1 引言

20 世紀 90 年代以來，微機繼電保護裝置逐步取代了傳統(tǒng)的繼電保護裝置，成為電力系統(tǒng)的主流保護［1］。目前市場上的實驗實訓(xùn)裝置幾乎全部為微機型繼電保護裝置，但是，從教學(xué)的角度來說，以傳統(tǒng)繼電保護裝置為例來進行教學(xué)，學(xué)員們更加容易理解繼電保護的基本知識。掌握基本知識以后，再訓(xùn)練目前*常用的微機型繼電保護裝置，可以達到事半功倍的作用。

2 基本思路

本文提出一種多功能型繼電保護實驗裝置，它具有以下特點。

( 1) 具有傳統(tǒng)繼電器訓(xùn)練功能。裝置安裝有傳統(tǒng)繼電器，通過實驗實訓(xùn)，使學(xué)員掌握繼電保護的基本知識，避免直接學(xué)習(xí)難以理解的微機保護裝置［2］。

( 2) 具有微機型繼電保護裝置訓(xùn)練功能。設(shè)備安裝有微機型繼電器，滿足水有繼電保護基礎(chǔ)的學(xué)員進行實驗實訓(xùn)。不排除一部分學(xué)員對于繼電保護的基本知識掌握扎實，直接可以進行微機型繼電保護裝置的訓(xùn)練［3］。

( 3) 裝置集成度高。裝置的屏體上安裝有直流電源、模擬斷路器、紅燈、綠燈、多功能電壓電流表、蜂鳴報警器和連片，進行實驗實訓(xùn)時，不需要外加另加任何電氣元件，即可順利完成實驗實訓(xùn)，使用起來相當方便。

( 4) 實驗實訓(xùn)接線方便。裝置的屏體上按設(shè)計要求開孔，孔中裝設(shè)安全型香蕉插座，把繼電器的接線柱與香蕉插座的接線柱用導(dǎo)線連接起來，并在屏面上把香蕉插座所對應(yīng)的繼電器接線柱用絲網(wǎng)印刷標注出來。以后接線時就可以不用在繼電器的接線柱上進行連線，而使用香蕉插頭插入香蕉插座即可，既方便又安全。

( 5) 裝置上安裝的繼電器可以替換。屏體正面的鋁合金安裝板做成可以拆卸式的，鋁合金板上開孔分別安裝繼電器、指示燈、安全型香蕉插座、多功能儀表、蜂鳴器和連片等電氣元件。不同的安裝板上安裝不同的電氣元件，可以在一套裝置上實現(xiàn)多種實驗實訓(xùn)功能。

( 6) 裝置輕便，移動方便。整個裝置屏體部分采用鋁合金制作，具有強度高，重量輕的特點。屏體下方安裝帶剎車的萬向輪，方便移動，移動到位以后，使用剎車可以穩(wěn)定的把裝置固定在安裝處。

( 7) 與微機繼電保護測試儀配合使用，功能強大。微機繼電保護測試儀具有強大的功能: 它可以產(chǎn)生電壓、電流，電壓電流的大小、幅值、頻率都可以按照實驗要求調(diào)整; 它還具有開出量和開入量，可以按照實驗需要發(fā)生數(shù)字量或者接收數(shù)字量。微機繼電保護測試儀可以對所有現(xiàn)有繼電保護裝置進行測

試，本文提出的多功能型繼電保護實驗系統(tǒng)與微機繼電保護測試儀配合使用［4］，無論面板上安裝什么類型的繼電器，微機繼電保護測試儀均可以完成保護測試，大大提升了裝置的訓(xùn)練效果［5］。具有錯誤接線自動報警功能，可以幫助指導(dǎo)教師迅速排查出學(xué)員在進行繼電保護實驗中接線是否正確，如果錯誤，是什么地方有誤，也可以在學(xué)員自行練習(xí)時幫助解決由于接線錯誤不能進行實驗或者燒壞設(shè)備的情況。

3 實現(xiàn)方法

下面介紹裝置的構(gòu)造特點和使用方法。圖 1 為裝置的正視圖，圖 2 為裝置的后視圖，圖 3 為裝置的側(cè)視圖。系統(tǒng)屏體面板上的 1、2、3、4 和 5 部分為可拆卸式的鋁合金安裝面板，使用時用螺絲固定在裝置屏體的花梁上，當需要更換時拆下螺絲后取下鋁合金面板，再換上需要安裝的鋁合金面板即可。6 和

7 部分為繼電器，可以是微機型繼電器或傳統(tǒng)繼電器，安裝方式為在裝置屏體的鋁合金安裝板上開孔，將繼電器插入孔中，再用螺絲固定在安裝板上。8 部分為在裝置鋁合金安裝板上開孔安裝的多功能電表，可以用來測試電流和電壓。9 部分為在裝置鋁合金安裝板上開孔安裝的安全型香蕉插座，根據(jù)功能

需要，香蕉插頭可以為黃、綠、紅、黑、棕和藍色等不同的顏色。香蕉插座固定在鋁合金安裝板上以后，根據(jù)實驗實訓(xùn)原理設(shè)計將繼電器的接線柱與對應(yīng)的香蕉插座用導(dǎo)線連接起來。進行實驗實訓(xùn)時，根據(jù)實驗實訓(xùn)原理用香蕉導(dǎo)線將各香蕉插座之間或與外接微機繼電保護測試儀連接起來即可。既方便了實驗實訓(xùn)，也提高了實驗實訓(xùn)的安全性。10 和 11 部分為用絲網(wǎng)印刷的方法印刷在裝置屏體上的圖形或文字，用來對繼電器、指示燈、模擬斷路器、多功能電表和連片等電氣元件進行形象標示，便于實驗實訓(xùn)接線。12 部分為裝置上的抽屜，用來存放實驗實訓(xùn)使用的香蕉導(dǎo)線和其他一些實驗工具。實驗實訓(xùn)后整理好導(dǎo)線和工具后放在抽屜內(nèi)，便于下次實驗實訓(xùn)時去別處拿這些必須用具。13 部分為具有剎車功能的萬向輪，方便實驗實訓(xùn)裝置的移動，同時需要在某處穩(wěn)定放置多功能繼電保護實驗實訓(xùn)裝置時，可以將剎車剎住，使裝置可以穩(wěn)定的固定在放置處。如圖 2 所示，14 部分為模擬斷路器和直流電源安裝處，直流電源為繼電器的控制電源和微機型繼電器的工作電源，是必不可少的，集成在保護屏上可以避免實驗實訓(xùn)時再另外準備直流電源，方便實驗實訓(xùn)。模擬斷路器是真實斷路器的模擬裝置，是繼電器動作的對象，集成在裝置屏體上，同樣也可以大大方便實驗。

下面舉例說明多功能型繼電保護實驗裝置的用法。

圖 4 為使用微機繼電保護測試儀對 DL-32 型電流繼電器進行動作特性測試的接線圖。微機繼電保

護測試儀中［6］，Ia、Ib、Ic 和 In 為電流輸出端接線端子，Ua、Ub、Uc 和 Un 為電壓輸出端接線端子，1 和 2 為開入量的接線端子。根據(jù)實驗要求，將測試儀的電流輸出端和開入量端口與 DL-32 型電流繼電器的電流端子和常開觸點用香蕉短接線連接起來。這種接線方式不需要擰接一根螺絲，接線相當簡單; 香蕉插座與香蕉短接線能夠緊密的結(jié)合在一起，接線非?？煽? 在香蕉插座與香蕉短接線的首尾段，都用絕緣皮封裝起來，使用起來避免了觸電危險［7］，非常安全。按照上述的接線方式接線以后，就可以按照保護原理進行實驗了。實驗完畢以后，同樣道理，連線的拆除也非常簡單。

圖 5 為三段式電流保護實驗安裝板前視圖。繼電器的接線端子在安裝板的后面，在安裝板的前面板開孔并安裝香蕉插座，用導(dǎo)線將繼電器的接線端子與香蕉插座按照圖紙連接起來。圖 6 為三段式電流保護實驗安裝板接線圖，圖 7 為三段式電流保護實驗安裝板原理圖，由圖 6 和圖 7 可以看出本多功能繼電保護實驗裝置具有錯誤接線自動報警功能，提醒學(xué)員或者教師注意學(xué)員在進行繼電保護實驗實訓(xùn)，接線是否完全正確，防止由于接線不正確通電燒壞設(shè)備或者無法進行實驗卻無法快速查找問題。舉例如下: 做繼電保護的三段式電流保護實驗，應(yīng)該按照原理圖 7 接線。當學(xué)員按照原理圖接線完畢以后，合上空氣開關(guān) QF1 和 QF2，此時，如果接線完全正確，那么中間繼電器 KM1、KM2、…、KM40 的線圈就會被加上 220V 的直流電壓，中間繼電器由于線圈帶電而動作，所以，中間繼電器 KM1、KM2、…、KM40 的常開接點閉合，從圖 6 中可以看出，安裝板上安裝的指示燈 HＲ1、HＲ2、…、HＲ40 全部加上了 220V 的直流電壓，所以這 40 個燈全部被點亮，表示接線完全正確。這時把空氣開關(guān) QF1 和 QF2 打開，斷開加在中間繼電器 KM1、KM2、…、KM40 上的直流電壓，就可以進行相應(yīng)的繼電保護實驗了。在圖 7 的標注 a處，此段連線如果接線錯誤，對應(yīng)的 m1 ∶ 8 和 m3 ∶ 2 就沒有被短接，當學(xué)員認為接線完成后，閉合空氣開關(guān) QF1 和 QF2，此時，中間繼電器 KM2、KM3、…、KM40 的線圈全部帶電，動作情況與剛才接線完全正確時是相同的，所以，HＲ2、HＲ3、…、HＲ40 這 39 個指示燈被點亮，而中間繼電器 KM1 的線圈右側(cè)帶電，而左側(cè)由于 m1 ∶ 8 和 m3 ∶ 2 是斷開的，即使 m1 ∶ 8 處接直流電壓正極，但是m3 ∶2是不帶電的，也就是說，中間繼電器 KM1 線圈左側(cè)沒有電壓，KM1 的線圈是不帶電的，繼電器 KM1 不動作，所以，繼電器 KM1 的

常開接點仍然是打開的，指示燈 HＲ1 也就不通電，所以不能點亮。此時，在三段式電流保護實驗面板上就表現(xiàn)為 HＲ1 燈不亮，而 HＲ2、HＲ3、…、HＲ40 燈是點亮的，此時的意義為三段式電流保護的實驗接線不完全正確，而是有一處錯誤。在裝置面板上，有幾個燈沒有點亮，就表示有幾根線接線錯誤。當然，也可以把 HＲ1、HＲ2、…、HＲ40 這 40 個燈對應(yīng)的錯誤接線的位置提前記錄下來，這樣，當發(fā)現(xiàn)有一個或者若干個燈沒被點亮?xí)r，可以按照提前做好的記錄做對照，把錯誤接線的位置輕松找出來。眾所周知，在繼電保護工作中，由于接線復(fù)雜，查線是一項非常繁雜的工作，而通過這種方式，把查線的工作大大簡化了。

在裝置設(shè)計中，顯示錯誤接線的位置也可以不使用指示燈顯示的方法。可以把中間繼電器 KM1、KM2、…、KM40 的常開接點輸入到 PLC 或者單片機電路中，再通過組態(tài)軟件或編程的方法與后臺電腦連接起來。在后臺機上，把繼電保護實驗的原理接線圖事先繪制出來，把一段接線定義為一個開關(guān)量。當接線完全正確時，后臺電腦顯示接線正確; 而有接線錯誤時，對應(yīng)的繼電器不動作，常開接點處于打開狀態(tài)，輸入到 PLC 或單片機的對應(yīng)接點，PLC 或單片機把這個異常狀態(tài)傳送到后臺電腦，后臺電腦的接線圖中對應(yīng)的連線閃爍，同時發(fā)出音響報警，提示有接線錯誤。通過這種方式，可以更形象的表示出實

驗實訓(xùn)中的錯誤接線，使學(xué)員學(xué)起來方便，教師教起來也更加方便。

4 總結(jié)

本裝置在繼電保護實驗實訓(xùn)教學(xué)中具有很強的實用性，在實際應(yīng)用中效果良好。裝置面板具有可替換性［3］，起到減小占地面積的作用; 替換的面板種類多樣，使裝置使用范圍更加廣泛; 裝置的接線采用香蕉插頭插座連接，可以節(jié)約接線時間，把有限的時間花到繼電保護實驗實訓(xùn)中去，同時提高了裝置的安全性; 裝置具有錯誤接線報警功能，起到保護裝置不被燒壞的作用，延長裝置的使用壽命。