HL-DXL24電力系統繼電保護綜合實驗系統

HL-DXL24電力系統繼電保護綜合實驗系統 

1、設備主要技術參數

整個實驗系統控制電源（包括繼電器輔助電壓）均采用安全電壓以內的直流24V電源。實驗信號要求按照電力系統二次標準輸出，且嚴格控制輸出功率，杜絕觸電隱患。

設備入口均設有漏電保護器。必須通過介電強度試驗，未通過此試驗做無效投標處理。證明文件：提供檢測機構出具的檢驗報告，體現介電強度試驗參數，不得出現擊穿或重復飛弧。

能實現多臺繼電保護設備聯網。提供給保護測控系統的二次信號（二次模擬量（4電壓6電流），開關量）由繼電保護實驗臺的信號源系統構成，根據一次系統的結構，信號源由繼電保護實驗臺的微機型繼電保護測試儀，提供電力系統系統的二次模擬量和開關量給保護測控系統（多功能微機保護裝置）。

2、各組成部分技術參數：

1、電力系統繼電保護綜合實驗臺參數：

實驗臺由模擬一次主系統、多功能微機保護裝置、常規繼電器、二次電氣控制等構成。

尺寸：不大于1600*1750*750mm

電源要求：整套設備僅需單相交流電源供電正常運行，適應無三相動力電源的安裝環境。 

2、多功能微機保護裝置參數： 

10kV/35kV線路微機保護裝置模塊（至少含過流I/II/III段、反時限過流、加速段、過流電壓閉鎖、過流方向閉鎖、零序過流I/II/III段、零序反時限、過負荷、低頻減載、低壓減載、TV斷線、零序過壓、低電壓、高周、過電壓、重合閘）

110kV線路成組微機保護裝置模塊（至少含接地距離I/II/III段、相間距離I/II/III段、加速段、零序過流I/II/III段、零序過流方向閉鎖、過負荷、PT斷線、重合閘）

變壓器保護裝置模塊（至少含差動速斷、比例差動、二次諧波制動、高壓后備過流I/II/III段、高壓后備過流電壓閉鎖、高壓后備過流方向閉鎖、高壓后備零序過流I/II段、高壓后備非電量保護、零序電壓、過負荷、間隙過流、低壓后備過流I/II/III段、低壓后備過流電壓閉鎖、低壓后備過流方向閉鎖、低壓后備零序過流I/II段、非電量保護、零序電壓、過負荷、間隙過流）

220kV線路縱聯電流差動保護裝置模塊（單臺裝置實現，至少含分相電流差動、距離I/II/III段、加速段、零序過流、TA斷線、重合閘）提供縱聯電流差動保護壓板及定值界面截圖。

電容器微機保護裝置模塊（至少過流I/II段、反時限過流、零序過流I/II段、零序反時限、不平衡電壓I/II/III段、不平衡電流、低電壓、過電壓、超溫）

電動機微機保護裝置模塊（至少過流I/II/III段、負序過流、零序過流、過負荷、過熱、非電量、低電壓、過電壓、零序過壓）

發電機保護裝置模塊（至少含差動速斷、比例差動、橫差保護、縱向零序電壓、后備過流I/II段、后備過流經電壓、接地電壓、零序電流、定子過負荷定時限過流、定子過負荷反時限過流、負序過流、過壓、低頻、低壓、逆功率）

220kV線路縱聯電流差動保護裝置模塊（單臺裝置實現，至少含分相電流差動、距離I/II/III段、加速段、零序過流、TA斷線、重合閘）提供縱聯電流差動保護壓板及定值界面截圖。

數字式電流繼電器、數字式電壓繼電器、數字式功率方向繼電器、數字式差動繼電器、數字式阻抗繼電器、數字式反時限電流繼電器等數字式繼電器模塊，可通過菜單選擇不同的功能模塊靈活實現。

為了方便實驗接線，在實驗臺內部已經將多功能微機保護裝置的電壓、電流輸入端子、保護跳閘和合閘信號以及斷路器跳、合位開入狀態信號引到實驗臺面板上。

開放保護裝置硬件原理圖、PCB圖及源代碼，可通過編程軟件學生可以參與編程。在學生掌握了ARM單片機的工作原理及編程方法的基礎上，可以自主參與微機保護的編程。微機保護裝置由顯示模塊、控制模塊、采集模塊、邏輯模塊等組成，開放標準顯示界面，顯示參數標準通訊協議，學生只需對對應ID傳輸所需顯示的值即可，可以實現簡單的顯示程序；針對數據采集、保護原理、保護邏輯等提供通道參數，出口控制參數，利用微機保護裝置給出的編程接口和協議，學生可自主設計替代一部分源程序或全部源程序。

3、繼電器配置：

1）、配置電流、電壓、中間、時間電磁型繼電器。

2）、配置獨立的微機型阻抗繼電器，采用觸摸屏設計。微機型阻抗繼電器可以實現多邊形阻抗、方向圓阻抗、全阻抗、直線特性阻抗等特性。

3）、配置獨立的微機型差動繼電器，采用觸摸屏設計。微機型差動繼電器可以實現比例系數、最小Id、最小Ir的整定設置。

4）、配置獨立的微機型功率方向繼電器，采用觸摸屏設計。微機型功率方向繼電器可以實現內角的整定設置。

4、微機型繼電保護測試儀參數： 

1）、功率放大裝置部分可調交流電壓輸出：四相，每相0~90V（有效值）；輸出功率：每相30VA；響應速度：<200us；輸出電壓精度：≤0.5%

2）、功率放大裝置部分可調交流電流輸出：六相，每相0~20A（有效值，單相獨立可調）；角度調節范圍：0-360°（單相獨立可調），調節精度0.1°；基波頻率可調，調節精度0.1Hz。

3）、物理接口控制部分內置多種特性測試模塊以及多個線路模型，特性測試模塊包括：狀態序列測試、時間測試、頻率測試、電流保護測試、阻抗保護測試、通用特性測試、阻抗繼電器特性測試、差動繼電器特性測試、反時限電流繼電器特性測試等模塊。線路模型包括：線路整組模型、變壓器整組模型、電動機保護整組模型、電容器保護整組模型、發電機保護整組模型等；每種類型的模型均可保存4組參數。

4）、物理接口控制部分聯網功能：多臺微機型繼電保護測試儀物理接口控制部分通過智能變電站仿真軟件必須能夠任意聯網。多臺微機型繼電保護測試儀物理接口控制部分可聯網構成二次信號源網絡，在上位機設計組態和智能變電站仿真軟件完成各個電壓等級的一次輸配電網絡的真實組態；輸入一次設備的真實參數，即可完成系統的潮流計算和針對系統中任意點發生任意故障的短路計算；輸入各測控點真實電流互感器和電壓互感器的變比，即可得到該測控點真實的二次電流、電壓值；系統中裝設測控點，可以同步向該測控點的微機保護硬件平臺發送該點真實二次電流、電壓模擬信號，以檢驗各保護的動作情況。由組態軟件組態的一次主接線直觀、真實，輸入真實的設備參數，可以在系統中任意點設置故障類型，很方便的進行潮流計算和短路計算，同步發出各測控點的二次電流、電壓信號。

5）、物理接口控制部分通訊方式：以太網通信接口，必須保證通訊速率不低于100Mb/s。

5、虛擬仿真繼電保護實驗軟件：（配套與實驗臺操作一致的虛擬仿真實驗軟件，通過等比建模實訓系統整體結構，利用虛擬現實技術，構建高度仿真的虛擬實訓環境和實訓對象，在虛擬平臺進行實訓操作完成實訓預習、虛擬仿真實訓。可滿足線上實驗需求。）

1）、可用于校內外電氣工程專業本科生電力系統繼電保護課程的虛擬仿真實驗，能夠有效地改進教學模式，提升教學效果。依托虛擬現實和電力系統繼電保護專業知識，構建高度仿真的虛擬實驗環境和實驗對象，逼真再現電力系統繼電保護實驗系統各環節操作過程和運行狀態，讓學生了解實驗系統的原理、構成，在虛擬平臺進行實驗操作完成實驗預習、虛擬仿真實驗。解決學生對實驗教學的需求與實驗室供給能力之間矛盾，減少真實物理環境的實驗投入，避免實驗過程中的外在風險。

2）、通過建模實驗臺結構，基于動態過程仿真軟件運行平臺開發，利用虛擬現實技術，提供典型的繼電保護實驗資源，算法完善，利用快速計算及單步運行功能反映元器件動作信息，滿足復雜電力系統繼電保護虛擬仿真實驗的要求。

3）、可以設置元器件技術特性參數，實現電力系統繼電保護綜合實驗系統的仿真，反饋參數及動作邏輯；

4）、以實際的實驗系統的操作界面為模板設計，主要包括多功能微機保護裝置、微機型繼電保護測試儀、常規繼電器及配套開關設備的模擬操作，畫面操作方法與實際實驗臺一致。

5）、虛擬連線功能：提供參考原理圖，鼠標點擊接線柱連線，連線方式與實驗臺連線方式一致，系統對接線結果進行判斷并對錯誤連線給出錯誤提示，只有正確的情況下才能進行實驗操作。

6）、復雜故障方式的計算功能：可在實驗模型中自由設置故障點以及故障參數，如故障性質、故障類型、故障距離、過渡電阻等。

7）、能虛擬仿真不同電壓等級的整組保護線路模型以及典型的繼電保護特性測試程序。

8）、微機保護虛擬仿真模塊虛擬接線端子包括電流、電壓接線端子，位置開關量輸入以及保護出口。與仿真系統其他模塊連線實現實驗功能。

9）、配有實驗指導資料，可以展示實驗內容及目的、實驗原理、實驗設計、實驗裝置流程圖和實驗步驟等。

7）、虛擬仿真繼電保護實驗平臺，具有獨立知識產權。終生免費升級，本項目提供不低于30個平臺賬號。

6、智能變電站仿真軟件：（用于仿真試驗信號，測試各種保護的動作特性。由變電站信號控制主機組成，并與各套實訓系統中的微機型繼電保護試驗測試儀構成變電站二次信號通信網絡，實現變電站模型組態、潮流和故障控制。利用信號源控制主機設置變電站模型，控制多臺微機型繼電保護試驗測試儀發出信號，模擬系統正常運行和各種故障情況。）

1）、智能變電站仿真軟件具有圖形操作、潮流計算、短路計算功能。

2）、智能變電站仿真軟件圖模一體化組態功能：可以自行編輯圖形界面以適應電網主接線(輸電網、配電網、變電站)的潮流變化，可以添加刪除設備，修改線路、主變壓器、電容器和電抗器等各個設備的參數。在此之上可以進行各種分析計算，輸出計算結果。組態功能可自由選擇電源、母線、變壓器、線路、負載，且可以對選擇的元件進行移動、縮放、旋轉、刪除及參數設置，以建立各種模型，形成各種計算的模型庫；

3）、智能變電站仿真軟件計算分析功能：能根據圖形組態形成的電網系統，自行形成電力網絡拓撲圖，便于進行計算分析。

4）、智能變電站仿真軟件短路計算功能：根據仿真變電站的主接線圖上設定的故障類型，計算系統故障時的電壓、電流。

5）、智能變電站仿真軟件模擬量信號的同步輸出功能：可連接電力系統繼電保護綜合實驗系統的物理接口箱及功放單元，同步功能可使多臺功放單元的模擬量輸出同步。自由配置模擬量信號輸出點（各斷路器處）。直接通過組態模型中斷路器號鏈接潮流數據或短路計算數據，通過以太網輸出至微機型繼電保護測試儀。用于驗證保護配置、定值整定、故障波形觀測等。還可通過微機型繼電保護測試儀獲取斷路器位置，實時計算并輸出斷路器位置變化后的結果。

6）、智能變電站仿真軟件通訊功能：支持以太網通訊。協議開放、接口方便，可以與電力系統繼電保護綜合實驗系統兼容組成虛實結合的變電站虛實仿真培訓系統。實現變電站一次網絡虛擬化、二次網絡實際配置的虛實結合變電站實驗室建設。

7、配套有課程設計/畢業設計案例。

8、配套有詳細的實驗指導視頻資料。

3、要求能完成的實驗項目

（一）繼電器實驗

1. 常規電流繼電器特性實驗

2. 常規電壓繼電器特性實驗

3. 功率方向繼電器特性實驗

4. 差動繼電器特性實驗

5. 阻抗繼電器特性實驗

6. 時間繼電器實驗

7. 中間繼電器實驗

（二）繼電器保護實驗

1. 常規電流速斷保護實驗

2. 常規電流電壓連鎖速斷保護實驗

3. 6-10kV線路過電流保護實驗

4. 低電壓起動過電流保護及過負荷保護實驗

5. 電流閉鎖電壓速斷保護實驗

6. 單側電源輻射式輸電線路三段式電流保護實驗

（三）創新性實驗

1.微機線路保護編程與調試實驗

2.微機電動機保護編程與調試實驗

3.微機電容器保護編程與調試實驗

4.微機備自投編程與調試實驗

5.微機變壓器保護編程與調試實驗

6.微機保護裝置參數在線修改及監測

（四）繼電保護仿真實驗

1.電力系統故障仿真

2.電流速斷保護仿真

3.三段式過流保護仿真

4.過電流保護及自動重合閘仿真

5.單側電源輻射式輸電線路三段式電流保護實驗

（五）10kV-35kV微機保護綜合實驗

、最小運行方式下三段電流保護實驗

10kV線路過電流保護實驗

35kV線路電流電壓聯鎖速斷保護實驗

方向性過電流保護實驗

反時限電流保護實驗

過電流保護與自動重合閘前加速保護實驗

過電流保護與自動重合閘后加速保護實驗

零序電壓保護實驗

（六） 110kV微機保護綜合實驗

   110kV線路方向圓相間距離保護實驗

   110kV線路方向圓接地距離保護實驗

   三段式距離保護實驗

   零序電流保護實驗

   零序方向保護實驗

   零序電壓閉鎖實驗

   距離保護與自動重合閘實驗

   零序電流保護與自動重合閘實驗

（七） 220kV微機保護綜合實驗

分相電流差動實驗

    三段式距離保護實驗

    零序過流

    距離保護與自動重合閘實驗

（八）、電容器保護綜合實驗

   電容器電流速斷保護實驗

   電容器過電流保護實驗

   電容器過電壓保護實驗

   電容器母線失壓保護實驗

（九）、電動機保護綜合實驗

   電動機過電流保護實驗

   電動機不平衡保護實驗

   電動機接地保護實驗

   電動機堵轉保護實驗

   電動機起動時間過長保護實驗

   電動機低電壓保護實驗

   電動機過熱保護實驗

（十）、發電機保護實驗（其中差動保護為三相差動）

   發電機差動速斷保護實驗

   發電機比率制動差動保護實驗

   發電機模擬超溫保護實驗

   發電機模擬過溫保護實驗

   發電機過電流保護實驗

   發電機低電壓閉鎖過電流保護實驗

   發電機復合電壓閉鎖過電流保護實驗

   發電機過電壓保護實驗

   發電機零序過壓保護實驗

   發電機負序過壓保護實驗

   發電機低電壓保護實驗

   發電機過負荷保護實驗

   發電機模擬超溫保護實驗

   發電機模擬過溫告警實驗

（十一）、變壓器保護綜合實驗（其中差動保護為三相差動）

   變壓器電流速斷保護實驗

   變壓器差動速斷保護實驗

   變壓器比率制動差動保護實驗

   變壓器過電流保護實驗

   變壓器低電壓起動過電流保護實驗

   變壓器復合電壓起動過電流保護實驗

   變壓器過負荷保護實驗

   模擬重瓦斯告警、跳閘實驗

   模擬輕瓦斯告警實驗

   模擬超溫告警、跳閘實驗

   模擬過溫告警實驗

（十二）、數字式繼電器特性實驗

   數字式電流繼電器特性實驗

   數字式電壓繼電器特性實驗

   數字式功率方向繼電器特性實驗

   數字式差動繼電器特性實驗

   數字式阻抗繼電器特性實驗  

   數字式反時限電器特性實驗  

   數字式負序繼電器特性試驗

（十三） 繼電保護虛擬仿真實驗（與實物操作一致）

   虛擬仿真繼電器特性實驗

   虛擬仿真微機保護綜合實驗

   虛擬仿真變壓器保護綜合實驗

   虛擬仿真電容器保護綜合實驗

   虛擬仿真電動機保護綜合實驗

   虛擬仿真發電機差動保護實驗

   虛擬仿真發電機后備保護實驗等實驗

（十四）電力系統分析課程實驗

   電力系統電氣主接線圖的設計與組態

   開式電力網絡的潮流計算

   環網的潮流計算

   電力網的電壓和功率分布

   電力系統不對稱故障的分析計算

   電力系統三相短路的分析計算

   電力系統潮流分析實驗

   電力系統短路計算實驗