電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的研究

李萬里　黃偉琦

摘要：計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)豐富了人們的生活，當(dāng)然這對于教育領(lǐng)域也不例外。在下位機(jī)PC/104工控機(jī)內(nèi)，存放著可以保護(hù)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(jī)等。本文就電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)要求進(jìn)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(jì)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(hù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)

0引言

20世紀(jì)末，國內(nèi)繼電保護(hù)技術(shù)開始和微機(jī)相結(jié)合?，F(xiàn)階段，微機(jī)保護(hù)裝置的應(yīng)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(jī)技術(shù)，所以微機(jī)保護(hù)具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如高集成和多功能等。微機(jī)保護(hù)性能的豐富和增強(qiáng)在一定程度上加大了學(xué)習(xí)難度。國內(nèi)微機(jī)保護(hù)實(shí)驗(yàn)裝置的功能較為單一。對于國內(nèi)高等院校而言，針對實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)置的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置較為落后，這在一定程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)。學(xué)校應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況開發(fā)功能較多且具有智能化的微機(jī)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)裝置。新的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)該使用VB6.0的集成開發(fā)環(huán)境，并且使用DSP和PC/104。

1實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)要求

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)該包含以下三部分，即多媒體教學(xué)系統(tǒng)、繼電保護(hù)試驗(yàn)通用裝置以及電力系統(tǒng)的信號發(fā)生器。其中，繼電保護(hù)試驗(yàn)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(luò)通信以及人機(jī)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(hù)原理，并且對電路工作原理進(jìn)行測試。當(dāng)然，教師還可以運(yùn)用多媒體教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生能夠形象直觀地理解所學(xué)知識。此外，教師還應(yīng)該運(yùn)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(zhǔn)備。教師先使用計(jì)算機(jī)提交實(shí)驗(yàn)結(jié)果，然后將保護(hù)動作過程通過多媒體系統(tǒng)再現(xiàn)出來，這樣學(xué)生就能從中理解繼電保護(hù)原理。實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)可以根據(jù)接收到的遠(yuǎn)程操作指令進(jìn)行運(yùn)作，并根據(jù)要求完成微機(jī)保護(hù)數(shù)字濾波等任務(wù)。當(dāng)執(zhí)行程序編譯完成之后，就應(yīng)該將其下載到PC/104系統(tǒng)，以在線運(yùn)行電力系統(tǒng)繼電保護(hù)程序。在制作電力系統(tǒng)的信號發(fā)生器時，應(yīng)該根據(jù)通用試驗(yàn)保護(hù)裝置的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行。

2圖形化軟件系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)要求

計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)豐富了人們的生活，當(dāng)然這對于教育領(lǐng)域也不例外。在下位機(jī)PC/104工控機(jī)內(nèi)，存放著可以保護(hù)邏輯判斷原理的程序。如果保護(hù)原理不同，那么程序模塊也會有所差異。在上位機(jī)軟件中使用集成開發(fā)環(huán)境VB6.0，可以對繼電保護(hù)算法過程進(jìn)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(jī)等。使用坐標(biāo)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(biāo)在計(jì)算機(jī)上操作就能夠?qū)﹄娖髟鶎?yīng)的圖形進(jìn)行繪制，這和傳統(tǒng)的人工繪制相比方便了許多。當(dāng)然，教師在使用該系統(tǒng)繪制圖元的過程中應(yīng)該根據(jù)要求進(jìn)行，比如對顏色和繪圖模式加以注重。當(dāng)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(jì)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(jìn)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?yàn)橄到y(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(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢和編輯，并按照情況對系統(tǒng)運(yùn)行方式進(jìn)行設(shè)置。當(dāng)然，如果繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)變化，則應(yīng)該更新相關(guān)數(shù)據(jù)。當(dāng)然，該系統(tǒng)還會對電器元件的故障進(jìn)行計(jì)算，并在數(shù)據(jù)庫中存入相關(guān)計(jì)算結(jié)果。計(jì)算結(jié)果可以顯示為有名值或者標(biāo)幺值。針對繪制好的線路圖，系統(tǒng)在計(jì)算故障時會針對不同的節(jié)點(diǎn)計(jì)算導(dǎo)納矩陣。在完成計(jì)算過程之后，還需要對量幅值界面進(jìn)行查看。當(dāng)然，在計(jì)算整定值時，應(yīng)該按照整定原則進(jìn)行。教師應(yīng)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(hù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(jì)和應(yīng)用具有基礎(chǔ)性的作用。該數(shù)據(jù)庫包含著網(wǎng)絡(luò)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(dú)立性也十分高，應(yīng)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(jì)算結(jié)果以及整定計(jì)算結(jié)果，并將這些結(jié)果輸出為相關(guān)報(bào)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(hù)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)人員在進(jìn)行試驗(yàn)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(hù)實(shí)驗(yàn)的原理。當(dāng)然，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到圖形化軟件系統(tǒng)的運(yùn)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(jìn)行離線分析。研究人員還可以利用該系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展。

3結(jié)語

綜上所述，在大部分高校內(nèi)，針對實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)置的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置較為落后，這在一定程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)。從中我們不難看出，傳統(tǒng)的繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)裝置已無法滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需要。針對微機(jī)保護(hù)實(shí)驗(yàn)裝置自身的不足，校方應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況開發(fā)功能較多且具有智能化的微機(jī)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)裝置。新的電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)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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