WLZB—Ⅱ微機線路保護試驗臺在教學(xué)中的應(yīng)用

陳 婷

（福建水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 福建永安 366000）

1 引言

WLZB—Ⅱ微機線路保護試驗臺是武漢華工大電力自動技術(shù)研究所研制的專為實驗教學(xué)設(shè)計的裝置。它是一種開放式的實驗平臺，以軟、硬件技術(shù)開發(fā)的微機保護產(chǎn)品。[1]它主要用于電力類專業(yè)的實驗教學(xué)。我們院校引入了這套裝置，在繼電保護實驗教學(xué)上起到良好的輔助作用，同時也便于學(xué)生運用所學(xué)知識，培養(yǎng)實際動手能力、綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

2 試驗臺主要特點

2.1 試驗臺主要特點

這套裝置可以模擬電力系統(tǒng)線路上各種相間短路故障，現(xiàn)場進行手動跳、合閘操作，便于處理緊急事故；它采用封閉、加強型單元機箱結(jié)構(gòu)，可分散或集中安裝于開關(guān)柜或試驗臺上運行，且裝置本身具有良好的自診斷功能；并且可以根據(jù)具體情況對保護裝置整定值進行瀏覽和修改；是采用高性能的80C196為主體，具有很好的穩(wěn)定性和極高的可靠性。[2]其中數(shù)碼管顯示各種信息，操作簡單、靈活，調(diào)試方便，有利于教學(xué)活動，還具有完善的事故分析功能，包括保護動作時間記錄、事件順序記錄和保護投退——裝置運行——開入記錄等。

2.2 試驗臺的實驗接線

本試驗臺可以進行電流、電壓保護實驗或進行阻抗保護實驗。當試驗臺面板上的保護類型控制選擇按鈕（A站為K3，B站為K4）放在“電流保護”位置時，表示選擇保護類型為三段式電流保護，通過整定值的設(shè)置，就可以進行電流、電壓保護實驗；當實驗臺面板上的控制按鈕放在“阻抗保護”位置時，表示選擇保護類型為三段式距離保護，就可以進行距離保護實驗。實驗原理接線如圖1、2。

圖1 線路保護一次系統(tǒng)圖Fig.1 SystemDiagramofPrimaryTransmission Line Protection

圖2 WLZB—Ⅱ微機線路保護試驗臺原理接線圖Fig.2 Elementary Wiring Diagram of WLZB-ⅡMicroprocessor-Based Transmission Line Protection Test Beds

2.3 微機線路保護裝置

微機保護單元箱的面板布置：

本試驗臺在A站、B站裝有結(jié)構(gòu)完全相同的微機保護裝置，微機保護裝置的面板可以分成五個區(qū)域：

1、數(shù)據(jù)信息顯示屏區(qū)域

顯示屏上的顯示內(nèi)容分為四個部分，即正常運行顯示、故障顯示、整定值瀏覽和整定值修改。正常運行顯示內(nèi)容根據(jù)不同的保護有不同的項目，每項顯示由類型代碼和反映其測量大小的數(shù)據(jù)組成；故障顯示是在裝置檢測到故障并滿足預(yù)先設(shè)定的條件后自動從正常顯示狀態(tài)切換到故障顯示畫面，由7個畫面組成，相應(yīng)記錄過去七次故障數(shù)據(jù)。整定值瀏覽可觀看裝置的保護設(shè)置情況，但是不能修改整定值的大小，只有當輸入密碼正確時才可進入整定值修改畫面。

2、信號指示燈區(qū)域

“裝置運行”指示燈反映了程序的運行狀況，當此指示燈有規(guī)律地閃爍時表示程序運行正常；“操作電源”指示燈反映了操作電源的狀況，當裝置的出口繼電器沒有操作電源時此指示燈熄滅；

3、手動跳合閘操作區(qū)域

由合閘、分閘和選擇三個按鈕組成了手動合、跳閘操作區(qū)域。當同時按壓“選擇”按鈕與“合閘”按鈕時，將進行手動合閘操作；當同時按壓“選擇”按鈕與“分閘”按鈕時，將進行手動分閘操作。在微機面板上進行手動合、分閘操作的功能類同與在實驗臺面板上操作對應(yīng)的控制按鈕。

4、裝置電源開關(guān)

裝置電源開關(guān)位于面板的右下角。當開關(guān)打向“ON”側(cè)時就接通了裝置的工作電源，保護裝置開始工作；當開關(guān)打向“OFF”側(cè)時就斷開了裝置的工作電源，保護裝置停止工作。

5、鍵盤輸入?yún)^(qū)域

鍵盤輸入?yún)^(qū)域是進行人機對話的紐帶?？梢赃M行面板切換、信號復(fù)位、主機復(fù)位等。

2.4 裝置整定值設(shè)置

本裝置有兩種定值類型：投退型和數(shù)值型。整定時不使用的保護功能應(yīng)將其投入（退出）控制字設(shè)置為“退出”。采用的保護功能應(yīng)將其投入（退出）控制字設(shè)置為“投入”，同時按系統(tǒng)實際情況，對相關(guān)電流、電壓及時限定值認真整定。在本裝置中，可以進行整定值瀏覽和整定值修改。整定值瀏覽只能通過使用觸摸按鍵觀看整定值的設(shè)置情況，但不能對其進行修改。只有在輸入密碼正確的情況下可進行整定值修改。

3 具體實例

以距離保護為例：

3.1 阻抗保護的原理

所謂阻抗保護，就是反應(yīng)保護安裝處至故障點的距離，并根據(jù)這一距離的遠近而確定是否動作的一種保護裝置。[3]

圖3 距離保護基本原理說明圖Fig.3 Illustration DiagramofFundamental Principles ofDistance Protection

如圖3所示，當線路發(fā)生短路時，距離保護測量到的阻抗Zm（正常時Zm=ZL，短路時Zm=Zk）小于整定阻抗Zset，即Zm＜Zset，則保護動作；若 Zm＞Zset，保護不動作。

3.2 實驗方法

3.2.1 距離保護實驗用原理接線如圖4所示：

圖4 距離保護實驗用原理接線圖Fig.4 ElementaryWiringDiagramofDistance Protection Experiment

3.2.2 實驗方法

當實驗臺面板上的控制選擇旋鈕置于“阻抗保護”位置時，表示選擇保護類型為三段式距離保護。

由原理接線圖可見：A站和B站距離保護硬件結(jié)構(gòu)圖是一樣的，當A站的保護范圍開關(guān)旋轉(zhuǎn)至50%處時，表示A站故障時的基本阻抗為5Ω；當A站的保護范圍開關(guān)旋轉(zhuǎn)至80%處時，表示A站故障時的基本阻抗為8Ω；當A站的保護范圍開關(guān)旋轉(zhuǎn)至100%處時，表示A站故障時的基本阻抗為10Ω。B站的情況與A站的相同。

距離保護程序正常運行時，微機處于測量狀態(tài)，顯示屏循環(huán)顯示A、B、C三相電流幅值和AB、BC、CA相線電壓幅值；故障時，微機保護的測量阻抗在動作區(qū)域內(nèi)時，先在顯示屏上顯示故障類型和測量阻抗模值的大?。@示的前兩位為故障類型，后三位是測量阻抗模值的大小，中間使用符號“-”隔斷。當故障持續(xù)時間到時，微機裝置根據(jù)測量阻抗和整定值的設(shè)置情況確定選擇出口斷電器，并點亮相應(yīng)的指示燈。若故障顯示的類型中第一位是“1”，則表示Ⅰ段出口斷路器動作，同時“Ⅰ段動作”指示燈亮；若故障顯示的類型中第一位是“2”，則表示Ⅱ段出口斷路器動作，同時“Ⅱ段動作”指示燈亮；若故障顯示的類型中第一位是“3”，則表示Ⅲ段出口斷路器動作，同時“Ⅲ段動作”指示燈亮。故障顯示的類型中第二位是1、2、3，則表示相間故障分別為AB、BC、CA相。為了保護實驗設(shè)備，考慮到阻抗保護的特點，實驗可降低電壓進行。例如，可選擇調(diào)壓器的輸出線電壓為50V。

整個實驗過程比較簡單，操作靈活。實驗結(jié)果清晰，易于分析故障特征。這套裝置包含了線路上保護所有基本原理，通過分組的方式，讓學(xué)生輪流進行操作，這樣每個學(xué)生都可以自己動手去演練，使理論和實際更有效的相結(jié)合。

結(jié)語

引入這套保護裝置后，使繼電保護這門課程的實驗教學(xué)內(nèi)容變得更豐富，實驗操作靈活方便，實驗設(shè)備易于維護，明顯降低了實驗成本；對學(xué)習(xí)微機保護知識有很大的幫助。[4]同時學(xué)生在這一過程中能力得到了很大的提高。因此，對繼電保護的整個教學(xué)起到了良好的輔助作用。

[1]楊德先，陸繼明.電力系統(tǒng)綜合實驗原理與指導(dǎo)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.

[2]WLZB—Ⅱ微機線路保護試驗臺實驗指導(dǎo)書[Z].

[3]許建安.電力系統(tǒng)繼電保護[M].北京:機械工業(yè)出版社,2011.

[4]李秀琴，焦彥軍，梁旭.電力系統(tǒng)繼電保護通用實驗平臺設(shè)計[J].實驗室研究與探索,2011,(6).