Abstract:Thepaperintroducedthroughtheirowneffortsandpracticeexperience,theRelayProtectionofthedevelopmentofpracticeteaching,startingfromthesavemoney,hands-on,self-madeteaching,emphasizingtheimportanceofthepracticeteaching,practiceteaching,curriculumdevelopment,andthewaysoutoftheRelayProtectiontrainingbreakthrough,combiningtheorywithpractice,toimprovethestudents'abilitiesandteachingquality.
关键词:《继电保护》实训;创造条件;自制教具;开足实训;实践教学
Keywords:RelayProtectiontraining;createconditions;self-madeteachingaids;alltraining;practicalteaching
中图分类号:G71文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)17-0168-01
0引言
《教学计划和教学大纲》规定,《继电保护》课电力专业共102学时,供电专业共92学时,其实训课为20学时,大约占总学时的四分之一。可见实训课是《继电保护》课程的重要环节之一。但是现有的教学仪器、实训设备状况与《大纲》要求远远不相适应,专业仪器奇缺,实训开课不足,严重影响着《继保》课的教学质量。如何加强实训教学呢?笔者通过实践,提出几点粗浅看法,以求教于同行。
1创造条件,开足实训
《继电保护》书中虽然没明确规定做哪些实训,也没提供实训指导书,但是对于职业学院或中专的学生来说,所学理论应该密切联系生产实际,力求具有突出的技能和熟练的操作能力。
1.1充分利用其他专业课仪器和实训室我校原来是“市级普通中专校”,备有部分的专业课仪器。因为电力类所开设的专业课必然有千丝万缕的联系。因此,有些设备可以共用。如《电工测量与电工实验》课、《电机学》课的仪器:即调压器、电流表、电压表、兆欧表、电秒表、负载、对线灯、接触器、按钮、硅整流直流设备及电工实验室等,再加上可以动作的旧继电器就可做电磁型电流、电压、时间、中间和信号等继电器的特性实验和一段式电流保护模拟实验。当时由于仪器太少只能开设两组。即弥补了实验仪器的不足,又加深了对知识的理解,还节约了资金。实践证明:利用其他专业课仪器,开设《继电保护》实训,这是解决实训开不出的捷径。
1.2制教具任何一门学科都有部分仪器可以自制,《继电保护》也不例外。自制教具可以少花钱,多办事,可以较快地改善实践教学条件。特别是在当前资金短缺的条件下,更应提倡。笔者根据教才内容和学校实训设备亲自动手,制作(组装)两台《继电保护》实验台,提高了学生在实训过程中的操作速度,且便于观察继电器动作过程,保证了人身及设备安全,减少设备损坏率。随着时间的推移,学校招生人数的增加,各实验室建设也在相应的不断扩大。且操作方便、直观又安全,适用性强,大大提高了学生的动手机会和动手能力,收到了很好的实训效果。
1.3参观职教的实践教学不能固守普教的封闭型模式,必须建立开放型模式。冲破小课堂的束缚,到大课堂去参观。适用于校内无设备开不了的实训。例如:回顾继电保护发展的历史,从直接动作式的电磁脱扣机构到机电型距离继电保护,然后随着电子工业的发展,从电子管型的高频保护开始到集成型静态继电保护装置,它们的共同特点是:输入、输出量以及在继电保护装置各个环节的“流通”过程中的“信息”都是“模拟量”,因此统称为“模拟型继电保护装置”。
2运用电教手段,提高实践教学质量
我校经过40多年的努力,从市级普通中专校升为重点中专校;而后又升为全日制普通高职学院。把先进的电教手段恰当地运用到《继电保护》实训教学中来,克服实训中遇到的困难,减少教学难度,弥补实训之不足,提高教学质量。主要有两方面:
2.1增强实训效果电化教学直观形象,声像并茂,感染力强。可以不受时空限制,缓慢发生的变化“化慢为快”,使瞬时快速发生的变化“化快为慢”。还可使可见度小的实验“化小为大”,使室内容不下的实验“化大为小”,使复杂的实验“化繁为简”。
例如:(1)利用仿真电站设备模拟实验,在微机模拟图上设置某条线路、设备故障或事故状态时,线路保护或者设备保护一旦达到它的整定值就立即动作,“控制回路指挥断路器自动断开,使发生故障的设备迅速与电力系统其余健全的部分隔离开来,最大限度地减轻故障对电力系统的影响,减轻故障设备的损坏程度”。同时发出故障信号,即主控制屏上关光字牌亮,便显示出故障原因;蜂呜器响、报警提示灯亮,提醒运行人员注意,手动恢复蜂呜器。操作人员便在主控制盘上断开断路器开关,再在模拟图板上断开断路器开关和隔离刀闸。
(2)利用两台微机保护监控单元演示:①发电机主保护单元操作:单元上电操作;显示画面选择;定值修改;时钟校正;事故显示。②发电机后备保护单元操作:单元上电操作;显示画面选择;定值修改;时钟校正;事故显示。③发电机监控单元操作:单元上电操作;显示画面选择;定值修改;时钟校正;事故显示;分、合闸操作。④主变保护单元操作;单元上电操作;显示画面选择;定值修改;时钟校正;事故显示;分、合闸操作;主变风扇启停操作。⑤主变后备单元操作:单元上电操作;显示画面选择;定值修改;时钟校正;事故显示;分、合闸操作。⑥线路单元操作:单元上电操作;显示画面选择;定值修改;时钟校正;事故显示;分、合闸操作等。这样老师边讲解边演示操作,学生通过现场教学,大大增强了实训效果。
2.2创设情景,得到感知电化教学能缩短知识的时间和空间的距离,在课堂上就能使学生看到过去要到实地才能看到的有关电站电气运行状况。对一些不能开的实训,可以创设情景,使学生得到如同身临其境的感觉。
3严格要求,认真考核
《继电保护》实验结果直接关系到工程质量和人民生命财产的安全,因而在教学中必须重视对学生进行严格的规范化训练,培养科学的态度,严谨的学风。要求学生思想领先,认真预习,准确操作,仔细观察,求实记录,保证实验数据的真实性、准确性、可靠性。
由于实训考核即是督促学生重视实践能力自我培养的一种生动活泼的教学形式,又是检查和评估学生实践能力的一种手段,所以建立实训考核制度是非常重要的。把实训考核列为成绩考核的一部分。要求每次考核都有一定比例的实训内容,也可把实训列为单项考核,并把成绩记入档案。
参考文献:
[1]本学院电气工程系教学大纲.
完整的电力网络模型，能反映变电站的各种信号的动态特性，模拟一个完整的变电站运行场景。系统能够模拟电网的正常、故障下的运行状态，同时将数据下发到数模转换装置驱动各种二次设备动作，通过培训室内的各种一次二次设备可监测到一个完整的电力系统动态。通过开发并建立一个基于数模混合仿真技术的继电保护仿真培训系统，能够系统地、快速地培训继电保护专业人才，提高继电保护人员的专业知识水平和业务技能，以适应电网的发展，从而更好地保护电网的安全运行。
关键词：数模转换HELP装置故障模拟二次仿真
1概述
随着电网的不断扩大、继电保护及变电站综合自动化技术的不断发展，对从事继电保护工作人员的专业知识与技术要求越来越高。而吕梁供电分公司，由于地域差异和历史发展等原因，技术人才严重匮乏，特别是继电保护专业人才更是如此。通过开发并建立一个基于数模混合仿真技术的继电保护仿真培训系统，来系统地、快速地培训继电保护专业人才，以提高我们继电保护人员的专业知识水平和业务技能，以适应电网的发展，从而更好地保护电网的安全运行。在继电保护人员的培训环节上，通常采用单纯的继电保护测试仪进行培训学习，但是变电站二次系统复杂难以模拟，其逼真度难以达到与真实变电站一致的效果。基于数模混合仿真技术的变电站仿真培训系统能模拟电网的正常、故障下的运行状态，同时可将正常或故障数据下发到数模转换装置来驱动各种二次设备，培训室内的各种二次设备可监测到一个完整的电力系统数据。
2系统设计
2.1设计内容。仿真系统中可以扩充的应用特需的元件模型、参数、画面等也应基于基础支撑平台进行统一扩充。基于数模混合仿真技术的变电站仿真培训系统主要的各个模块及其功能如下：①一次系统稳态仿真：稳态培训模拟基于动态潮流计算，针对电力系统的静态特性，考虑电力系统的发电、负荷以及其它装置的频率特性，计算快速、准确，能有效地反映电网在无稳定问题时电力系统的相应特性，构成电网中长期仿真的基础。②一次系统动态仿真：采用全动态仿真技术对各种不同的简单故障、复合故障进行暂态、中期、长期动态模拟，给出动态过程中的电压、摇摆角、频率、线路潮流、短路电流等模拟结果，同时将故障仿真计算结果转为标准COMETRADE录波文件。标准录波文件可能是在培训过程中由动态仿真软件准实时生成，也可能是由其它独立商用仿真软件离线生成后载入完成。③监控后台软件：该监控后台将完成对实际保护装置信号的采集和对实际测控装置信号的采集，以及对模拟断路器的遥控等，这一部分和常规变电站监控后台软件基本一致。同时，该监控后台将显示并相应由仿真软件产生的电网一次系统及二次系统的各种信号以及操作指令，这一部分相当于一个仿真的变电站监控后台软件。④数模转换装置：负责接收由动态仿真计算结果转换生成的标准COMETRADE录波文件，其中包括电压、电流和开关量，再将录波文件的数字信号转换为模拟信号发送给保护、测控装置，在保护装置中形成波形回放。
上述各个功能模块通过过程控制及支持系统连接为一个整体，总体的功能描述如下：
教员可在厂站图上设置故障，对于教员设定的故障，能够经动态仿真计算后实时通过数模转换装置发送给保护装置，若满足动作条件，则保护装置跳开模拟断路器。另外，也可以使用离线准备好的故障录波数据驱动保护装置动作。
监控后台系统可实时监视到模拟断路器的动作以及保护装置的动作信息，并通过仿真前置反送数字仿真系统，重新形成潮流断面。在监控后台上可以对有关模拟断路器进行遥控操作，其结果同样通过仿真前置反送仿真系统，重新形成潮流断面。
站内的功率电压电流等模拟量首先由仿真系统进行计算模拟，再由仿真前置发送给监控后台上进行显示。对于站内没有配置保护硬件的二次系统，将由仿真软件进行模拟，相关保护动作信号由仿真前置发送给监控后台上进行显示。
2.2数模仿真技术路线。变电站仿真培训系统模拟电网的各种运行状态，正常或故障状态下的电流、电压波形可生成COMETRADE格式文件，并实时回放到保护、测控装置，同时保护、测控装置状态实时反馈至数字仿真系统，从而形成了一个完整的仿真培训场景。教员可在厂站图中人工触发各种电气故障，电力系统动态仿真计算出故障波形，经数模转换装置后经功率放大器驱动实际二次设备，故障下保护的相应动作结果通过动作报文反馈给监控后台，继电保护人员可以培训熟悉在实际运行状态下的保护设备特性，锻炼电网故障下的分析和处理能力。
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HELP装置与保护装置连接示意图
3技术创新
3.1HELP装置硬件开发，实现数模混合仿真技术，其将仿真的数字量转换为模拟量，为故障数据的下发提供通道；HELP-9000继电保护测试装置是专门为完成传统高低压保护、测控、稳控以及数字化保护、合并单元等各类装置进行测试、仿真而自主开发的一种便携式多功能继电保护测试仪器。该项目中使用的HELP装置为数字化继电保护测试装置HELP-9000H，其主要功能是将故障仿真数据下装，将数据量转换为模拟量，驱动保护装置动作。
3.2HELP装置接口软件开发，故障仿真数据由动态仿真程序生成，并实时下发至HELP装置，进行波形回放驱动保护装置；变电站仿真培训系统模拟电网的各种运行状态，正常或故障状态下的电流、电压波形和开关量可记录到COMETRADE格式文件，并通过数模转换装置实时回放到保护、测控装置，同时保护、测控装置状态实时反馈至数字仿真系统，从而形成了一个完整的仿真培训场景。教员可在厂站图中人工触发各种电气故障，电力系统动态仿真计算出故障波形，经数模转换装置后经功率放大器驱动实际二次设备，故障下保护相应动作结果通过动作报文反馈给监控后台，变电站运行人员可以借助此系统熟悉在实际运行状态下的保护设备特性，锻炼电网故障下的分析和处理能力。
4结论
基于数模混合仿真技术的继电保护仿真培训系统重点在于进行事故处理培训，就是在教练员计算机上设置各种运行方式下的各类故障（可设置线路、母线、主变等设备的单相接地、两相短路、三相短路故障，也可设置单一故障或由多重简单故障复合而成的复故障），并在仿真变电站中的控制屏、中央信号屏、继电保护屏及模拟断路器上反应。学员根据事故现象、各种信号等进行综合分析、判断，以确定事故的类型、范围，快速、果断地处理事故。通过事故处理培训，有助于提高学员分析及处理事故的能力，从而保证电网安全稳定运行。
综上所述，通过认真、仔细的现场使用，基于数模混合仿真技术的继电保护仿真培训系统模拟形成了一个完整的实时闭环数模混合仿真培训场景，为变电站运行人员与继电保护人员仿真培训营造了更为逼真的运行环境，有利于快速提高人员的技术水平，能节省大量时间和培训成本。
参考文献：
[1]赵晓波.220kV变电站混合仿真培训系统实现与应用[D].华北电力大学，2011.
[2]邸凯.基于改进逻辑法的变电站继电保护仿真模型的研究[D].华北电力大学，2011.
[3]刘曲.变电站仿真培训系统二次设备数据平台的研究与开发[D].华北电力大学（北京），2003.
[4]郝晓卫，图木.呼和浩特供电局变电运行仿真培训系统设计思路[J].内蒙古石油化工，2006.
关键词：电力系统；继电保护；故障；问题
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.24.154
1引言
随着我国社会经济的发展，电力系统也随之快速发展，无论是系统规模，还是容量方面都与过去有很大增长，但是同时也面临许多问题。如果电力系统产生故障问题，有可能导致安全事故与经济损失的发生，因此必须要采取相关保护措施。作为一种新型保护措施，继电保护在电力系统中的作用越来越重要，因此对电力系统继电保护问题进行探讨具有重要研究意义。
2电力系统继电保护的作用分析
为确保电力系统能够正常运转，在系统装置运行过程中必须要配备相关保护。继电保护能够在系统产生故障问题时及时检测出问题所在，对故障问题进行定位，发送报警信号，从而及时解决故障问题。具体而言，继电保护的作用有以下几个方面：
（1）继电保护能够维护电力系统的安全运转，而且性能比较优越，具体表现为能够抵制干扰、防范电磁等。
（2）继电保护设备投入的成本不大，而且设备安装比较方便，为减少电网运行成本做出重要贡献。
（3）能够及时检测出系统中的故障问题，并且加以防范，此外能够对控制的断路器发出跳闸指令，从而能够及时把故障损失范围降到最低，以此发挥保护效果。
（4）具有较高的灵敏性，在发生故障时能够尽量缩小故障范围，而且范围比较准确，为检修人员及时排除故障创造可能。
（5）较高的稳定可靠性，可以做到需要动作时不拒动，无需动作时不会产生误动。
3电力系统继电保护问题研究
电力系统在运行时需要继电保护装置发挥保护作用，但是在运行过程中不可避免出现各种各样的问题，本文将对此进行总结研究。
（1）人为问题。电力系统能够正常运转，其中关键是就有丰富操作经验的工作人员，假如相关工作人员经验欠缺，而且知识技能水平有限，工作态度不端正，这些人为方面的问题都有可能导致继电保护在发挥作用时出现处理、判断失误，继而导致最佳处理时间被严重耽误，产生人为损失。
（2）装置问题。电力系统中安装继电保护设备，具体包括计算机处理设备、数据收集系统以及管理设备等，其中任何一个装置设备产生故障都有可能造成继电保护问题，从而使得电力系统产生安全隐患。详细地讲，装置问题包括三个方面：一是继电保护设备中有没有同期重合闸线路方面的检测，假如与主变压充电条件相互矛盾，将直接产生继电保护问题；二是假如数据收集系统产生故障，导致参数设置有误，因此而产生误动；三是继电保护的关键部件是触电，假如该部件产生故障，导致日常工作负载、工作电压等收到影响，因此而出现金属电积、设备磨损等问题，为电力系统留下安全隐患。
（3）电网结构问题。电力系统在进行电网建设过程中，必须要对电网未来发展进行充分考虑，假如考虑有失全面，则会导致电网结构设备欠缺科学合理性，尤其是在用电量持续增长，但是有关拓展工作未落地执行，则导致电网结构和用户用电需求之间产生矛盾，电网供电无法满足用户需求，如果在用户的高峰用电时期，势必会导致电网负荷严重，假如采取拉闸限电的措施，则也不可避免对用户正常用电产生严重的影响。
（4）安全管理问题。实际上，电力系统继电保护问题中最为常见，也是最容易发生的就是安全管理问题。安全管理是保证电力系统能够正常运转最为关键的因素。具体而言，安全管理问题包括以下三个方面：一是常规电网波及的范围有限，管理人员的管理模式不够先进，日常检查工作、任务分配等都是按照以前的模式进行，在电网升级更新后，变电运行过程中，原本工作模式与电力系统的发展需求相矛盾，工作人员素质问题逐渐凸显出来，假如欠缺安全管理培训，则有可能产生安全管理问题；二是变电运行中已经制定的规章制度未有效执行，规章成了摆设，制度未落实到位，欠缺科学有效的管理，以此产生安全管理问题；三是日常管理方式有误，电力系统内部人员的素质水平、文化程度等都有待提高，欠缺激励制度，由于员工疏忽而导致安全隐患。
4电力系统继电保护问题的对策研究
首先，要做好电力系统工作人员的培训工作，从而促进工作人员安全意识的提升。人员管理工作和培训工作一样重要，只有员工具备安全意识，对继电保护工作的重要性有了充分的了解与认识，才能够防止在电力系统运行过程中出现继电保护设备破损的情况，坚决杜绝安全隐患。
其次，促进电子元器件技术水平的提升，对待继电保护系统问题时尽可能的符合科学合理的原则。随着继电保护设备的推广和应用，电子元器件类型的保护设备得到了广泛的应用，无论是产品类别，还是在产品的复杂程度方面都有所提升，为确保继电保护设备质量，必须要促进电子元器件技术水平的提升，做好元件质量检测工作。如果有需要，可以利用置换法、参照对比法以及拆除回路法对继电保护设备中产生的设备老化、故障问题进行处理。
最后，尽可能的应用具有优越性能的数字化控制器件。特别是继电保护行业，复杂可编程序逻辑器件和现场可编程序门阵列的应用比较广泛，一方面集成数个计算机系统功能在同一个芯片上，另一方面功能丰富而且完善，不仅能够帮助继电保护系统的高度集成和快速响应，而且促进系统稳定可靠性的提升，大大减少了研发保护设备的周期，保障继电保护运行的稳定性。
5结语
总而言之，继电保护在电力系统中的作用是非常重要的，一方面能够维持系统正常运转，另一方面确保系统内部各设备可以有效运行。电力企业应当认识到继电保护的重要作用，同时也要做好人员管理与培训工作，提高工作人员的安全意识，做好故障处理工作，从而确保电网安全运行。
参考文献：
[1]唐威，丁明华.浅谈发电机微机保护装置的特点及应用[J].河南冶金，2002（02）.
[2]汪世明.智能型微机保护装置概述[J].炼油技术与工程，2003（01）.