多功能微機保護與變電站綜合自動(dòng)化實(shí)驗培訓系統建設方案_電力自動(dòng)化實(shí)訓設備

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多功能微機保護與變電站綜合自動(dòng)化實(shí)驗培訓系統建設方案

一、實(shí)驗室建設目標
1. 建立與當前電力系統發(fā)展現狀相適應的電力系統繼電保護綜合實(shí)訓室，培養具有較高專(zhuān)業(yè)技能、能夠從事變電站及配電網(wǎng)運行、輸電配電操作與技術(shù)管理、工礦企業(yè)電氣運行等工作的高素質(zhì)技能型人才。
2. 建成實(shí)驗、實(shí)踐、實(shí)訓一體的綜合型實(shí)踐教學(xué)平臺，為《工廠(chǎng)供電技術(shù)》、《工廠(chǎng)電氣控制技術(shù)》、《電力系統繼電保護》、《電力系統微機保護》、《電力系統遠動(dòng)》、《變電站綜合自動(dòng)化》等課程提供綜合性、開(kāi)放性、研究性、設計性實(shí)驗，并提高學(xué)生的專(zhuān)業(yè)操作技能。
3. 為電氣自動(dòng)化技術(shù)、電力系統自動(dòng)化技術(shù)及供用電技術(shù)等相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的課程設計和畢業(yè)設計提供良好的研究設計平臺。
4. 真實(shí)模擬現場(chǎng)設備構成及運行，為學(xué)生進(jìn)行專(zhuān)業(yè)技能訓練提供實(shí)訓平臺，并可培訓和考核從事發(fā)電廠(chǎng)、變電站、電力系統第一線(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的操作、運行、維護、檢修和調試的現場(chǎng)技術(shù)工程人員。
5. 為電氣工程、電力系統等方向的科學(xué)研究提供試驗平臺。
二、實(shí)驗室的主要功能及特色優(yōu)勢
擬建的電力系統繼電保護綜合實(shí)訓室是結合*新的繼電保護、輸配電和變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)，采用現場(chǎng)實(shí)際的試驗方法，利用*新的實(shí)驗設備構建而成。
繼電保護實(shí)驗室采用電力系統常用的數字式繼電保護試驗測試儀產(chǎn)生信號，靈活方便，而且可聯(lián)網(wǎng)組態(tài)現場(chǎng)真實(shí)的變電站、配電網(wǎng)絡(luò )，不但可以使學(xué)生對電力系統有一個(gè)整體的了解和形象化的概念，而且可以有針對性的對現場(chǎng)技術(shù)人員進(jìn)行培訓和考核。
實(shí)驗室的特色優(yōu)勢如下：
1. 實(shí)訓功能多
可進(jìn)行各種常規繼電器的特性檢測操作實(shí)訓、各種微機繼電保護裝置的檢測操作實(shí)訓、電氣二次回路的接線(xiàn)操作實(shí)訓；利用多套實(shí)驗培訓系統可實(shí)現變電站綜合自動(dòng)化實(shí)訓功能。
2. 實(shí)訓效果好
利用微機型繼電保護試驗測試儀作為測試信號源，符合電力系統繼電保護現場(chǎng)檢測的典型試驗方式，滿(mǎn)足對微機繼電保護裝置及繼電器的現場(chǎng)測試試驗要求，達到良好的實(shí)訓效果。
三、實(shí)驗室設備構成
LG-DLK04型電力系統繼電保護綜合實(shí)訓室由12套、LG-DLK02A型多功能微機保護與變電站綜合自動(dòng)化實(shí)驗培訓系統2套、LG-DKL09型變電站信號控制系統2套、LG-DLK01A型變電站綜合自動(dòng)化監控系統1套組成。
（一）多功能微機保護與變電站綜合自動(dòng)化實(shí)驗培訓系統
多功能微機保護與變電站綜合自動(dòng)化實(shí)驗培訓系統包含如下主要設備：
1. 常規繼電器組
包括DL-31型電流繼電器、DY-36型電壓繼電器、LCD-4差動(dòng)繼電器、LG-11型功率方向繼電器、LZ-21型阻抗繼電器、DS-32時(shí)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(gè)常規保護繼電器。為了方便實(shí)驗接線(xiàn)，每個(gè)繼電器的模擬量輸入端子（電流或電壓）、動(dòng)作觸點(diǎn)（常開(kāi)或常閉）已引到實(shí)驗臺面板上。各繼電器可單獨使用，也可根據需要通過(guò)接線(xiàn)將多個(gè)繼電器配合使用，如構成成組常規保護。
2. LGDL-IV多功能實(shí)驗裝置
LGDL-IV多功能微機保護實(shí)驗裝置是一種具有多種成組微機繼電保護功能的裝置，通過(guò)菜單選擇，可實(shí)現10kV-35kV饋線(xiàn)成組微機保護測控裝置、110kV線(xiàn)路成組微機保護測控裝置、變壓器微機差動(dòng)保護裝置、變壓器微機后備保護測控裝置、電容器微機保護測控裝置、電動(dòng)機微機保護測控裝置等功能。
3. LGWX-III微機型繼電保護試驗測試儀
利用LGWX-III微機型繼電保護試驗測試儀，可手動(dòng)或自動(dòng)測試各種常規繼電器的動(dòng)作特性，也可對微機保護裝置或自動(dòng)裝置進(jìn)行測試及保護動(dòng)作分析。
4．二次回路控制模組：
包括多向開(kāi)關(guān)、斷路器操作回路、紅綠指示燈、分合閘按鈕等組成。
5．實(shí)驗臺體
以上1-4項均嵌在實(shí)驗臺體上，并包含電力系統一次模擬圖、電源和完善的人身安全防護措施。
電力系統一次模擬圖面板上包含一次系統模型圖、轉換開(kāi)關(guān)、斷路器分合閘控制信號插孔、斷路器輔助觸點(diǎn)信號插孔及保護安裝處的電流電壓互感器二次側信號插孔及短路按鈕等。
常規繼電器和LGDL-IV多功能微機保護實(shí)驗裝置可直接從電力系統一次模擬圖面板上取信號進(jìn)行成組繼電保護實(shí)驗。
6. PC機及配套軟件
PC機作為實(shí)驗操作控制主機，用于控制測試儀產(chǎn)生實(shí)驗信號。PC機上配套安裝如下軟件：
1) 繼電保護特性測試系統軟件
用于控制微機型繼電保護試驗測試儀發(fā)出信號，測試各種繼電器的動(dòng)作特性。
2) 電力網(wǎng)信號源綜合控制系統軟件
可靈活組態(tài)各種結構的電網(wǎng)系統，實(shí)現可視化電力系統潮流分析、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(guò)接口程序，將網(wǎng)絡(luò )中各節點(diǎn)電壓、各線(xiàn)路電流信號下載到微機型繼電保護試驗測試儀中，實(shí)時(shí)輸出電網(wǎng)的潮流或故障信號。
（二）變電站信號控制系統
由變電站信號控制主機組成，控制主機上安裝“電力網(wǎng)信號源綜合仿真系統軟件”，并與各套實(shí)訓系統中的LGWX-III微機型繼電保護試驗測試儀構成變電站二次信號通信網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現變電站模型組態(tài)、潮流和故障控制。利用信號源控制主機設置變電站模型，控制多臺微機型繼電保護試驗測試儀發(fā)出信號，模擬系統正常運行和各種故障情況。當模擬變電站正常運行時(shí)，電力網(wǎng)信號模擬仿真系統軟件進(jìn)行變電站潮流計算，控制主機將計算出的潮流信號通過(guò)網(wǎng)絡(luò )通信同步下載到多臺測試儀中，由信號源系統產(chǎn)生模擬量和各種開(kāi)關(guān)量給保護測控系統；當模擬系統故障運行時(shí)，電力網(wǎng)信號模擬仿真系統軟件進(jìn)行變電站故障運算，控制主機將計算出的故障信號同步下載到信號源系統中，提供給保護測控系統。
（三）變電站綜合自動(dòng)化監控系統
為了更好地滿(mǎn)足多用戶(hù)的需求，同時(shí)方便實(shí)驗教學(xué)，變電站綜合自動(dòng)化監控系統采用C/S結構，服務(wù)器與各套實(shí)訓系統中的LGDL-IV多功能微機保護實(shí)驗裝置通信，實(shí)現遙測、遙信、遙控、遙調、運行監控及保護裝置的定值管理和信息處理等功能。
四、系統功能與方案
（一）常規繼電器特性測試操作實(shí)訓
² 使用設備：每組學(xué)員使用1套多功能微機保護與變電站綜合自動(dòng)化實(shí)驗培訓系統
² 可同時(shí)提供實(shí)驗組數：可適用于12組學(xué)員（每組2～3人效果*好）同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗、實(shí)訓操作。
² 實(shí)驗操作：
利用實(shí)驗臺體的微機型繼電保護試驗測試儀對各種常規繼電器的特性進(jìn)行檢測操作考核及實(shí)訓。
² 實(shí)訓效果：
通過(guò)實(shí)訓，可培訓學(xué)員的繼電保護現場(chǎng)測試操作技能。
² 實(shí)訓項目：
1. 常規電流繼電器特性測試操作實(shí)訓
利用微機型繼電保護試驗測試儀手動(dòng)或自動(dòng)檢測電流繼電器的動(dòng)作電流、返回電流、返回系數及動(dòng)作時(shí)間測試。
2. 常規電壓繼電器特性測試操作實(shí)訓
利用微機型繼電保護試驗測試儀手動(dòng)或自動(dòng)檢測電壓繼電器的動(dòng)作電壓、返回電壓、返回系數及動(dòng)作時(shí)間測試。
3. 常規功率方向繼電器特性測試操作實(shí)訓
利用微機型繼電保護試驗測試儀手動(dòng)或自動(dòng)檢測功率繼電器的動(dòng)作范圍、*大靈敏角、角度特性、伏安特性。
4. 常規阻抗繼電器特性測試操作實(shí)訓
利用微機型繼電保護試驗測試儀手動(dòng)或自動(dòng)檢測阻抗繼電器的動(dòng)作特性、*大靈敏角、記憶作用。
5. 常規差動(dòng)繼電器特性測試操作實(shí)訓
利用微機型繼電保護試驗測試儀手動(dòng)或自動(dòng)檢測差動(dòng)繼電器的比率制動(dòng)特性。
6．時(shí)間繼電器時(shí)間精度測試操作實(shí)訓
利用微機型繼電保護試驗測試儀手動(dòng)或自動(dòng)檢測繼電器的動(dòng)作時(shí)間，可將時(shí)間精度精確到毫秒級。
7．閃光繼電器的動(dòng)作測試操作實(shí)訓
8．沖擊繼電器動(dòng)作測試操作實(shí)訓
9．一次重合閘繼電器動(dòng)作測試操作實(shí)訓
利用微機型繼電保護試驗測試儀手動(dòng)或自動(dòng)檢測重合閘繼電器動(dòng)作特性和重合時(shí)間精度。
（二）微機保護測控裝置的檢測操作實(shí)訓
² 使用設備：每組學(xué)員使用1套多功能微機保護與變電站綜合自動(dòng)化實(shí)驗培訓系統
² 可同時(shí)提供實(shí)驗組數：可適用于12組學(xué)員（每組2～3人效果*好）同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗、實(shí)訓操作。
² 實(shí)驗操作：
利用實(shí)驗臺體的微機型繼電保護試驗測試儀對實(shí)驗臺體內嵌的LGDL-IV多功能實(shí)驗裝置的各種功能進(jìn)行檢測操作考核及實(shí)訓。
² 實(shí)訓效果：
通過(guò)實(shí)訓，可培訓學(xué)員的微機保護裝置檢測操作技能。
² 實(shí)訓項目：
1. 10kV-35kV微機饋線(xiàn)保護裝置的檢測操作實(shí)訓
利用微機型繼電保護試驗測試儀檢測10kV饋線(xiàn)保護裝置中的三段電流保護的動(dòng)作電流、動(dòng)作時(shí)間精度，反時(shí)限電流保護動(dòng)作精度。
利用微機型繼電保護試驗測試儀特有的動(dòng)作序列及錄波功能，可檢測10kV饋線(xiàn)保護裝置的電流保護、一次重合閘、后加速保護等綜合配合檢測實(shí)驗。
2. 110kV微機饋線(xiàn)保護裝置的檢測操作實(shí)訓
利用微機型繼電保護試驗測試儀檢測110kV保護裝置中的三段接地距離、三段相間距離保護和零序電流保護的動(dòng)作范圍和動(dòng)作時(shí)間精度。
利用微機型繼電保護試驗測試儀特有的動(dòng)作序列及錄波功能，可檢測110kV線(xiàn)路保護裝置的距離保護、零序電流保護、一次重合閘、后加速保護等綜合配合檢測實(shí)驗。
3. 微機型變壓器差動(dòng)保護裝置的檢測操作實(shí)訓
利用微機型繼電保護試驗測試儀檢測變壓器差動(dòng)保護裝置中的差動(dòng)速斷保護的精度、比率制動(dòng)差動(dòng)保護的制動(dòng)特性曲線(xiàn)。
4. 微機型變壓器后備保護裝置的檢測操作實(shí)訓
利用微機型繼電保護試驗測試儀檢測變壓器后備保護裝置中的低電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流、復合電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護、過(guò)負荷保護的動(dòng)作定值精度、動(dòng)作時(shí)間精度。
5. 電容器微機保護裝置的檢測操作實(shí)訓
利用微機型繼電保護試驗測試儀檢測電容器微機保護裝置電流保護、過(guò)電壓保護、母線(xiàn)失壓保護等保護功能的動(dòng)作定值精度、動(dòng)作時(shí)間精度。
6. 電動(dòng)機微機保護裝置的檢測操作實(shí)訓
利用微機型繼電保護試驗測試儀檢測電動(dòng)機微機保護裝置電流保護、負序過(guò)流保護、不平衡保護、堵轉保護、起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(cháng)等保護功能的動(dòng)作定值精度、動(dòng)作時(shí)間精度。
（三）微機繼電保護實(shí)驗
² 使用設備：每組學(xué)員使用1套多功能微機保護與變電站綜合自動(dòng)化實(shí)驗培訓系統
² 可同時(shí)提供實(shí)驗組數：可適用于12組學(xué)員（每組2～3人效果*好）同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗、實(shí)訓操作。
² 實(shí)驗操作：
利用電力網(wǎng)信號源綜合控制系統軟件進(jìn)行組態(tài)，靈活構建一次系統模型，并控制微機型繼電保護試驗測試儀發(fā)出正常運行及各種故障情況下的電壓、電流信號，利用LGDL-IV多功能實(shí)驗裝置模擬各種成組微機保護裝置，進(jìn)行成套微機繼電保護實(shí)驗?？捎糜谶M(jìn)行繼電保護原理和技術(shù)考核。
² 實(shí)訓效果：
通過(guò)實(shí)訓，可使學(xué)員掌握微機繼電保護裝置的整定值設定、整定計算方法。
² 實(shí)訓項目：
1. 10kV-35kV微機饋線(xiàn)保護綜合實(shí)驗
包括帶方向三段電流保護、反時(shí)限電流保護、三相一次重合閘、(前)后加速保護、零序電壓保護等實(shí)驗。
2. 110kV微機饋線(xiàn)保護綜合實(shí)驗
包括三段接地距離、三段相間距離保護、零序電流保護、三相一次重合閘、后加速保護等實(shí)驗。
3. 變壓器保護綜合實(shí)驗
包括變壓器差動(dòng)速斷保護、比率制動(dòng)差動(dòng)保護、過(guò)電流保護、低電壓起動(dòng)過(guò)電流保護、復合電壓起動(dòng)過(guò)電流保護、零序電流保護、零序電壓保護、過(guò)負荷保護等實(shí)驗功能。
4. 電容器保護綜合實(shí)驗
包括限時(shí)電流速斷保護、過(guò)電流保護、過(guò)電壓保護、母線(xiàn)失壓保護等實(shí)驗。
5. 電動(dòng)機保護綜合實(shí)驗
包括過(guò)電流保護、不平衡保護、接地保護、堵轉保護、起動(dòng)時(shí)間過(guò)長(cháng)保護、低電壓保護、斷相、過(guò)熱等保護實(shí)驗。
（四）電氣二次回路接線(xiàn)實(shí)訓
² 使用設備：每組學(xué)員使用1套多功能微機保護與變電站綜合自動(dòng)化實(shí)驗培訓系統
² 可同時(shí)提供實(shí)驗組數：可適用于12組學(xué)員（每組2～3人效果*好）同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗、實(shí)訓操作。
² 實(shí)驗操作：
利用實(shí)驗臺體的二次回路控制模組及常規繼電器構成實(shí)驗電路，利用微機型繼電保護試驗測試儀產(chǎn)生實(shí)驗信號進(jìn)行操作實(shí)訓。
² 實(shí)訓效果：
通過(guò)實(shí)訓，可培訓學(xué)員的電氣二次接線(xiàn)操作技能。
² 實(shí)訓項目：
1. 具有燈光監視的斷路器控制回路的接線(xiàn)實(shí)訓
2. 帶防跳回路的斷路器控制回路接的線(xiàn)實(shí)訓
3. 閃光繼電器構成的中央信號回路的接線(xiàn)實(shí)訓
4. 沖擊繼電器構成的中央音響信號的接線(xiàn)實(shí)訓
（五）變電站綜合自動(dòng)化操作實(shí)訓及實(shí)驗
² 使用設備：每組學(xué)員使用4-6套多功能微機保護與變電站綜合自動(dòng)化實(shí)驗培訓系統
² 可同時(shí)提供實(shí)驗組數：可適用于2-3組學(xué)員同時(shí)進(jìn)行實(shí)驗、實(shí)訓操作。
² 實(shí)驗方案：
利用多套多功能微機保護與變電站綜合自動(dòng)化實(shí)驗培訓系統可進(jìn)行變電站綜合自動(dòng)化操作實(shí)訓及實(shí)驗。
本系統具有強大的組態(tài)功能和良好的開(kāi)放性，可以根據實(shí)驗設備的數量靈活組態(tài)任意結構的變電站進(jìn)行實(shí)驗。以6套設備組成的某一種變電站系統為例說(shuō)明實(shí)驗方案的組成。圖1為一個(gè)35kV變電站，變電站的35kV進(jìn)線(xiàn)、變壓器、2回10kV出線(xiàn)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(xiàn)路保護、變壓器保護、10kV出線(xiàn)保護及電容器保護分別用6臺LGDL-IV多功能微機保護實(shí)驗裝置實(shí)現，通過(guò)菜單選擇將各裝置配置為不同的保護功能。

圖1 變電站自動(dòng)化綜合實(shí)驗構成示意圖

變電站系統綜合聯(lián)網(wǎng)結構圖如圖2所示，具體包括兩部分：
1) 變電站綜合自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò )及監控平臺
利用6套實(shí)訓系統中的LGDL-IV多功能微機保護實(shí)驗裝置組成變電站綜合自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò )，變電站監控系統采用C/S結構，即采用1臺變電站綜自監控管理服務(wù)器和2臺從機實(shí)現多用戶(hù)同時(shí)監控。

圖2 綜合聯(lián)網(wǎng)結構示意圖

變電站綜合自動(dòng)化監控軟界面示意圖如圖3。（僅為示意，可根據真實(shí)的變電站結構靈活組態(tài)）

圖3 變電站自動(dòng)化后臺監控界面

2) 變電站二次信號通信網(wǎng)絡(luò )及控制平臺
6套實(shí)驗系統中的LGWX-III微機型繼電保護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實(shí)現變電站模型組態(tài)、潮流和故障控制。
² 實(shí)訓效果：
通過(guò)實(shí)訓，可培訓和考核學(xué)員的變電站運行與操作技能。
² 實(shí)訓項目：
可完成變電站監控、35kV輸電線(xiàn)路、變壓器、10kV線(xiàn)路的運行和故障模擬、監測與保護、電容器投切運行及故障保護、電動(dòng)機運行及故障保護、故障錄波、遙測、遙控、遙信等實(shí)驗、變電站電壓調節及變電站運行操作實(shí)訓、考核。
（六）課程設計及畢業(yè)設計
1. 可利用實(shí)訓系統進(jìn)行繼電保護課程設計，方便地檢驗繼電保護課程設計成果。
2. 可作為保護、測控、變電站綜合自動(dòng)化等相關(guān)方向的畢業(yè)設計平臺。

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