[发明专利]一种微机继电保护教学实验系统

权利要求书

1.一种微机继电保护教学实验系统，其特征在于，包括数字运算模块1、电量采集与控制模块2和数据交互模块3，其中所述数字运算模块1分别和所述电量采集与控制模块2、所述数据交互模块3连接；在所述的数字运算模块1内构建不同继电保护类型的运算模型，根据所述电量采集与控制模块2的数据，通过所述数据交互模块3的手动或自动设置，形成不同继电保护类型的实验系统实现故障判断和控制，并记录相关运行信息。

2.根据权利要求1所述的微机继电保护教学实验系统，其特征在于，所述电量采集与控制模块2包括模拟量测量模块21、开关量测量模块22和开关量输出模块23构成，均为独立的模块单元，并可根据继电保护类型选择通道进行组合。

3.根据权利要求2所述的微机继电保护教学实验系统，其特征在于，所述的数字运算模块1内构建的继电保护运算模型，可通过所述数据交互模块3的手动或自动设置方式进行选择，并根据上述选择进行具体的数据和硬件资源配置；数据配置主要针对运算模型中继电保护整定方法中的各类因数进行设置；硬件资源配置主要针对选择的继电保护类型及其运算模型配置所述的模拟量测量模块21、开关量测量模块22和开关量输出模块23的具体通道。

4.根据权利要求3所述的微机继电保护教学实验系统，其特征在于，所述的数字运算模块1内构建的继电保护运算模型的设计上采用流程设计方案；所述流程设计方案设置了多个不同个流程模拟不同继电保护类型运行过程中的基本控制程序和运行中的异常处理，每个流程包含若干个步骤，用于模拟继电保护检测与控制程序或故障处理的具体操作步骤，每个流程中包括跳转步骤号、操作最大时间、条件集和继电器动作集。

5.根据权利要求4所述的微机继电保护教学实验系统，其特征在于，流程分成简单操作流程和多步骤程序操作流程。

6.根据权利要求5所述的微机继电保护教学实验系统，其特征在于，所述简单操作流程用于微机继电保护运行过程中的故障处理，在步骤中检测操作条件集，若满足既定条件，则执行既定继电器动作。

7.根据权利要求5所述的微机继电保护教学实验系统，其特征在于，多步骤程序操作流程中，从第一个步骤开始，在操作最大时间内定时循环检测条件集，若满足既定条件，则执行既定继电器动作并进入下一步骤，若不满足，继续循环直到操作最大时间耗尽时，若条件集仍不满足，退出该循环，进入所述下一步骤。

8.根据权利要求6所述的微机继电保护教学实验系统，其特征在于，基于所述简单操作流程设计的继电保护运算模型包括单相低电压保护，具体包括：

1.采集所有的交流电气量，获取各交流电气量的采样数据；

2.选择某A相线路电压采样数据；

3.根据某A相线路电压采样数据计算幅值；

4.选择低电压保护模块，即判断某A相线路电压低于阈值，判断为发生故障并转入第5步，否则返回第1步；

5.根据继电器动作集输出继电器控制信号。

9.根据权利要求7所述的微机继电保护教学实验系统，其特征在于，基于所述多步骤程序操作流程设计的继电保护运算模型包括三相线路过电流保护，具体包括：

1.采集所有的交流电气量，获取各交流电气量的采样数据；

2.选择所述三相线路电流采样数据；

3.根据所述三相线路电流采样数据计算幅值；

4.选择过电流I段、II段、III段模块，即判断某三相线路电流的幅值与过电流I段、II段、III段的阈值，其中所述阈值依次从大到小，如果幅值高于过电流I段阈值，判断为发生故障并转入第5步；如果幅值介于过电流I段和II段阈值之间，开始第一计时T1直至计时结束，幅值仍介于过电流I段和II段阈值之间判断为发生故障并转入第5步；如果幅值介于过电流II段和III段阈值之间，开始第二计时T2直至计时结束，幅值仍介于过电流II段和III段阈值之间判断为发生故障并转入第5步，其中第二计时T2大于第一计时T1；如果上述条件集均不满足，则转入第1步循环进行检测，直至操作最大时间耗尽，退出该三相线路过电流保护。

5.根据继电器动作集输出继电器控制信号。

10.根据权利要求1-9任一项所述的微机继电保护教学实验系统，其特征在于，开关量输出模块23中包括继电器控制电路，所述继电器控制电路包括直流电源、主开关管S2、第一开关管S1、放电开关管S3、充电电阻R、双向DC/DC变换器、储能电容C1和C2以及控制单元，直流电源输出端与直流母线连接，储能电容C1并联于直流母线正负极，直流母线上串联有主开关管S2，用于控制直流母线上电能的输入，第一开关管S1与充电电阻R串联形成第一充电支路，第一充电支路与主开关管S2并联，双向DC/DC变换器一端连接储能电容C2，另一端与直流母线并联，开关管S3用于控制直流母线上电能的输出；首次上电时，闭合第一充电支路中的第一开关管S1，直流电源的电能一部分给储能电容C1充电，另一部分经过双向DC/DC变换器给储能电容C2充电，当储能电容C2的电压上升到第一设定值时，控制单元控制双向DC/DC变换器停止给储能电容C2充电，并将储能电容C2中的电能放出给直流母线上的储能电容C1进行充电，当高压直流上的储能电容C1电压达到稳态，并且主开关管两侧的电压相等时闭合主开关管S2，在主开关管S2闭合后断开第一开关管S1，首次上电结束。