DB-DL04 電力系統微機線路保護實驗裝置
電力系統微機線路保護實驗裝置是根據《電力系統繼電保護》、《電力工程》、《電力自動化》、《電力系統微機保護》等課程的教學要求，并結合生產實際應用和發展而研發的微機線路保護實驗裝置。學生通過該實驗，可熟悉和掌握電力系統中常規電磁式繼電器保護和微機保護的原理，保護接線和整定試驗方法。裝置設計緊湊，整體性強，保護裝置功能完備，集保護、測量、控制、監測、通訊多種功能于一體，本裝置不僅能作為電力、電氣、自動化類專業線路保護的教學實驗平臺，而且也能作為學生熟悉和掌握電力通訊規約和多種編程軟件的硬件和軟件平臺。本裝置還配有RS-485/Modbus-RTU通信接口及上位機監控軟件。
一、裝置的安全保護體系
1. 總電源由三相鑰匙開關控制，設有三相帶燈熔斷器作為斷相指示。
2. 控制屏電源由接觸器通過起、停按鈕進行控制。
3. 屏上裝有電壓型漏電保護裝置和一套電流型漏電保護裝置，控制屏內、外或強電輸出若有漏電現象，即告警并切斷總電源，確保實驗安全。
4. 三相調壓器原、副邊均設有過流保護裝置，相間、線間有過電流或直接短路時均能自動保護。
5. 設有定時器兼報警記錄儀（服務管理器），對違規使用的次數進行記錄，為學生實驗技能的考核提供一個統一標準。
二、實驗項目
1. 系統正常運行及不平衡電流的測量實驗
2. 模擬變壓器瓦斯保護實驗
3. 變壓器的電流速斷保護實驗
4. 微機變壓器縱差動保護整定實驗
5. 變壓器的二次諧波制動實驗
6. 變壓器差動速斷保護實驗
7. 三繞組變壓器差動保護實驗
8. Y/Y-12雙繞組變壓器差動保護實驗
9. Y/△-11雙繞組變壓器差動保護實驗
10. 對比率制動特性的研究實驗
11. 雙繞組變壓器的過電流保護實驗
12. 三繞組變壓器的過電流保護實驗
13. 變壓器低電壓起動過電流保護實驗
14. 變壓器復合電壓起動過電流保護實驗
15. 中性點直接接地運行變壓器零序保護實驗
16. 部分中性點接地運行變壓器零序保護實驗
17. 雙繞組變壓器的過負荷保護實驗
18. 三繞組組變壓器的過負荷保護實驗
19. Y/△-11雙繞組變壓器過電流保護實驗—— 由學生自行設計考核
20. Y/△-11雙繞組變壓器過負荷保護實驗——由學生自行設計考核
21. 雙繞組變壓器保護綜合實驗——由學生自行設計考核
22. 三繞組變壓器保護綜合實驗——由學生自行設計考核
23.遙測、遙控、遙信實驗
三、RE-8000變電站監控軟件
1、概述
電力綜合自動化監控系統支持基于多種通訊方式的分布式體系結構，采用對象化的設備描述方法，系統的描述由傳統的面向遠動的數據列表方式變為層次方式，對象層次可以任意嵌套，能夠更直觀更方便地反映電力系統的構成。
2、監控系統的主要功能模塊
數據采集處理SCADA 模塊
事件顯示/打印/報警模塊
圖形畫面歷史報表顯示打印模塊
圖形編輯器模塊
數據庫定義模塊
報表編輯器模塊
規約管理器模塊
歷史存檔模塊
3、監控系統的特點
1） 嵌入式實時庫與商用庫MS SQL Server 的無縫連接方式，以實時庫為核心，實時數據的讀寫完全從內存獲得，系統實時數據庫是層次半關系型結構，滿足計算機監控系統對實時性的要求，數據及進程可動態遷移，保證系統負載的動態平衡，提高了系統的可靠性，優化了系統性能。
2） 采用獨特的網絡事件驅動技術，在多種協議之上建立有用于網絡消息傳送的SoftBus信道，系統中各網絡結點均可通過它傳送和接收消息，從而擴充了Windows 事件驅動的技術，使系統在網絡分布的形式下更好的遵守面向對象的設計思想，結構更加清晰。
3） 系統可根據不同的行政管理劃分、地理位置信息、傳輸量及實時性要求，提供多種手段和方法構筑一個完善的分布式應用拓撲網絡體系。
4） 采用組件對象模型的系統架構，其規范為IEC 61970 IEC 61968， 其中IEC 61970為SCADA/EMS 組件架構標準基礎是美國電科院的CCAPI IEC 61968 ，為 DMS/LMS 配網電能計量負荷管理的組件架構標準，它們均是CORBA 在電力系統自動化領域的實現。上述優點是提供統一的應用接入標準，提供統一信息交換通道，即過去的SOFTBUS 技術，提供統一命令操作接口，優化分布式系統的效率。
5） 在與廠站或遠方其他客戶服務族互聯時，支持多種標準網絡通信協議，如TCP/IP X.25 ATM PPP SLIP 等并提供防火墻Firewall 機制有效隔離廣播風暴。
6） 軟件開發是利用建立在ActiveX 基礎上的32 位的軟件編譯平臺，采用面向對象的設計思想，軟件功能模塊可重新組態，保證了系統的可擴展性及可維護性。
7） 具有多種類型的規約庫，包括部頒POLLING CDT SC-1801 IEC 870-5-101(102 103)規約等，可按透明半透明不透明方式進行規約轉換或轉發。
8） 系統具有遠程維護系統調試軟件更新故障排除等功能。
9） 基于SVG 圖形標準的統一界面，SVG 圖形標準被AUTOCAD IE 等支持各種ActiveX控件，能夠將它嵌入到其它的應用中，可以通過Web 向Internet 發布界面，與應用系統無關，僅僅是工程畫面操作界面的制作便于統一管理。
10） 在采用雙網結構時不單純完成雙機熱備用的目的還增加了平衡網絡負載的功能，在進行擾動數據傳輸時此功能能更好地保證系統的實時性。
11） 提供一種功能強大直觀的高級計算處理語言，它所計算處理的對象直接選自實時數據庫，計算結果可帶時標存入數據庫，使用戶能方便靈活地增加新功能，高級計算處理環境提供的語言主要包括加、減、乘、除、冪運算、三角函數、LOG 函數、邏輯運算、位操作、系統時鐘條件判斷、循環語句、自定義過程調用、返回語句、函數調用、數據庫操作、用戶定義變量等。
12） 數據庫能在線生成、修改和擴充，所有數據按名稱訪問，數據讀寫與數據處理對象綁定，與數據駐存地無關。
13） 監控系統包含了變電站的一些高級應用軟件模塊：電壓無功控制VQC 應用模塊、故障錄波顯示分析應用模塊、小電流接地選線應用模塊、五防系統應用模塊等各個應用模塊。既可與監控系統一體化運行，也可自成系統單獨運行。
14） 具有網絡拓撲分析和動態著色功能，動態著色是根據電網拓撲監視出的設備狀態信息，以不同的顏色直觀地顯示出電力系統各個設備的電氣狀態。
4、主要功能
4.1、數據采集及處理功能
按電氣間隔分布配置或集中配置綜合測控終端完成開關量模擬量脈沖量等信息的采集及處理，并將處理后的信息上傳。
4.2、控制操作功能
控制各電氣間隔的斷路器、電動隔離刀閘的分閘/合閘操作，控制操作可由站級工作站實現，也可在各間隔層測控終端通過手動操作完成。
4.3、防誤操作閉鎖控制功能 防誤操作閉鎖控制功能 防誤操作閉鎖控制功能 防誤操作閉鎖控制功能可以設計操作閉鎖邏輯，達到防誤操作。
4.4、報警及事件記錄功能
將遙測越限、正常遙信變位、事故變位、SOE 、保護信息、遙控記錄、操作記錄等信息集中統一管理分類記錄并處理。
4 .5、歷史記錄功能
負責定期地將處理后的數據保留入歷史庫以供趨勢分析統計計算之用。
4.6、顯示打印功能
支持多窗口分層顯示各種接線圖、地理圖、系統圖、曲線潮流圖、事件列表、保護信息報表、三維棒圖等，可人工自動或定時打印各種報表曲線事件等。
4.7、 操作票系統功能
能生成預演執行管理及打印操作票
4.8、保護設備管理功能
保護設備庫管理、定值召喚及設置保護信息的處理等。
4.9、故障錄波分析功能
對系統采集的擾動數據處理保存并進行波形顯示故障分析打印等
4.10、 電壓無功控制功能
按十五區圖以手動或自動方式進行電壓無功控制VQC
4.11 、小電流接地選線功能
發生小電流單相接地時系統自動報警并顯示出接地的線路及相別
4.12、系統自診斷與自恢復功能
系統會不斷的進行自我診斷，如發生錯誤，會自行修復
4.13、遠動功能
可以實現數據的上傳及遠方控制
4.14 、遠程監視和維護功能
利用Modem 實現遠程監視及維護
4.15、 OPC服務器功能
可以作為OPC服務器使用，實現數據的無界限共享
5、主要技術指標
5.1、系統最大容量
遙測量2048 個
遙信量4096 個
遙控量256 個
遙調量128 個
電度量128 個
5.2、測控精度
5.2.1、模擬量測量準確度
交流電流電壓量 0.2%
直流電流電壓量 0.2%
功率電度量 0.5%
頻率 0.02Hz
5.2.2 脈沖輸入量
允許脈沖寬度 10ms
允許脈沖電平 30V
5.2.3 事故順序記錄
記錄分辨率 2ms
5.2.4 遙控動作成功率
遙控動作成功率 100%
5.3有實時數據的畫面整幅調出響應時間
畫面調入 2s
數據刷新 1s(可設定)
5.4數據處理速度
從數據采集到主站顯示 3s
遙調命令傳輸時間 2s(可設定)
遙控命令選擇執行或撤銷傳輸時間1s(可設定)
5.5數據通信
5.5.1 站內通信
以太網結構網絡、ModBus-RTU
5.5.2遠方轉發
主備信道自動切換
速率300～64000 bps
5.6 歷史數據存檔
測量數據存檔最小時間間隔為1Min 生存周期為2年
保護信息事件記錄越限記錄等生存周期為1年
5.7 系統可用率
系統可用率 99.98%
5.8 平均無故障時間
平均無故障時間(MTBF) 50000h
5.9 使用環境
環境溫度 間隔層設備-20℃～+60℃
相對濕度 32%
一、裝置的安全保護體系
1. 總電源由三相鑰匙開關控制，設有三相帶燈熔斷器作為斷相指示。
2. 控制屏電源由接觸器通過起、停按鈕進行控制。
3. 屏上裝有電壓型漏電保護裝置和一套電流型漏電保護裝置，控制屏內、外或強電輸出若有漏電現象，即告警并切斷總電源，確保實驗安全。
4. 三相調壓器原、副邊均設有過流保護裝置，相間、線間有過電流或直接短路時均能自動保護。
5. 設有定時器兼報警記錄儀（服務管理器），對違規使用的次數進行記錄，為學生實驗技能的考核提供一個統一標準。
二、實驗項目
1. 系統正常運行及不平衡電流的測量實驗
2. 模擬變壓器瓦斯保護實驗
3. 變壓器的電流速斷保護實驗
4. 微機變壓器縱差動保護整定實驗
5. 變壓器的二次諧波制動實驗
6. 變壓器差動速斷保護實驗
7. 三繞組變壓器差動保護實驗
8. Y/Y-12雙繞組變壓器差動保護實驗
9. Y/△-11雙繞組變壓器差動保護實驗
10. 對比率制動特性的研究實驗
11. 雙繞組變壓器的過電流保護實驗
12. 三繞組變壓器的過電流保護實驗
13. 變壓器低電壓起動過電流保護實驗
14. 變壓器復合電壓起動過電流保護實驗
15. 中性點直接接地運行變壓器零序保護實驗
16. 部分中性點接地運行變壓器零序保護實驗
17. 雙繞組變壓器的過負荷保護實驗
18. 三繞組組變壓器的過負荷保護實驗
19. Y/△-11雙繞組變壓器過電流保護實驗—— 由學生自行設計考核
20. Y/△-11雙繞組變壓器過負荷保護實驗——由學生自行設計考核
21. 雙繞組變壓器保護綜合實驗——由學生自行設計考核
22. 三繞組變壓器保護綜合實驗——由學生自行設計考核
23.遙測、遙控、遙信實驗
三、RE-8000變電站監控軟件
1、概述
電力綜合自動化監控系統支持基于多種通訊方式的分布式體系結構，采用對象化的設備描述方法，系統的描述由傳統的面向遠動的數據列表方式變為層次方式，對象層次可以任意嵌套，能夠更直觀更方便地反映電力系統的構成。
2、監控系統的主要功能模塊
數據采集處理SCADA 模塊
事件顯示/打印/報警模塊
圖形畫面歷史報表顯示打印模塊
圖形編輯器模塊
數據庫定義模塊
報表編輯器模塊
規約管理器模塊
歷史存檔模塊
3、監控系統的特點
1） 嵌入式實時庫與商用庫MS SQL Server 的無縫連接方式，以實時庫為核心，實時數據的讀寫完全從內存獲得，系統實時數據庫是層次半關系型結構，滿足計算機監控系統對實時性的要求，數據及進程可動態遷移，保證系統負載的動態平衡，提高了系統的可靠性，優化了系統性能。
2） 采用獨特的網絡事件驅動技術，在多種協議之上建立有用于網絡消息傳送的SoftBus信道，系統中各網絡結點均可通過它傳送和接收消息，從而擴充了Windows 事件驅動的技術，使系統在網絡分布的形式下更好的遵守面向對象的設計思想，結構更加清晰。
3） 系統可根據不同的行政管理劃分、地理位置信息、傳輸量及實時性要求，提供多種手段和方法構筑一個完善的分布式應用拓撲網絡體系。
4） 采用組件對象模型的系統架構，其規范為IEC 61970 IEC 61968， 其中IEC 61970為SCADA/EMS 組件架構標準基礎是美國電科院的CCAPI IEC 61968 ，為 DMS/LMS 配網電能計量負荷管理的組件架構標準，它們均是CORBA 在電力系統自動化領域的實現。上述優點是提供統一的應用接入標準，提供統一信息交換通道，即過去的SOFTBUS 技術，提供統一命令操作接口，優化分布式系統的效率。
5） 在與廠站或遠方其他客戶服務族互聯時，支持多種標準網絡通信協議，如TCP/IP X.25 ATM PPP SLIP 等并提供防火墻Firewall 機制有效隔離廣播風暴。
6） 軟件開發是利用建立在ActiveX 基礎上的32 位的軟件編譯平臺，采用面向對象的設計思想，軟件功能模塊可重新組態，保證了系統的可擴展性及可維護性。
7） 具有多種類型的規約庫，包括部頒POLLING CDT SC-1801 IEC 870-5-101(102 103)規約等，可按透明半透明不透明方式進行規約轉換或轉發。
8） 系統具有遠程維護系統調試軟件更新故障排除等功能。
9） 基于SVG 圖形標準的統一界面，SVG 圖形標準被AUTOCAD IE 等支持各種ActiveX控件，能夠將它嵌入到其它的應用中，可以通過Web 向Internet 發布界面，與應用系統無關，僅僅是工程畫面操作界面的制作便于統一管理。
10） 在采用雙網結構時不單純完成雙機熱備用的目的還增加了平衡網絡負載的功能，在進行擾動數據傳輸時此功能能更好地保證系統的實時性。
11） 提供一種功能強大直觀的高級計算處理語言，它所計算處理的對象直接選自實時數據庫，計算結果可帶時標存入數據庫，使用戶能方便靈活地增加新功能，高級計算處理環境提供的語言主要包括加、減、乘、除、冪運算、三角函數、LOG 函數、邏輯運算、位操作、系統時鐘條件判斷、循環語句、自定義過程調用、返回語句、函數調用、數據庫操作、用戶定義變量等。
12） 數據庫能在線生成、修改和擴充，所有數據按名稱訪問，數據讀寫與數據處理對象綁定，與數據駐存地無關。
13） 監控系統包含了變電站的一些高級應用軟件模塊：電壓無功控制VQC 應用模塊、故障錄波顯示分析應用模塊、小電流接地選線應用模塊、五防系統應用模塊等各個應用模塊。既可與監控系統一體化運行，也可自成系統單獨運行。
14） 具有網絡拓撲分析和動態著色功能，動態著色是根據電網拓撲監視出的設備狀態信息，以不同的顏色直觀地顯示出電力系統各個設備的電氣狀態。
4、主要功能
4.1、數據采集及處理功能
按電氣間隔分布配置或集中配置綜合測控終端完成開關量模擬量脈沖量等信息的采集及處理，并將處理后的信息上傳。
4.2、控制操作功能
控制各電氣間隔的斷路器、電動隔離刀閘的分閘/合閘操作，控制操作可由站級工作站實現，也可在各間隔層測控終端通過手動操作完成。
4.3、防誤操作閉鎖控制功能 防誤操作閉鎖控制功能 防誤操作閉鎖控制功能 防誤操作閉鎖控制功能可以設計操作閉鎖邏輯，達到防誤操作。
4.4、報警及事件記錄功能
將遙測越限、正常遙信變位、事故變位、SOE 、保護信息、遙控記錄、操作記錄等信息集中統一管理分類記錄并處理。
4 .5、歷史記錄功能
負責定期地將處理后的數據保留入歷史庫以供趨勢分析統計計算之用。
4.6、顯示打印功能
支持多窗口分層顯示各種接線圖、地理圖、系統圖、曲線潮流圖、事件列表、保護信息報表、三維棒圖等，可人工自動或定時打印各種報表曲線事件等。
4.7、 操作票系統功能
能生成預演執行管理及打印操作票
4.8、保護設備管理功能
保護設備庫管理、定值召喚及設置保護信息的處理等。
4.9、故障錄波分析功能
對系統采集的擾動數據處理保存并進行波形顯示故障分析打印等
4.10、 電壓無功控制功能
按十五區圖以手動或自動方式進行電壓無功控制VQC
4.11 、小電流接地選線功能
發生小電流單相接地時系統自動報警并顯示出接地的線路及相別
4.12、系統自診斷與自恢復功能
系統會不斷的進行自我診斷，如發生錯誤，會自行修復
4.13、遠動功能
可以實現數據的上傳及遠方控制
4.14 、遠程監視和維護功能
利用Modem 實現遠程監視及維護
4.15、 OPC服務器功能
可以作為OPC服務器使用，實現數據的無界限共享
5、主要技術指標
5.1、系統最大容量
遙測量2048 個
遙信量4096 個
遙控量256 個
遙調量128 個
電度量128 個
5.2、測控精度
5.2.1、模擬量測量準確度
交流電流電壓量 0.2%
直流電流電壓量 0.2%
功率電度量 0.5%
頻率 0.02Hz
5.2.2 脈沖輸入量
允許脈沖寬度 10ms
允許脈沖電平 30V
5.2.3 事故順序記錄
記錄分辨率 2ms
5.2.4 遙控動作成功率
遙控動作成功率 100%
5.3有實時數據的畫面整幅調出響應時間
畫面調入 2s
數據刷新 1s(可設定)
5.4數據處理速度
從數據采集到主站顯示 3s
遙調命令傳輸時間 2s(可設定)
遙控命令選擇執行或撤銷傳輸時間1s(可設定)
5.5數據通信
5.5.1 站內通信
以太網結構網絡、ModBus-RTU
5.5.2遠方轉發
主備信道自動切換
速率300～64000 bps
5.6 歷史數據存檔
測量數據存檔最小時間間隔為1Min 生存周期為2年
保護信息事件記錄越限記錄等生存周期為1年
5.7 系統可用率
系統可用率 99.98%
5.8 平均無故障時間
平均無故障時間(MTBF) 50000h
5.9 使用環境
環境溫度 間隔層設備-20℃～+60℃
相對濕度 32%
