測試。
3. 常規(guī)功率方向繼電器特性測試操作實訓(xùn)
利用微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀手動或自動檢測功率繼電器的動作范圍、*大靈敏角、角度特性、伏安特性。
4. 常規(guī)阻抗繼電器特性測試操作實訓(xùn)
利用微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀手動或自動檢測阻抗繼電器的動作特性、*大靈敏角、記憶作用。
5. 常規(guī)差動繼電器特性測試操作實訓(xùn)
利用微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀手動或自動檢測差動繼電器的比率制動特性。
6．時間繼電器時間精度測試操作實訓(xùn)
利用微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀手動或自動檢測繼電器的動作時間，可將時間精度精確到毫秒級。
7．閃光繼電器的動作測試操作實訓(xùn)
8．沖擊繼電器動作測試操作實訓(xùn)
9．一次重合閘繼電器動作測試操作實訓(xùn)
利用微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀手動或自動檢測重合閘繼電器動作特性和重合時間精度。
（二）微機(jī)保護(hù)測控裝置的檢測操作實訓(xùn)
² 使用設(shè)備：每組學(xué)員使用1套多功能微機(jī)保護(hù)與變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)
² 可同時提供實驗組數(shù)：可適用于12組學(xué)員（每組2～3人效果*好）同時進(jìn)行實驗、實訓(xùn)操作。
² 實驗操作：
利用實驗臺體的微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀對實驗臺體內(nèi)嵌的LGDL-IV多功能實驗裝置的各種功能進(jìn)行檢測操作考核及實訓(xùn)。
² 實訓(xùn)效果：
通過實訓(xùn)，可培訓(xùn)學(xué)員的微機(jī)保護(hù)裝置檢測操作技能。
² 實訓(xùn)項目：
1. 10kV-35kV微機(jī)饋線保護(hù)裝置的檢測操作實訓(xùn)
    利用微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀檢測10kV饋線保護(hù)裝置中的三段電流保護(hù)的動作電流、動作時間精度，反時限電流保護(hù)動作精度。
利用微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀特有的動作序列及錄波功能，可檢測10kV饋線保護(hù)裝置的電流保護(hù)、一次重合閘、后加速保護(hù)等綜合配合檢測實驗。 
2. 110kV微機(jī)饋線保護(hù)裝置的檢測操作實訓(xùn)
利用微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀檢測110kV保護(hù)裝置中的三段接地距離、三段相間距離保護(hù)和零序電流保護(hù)的動作范圍和動作時間精度。
利用微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀特有的動作序列及錄波功能，可檢測110kV線路保護(hù)裝置的距離保護(hù)、零序電流保護(hù)、一次重合閘、后加速保護(hù)等綜合配合檢測實驗。
3. 微機(jī)型變壓器差動保護(hù)裝置的檢測操作實訓(xùn)
利用微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀檢測變壓器差動保護(hù)裝置中的差動速斷保護(hù)的精度、比率制動差動保護(hù)的制動特性曲線。
4. 微機(jī)型變壓器后備保護(hù)裝置的檢測操作實訓(xùn)
利用微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀檢測變壓器后備保護(hù)裝置中的低電壓啟動過電流、復(fù)合電壓啟動過電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)的動作定值精度、動作時間精度。
5. 電容器微機(jī)保護(hù)裝置的檢測操作實訓(xùn)
利用微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀檢測電容器微機(jī)保護(hù)裝置電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、母線失壓保護(hù)等保護(hù)功能的動作定值精度、動作時間精度。
6. 電動機(jī)微機(jī)保護(hù)裝置的檢測操作實訓(xùn)
利用微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀檢測電動機(jī)微機(jī)保護(hù)裝置電流保護(hù)、負(fù)序過流保護(hù)、不平衡保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、起動時間過長等保護(hù)功能的動作定值精度、動作時間精度。
（三）微機(jī)繼電保護(hù)實驗
² 使用設(shè)備：每組學(xué)員使用1套多功能微機(jī)保護(hù)與變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)
² 可同時提供實驗組數(shù)：可適用于12組學(xué)員（每組2～3人效果*好）同時進(jìn)行實驗、實訓(xùn)操作。
² 實驗操作：
利用電力網(wǎng)信號源綜合控制系統(tǒng)軟件進(jìn)行組態(tài)，靈活構(gòu)建一次系統(tǒng)模型，并控制微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀發(fā)出正常運(yùn)行及各種故障情況下的電壓、電流信號，利用LGDL-IV多功能實驗裝置模擬各種成組微機(jī)保護(hù)裝置，進(jìn)行成套微機(jī)繼電保護(hù)實驗?？捎糜谶M(jìn)行繼電保護(hù)原理和技術(shù)考核。
² 實訓(xùn)效果：
通過實訓(xùn)，可使學(xué)員掌握微機(jī)繼電保護(hù)裝置的整定值設(shè)定、整定計算方法。
² 實訓(xùn)項目：
1. 10kV-35kV微機(jī)饋線保護(hù)綜合實驗
包括帶方向三段電流保護(hù)、反時限電流保護(hù)、三相一次重合閘、(前)后加速保護(hù)、零序電壓保護(hù)等實驗。
2. 110kV微機(jī)饋線保護(hù)綜合實驗
包括三段接地距離、三段相間距離保護(hù)、零序電流保護(hù)、三相一次重合閘、后加速保護(hù)等實驗。
3. 變壓器保護(hù)綜合實驗
包括變壓器差動速斷保護(hù)、比率制動差動保護(hù)、過電流保護(hù)、低電壓起動過電流保護(hù)、復(fù)合電壓起動過電流保護(hù)、零序電流保護(hù)、零序電壓保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)等實驗功能。
4. 電容器保護(hù)綜合實驗
包括限時電流速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、母線失壓保護(hù)等實驗。
5. 電動機(jī)保護(hù)綜合實驗
包括過電流保護(hù)、不平衡保護(hù)、接地保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、起動時間過長保護(hù)、低電壓保護(hù)、斷相、過熱等保護(hù)實驗。
（四）電氣二次回路接線實訓(xùn)
² 使用設(shè)備：每組學(xué)員使用1套多功能微機(jī)保護(hù)與變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)
² 可同時提供實驗組數(shù)：可適用于12組學(xué)員（每組2～3人效果*好）同時進(jìn)行實驗、實訓(xùn)操作。
² 實驗操作：
利用實驗臺體的二次回路控制模組及常規(guī)繼電器構(gòu)成實驗電路，利用微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀產(chǎn)生實驗信號進(jìn)行操作實訓(xùn)。
² 實訓(xùn)效果：
通過實訓(xùn)，可培訓(xùn)學(xué)員的電氣二次接線操作技能。
² 實訓(xùn)項目：
1. 具有燈光監(jiān)視的斷路器控制回路的接線實訓(xùn)
2. 帶防跳回路的斷路器控制回路接的線實訓(xùn)
3. 閃光繼電器構(gòu)成的中央信號回路的接線實訓(xùn)
4. 沖擊繼電器構(gòu)成的中央音響信號的接線實訓(xùn)
（五）變電站綜合自動化操作實訓(xùn)及實驗
² 使用設(shè)備：每組學(xué)員使用4-6套多功能微機(jī)保護(hù)與變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)
² 可同時提供實驗組數(shù)：可適用于2-3組學(xué)員同時進(jìn)行實驗、實訓(xùn)操作。
² 實驗方案：
利用多套多功能微機(jī)保護(hù)與變電站綜合自動化實驗培訓(xùn)系統(tǒng)可進(jìn)行變電站綜合自動化操作實訓(xùn)及實驗。
本系統(tǒng)具有強(qiáng)大的組態(tài)功能和良好的開放性，可以根據(jù)實驗設(shè)備的數(shù)量靈活組態(tài)任意結(jié)構(gòu)的變電站進(jìn)行實驗。以6套設(shè)備組成的某一種變電站系統(tǒng)為例說明實驗方案的組成。圖1為一個35kV變電站，變電站的35kV進(jìn)線、變壓器、2回10kV出線及電容器的電壓、電流信號分別用6臺測試儀模擬產(chǎn)生，35kV線路保護(hù)、變壓器保護(hù)、10kV出線保護(hù)及電容器保護(hù)分別用6臺LGDL-IV多功能微機(jī)保護(hù)實驗裝置實現(xiàn)，通過菜單選擇將各裝置配置為不同的保護(hù)功能。
圖1 變電站自動化綜合實驗構(gòu)成示意圖
變電站系統(tǒng)綜合聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，具體包括兩部分：
1) 變電站綜合自動化通信網(wǎng)絡(luò)及監(jiān)控平臺
利用6套實訓(xùn)系統(tǒng)中的LGDL-IV多功能微機(jī)保護(hù)實驗裝置組成變電站綜合自動化通信網(wǎng)絡(luò)，變電站監(jiān)控系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)，即采用1臺變電站綜自監(jiān)控管理服務(wù)器和2臺從機(jī)實現(xiàn)多用戶同時監(jiān)控。

圖2 綜合聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖
變電站綜合自動化監(jiān)控軟界面示意圖如圖3。（僅為示意，可根據(jù)真實的變電站結(jié)構(gòu)靈活組態(tài)）
圖3 變電站自動化后臺監(jiān)控界面
2) 變電站二次信號通信網(wǎng)絡(luò)及控制平臺
6套實驗系統(tǒng)中的LGWX-III微機(jī)型繼電保護(hù)試驗測試儀組成變電站二次信號通信網(wǎng)絡(luò)，并采用信號控制主機(jī)實現(xiàn)變電站模型組態(tài)、潮流和故障控制。
² 實訓(xùn)效果：
通過實訓(xùn)，可培訓(xùn)和考核學(xué)員的變電站運(yùn)行與操作技能。
² 實訓(xùn)項目：
可完成變電站監(jiān)控、35kV輸電線路、變壓器、10kV線路的運(yùn)行和故障模擬、監(jiān)測與保護(hù)、電容器投切運(yùn)行及故障保護(hù)、電動機(jī)運(yùn)行及故障保護(hù)、故障錄波、遙測、遙控、遙信等實驗、變電站電壓調(diào)節(jié)及變電站運(yùn)行操作實訓(xùn)、考核。
（六）課程設(shè)計及畢業(yè)設(shè)計
1. 可利用實訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行繼電保護(hù)課程設(shè)計，方便地檢驗繼電保護(hù)課程設(shè)計成果。
2. 可作為保護(hù)、測控、變電站綜合自動化等相關(guān)方向的畢業(yè)設(shè)計平臺。
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