電力系統(tǒng)的猛速發(fā)展給繼電保護提出了更高的要求，繼電保護裝置是電力系統(tǒng)重要的組成部分，也是電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和可靠運行的重要保證之一。繼電保護數(shù)字仿真也已成為繼電保護研究、設(shè)計和教學等各方面不可缺少的工具，電力系統(tǒng)變電運行中微機繼電保護的參數(shù)確定、各種事故及繼電保護操作等需要通過仿真來認識。然而，**于軟件仿真，無繼電保護裝置、電纜等二次設(shè)備，沒有真實的二次信號，操作缺乏真實感，僅靠提供一個模擬環(huán)境是無法達到教學應(yīng)用和科研研究要求的。[1，2]
TQXBZ-III多功能繼電保護及變電站綜合自動化實驗培訓系統(tǒng)是基于實時仿真技術(shù)的數(shù)字、物理混合仿真平臺，該實驗平臺把實際的變電站繼電保護運行“移植”到實驗臺中，非常接近現(xiàn)場變電繼電保護運行，可以有效地加強學生對各種物理現(xiàn)象的認識，并進一步掌握和理解物理概念。[3，4]
一、多功能繼電保護及變電站綜合自動化實驗培訓系統(tǒng)的技術(shù)特點
TQXBZ-III多功能繼電保護及變電站綜合自動化實驗培訓系統(tǒng)采用了試驗臺結(jié)構(gòu)。該試驗臺由TQWX-III微機型繼電保護實驗測試儀、TQXBZ-III多功能微機型實驗裝置、常規(guī)保護繼電器、成組保護接線圖、控制回路模塊、按鈕開關(guān)、萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)、保護模式切換開關(guān)及直流電源、信號燈、蜂鳴器等附件構(gòu)成，并提供了三套配套軟件：《繼電保護特性測試系統(tǒng)軟件》、《電力網(wǎng)信號源控制系統(tǒng)軟件》和《多功能微機保護實驗裝置管理程序軟件》。TQXBZ-III多功能繼電保護及變電站綜合自動化實驗培訓系統(tǒng)面板示意圖如圖1所示。該實驗系統(tǒng)主要有以下特點：
1.適用性強
該系統(tǒng)既可滿足“電力系統(tǒng)繼電保護原理”、“電力系統(tǒng)微機保護”、“發(fā)電廠電氣部分”等相關(guān)課程實驗教學的需求，也可作為學生課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計和**研究的開放性平臺。這樣不僅節(jié)省了多種實驗設(shè)備的占地面積，同時也減少了花費。
2.接近電力系統(tǒng)實際
采用“微機型繼電保護試驗測試儀”替代了由傳統(tǒng)實驗系統(tǒng)調(diào)壓器、移相器、滑線電阻和測量儀表等構(gòu)成的“地攤”式實驗設(shè)備，與電力系統(tǒng)進行繼電保護的試驗方法完全相同。同時也能夠讓學生了解到繼電保護的*新測試技術(shù)，而不僅僅是停留于過去的陳舊技術(shù)。
3.實驗現(xiàn)象直觀
配備PC機，可直觀顯示實驗過程中的各種測試數(shù)據(jù)、動作特性曲線、波形圖等。對于數(shù)字式繼電器可通過PC機操作修改整定值，方便簡單。另外，可通過PC機選擇變量的變化方式，可手控亦可程控。
4.組態(tài)靈活
裝置均具有聯(lián)網(wǎng)功能，利用多套實驗系統(tǒng)可組態(tài)任意結(jié)構(gòu)的電力系統(tǒng)，以滿足實驗教學、課程設(shè)計、**研究的要求。
5.接口開放
考慮到面對學生教學的特點，該實驗系統(tǒng)中的核心設(shè)備接口開放，可作為二次研究、開發(fā)平臺，學生可自己開放程序下載到裝置硬件中運行，構(gòu)成具有任意定制功能的新裝置。[5，6]
二、多功能繼電保護及變電站綜合自動化實驗培訓系統(tǒng)的功能
多功能繼電保護及變電站綜合自動化實驗培訓系統(tǒng)主要具有以下功能：繼電保護課程實驗、微機保護課程實驗和發(fā)電廠電氣課程實驗，詳見圖2。
1.繼電保護課程實驗
為了加深學生對繼電器動作原理的認識和了解，該實驗系統(tǒng)配備了電磁式電流繼電器、電壓繼電器、功率方向繼電器、阻抗繼電器、差動繼電器等繼電器，以加強學生對繼電保護動作裝置的認識；也可將多個繼電器連接構(gòu)成常規(guī)成組繼電保護，以深入觀察、學習不同保護的配合使用。
（1）常規(guī)繼電器特性實驗。本裝置可通過PC機控制TQWXIII微機型繼電保護試驗測試儀，讓其發(fā)出各種電流和電壓信號，從而對各種繼電器的特性進行測試，且可自動獲取繼電保護裝置的動作信號，方便記錄。同時，試驗臺上配備了24V電源及指示燈構(gòu)成的信號指示回路，方便對繼電器動作信號的觀察。
（2）成組繼電保護實驗。試驗臺提供了一個典型的一次系統(tǒng)接線圖用以成組保護實驗，可從其上獲取信號，將多個繼電器連接構(gòu)成常規(guī)成組繼電保護，便可進行成組繼電保護的實驗。
2.微機保護課程實驗
電力系統(tǒng)微機保護課程實驗包括數(shù)字式繼電器特性實驗、成組微機保護實驗及微機保護與繼電保護配合動作實驗三部分。
（1）數(shù)字式繼電器特性實驗。該系統(tǒng)利用單片機或DSP技術(shù)，由TQWX-III微機型繼電保護實驗測試儀產(chǎn)生信號，通過向裝置硬件中下載相應(yīng)的程序模塊，便可實現(xiàn)數(shù)字式電流繼電器、電壓繼電器、功率方向繼電器、差動繼電器、阻抗繼電器、反時限電流繼電器、零序反時限電流繼電器、負序反時限電流繼電器、零序電流繼電器、負序電流繼電器、零序電壓繼電器、負序電壓繼電器、零序功率方向繼電器及負序功率方向繼電器等多種常規(guī)繼電器的功能。
（2）成組微機保護實驗。該實驗裝置實驗臺上有成組保護實驗?zāi)Ｐ蛨D，通過從該模型圖上獲取電壓、電流信號，可實現(xiàn)包括10kV線路微機保護裝置35kV線路微機保護裝置、110kV線路微機保護裝置、變壓器微機保護裝置、電容器微機保護裝置、發(fā)電機微機保護裝置、電動機微機保護裝置等保護的功能。
（3）微機保護與繼電保護配合動作實驗。將多個常規(guī)繼電器組合構(gòu)成繼電保護，利用TQXBZ-III多功能微機保護實驗裝置實現(xiàn)需要的微機保護，在成組保護實驗?zāi)Ｐ蛨D上完成微機保護與繼電保護配合動作實驗。此實驗更貼近實際電力現(xiàn)場，通過此實驗可使學生更加熟悉實際的電力系統(tǒng)繼電保護，并加深對保護裝置的理解。
3.發(fā)電廠電氣課程實驗
該試驗臺可對斷路器控制回路及中央信號進行實驗。通過這些實驗，可以使學生了解、掌握斷路器控制回路的工作原理及其繼電保護的接線方法，以及發(fā)生事故時的應(yīng)對方法和相應(yīng)的操作。比如其中的閃光繼電器構(gòu)成的中央信號實驗，通過此實驗學生能夠熟悉萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的位置與信號燈的狀態(tài)的對應(yīng)關(guān)
系，并能夠根據(jù)其對應(yīng)關(guān)系做出相應(yīng)的操作。這與在發(fā)電廠及變電站中的操作相同，能夠提高學生的動手能力及鍛煉學生在實際生產(chǎn)中對事故的應(yīng)對能力。[5]
三、多功能繼電保護及變電站綜合自動化實驗培訓系統(tǒng)的主要應(yīng)用
1.實驗教學
自多功能繼電保護及變電站綜合自動化實驗培訓系統(tǒng)在廣東工業(yè)大學投入使用以來，已成為“電力系統(tǒng)繼電保護原理”、“電力系統(tǒng)微機保護”、“發(fā)電廠電氣”等課程教學的實驗平臺。
該實驗平臺以微機型繼電保護試驗測試儀作為實驗信號源，符合電力系統(tǒng)現(xiàn)場的實驗方式，并配套功能強大的電力系統(tǒng)信號源綜合控制系統(tǒng)軟件，具有豐富的組態(tài)功能。不但能夠進行實時參數(shù)分析計算，而且可以進行任意設(shè)定點的故障分析運算，并能控制測試儀實時輸出設(shè)定選配點在正常運行和故障情況下的二次電流、電壓信號，為學生提供具體、直觀、真實的學習環(huán)境，對繼電保護實驗教學有了明顯的改進。在傳統(tǒng)教學方式的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了繼電保護的測試、操作、監(jiān)視和仿真，已成為電氣工程及其自動化專業(yè)電力方向現(xiàn)代化、數(shù)字化教學必不可少的工具。
2.**性實驗
微機型繼電保護試驗測試儀和多功能微機保護實驗裝置均具有聯(lián)網(wǎng)功能，多套（四臺以上）實驗培訓系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)方便實現(xiàn)了變電站綜合自動化的實驗仿真。其中，微機型繼電保護試驗測試儀是一臺性能良好的高精度信號源設(shè)備，為電力系統(tǒng)繼電保護測試提供了連續(xù)可調(diào)節(jié)的電流和電壓信號。多功能繼電保護及變電站綜合自動化實驗培訓系統(tǒng)中的核心設(shè)備接口開放，可作為學生**研究和開發(fā)平臺，提高了學生的**思維與實踐能力，加強了學生分析問題和解決問題的能力。
3.科研平臺
多功能繼電保護及變電站綜合自動化實驗培訓系統(tǒng)中的多功能微機保護實驗裝置其硬件平臺采用雙處理器結(jié)構(gòu)，處理器采用80C196KC芯片，一塊CPU作為保護CPU，主要進行數(shù)據(jù)處理；另一塊CPU作為監(jiān)控管理和通信CPU，用于人機界面接口與通信。兩塊CPU之間通過雙口RAM芯片（IDT7134）進行數(shù)據(jù)交
換，方便實行二次程序開發(fā)。[7]教師和研究生可在裝置的硬件與軟件基礎(chǔ)上進行有關(guān)繼電保護的設(shè)計和研究，比如通過自主編寫、修改接口程序，完成保護相應(yīng)功能并實時模擬電網(wǎng)短路故障時保護的動作情況。
四、結(jié)束語
**能力培養(yǎng)是高等學校教育的核心內(nèi)容，是培養(yǎng)**人才的關(guān)鍵。電氣工程及其自動化專業(yè)電力方向引入多功能繼電保護及變電站綜合自動化實驗培訓系統(tǒng)作為先進的教學手段，能把課堂上所學的復(fù)雜的、抽象的理論融入到教學中，完整、具體、直觀地仿真，有效地培養(yǎng)了學生的實驗動手能力，提高了學生綜合分析問題的能力和運用能力，不斷推動了教學實踐，讓學生通過仿真更**地掌握了電力繼電保護知識，從而培養(yǎng)了學生的**能力。多功能繼電保護及變電站綜合自動化實驗培訓系統(tǒng)已逐漸成為電氣工程及其自動化專業(yè)教師和學生現(xiàn)代化的教學與科研手段。
