[发明专利]一种基于图形化数字可编程继电保护实验的教学方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统与自动化技术领域，涉及一种基于图形化数字可编程继电保护实验的教学方法。

背景技术

继电保护是电力系统及自动化专业的一门核心课程。现有的实验教学设备存在不少问题使得该教学得不到良好的效果。

主要存在的问题是：

1.常规基于模拟保护元件的继电保护方法，是将所有涉及的保护继电器(电流继电器、电压继电器及中间继电器和时间继电器)，用线路连接在一起，即将所有的保护逻辑赋予接线中。元器件较多、接线复杂、查错困难，不宜操作和逻辑修改；但又由于继电器的动作速度快、动作继电器比较多,无法直观的观察所有继电器动作关系和动作过程,只能靠重复操作来完成。这既延长了实验时间,又对实验设备的使用寿命造成影响,最终使得实验教学效果不理想。

2.随着计算机仿真技术的发展，近年来采用继电保护器仿真实验，在一定程度上解决了实验的基本逻辑实验，无法和实际的保护系统结合，限于理论方法的理解，对于具体的保护配合等问题感觉抽象。

3.采用定型的微机继电保护装置，保护程序固化在装置中，该系统方便可靠实现、各种保护功能(固定的装置实现相应的保护)，但学生无法介入保护算法的设计和编程，更看不到保护逻辑的执行过程，难以对保护过程有较深刻的理解。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于图形化数字可编程继电保护实验的教学方法，解决了现有技术中存在的继电保护算法无法自主编程和动作过程无法检测的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于图形化数字可编程继电保护实验的教学方法，将基于可编程继电保护装置应用于继电保护的教学实验中，实现在线图形化保护逻辑编程和实时监控被测电量和保护逻辑的执行过程，具体包括以下步骤：

步骤1，采用可编程继电保护装置与继电保护测试仪组成保护的硬件系统；

步骤2，在计算机以保护元件图形组成继电保护逻辑，在线编译，下载到可编程微机继电保护装置中；

步骤3，采用可编程电源或模拟负载及微机继电测试仪，构建设定的故障现象，产生故障源信号；

步骤4，将步骤3产生的故障源信号引入可编程继电保护装置，监测故障源信号的特征量、测试保护逻辑动作执行过程和执行结果。

本发明的特点还在于，

步骤1中的硬件系统包括故障信号源、可编程继电保护装置、断路器和计算机，所述故障信号源、可编程继电保护装置、断路器依次连接，所述可编程继电保护装置通过RS485与计算机通信连接，所述计算机用于进行继电保护逻辑的编程，所述故障信号源提供继电保护的故障信号源至可编程继电保护装置，所述可编程继电保护装置按照电力系统保护的算法，判断故障状态，执行保护出口跳闸，所述计算同时监测被保护参量的数值变化和逻辑动作过程。

步骤2中的保护元件包括过压元件、欠压元件、过流元件、欠流元件、低频元件、过频元件、谐波分量元件、比较元件、反时限元件、过热原件、滑差元件、方向元件，每一个元件完成一个特定保护功能，相互配合组成继电保护逻辑。

步骤3中故障信号源的产生过程为：采用升流器或电力电子电路，产生独立可变幅值的三相电流,通过调节信号源的旋转手柄或旋钮，可以增加或减少输出电流，改变电流的大小或相位可以构造不同的故障特征，从而得到不同的故障信号源。

步骤4具体包括以下步骤：

步骤4.1，将故障源信号引入可编程继电保护装置

将信号源的电流输出信号Ia、Ib、Ic端口，用连接线接入可编程继电保护装置的Ia、Ib、Ic端口，即将信号源引入可编程继电保护装置，可编程继电保护装置利用自身采样程序将故障电流值读入可编程继电保护装置的内存单元中，便于后续处理；

步骤4.2，监测故障源信号的特征量

可编程继电保护装置将读入的故障电流计算出幅值与相位，变成数字量，一方面用于可编程继电保护装置的过流保护算法模块进行保护计算，另一方面用于在调试计算机上实时显示；

步骤4.3，对保护逻辑动作的执行过程进行测试

在计算上用特定的软件建立工程文档，找出三个过流元件与“或”门连接，再与过流保护投退控制信号KG0、及其下侧的由低电压启动单元以及过流保护投退控制信号KG20组成的低电压启动单元相与，组成低电压过流保护实验程序，然后设置保护的定值，将低电压过流保护实验程序编辑、下载至可编程继电保护装置，最后启动与可编程继电保护装置连接的信号源电源，并将与可编程继电保护装置连接的计算机转入监控与调试模式，观察电流幅值和相位的变化；

步骤4.4，得出执行结果