一种继电保护教学实验仿真平台的制作方法

本实用新型属于电力系统继电保护仿真教学技术领域，具体涉及一种继电保护教学实验仿真平台。

背景技术：

近年来，我国电力系统发展迅速，电网规模不断扩大，涉及的范围和影响越来越广，电力系统安全运行显得越来越重要。在自然或者人为因素条件下电力系统中某一点或者某几点将处于故障或者不正常的运行状态，在此种情况下如果继电保护装置能够迅速地监测到电力系统中发生的微弱变化，并能够正常动作，这样将减少故障位置对整个电力系统的影响，从而保证电力系统的稳定性。同时随着直流输电、新能源发电方式接入电网，新的电网架构形式对继电保护的选择性、速动性、灵敏性、可靠性提出了新的要求。

目前电力系统主要使用计算机进行继电保护整定计算工作，近年来，整定计算软件不断完善，对于继电保护整定计算有极大地帮助。但是随着新能源发电方式的接入，各种整定计算程序又存在着一定的局限性，某些情况下，整定计算软件给出的定值可能不够合理，这样对于电力系统来说增大了安全隐患，另一方面考虑到电力工业在整个国家经济中的重要地位，避免给系统运行造成不应有的危害，不可能在真实系统中进行实验，因此在进行继电保护整定后有必要搭建电力系统模型进行仿真验证。

目前利用MATLAB进行纯软件仿真或者采用继电保护综合实验平台是国内继电保护实验教学的常用方法。对于使用MATLAB的纯软件仿真来说，学生能够理解基本的继电保护原理和整定方法，但是对于继电保护设置和连线缺乏主观的认识，在遇到实际继电保护装置时仍然无从下手；而对于采用继电保护综合实验平台来说，继电保护实验平台一般采用封闭式结构，在实验教学时学生只需要按照实验平台固有模板接线，并对应进行参数设置，实验人员却无法了解实验平台系统内部结构，保护动作序列及信号处理流程。上述两种方式学生无法将一次、二次回路接线及作用有效结合起来，因此实验效果有限。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种继电保护教学实验仿真平台，以解决现有技术中存在的问题。

本实用新型采取的技术方案为： 一种继电保护教学实验仿真平台，包括模型仿真和数据监控上位机、通用实时仿真器UREP、以太网交换机、继电保护装置和功率机箱，上位机通过以太网交换机连接到通用实时仿真器UREP，通用实时仿真器UREP的AO口连接到功率机箱，功率机箱和通用实时仿真器UREP的DI口连接到继电保护装置。

上位机1和继电保护装置3安放在实验台上，通用实时仿真器5、以太网交换机4、功率机箱6均安装在机柜中，机柜中还安装有I/O板卡7。

I/O板卡包括AI/AO板卡和DI/DO板卡。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型继电保护教学实验仿真平台避免了单纯的软件仿真，同时又减少了教学实验成本，而且在教学实验过程中还能够让实验人员参与开发和利用继电保护装置，对实验人员知识应用能力和创新意识的培养有极大地帮助。

附图说明

图1是本实用新型的实物接线图；

图2是本实用新型的信号流向示意图；

图3是本实用新型的电力系统建模界面；

图4是本实用新型电力系统建模用例；

图5是本实用新型电力系统继电保护建模用例。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。

实施例1：如图1-图5所示，一种继电保护教学实验仿真平台，包括上位机、通用实时仿真器UREP、以太网交换机、继电保护装置和功率机箱，上位机通过以太网交换机连接到通用实时仿真器UREP，通用实时仿真器UREP的AO口连接到功率机箱，功率机箱和通用实时仿真器UREP的DI口连接到继电保护装置。

上位机1、与上位机相连的显示器2和继电保护装置3安放在实验台上，通用实时仿真器5、以太网交换机4、功率机箱6均安装在机柜中，机柜中还安装有I/O板卡。

I/O板卡包括AI/AO板卡7和DI/DO板卡8。

实时仿真器是基于xPCtarget技术的工控机，具有实时计算、模拟电力系统的运行、输出实时仿真数据、监测来自继电保护测控装置反馈信息和实时更新仿真数据的功能，并能够传输到上位机进行图像和数据显示。

AI/AO板卡传递电力系统一次线路电压和电流模拟信号，该板卡一端连接实时仿真器，进而连接上位机，实现电压和电流当量的显示；另一端连接驱动机箱，进而连接微机保护测控装置，从而实现电压和电流当量的方法和传递。

DI/DO板卡一端连接微机保护测控装置，用来接收微机保护测控装置发来的断路器通断控制；另一端连接实时仿真器，并经以太网交换机传输至图形用户显示和控制界面以及电力系统一次线路构架模型中，进而完成显示和控制功能。

功率机箱将实时仿真器UREP从电力系统一次线路提取的电流和电压信号进行处理，通过导线连接到继电保护装置，微机保护测控装置可以根据AO板卡输出、并经功率机箱处理的电压电流数据，经过准确快速判断后，再将跳闸信号发送至DI板卡，从而上传至仿真器。

一种继电保护教学实验仿真平台的仿真方法，该方法为；上位机通过以太网交换机与实时仿真器进行数据通信，实验人员在上位机中搭建电力系统一次电路，设置断路器、故障位置与故障类型，仿真模拟电力系统多种故障状态，实验过程中上位机将实验模型和数据传输到显示器进行显示。

电力系统建模仿真采用MATLAB/Simulink图形化建模界面，MTALAB/Simulink中包含了大量的控制函数和电力系统组件，用户根据自身需要选择对应组件实现功能，并能够完成离线仿真，验证实验原理的正确性。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内，因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。