电力系统继电保护实验教学系统的研究

李万里　黄伟琦

摘要：计算机的出现丰富了人们的生活，当然这对于教育领域也不例外。在下位机PC/104工控机内，存放着可以保护逻辑判断原理的程序。在电力系统中，基本上全部电器元件都会涉及到图元部分，比如变压器和发电机等。本文就电力系统继电保护实验教学系统的相关设计要求进行了简单的说明，然后就图形化软件系统的相关设计要求加以分析，希望可以起到一定的参考作用。

关键词：电力系统；继电保护；实验教学系统

0引言

20世纪末，国内继电保护技术开始和微机相结合。现阶段，微机保护装置的应用十分广泛，包括输电线路和电力主设备等。由于使用了嵌入式单片机技术，所以微机保护具有很多优点，比如高集成和多功能等。微机保护性能的丰富和增强在一定程度上加大了学习难度。国内微机保护实验装置的功能较为单一。对于国内高等院校而言，针对实验教学设置的电力系统继电保护装置较为落后，这在一定程度上影响了学生的学习。学校应该根据学生的实际情况开发功能较多且具有智能化的微机继电保护实验装置。新的电力系统继电保护实验教学系统应该使用VB6.0的集成开发环境，并且使用DSP和PC/104。

1实验教学系统的相关设计要求

电力系统继电保护实验教学系统应该包含以下三部分，即多媒体教学系统、继电保护试验通用装置以及电力系统的信号发生器。其中，继电保护试验通用装置由PC／104和DSP组合而成，该装置具有数据采集和输送、网络通信以及人机交互等功能。教师利用该通用装置，可以向学生演示继电保护原理，并且对电路工作原理进行测试。当然，教师还可以运用多媒体教学系统进行教学，让学生能够形象直观地理解所学知识。此外，教师还应该运用电力系统信号发生器，将其和电力系统连接起来，并将其中的信号和滤波等都转换成数字信号，为接下来的静模测试做好准备。教师先使用计算机提交实验结果，然后将保护动作过程通过多媒体系统再现出来，这样学生就能从中理解继电保护原理。实验教学系统可以根据接收到的远程操作指令进行运作，并根据要求完成微机保护数字滤波等任务。当执行程序编译完成之后，就应该将其下载到PC/104系统，以在线运行电力系统继电保护程序。在制作电力系统的信号发生器时，应该根据通用试验保护装置的相关参数进行。

2图形化软件系统的相关设计要求

计算机的出现丰富了人们的生活，当然这对于教育领域也不例外。在下位机PC/104工控机内，存放着可以保护逻辑判断原理的程序。如果保护原理不同，那么程序模块也会有所差异。在上位机软件中使用集成开发环境VB6.0，可以对继电保护算法过程进行模拟，并对中间变量和相量图加以显示，这样可以在一定程度上使研发新原理的速度加快。

2.1图形处理功能

图形处理和操作主要涉及到图元的编辑和打印等。在电力系统中，基本上全部电器元件都会涉及到图元部分，比如变压器和发电机等。使用坐标定位和图元绘制，该系统就能够实现图形处理的功能。教师只需要使用鼠标在计算机上操作就能够对电器元件所对应的图形进行绘制，这和传统的人工绘制相比方便了许多。当然，教师在使用该系统绘制图元的过程中应该根据要求进行，比如对颜色和绘图模式加以注重。当然，教师还需要注意色彩的搭配、绘图模式和其他高级操作等，这样才能够提高绘图的效率。

2.2计算功能

图形界面是图形化软件系统的前台，该系统主要通过ODBC对后台数据库进行访问。ODBC是“Open Database Connection”的英文缩写，意思是开放数据库连接。因为系统中用到了可视化变成技术，所以系统功能可以和图形界面很好结合在一起。教师可以通过该系统进行数据的查询和编辑，并按照情况对系统运行方式进行设置。当然，如果继电保护装置出现变化，则应该更新相关数据。当然，该系统还会对电器元件的故障进行计算，并在数据库中存入相关计算结果。计算结果可以显示为有名值或者标幺值。针对绘制好的线路图，系统在计算故障时会针对不同的节点计算导纳矩阵。在完成计算过程之后，还需要对量幅值界面进行查看。当然，在计算整定值时，应该按照整定原则进行。教师应该通过ODBC连接视图和数据库，这样就能够更加方便地查看整定结果。

2.3数据库功能

在电力系统继电保护实验教学系统内，数据内存组织也是电力系统所需要的。对于程序的编制过程来说，数据内存有着十分重要的作用。数据库的设计和应用具有基础性的作用。该数据库包含着网络架构的相关结构参数，并且具备与图形与案件相关的参数信息。数据库的冗余度是最低的，并且其程序和数据的独立性也十分高，应用程序在编制方面也较为简单。数据库还能够保存故障计算结果以及整定计算结果，并将这些结果输出为相关报表。

2.4软件功能

通过对以上三个模块的功能加以使用，图形化软件系统可以对电力系统继电保护实验和算法加以创建。由于该系统将采样数据以表单的方式呈现出来，这样实验人员在进行试验的过程中能够较为直观地了解这些数据，并深入了解继电保护实验的原理。当然，教师还可以引导学生认识到图形化软件系统的运行过程。此外，由于该系统内的信号分析工具能够对信号频谱和电气量向量关系加以显示，这样研究人员在研究的过程中能够进行离线分析。研究人员还可以利用该系统进行实验扩展。

3结语

综上所述，在大部分高校内，针对实验教学设置的电力系统继电保护装置较为落后，这在一定程度上影响了学生的学习。从中我们不难看出，传统的继电保护实验装置已无法满足学生的学习需要。针对微机保护实验装置自身的不足，校方应该根据学生的实际情况开发功能较多且具有智能化的微机继电保护实验装置。新的电力系统继电保护实验教学系统应该使用VB6.0的集成开发环境，并且使用DSP和PC/104。

参考文献:

[1]朱治中.图形化的发电厂故障分析与继电保护整定综合系统－发电厂图像建模的设计与实现[D].福州:福州大学,2002.

[2]王明江,范春菊,房鑫炎.开放式微机保护试验平台的研制[J].电力系统及其自动化,2003,15(01):63-66.

[3]李雄刚.继电保护故障信息分析处理系统在电力系统的应用研究[D].广东工业大学,2003.

[4]庄恒建,刘万顺,焦邵华等.微机保护用软件测试平台的开发[J].继电器,2004(17).endprint