HL-DXL24电力系统继电保护综合实验系统

HL-DXL24电力系统继电保护综合实验系统 

1、设备主要技术参数

整个实验系统控制电源（包括继电器辅助电压）均采用安全电压以内的直流24V电源。实验信号要求按照电力系统二次标准输出，且严格控制输出功率，杜绝触电隐患。

设备入口均设有漏电保护器。必须通过介电强度试验，未通过此试验做无效投标处理。证明文件：提供权威检测机构出具的检验报告，体现介电强度试验参数，不得出现击穿或重复飞弧。

能实现多台继电保护设备联网。提供给保护测控系统的二次信号（二次模拟量（4电压6电流），开关量）由继电保护实验台的信号源系统构成，根据一次系统的结构，信号源由继电保护实验台的微机型继电保护测试仪，提供电力系统系统的二次模拟量和开关量给保护测控系统（多功能微机保护装置）。

2、各组成部分技术参数：

1、电力系统继电保护综合实验台参数：

实验台由模拟一次主系统、多功能微机保护装置、常规继电器、二次电气控制等构成。

尺寸：不大于1600*1750*750mm

电源要求：整套设备仅需单相交流电源供电正常运行，适应无三相动力电源的安装环境。 

2、多功能微机保护装置参数： 

10kV/35kV线路微机保护装置模块（至少含过流I/II/III段、反时限过流、加速段、过流电压闭锁、过流方向闭锁、零序过流I/II/III段、零序反时限、过负荷、低频减载、低压减载、TV断线、零序过压、低电压、高周、过电压、重合闸）

110kV线路成组微机保护装置模块（至少含接地距离I/II/III段、相间距离I/II/III段、加速段、零序过流I/II/III段、零序过流方向闭锁、过负荷、PT断线、重合闸）

变压器保护装置模块（至少含差动速断、比例差动、二次谐波制动、高压后备过流I/II/III段、高压后备过流电压闭锁、高压后备过流方向闭锁、高压后备零序过流I/II段、高压后备非电量保护、零序电压、过负荷、间隙过流、低压后备过流I/II/III段、低压后备过流电压闭锁、低压后备过流方向闭锁、低压后备零序过流I/II段、非电量保护、零序电压、过负荷、间隙过流）

220kV线路纵联电流差动保护装置模块（单台装置实现，至少含分相电流差动、距离I/II/III段、加速段、零序过流、TA断线、重合闸）提供纵联电流差动保护压板及定值界面截图。

电容器微机保护装置模块（至少过流I/II段、反时限过流、零序过流I/II段、零序反时限、不平衡电压I/II/III段、不平衡电流、低电压、过电压、超温）

电动机微机保护装置模块（至少过流I/II/III段、负序过流、零序过流、过负荷、过热、非电量、低电压、过电压、零序过压）

发电机保护装置模块（至少含差动速断、比例差动、横差保护、纵向零序电压、后备过流I/II段、后备过流经电压、接地电压、零序电流、定子过负荷定时限过流、定子过负荷反时限过流、负序过流、过压、低频、低压、逆功率）

220kV线路纵联电流差动保护装置模块（单台装置实现，至少含分相电流差动、距离I/II/III段、加速段、零序过流、TA断线、重合闸）提供纵联电流差动保护压板及定值界面截图。

数字式电流继电器、数字式电压继电器、数字式功率方向继电器、数字式差动继电器、数字式阻抗继电器、数字式反时限电流继电器等数字式继电器模块，可通过菜单选择不同的功能模块灵活实现。

为了方便实验接线，在实验台内部已经将多功能微机保护装置的电压、电流输入端子、保护跳闸和合闸信号以及断路器跳、合位开入状态信号引到实验台面板上。

开放保护装置硬件原理图、PCB图及源代码，可通过编程软件学生可以参与编程。在学生掌握了ARM单片机的工作原理及编程方法的基础上，可以自主参与微机保护的编程。微机保护装置由显示模块、控制模块、采集模块、逻辑模块等组成，开放标准显示界面，显示参数完全标准通讯协议，学生只需对对应ID传输所需显示的值即可，可以实现简单的显示程序；针对数据采集、保护原理、保护逻辑等提供通道参数，出口控制参数，利用微机保护装置给出的编程接口和协议，学生可自主设计替代一部分源程序或全部源程序。

3、继电器配置：

1）、配置电流、电压、中间、时间电磁型继电器。

2）、配置独立的微机型阻抗继电器，采用触摸屏设计。微机型阻抗继电器可以实现多边形阻抗、方向圆阻抗、全阻抗、直线特性阻抗等特性。

3）、配置独立的微机型差动继电器，采用触摸屏设计。微机型差动继电器可以实现比例系数、最小Id、最小Ir的整定设置。

4）、配置独立的微机型功率方向继电器，采用触摸屏设计。微机型功率方向继电器可以实现内角的整定设置。

4、微机型继电保护测试仪参数： 

1）、功率放大装置部分可调交流电压输出：四相，每相0~90V（有效值）；输出功率：每相30VA；响应速度：<200us；输出电压精度：≤0.5%

2）、功率放大装置部分可调交流电流输出：六相，每相0~20A（有效值，单相独立可调）；角度调节范围：0-360°（单相独立可调），调节精度0.1°；基波频率可调，调节精度0.1Hz。

3）、物理接口控制部分内置多种特性测试模块以及多个线路模型，特性测试模块包括：状态序列测试、时间测试、频率测试、电流保护测试、阻抗保护测试、通用特性测试、阻抗继电器特性测试、差动继电器特性测试、反时限电流继电器特性测试等模块。线路模型包括：线路整组模型、变压器整组模型、电动机保护整组模型、电容器保护整组模型、发电机保护整组模型等；每种类型的模型均可保存4组参数。

4）、物理接口控制部分联网功能：多台微机型继电保护测试仪物理接口控制部分通过智能变电站仿真软件必须能够任意联网。多台微机型继电保护测试仪物理接口控制部分可联网构成二次信号源网络，在上位机设计组态和智能变电站仿真软件完成各个电压等级的一次输配电网络的真实组态；输入一次设备的真实参数，即可完成系统的潮流计算和针对系统中任意点发生任意故障的短路计算；输入各测控点真实电流互感器和电压互感器的变比，即可得到该测控点真实的二次电流、电压值；系统中装设测控点，可以同步向该测控点的微机保护硬件平台发送该点真实二次电流、电压模拟信号，以检验各保护的动作情况。由组态软件组态的一次主接线直观、真实，输入真实的设备参数，可以在系统中任意点设置故障类型，很方便的进行潮流计算和短路计算，同步发出各测控点的二次电流、电压信号。

5）、物理接口控制部分通讯方式：以太网通信接口，必须保证通讯速率不低于100Mb/s。

5、虚拟仿真继电保护实验软件：（配套与实验台操作一致的虚拟仿真实验软件，通过等比建模实训系统整体结构，利用虚拟现实技术，构建高度仿真的虚拟实训环境和实训对象，在虚拟平台进行实训操作完成实训预习、虚拟仿真实训。可满足线上实验需求。）

1）、可用于校内外电气工程专业本科生电力系统继电保护课程的虚拟仿真实验，能够有效地改进教学模式，提升教学效果。依托虚拟现实和电力系统继电保护专业知识，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，逼真再现电力系统继电保护实验系统各环节操作过程和运行状态，让学生了解实验系统的原理、构成，在虚拟平台进行实验操作完成实验预习、虚拟仿真实验。解决学生对实验教学的需求与实验室供给能力之间矛盾，减少真实物理环境的实验投入，避免实验过程中的外在风险。

2）、通过建模实验台结构，基于动态过程仿真软件运行平台开发，利用虚拟现实技术，提供典型的继电保护实验资源，算法完善，利用快速计算及单步运行功能反映元器件动作信息，满足复杂电力系统继电保护虚拟仿真实验的要求。

3）、可以设置元器件技术特性参数，实现电力系统继电保护综合实验系统的仿真，反馈参数及动作逻辑；

4）、以实际的实验系统的操作界面为模板设计，主要包括多功能微机保护装置、微机型继电保护测试仪、常规继电器及配套开关设备的模拟操作，画面操作方法与实际实验台一致。

5）、虚拟连线功能：提供参考原理图，鼠标点击接线柱连线，连线方式与实验台连线方式一致，系统对接线结果进行判断并对错误连线给出错误提示，只有正确的情况下才能进行实验操作。

6）、复杂故障方式的计算功能：可在实验模型中自由设置故障点以及故障参数，如故障性质、故障类型、故障距离、过渡电阻等。

7）、能虚拟仿真不同电压等级的整组保护线路模型以及典型的继电保护特性测试程序。

8）、微机保护虚拟仿真模块虚拟接线端子包括电流、电压接线端子，位置开关量输入以及保护出口。与仿真系统其他模块连线实现实验功能。

9）、配有实验指导资料，可以展示实验内容及目的、实验原理、实验设计、实验装置流程图和实验步骤等。

7）、虚拟仿真继电保护实验平台，具有独立知识产权。终生免费升级，本项目提供不低于30个平台账号。

6、智能变电站仿真软件：（用于仿真试验信号，测试各种保护的动作特性。由变电站信号控制主机组成，并与各套实训系统中的微机型继电保护试验测试仪构成变电站二次信号通信网络，实现变电站模型组态、潮流和故障控制。利用信号源控制主机设置变电站模型，控制多台微机型继电保护试验测试仪发出信号，模拟系统正常运行和各种故障情况。）

1）、智能变电站仿真软件具有图形操作、潮流计算、短路计算功能。

2）、智能变电站仿真软件图模一体化组态功能：可以自行编辑图形界面以适应电网主接线(输电网、配电网、变电站)的潮流变化，可以添加删除设备，修改线路、主变压器、电容器和电抗器等各个设备的参数。在此之上可以进行各种分析计算，输出计算结果。组态功能可自由选择电源、母线、变压器、线路、负载，且可以对选择的元件进行移动、缩放、旋转、删除及参数设置，以建立各种模型，形成各种计算的模型库；

3）、智能变电站仿真软件计算分析功能：能根据图形组态形成的电网系统，自行形成电力网络拓扑图，便于进行计算分析。

4）、智能变电站仿真软件短路计算功能：根据仿真变电站的主接线图上设定的故障类型，计算系统故障时的电压、电流。

5）、智能变电站仿真软件模拟量信号的同步输出功能：可连接电力系统继电保护综合实验系统的物理接口箱及功放单元，同步功能可使多台功放单元的模拟量输出同步。自由配置模拟量信号输出点（各断路器处）。直接通过组态模型中断路器号链接潮流数据或短路计算数据，通过以太网输出至微机型继电保护测试仪。用于验证保护配置、定值整定、故障波形观测等。还可通过微机型继电保护测试仪获取断路器位置，实时计算并输出断路器位置变化后的结果。

6）、智能变电站仿真软件通讯功能：支持以太网通讯。协议开放、接口方便，可以与电力系统继电保护综合实验系统兼容组成虚实结合的变电站虚实仿真培训系统。实现变电站一次网络虚拟化、二次网络实际配置的虚实结合变电站实验室建设。

7、配套有课程设计/毕业设计案例。

8、配套有详细的实验指导视频资料。

3、要求能完成的实验项目

（一）继电器实验

1. 常规电流继电器特性实验

2. 常规电压继电器特性实验

3. 功率方向继电器特性实验

4. 差动继电器特性实验

5. 阻抗继电器特性实验

6. 时间继电器实验

7. 中间继电器实验

（二）继电器保护实验

1. 常规电流速断保护实验

2. 常规电流电压连锁速断保护实验

3. 6-10kV线路过电流保护实验

4. 低电压起动过电流保护及过负荷保护实验

5. 电流闭锁电压速断保护实验

6. 单侧电源辐射式输电线路三段式电流保护实验

（三）创新性实验

1.微机线路保护编程与调试实验

2.微机电动机保护编程与调试实验

3.微机电容器保护编程与调试实验

4.微机备自投编程与调试实验

5.微机变压器保护编程与调试实验

6.微机保护装置参数在线修改及监测

（四）继电保护仿真实验

1.电力系统故障仿真

2.电流速断保护仿真

3.三段式过流保护仿真

4.过电流保护及自动重合闸仿真

5.单侧电源辐射式输电线路三段式电流保护实验

（五）10kV-35kV微机保护综合实验

最大、最小运行方式下三段电流保护实验

10kV线路过电流保护实验

35kV线路电流电压联锁速断保护实验

方向性过电流保护实验

反时限电流保护实验

过电流保护与自动重合闸前加速保护实验

过电流保护与自动重合闸后加速保护实验

零序电压保护实验

（六） 110kV微机保护综合实验

   110kV线路方向圆相间距离保护实验

   110kV线路方向圆接地距离保护实验

   三段式距离保护实验

   零序电流保护实验

   零序方向保护实验

   零序电压闭锁实验

   距离保护与自动重合闸实验

   零序电流保护与自动重合闸实验

（七） 220kV微机保护综合实验

分相电流差动实验

    三段式距离保护实验

    零序过流

    距离保护与自动重合闸实验

（八）、电容器保护综合实验

   电容器限时电流速断保护实验

   电容器过电流保护实验

   电容器过电压保护实验

   电容器母线失压保护实验

（九）、电动机保护综合实验

   电动机过电流保护实验

   电动机不平衡保护实验

   电动机接地保护实验

   电动机堵转保护实验

   电动机起动时间过长保护实验

   电动机低电压保护实验

   电动机过热保护实验

（十）、发电机保护实验（其中差动保护为三相差动）

   发电机差动速断保护实验

   发电机比率制动差动保护实验

   发电机模拟超温保护实验

   发电机模拟过温保护实验

   发电机过电流保护实验

   发电机低电压闭锁过电流保护实验

   发电机复合电压闭锁过电流保护实验

   发电机过电压保护实验

   发电机零序过压保护实验

   发电机负序过压保护实验

   发电机低电压保护实验

   发电机过负荷保护实验

   发电机模拟超温保护实验

   发电机模拟过温告警实验

（十一）、变压器保护综合实验（其中差动保护为三相差动）

   变压器电流速断保护实验

   变压器差动速断保护实验

   变压器比率制动差动保护实验

   变压器过电流保护实验

   变压器低电压起动过电流保护实验

   变压器复合电压起动过电流保护实验

   变压器过负荷保护实验

   模拟重瓦斯告警、跳闸实验

   模拟轻瓦斯告警实验

   模拟超温告警、跳闸实验

   模拟过温告警实验

（十二）、数字式继电器特性实验

   数字式电流继电器特性实验

   数字式电压继电器特性实验

   数字式功率方向继电器特性实验

   数字式差动继电器特性实验

   数字式阻抗继电器特性实验  

   数字式反时限电器特性实验  

   数字式负序继电器特性试验

（十三） 继电保护虚拟仿真实验（与实物操作一致）

   虚拟仿真继电器特性实验

   虚拟仿真微机保护综合实验

   虚拟仿真变压器保护综合实验

   虚拟仿真电容器保护综合实验

   虚拟仿真电动机保护综合实验

   虚拟仿真发电机差动保护实验

   虚拟仿真发电机后备保护实验等实验

（十四）电力系统分析课程实验

   电力系统电气主接线图的设计与组态

   开式电力网络的潮流计算

   环网的潮流计算

   电力网的电压和功率分布

   电力系统不对称故障的分析计算

   电力系统三相短路的分析计算

   电力系统潮流分析实验

   电力系统短路计算实验