同性男男黄g片免费网站,国产精品不卡无码AV在线播放,人妻中文字字幕在线乱码超

產(chǎn)品分類/Products

行業(yè)新聞

電力系統(tǒng)微機保護實訓(xùn)室,用于教學和科研 > 行業(yè)新聞 >維修電工實訓(xùn)考核設(shè)備

2025年4月18日

電力系統(tǒng)微機保護實訓(xùn)室,用于教學和科研

電力系統(tǒng)微機保護實訓(xùn)室,用于教學和科研

摘要: 介紹了加拿大一所大學用于教學和科研的以微處理器為基礎(chǔ)的電力系統(tǒng)保護實驗室，詳細說明了其設(shè)施與功能，概述了本實驗室用于教學與研究的功能以及學生使用本實驗室的經(jīng)驗。
加拿大Saskathewan大學為本科生和研究生都開設(shè)了電力系統(tǒng)保護課程。本課程對于電力系統(tǒng)工程師非常重要。
自數(shù)學技術(shù)得到應(yīng)用以來，以微處理器為基礎(chǔ)的繼電器受到了普遍重視。目前，電力系統(tǒng)保護研究的主要課題仍是新型微機式繼電器的開發(fā)及應(yīng)用。該大學電力工程系的兩名成員及幾名研究生正積極致力于此項研究。為此，學校設(shè)置了兩門課程并建立了一個設(shè)備精良的實驗室，以加強學生動手能力，并驗證新的開發(fā)項目。新設(shè)備近15年才發(fā)展起來，與現(xiàn)代新技術(shù)同步。
1.實驗室概述
建此實驗室旨在提供研究自適應(yīng)繼電器保護系統(tǒng)和單個繼電器的設(shè)備。它有3個工作站和14臺PC機。每個工作站通過以太網(wǎng)與大學計算機連接，因此學生可使用大學計算機上的軟件包。工作站和微機上都配有通用軟件。
每臺微機都配有一個或多個高速數(shù)字信號處理(DPS)板、用C語言編寫程序并將其交叉編譯為DPS板中匯編語言的設(shè)備。DPS板執(zhí)行的每個繼電器功能輸出到端口，用于斷路器跳閘。
像某些電力公司變電站一樣，每臺微機都配有局部網(wǎng)（LAN）板與某一個網(wǎng)絡(luò)連接，還裝有串行通信軟件，使微機作為變電站控制計算機，充當LAN的文件服務(wù)器。此微機通過多站存取單元與繼電器保護微機連接（多站存取單元允許8臺微機與網(wǎng)絡(luò)連接）。此網(wǎng)絡(luò)支持16Mb/s的環(huán)形網(wǎng)，可用無屏蔽雙心絞合電纜及光纖電纜實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。每臺微機裝備配有8個異步SR-232端口的數(shù)字板，可執(zhí)行中央控制計算機的功能，還可通過裝有調(diào)制解調(diào)器的同軸電纜與8個變電站計算機通信。
2.設(shè)備概況
實驗室里的設(shè)備可分為4類，即設(shè)計設(shè)備，開發(fā)設(shè)備，執(zhí)行設(shè)備及測試設(shè)備。
2.1設(shè)計設(shè)備
設(shè)計設(shè)備的主要作用是為設(shè)計和講授具有特殊功能的繼電器提供工具。下面列出了部分可供使用的軟件及每個軟件的功能。
（1）FORTRAN編譯程序：用于開發(fā)FORTRAN程序，生成工具包括IMSL程序庫及圖形功能程序庫。
（2）具有工具箱的MATLAB：MATLAB為綜合數(shù)值分析、矩陣計算和圖形的計算環(huán)境，工具箱為應(yīng)用性的特殊解法，并包括信號處理、控制系統(tǒng)設(shè)計及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
(3)C/C++及直觀基本編譯程序:為開發(fā)C語言及直觀基本程序提供所有元件和程序庫。
（4）EMTDC和EMTP：可以進行電力系統(tǒng)動態(tài)及暫態(tài)仿真。
（5）保護工具箱：為數(shù)字式電力系統(tǒng)保護的教學和研究提供工具箱。
（6）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)開發(fā)包：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用設(shè)計與開發(fā)。
為數(shù)字保護及測量的研究生課程講授而于最近開發(fā)的保護工具箱使用MATLAB及其信號處理工具箱作外殼，它為模擬數(shù)字算法提供了圖形環(huán)境。它有一些常用模擬及數(shù)字濾波器，使用MATLAB語言可為新的繼電保護技術(shù)編程。它還配有描繪每個階段的輸入和輸出曲線的圖形設(shè)備。
該大學的設(shè)計活動包括開發(fā)繼電保護技術(shù)的數(shù)學方法。一旦達到某項技術(shù)的基本條件，即可用高級語言編程并使用適當?shù)臄?shù)據(jù)進行檢測，這里概述學生設(shè)計繼電器的3種方法。
2.1.1EMTDC
EMTDC用于學生開發(fā)繼電器模型，所模擬的電力系統(tǒng)可包括1000條母線和200條線路。此繼電器使用電力系統(tǒng)電壓和電流作輸入電壓或電流，與電力系統(tǒng)模型相互作用進行諸如開關(guān)斷路器的操作。繼電器輸入、輸出和中間值結(jié)果的記錄與圖形顯示供以后使用或參考。圖2為進行數(shù)字繼電保護技術(shù)離線研究的方法。
2.1.2保護工具箱
學生使用保護工具箱模擬所設(shè)計的繼電器。合成工具箱內(nèi)的電壓、電流可產(chǎn)生用于檢測繼電器的輸入值，以數(shù)據(jù)文件的形式也可獲得婁據(jù)可來自仿真或真實電力系統(tǒng)事件。通常，學生使用工具箱可進行輸入信號的模擬和數(shù)字濾波。如果應(yīng)用需要特殊模擬或數(shù)字濾波器，使用MATLAB語言并與工具箱接口即可產(chǎn)生新的功能。
學生使用某高級語言，如C或FORTRAN語言書寫程序以開發(fā)整個繼電器模型，然后用文件存儲的試驗數(shù)據(jù)檢測模型性能。EMTDC或?qū)嶒炇夜ぷ髡炯按髮W計算系統(tǒng)上的分析程序可獲得檢測數(shù)據(jù)。此設(shè)備足以模擬擁有1000條或更多母線的電力系統(tǒng)。使用C或FORTRAN語言是由于在研制階段可輕而易舉地將其程序翻譯為DSP板的匯編語言。
2.2開發(fā)設(shè)備
開發(fā)活動包括用DSP板實現(xiàn)繼電保護技術(shù)。微機中的DSP板現(xiàn)用作繼電器。這些板使用得克薩斯儀器公司或摩托羅拉公司的芯片。
DSP板可使用匯編語言或高級語言（如C語言）編程。整套軟件開發(fā)支持包括匯編程序/連接程序，C編程程序，故障消除檢測程序及應(yīng)用軟件庫。匯編程序/連接程序從匯編語言源文件中產(chǎn)生可執(zhí)行代碼，連接可再定位目標代碼以產(chǎn)生裝入DSP板的機器代碼。
每個DSP板都配有面向圖形的故障消除監(jiān)控程序。它方便了對程序進行實時故障的消除與檢測。故障消除檢測程序為微機和DSP板提供接口，為DSP運行和存儲器提供窗口，使用戶在執(zhí)行程序時能觀看寄存器和存儲器內(nèi)容。通過下菜單可使用故障消除命令。使用具有訪問DSP板存儲器功能、執(zhí)行狀態(tài)控制功能和目標文件下裝功能的程序庫可開發(fā)DSP板的人機接口。此外，該軟件庫還包含C語言及匯編程序調(diào)用功能，例如可插入C語言或匯編語言程序的數(shù)學功能。此設(shè)備可大大減少必須書寫的軟件數(shù)量。
將文件中存儲的數(shù)據(jù)下裝入DSP板存儲器即可檢測繼電器程序。文件中存諸的輸入樣本數(shù)據(jù)由繼電器程序進行順序處理。學生在此階段還要使用故障消除檢測程序中的計時裝置研究所開發(fā)繼電器的執(zhí)行時間。當運行繼電器時，其數(shù)據(jù)采集即可采集輸入數(shù)據(jù)樣本。
2.3執(zhí)行設(shè)備
運用此設(shè)備,學生可操作自適應(yīng)繼電器，也可操作單個繼電器。
2.3.1單個繼電器
微機式繼電器為軟件受控裝置，用通用的實現(xiàn)微機式繼電器的硬件即能進行設(shè)計�？墒褂脙煞N通用軟件，其功能取決于設(shè)計中使用的軟件模塊。
包括絕緣和模擬輸入范圍、數(shù)據(jù)采集及微機框。絕緣與模擬輸入范圍框由6個插模塊、8個電壓處理模塊及個電流處理模塊組成。每個電壓模塊包括一臺將輸入電壓從115V或230V至12.6V的輔助變壓器，由分壓器進一步降至3V�？缃佑谳o助變壓器每個輸入端的金屬氧化物變阻器，保護硬件不受暫態(tài)電壓的影響。每個電流模塊包括一個輔助CT，它能減少電流并將其加在電阻器上，以便轉(zhuǎn)換為等值電壓。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括以特定速率采集樣本并量化信號的硬件。它由4個相同模塊組成。每個模塊由于上述原因個相同的通道，一個多路調(diào)制轉(zhuǎn)換器，一個緩沖寄存器及一個模擬濾波器，一個取樣及保持放大器。微機框包括DSP板、MS—DOS個人機、輸入/輸出端口及控制數(shù)據(jù)采集過程的時鐘。插入微機擴充口的DSP板實現(xiàn)繼電保護算法并處理獲取的信號，微機為DSP板改變繼電順路設(shè)置提供人機界面。
新近研制的Ⅱ型通用硬件的數(shù)據(jù)采集框由兩個模塊組成，每個模塊均對4個通道采樣并使之量化。除此之外，其結(jié)構(gòu)與Ⅰ型通用硬件相似。
兩種類型的通用硬件均可從輸入信號中取樣。目前，Ⅰ型和Ⅱ型硬件分別能同步采集并量化16個和8個輸入信號，其能力還可擴展。根據(jù)繼電保護算法的計算要求，可選擇具有定點浮點運算能力的DSP板。
2.3.2自適應(yīng)繼電器
采用圖1的結(jié)構(gòu)可也實現(xiàn)自適應(yīng)繼電保護系統(tǒng)。單個繼電器使用DSP板可通過LAN與變電站控制計算機交換數(shù)據(jù)。盡管LAN的結(jié)構(gòu)看起來像星形的，實際上是環(huán)形結(jié)構(gòu)。多站存取設(shè)備（MAU）是一個中心，通過它數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)設(shè)備。變電站控制計算機與中央控制計算機通信。使用16bit高整智能多信道串行通信連接器的數(shù)字板即可實現(xiàn)。該數(shù)字板支持8個串行信道，所有信道均支持全符號交換（CTS，RTS，DSR，DTR）及全調(diào)制解調(diào)器控制（RI，DCD）。
使用商用程序包已研制繼電保護微機和變電站微機之間信息交換所需的應(yīng)用軟件。對于控制微機和變電上微機之間的通信，使用異步通信軟件庫開發(fā)了軟件。它支持5個不同的文件傳輸規(guī)約，即XMODEM、YMODEM、ZMODEM、Kermit及ASCII。使用為特定應(yīng)用編寫的程序?qū)嶒炇页绦驇斓某绦颍瑢W生可實現(xiàn)自適應(yīng)繼電保護系統(tǒng)。
2.4測試設(shè)備
實驗室擁有測試單相與三相繼電器的設(shè)備。單相測試系統(tǒng)是檢測和校驗瞬時和時限過電流繼電器的精密儀器，基本上是可提供160A電流的60HZ正弦信號發(fā)生器。三相測試系統(tǒng)可檢測發(fā)電、輸電及配電系統(tǒng)的繼電器，它有5個電源，提供兩個電壓、兩個電流和一個可轉(zhuǎn)換的電壓/電流源，以模擬三相故障。這些系統(tǒng)的準確度為設(shè)定值的1%，諧波畸變低于2%。單相與三相測試系統(tǒng)可相互作用以提高電流水平。實驗室的穩(wěn)頻發(fā)生器可提供30—90HZ，變化率為±5HZ/S的頻率信號。
此外，學生還可使用實驗室變壓器、發(fā)電機和電動機，使之經(jīng)受各種故障，以便為測試所研制的繼電器采集數(shù)據(jù)。
使用和經(jīng)驗
實驗室廣泛用于本科生設(shè)計，研究生研究及電力系統(tǒng)保護課程的教學。
3.1用于科研
使用實驗室設(shè)備提高了研究質(zhì)量，其經(jīng)驗得到了肯定。用于開發(fā)EMTDC中的繼電器模型以及電力系統(tǒng)仿真的設(shè)備被證實是有效的。學生可檢查故障期間數(shù)字繼電器動作，進行開關(guān)操作，并觀察繼電器的反應(yīng)。使用C編譯程序并不總是產(chǎn)生優(yōu)選的匯編語言代碼。正像微機式繼電器必須在固定時間間隔（即一個采樣間隔）內(nèi)進行運算一樣，匯編語言代碼必須不時地改變。迄今為止的工作表明，使用通用硬件可研制出各種繼電器。通用和自適應(yīng)繼電保護硬件的模塊式設(shè)計使得故障模塊的更換簡單易行，也能靈活地滿足不同應(yīng)用要求。
3.2用于教學
實驗室設(shè)備亦用于兩門電力系統(tǒng)保護課程的輔助教學。保護工具箱用于研究各種微機算法，以便計算基頻及其它頻率相量。通過改變設(shè)計參數(shù)，如采樣速率窗或窗口尺寸，學生可使用工具箱設(shè)計和評價算法。學生有用MATLAB語言編定繼電器設(shè)計程序及與工具箱接口聽課程，熟悉工具箱使這些課程簡單易學。