WLZB—Ⅱ微机线路保护试验台在教学中的应用

陈 婷

（福建水利电力职业技术学院 福建永安 366000）

1 引言

WLZB—Ⅱ微机线路保护试验台是武汉华工大电力自动技术研究所研制的专为实验教学设计的装置。它是一种开放式的实验平台，以软、硬件技术开发的微机保护产品。[1]它主要用于电力类专业的实验教学。我们院校引入了这套装置，在继电保护实验教学上起到良好的辅助作用，同时也便于学生运用所学知识，培养实际动手能力、综合应用能力和创新能力。

2 试验台主要特点

2.1 试验台主要特点

这套装置可以模拟电力系统线路上各种相间短路故障，现场进行手动跳、合闸操作，便于处理紧急事故；它采用封闭、加强型单元机箱结构，可分散或集中安装于开关柜或试验台上运行，且装置本身具有良好的自诊断功能；并且可以根据具体情况对保护装置整定值进行浏览和修改；是采用高性能的80C196为主体，具有很好的稳定性和极高的可靠性。[2]其中数码管显示各种信息，操作简单、灵活，调试方便，有利于教学活动，还具有完善的事故分析功能，包括保护动作时间记录、事件顺序记录和保护投退——装置运行——开入记录等。

2.2 试验台的实验接线

本试验台可以进行电流、电压保护实验或进行阻抗保护实验。当试验台面板上的保护类型控制选择按钮（A站为K3，B站为K4）放在“电流保护”位置时，表示选择保护类型为三段式电流保护，通过整定值的设置，就可以进行电流、电压保护实验；当实验台面板上的控制按钮放在“阻抗保护”位置时，表示选择保护类型为三段式距离保护，就可以进行距离保护实验。实验原理接线如图1、2。

图1 线路保护一次系统图Fig.1 SystemDiagramofPrimaryTransmission Line Protection

图2 WLZB—Ⅱ微机线路保护试验台原理接线图Fig.2 Elementary Wiring Diagram of WLZB-ⅡMicroprocessor-Based Transmission Line Protection Test Beds

2.3 微机线路保护装置

微机保护单元箱的面板布置：

本试验台在A站、B站装有结构完全相同的微机保护装置，微机保护装置的面板可以分成五个区域：

1、数据信息显示屏区域

显示屏上的显示内容分为四个部分，即正常运行显示、故障显示、整定值浏览和整定值修改。正常运行显示内容根据不同的保护有不同的项目，每项显示由类型代码和反映其测量大小的数据组成；故障显示是在装置检测到故障并满足预先设定的条件后自动从正常显示状态切换到故障显示画面，由7个画面组成，相应记录过去七次故障数据。整定值浏览可观看装置的保护设置情况，但是不能修改整定值的大小，只有当输入密码正确时才可进入整定值修改画面。

2、信号指示灯区域

“装置运行”指示灯反映了程序的运行状况，当此指示灯有规律地闪烁时表示程序运行正常；“操作电源”指示灯反映了操作电源的状况，当装置的出口继电器没有操作电源时此指示灯熄灭；

3、手动跳合闸操作区域

由合闸、分闸和选择三个按钮组成了手动合、跳闸操作区域。当同时按压“选择”按钮与“合闸”按钮时，将进行手动合闸操作；当同时按压“选择”按钮与“分闸”按钮时，将进行手动分闸操作。在微机面板上进行手动合、分闸操作的功能类同与在实验台面板上操作对应的控制按钮。

4、装置电源开关

装置电源开关位于面板的右下角。当开关打向“ON”侧时就接通了装置的工作电源，保护装置开始工作；当开关打向“OFF”侧时就断开了装置的工作电源，保护装置停止工作。

5、键盘输入区域

键盘输入区域是进行人机对话的纽带。可以进行面板切换、信号复位、主机复位等。

2.4 装置整定值设置

本装置有两种定值类型：投退型和数值型。整定时不使用的保护功能应将其投入（退出）控制字设置为“退出”。采用的保护功能应将其投入（退出）控制字设置为“投入”，同时按系统实际情况，对相关电流、电压及时限定值认真整定。在本装置中，可以进行整定值浏览和整定值修改。整定值浏览只能通过使用触摸按键观看整定值的设置情况，但不能对其进行修改。只有在输入密码正确的情况下可进行整定值修改。

3 具体实例

以距离保护为例：

3.1 阻抗保护的原理

所谓阻抗保护，就是反应保护安装处至故障点的距离，并根据这一距离的远近而确定是否动作的一种保护装置。[3]

图3 距离保护基本原理说明图Fig.3 Illustration DiagramofFundamental Principles ofDistance Protection

如图3所示，当线路发生短路时，距离保护测量到的阻抗Zm（正常时Zm=ZL，短路时Zm=Zk）小于整定阻抗Zset，即Zm＜Zset，则保护动作；若 Zm＞Zset，保护不动作。

3.2 实验方法

3.2.1 距离保护实验用原理接线如图4所示：

图4 距离保护实验用原理接线图Fig.4 ElementaryWiringDiagramofDistance Protection Experiment

3.2.2 实验方法

当实验台面板上的控制选择旋钮置于“阻抗保护”位置时，表示选择保护类型为三段式距离保护。

由原理接线图可见：A站和B站距离保护硬件结构图是一样的，当A站的保护范围开关旋转至50%处时，表示A站故障时的基本阻抗为5Ω；当A站的保护范围开关旋转至80%处时，表示A站故障时的基本阻抗为8Ω；当A站的保护范围开关旋转至100%处时，表示A站故障时的基本阻抗为10Ω。B站的情况与A站的相同。

距离保护程序正常运行时，微机处于测量状态，显示屏循环显示A、B、C三相电流幅值和AB、BC、CA相线电压幅值；故障时，微机保护的测量阻抗在动作区域内时，先在显示屏上显示故障类型和测量阻抗模值的大小（显示的前两位为故障类型，后三位是测量阻抗模值的大小，中间使用符号“-”隔断。当故障持续时间到时，微机装置根据测量阻抗和整定值的设置情况确定选择出口断电器，并点亮相应的指示灯。若故障显示的类型中第一位是“1”，则表示Ⅰ段出口断路器动作，同时“Ⅰ段动作”指示灯亮；若故障显示的类型中第一位是“2”，则表示Ⅱ段出口断路器动作，同时“Ⅱ段动作”指示灯亮；若故障显示的类型中第一位是“3”，则表示Ⅲ段出口断路器动作，同时“Ⅲ段动作”指示灯亮。故障显示的类型中第二位是1、2、3，则表示相间故障分别为AB、BC、CA相。为了保护实验设备，考虑到阻抗保护的特点，实验可降低电压进行。例如，可选择调压器的输出线电压为50V。

整个实验过程比较简单，操作灵活。实验结果清晰，易于分析故障特征。这套装置包含了线路上保护所有基本原理，通过分组的方式，让学生轮流进行操作，这样每个学生都可以自己动手去演练，使理论和实际更有效的相结合。

结语

引入这套保护装置后，使继电保护这门课程的实验教学内容变得更丰富，实验操作灵活方便，实验设备易于维护，明显降低了实验成本；对学习微机保护知识有很大的帮助。[4]同时学生在这一过程中能力得到了很大的提高。因此，对继电保护的整个教学起到了良好的辅助作用。

[1]杨德先，陆继明.电力系统综合实验原理与指导[M].北京:机械工业出版社,2004.

[2]WLZB—Ⅱ微机线路保护试验台实验指导书[Z].

[3]许建安.电力系统继电保护[M].北京:机械工业出版社,2011.

[4]李秀琴，焦彦军，梁旭.电力系统继电保护通用实验平台设计[J].实验室研究与探索,2011,(6).