電力系統(tǒng)繼電保護實驗教學系統(tǒng)的研究

李萬里　黃偉琦

摘要：計算機的出現(xiàn)豐富了人們的生活，當然這對于教育領(lǐng)域也不例外。在下位機PC/104工控機內(nèi)，存放著可以保護邏輯判斷原理的程序。在電力系統(tǒng)中，基本上全部電器元件都會涉及到圖元部分，比如變壓器和發(fā)電機等。本文就電力系統(tǒng)繼電保護實驗教學系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計要求進行了簡單的說明，然后就圖形化軟件系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計要求加以分析，希望可以起到一定的參考作用。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；繼電保護；實驗教學系統(tǒng)

0引言

20世紀末，國內(nèi)繼電保護技術(shù)開始和微機相結(jié)合。現(xiàn)階段，微機保護裝置的應用十分廣泛，包括輸電線路和電力主設(shè)備等。由于使用了嵌入式單片機技術(shù)，所以微機保護具有很多優(yōu)點，比如高集成和多功能等。微機保護性能的豐富和增強在一定程度上加大了學習難度。國內(nèi)微機保護實驗裝置的功能較為單一。對于國內(nèi)高等院校而言，針對實驗教學設(shè)置的電力系統(tǒng)繼電保護裝置較為落后，這在一定程度上影響了學生的學習。學校應該根據(jù)學生的實際情況開發(fā)功能較多且具有智能化的微機繼電保護實驗裝置。新的電力系統(tǒng)繼電保護實驗教學系統(tǒng)應該使用VB6.0的集成開發(fā)環(huán)境，并且使用DSP和PC/104。

1實驗教學系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計要求

電力系統(tǒng)繼電保護實驗教學系統(tǒng)應該包含以下三部分，即多媒體教學系統(tǒng)、繼電保護試驗通用裝置以及電力系統(tǒng)的信號發(fā)生器。其中，繼電保護試驗通用裝置由PC／104和DSP組合而成，該裝置具有數(shù)據(jù)采集和輸送、網(wǎng)絡通信以及人機交互等功能。教師利用該通用裝置，可以向?qū)W生演示繼電保護原理，并且對電路工作原理進行測試。當然，教師還可以運用多媒體教學系統(tǒng)進行教學，讓學生能夠形象直觀地理解所學知識。此外，教師還應該運用電力系統(tǒng)信號發(fā)生器，將其和電力系統(tǒng)連接起來，并將其中的信號和濾波等都轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，為接下來的靜模測試做好準備。教師先使用計算機提交實驗結(jié)果，然后將保護動作過程通過多媒體系統(tǒng)再現(xiàn)出來，這樣學生就能從中理解繼電保護原理。實驗教學系統(tǒng)可以根據(jù)接收到的遠程操作指令進行運作，并根據(jù)要求完成微機保護數(shù)字濾波等任務。當執(zhí)行程序編譯完成之后，就應該將其下載到PC/104系統(tǒng)，以在線運行電力系統(tǒng)繼電保護程序。在制作電力系統(tǒng)的信號發(fā)生器時，應該根據(jù)通用試驗保護裝置的相關(guān)參數(shù)進行。

2圖形化軟件系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計要求

計算機的出現(xiàn)豐富了人們的生活，當然這對于教育領(lǐng)域也不例外。在下位機PC/104工控機內(nèi)，存放著可以保護邏輯判斷原理的程序。如果保護原理不同，那么程序模塊也會有所差異。在上位機軟件中使用集成開發(fā)環(huán)境VB6.0，可以對繼電保護算法過程進行模擬，并對中間變量和相量圖加以顯示，這樣可以在一定程度上使研發(fā)新原理的速度加快。

2.1圖形處理功能

圖形處理和操作主要涉及到圖元的編輯和打印等。在電力系統(tǒng)中，基本上全部電器元件都會涉及到圖元部分，比如變壓器和發(fā)電機等。使用坐標定位和圖元繪制，該系統(tǒng)就能夠?qū)崿F(xiàn)圖形處理的功能。教師只需要使用鼠標在計算機上操作就能夠?qū)﹄娖髟鶎膱D形進行繪制，這和傳統(tǒng)的人工繪制相比方便了許多。當然，教師在使用該系統(tǒng)繪制圖元的過程中應該根據(jù)要求進行，比如對顏色和繪圖模式加以注重。當然，教師還需要注意色彩的搭配、繪圖模式和其他高級操作等，這樣才能夠提高繪圖的效率。

2.2計算功能

圖形界面是圖形化軟件系統(tǒng)的前臺，該系統(tǒng)主要通過ODBC對后臺數(shù)據(jù)庫進行訪問。ODBC是“Open Database Connection”的英文縮寫，意思是開放數(shù)據(jù)庫連接。因為系統(tǒng)中用到了可視化變成技術(shù)，所以系統(tǒng)功能可以和圖形界面很好結(jié)合在一起。教師可以通過該系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的查詢和編輯，并按照情況對系統(tǒng)運行方式進行設(shè)置。當然，如果繼電保護裝置出現(xiàn)變化，則應該更新相關(guān)數(shù)據(jù)。當然，該系統(tǒng)還會對電器元件的故障進行計算，并在數(shù)據(jù)庫中存入相關(guān)計算結(jié)果。計算結(jié)果可以顯示為有名值或者標幺值。針對繪制好的線路圖，系統(tǒng)在計算故障時會針對不同的節(jié)點計算導納矩陣。在完成計算過程之后，還需要對量幅值界面進行查看。當然，在計算整定值時，應該按照整定原則進行。教師應該通過ODBC連接視圖和數(shù)據(jù)庫，這樣就能夠更加方便地查看整定結(jié)果。

2.3數(shù)據(jù)庫功能

在電力系統(tǒng)繼電保護實驗教學系統(tǒng)內(nèi)，數(shù)據(jù)內(nèi)存組織也是電力系統(tǒng)所需要的。對于程序的編制過程來說，數(shù)據(jù)內(nèi)存有著十分重要的作用。數(shù)據(jù)庫的設(shè)計和應用具有基礎(chǔ)性的作用。該數(shù)據(jù)庫包含著網(wǎng)絡架構(gòu)的相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)，并且具備與圖形與案件相關(guān)的參數(shù)信息。數(shù)據(jù)庫的冗余度是最低的，并且其程序和數(shù)據(jù)的獨立性也十分高，應用程序在編制方面也較為簡單。數(shù)據(jù)庫還能夠保存故障計算結(jié)果以及整定計算結(jié)果，并將這些結(jié)果輸出為相關(guān)報表。

2.4軟件功能

通過對以上三個模塊的功能加以使用，圖形化軟件系統(tǒng)可以對電力系統(tǒng)繼電保護實驗和算法加以創(chuàng)建。由于該系統(tǒng)將采樣數(shù)據(jù)以表單的方式呈現(xiàn)出來，這樣實驗人員在進行試驗的過程中能夠較為直觀地了解這些數(shù)據(jù)，并深入了解繼電保護實驗的原理。當然，教師還可以引導學生認識到圖形化軟件系統(tǒng)的運行過程。此外，由于該系統(tǒng)內(nèi)的信號分析工具能夠?qū)π盘栴l譜和電氣量向量關(guān)系加以顯示，這樣研究人員在研究的過程中能夠進行離線分析。研究人員還可以利用該系統(tǒng)進行實驗擴展。

3結(jié)語

綜上所述，在大部分高校內(nèi)，針對實驗教學設(shè)置的電力系統(tǒng)繼電保護裝置較為落后，這在一定程度上影響了學生的學習。從中我們不難看出，傳統(tǒng)的繼電保護實驗裝置已無法滿足學生的學習需要。針對微機保護實驗裝置自身的不足，校方應該根據(jù)學生的實際情況開發(fā)功能較多且具有智能化的微機繼電保護實驗裝置。新的電力系統(tǒng)繼電保護實驗教學系統(tǒng)應該使用VB6.0的集成開發(fā)環(huán)境，并且使用DSP和PC/104。

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