一、实验台整体功能概述：

1.1实验台能够满足《电力系统继电保护》、《微机继电保护原理及应用》、《配电网继电保护与自动化》、《工厂供配电技术》、《电力工程》等课程中相关继电保护实验教学任务，并可完成课程设计、毕业设计、实习及某些研究课题等相关实验要求；

1.2为了培养新一代继保人才，使学生能够在贴切真实电力现场环境下完成实验，采用实验控制及仿真操作软件与真实现场继保设备实操相结合的实验方式，实验台主要包含有一次系统模型、常规继电器部分、微机保护部分、故障模拟装置、工控触摸屏电脑、可编程控制器、配套学生实验操作软件、电力系统模型设计软件、实验操作结果自动考核系统、学生实验报告动态记录及生成软件、教师端教学资源软件等组成；

1.3实验台一次回路采用电力系统典型的一次系统接线图，能够涵盖发电、变电、输电、配电、用电各部分，并在电气元件及线路模型上设置有效的故障点，通过对模型的计算，在监控屏幕上显示本系统详细的暂态的分析过程和计算数据，作为实验及保护定值整定计算的依据；能很好帮助学生理解继电保护原理及使用方法；

  1.4实验台还具有电力系统稳态分析和暂态分析的教学内容，能够通过模型搭建、算法设计、过程演示等手段，向学生全面直观的展示电力系统等值电路的模型搭建、等值参数的计算方法、电力系统潮流计算过程、电力系统不同类型的短路时序网分析，短路计算（可以给微机保护定值整定提供依据）等知识点，从而能强化学生自主学习的能力。

二、完成的实验内容：

为了方便学生接线，要求学生接线的实验在操作台的人机界面中都具有动态教学过程，软件运行在Windows环境下，老师也可以在课堂上作为教辅助教学使用！

2.1常规继电器特性实验：

1）电流继电器动作特性实验；2）电流继电器动作时间测量实验；3）电压继电器动作特性实验；

4）时间继电器动作特性实验；5）两段式过电流组合实验；6）三段式过电流组合实验；7）低电压闭锁的过电流组合实验；8）其它可定制的电磁型继电器特性实验。

2.2发电机微机保护实验：

1）纵联差动保护实验；2）差动速断保护实验；3）组合式差动保护实验；4）差流告警实验；

5）两段式过电流保护实验；6）过流I段拒动过电流保护实验；7）复合电压起动过电流保护实验。

2.3变压器微机保护实验：1）纵联差动保护实验；2）差动速断保护实验；3）组合式差动保护实验；4）差流告警实验；5）两段式过电流保护实验；6）过流I段拒动过电流保护实验；7）过负荷保护实验；8）两段式负序过电流保护实验；9）负序过流I段拒动负序过流保护实验；

（10）轻瓦斯告警实验；11）重瓦斯跳闸实验；12）超温告警实验；13）超温跳闸实验。

2.4 110kV输电线路微机保护实验：1）三段式相间距离保护实验；2）I段和II段拒动相间距离保护实验；3）三段式接地距离保护实验；4）I段和II段拒动接地距离保护实验；5）III段式零序过流保护实验；6）三相一次重合闸实验；7）三相一次重合加速跳闸实验。

2.5 10kV输电线路微机保护实验：1）三段式过电流保护实验；2）I段和II段拒动过电流保护实验；3）反时限过电流保护实验。

2.6电动机微机保护实验：1）两段式过电流保护实验；2）I段拒动过电流保护实验；3）过负荷保护实验；4）两段式负序过流保护实验；5）I段拒动负序过电流保护实验；6）低电压保护实验；7）失压保护实验。

2.7备自投微机实验：1）进线备自投实验；2）桥备自投实验。

2.8电力系统模型设计实验：1）发电机模型设计实验；2）变压器模型设计实验；3）输电线路模型设计实验；4）多种负载模型设计实验。

2.9电力系统分析教学：

1）电力系统模型设计原则教学；2）系统等值电路计算教学；3）电力系统潮流分析教学；4）电力系统暂态分析教学。

2.10电力系统继电保护教学：

1）最大运行方式教学；2）最小运行方式教学；3）发电机继电保护整定原则教学；4）变压器继电保护整定原则教学；5）110kV输电线路继电保护整定原则教学；6）10kV输电线路继电保护整定原则教学；7）电动机继电保护整定原则教学；8）保护动作过程逻辑、向量图变化暂态全过程教学。

2.12继电保护辅助功能模块教学：

1）学生实验报告动态记录及生成；2）学生操作全过程动态记录及考核。

三、实验台主要配置及技术性能参数：

3.1实验操作台一台：

1）实验台上面板上具有完整的一次线路模型，在模型上设有各种电量参数的测量点及故障点，学生可以进行各种故障模拟实验操作，能够验证相应继电保护的功能；

2）输入电源：三相四线AC220V±10％ 50Hz；整机容量小于1kVA、5A；

3）实验操作台柜体：

①采用全钢制结构外加喷塑工艺，钢板厚度1.5mm，底部带有万向轮及固定装置，柜内带有两组检修灯及行程开关；参考尺寸：1680mm（长）*750mm（宽）*1800mm（高）；

②安全保障措施：总电源使用漏电保护开关控制，设置电源启动和停止按钮进行控制，紧急状况下可按下急停按钮开关，切除实验台上所有一、二次电源；符合电气安全规范要求，提供国家相关部门出具的安全生产相关资格材料；

③为响应国家对产品向数字化、智能化等发展的要求，设备具有追根溯源身份标识，提供两化融合评定资格材料。

3.2实验故障模拟装置一台：

3.2.1主要功能：

1）可对各种继电器及微机保护，如电流、电压、反时限、功率方向、阻抗、差动、低周、同期、频率、直流、中间、时间等进行测试及检定；

2）电压、电流、相位、功率、功率因数和频率均为高精度、高稳定度标准信号输出，软件闭环；电压、电流、相位的调节，可同时针对三相或任意一相进行；三相电压之间、各相电压和电流之间的相位均可360°调节；

3）三相三线/三相四线，正相序/逆相序四种状态可任意组合输出；可实时显示二十几种电参数；

4）电压、电流、功率因数设有常用试验点，一键到位，操作起来方便快捷；

5）具有即点即输功能，极大地简化了操作流程；为了后期方便维护检修，装置采用一体化设计方式（即电源部分、功能放大部分及物理输出接口部分等都集成在标准的工业级机箱中）；

6）当因接线导致电压回路短路时，装置会自动启动保护功能，并自动停止输出，通过按钮确认故障复位后，可恢复正常使用。

3.2.2主要技术指标：

1）采用工业级标准，可输出6路电压6路电流信号；

2）交流电压输出：量程：6*125V调节范围：(0-120)%RG 调节细度：0.01%RG 准确度：0.2%RG稳定度：≤0.02%/2min 输出负载：每相20VA 失真度：≤0.3%（非容性负载）；

3）交流电流输出：量程：6*25A 调节范围：(0～120)%RG 调节细度：0.01%RG 准确度：0.2%RG稳定度：≤0.02%/2min 输出负载：每相20VA、失真度：≤0.3%（非容性负载）；

4）相位调节：0°～359.99°、调节细度：0.02°、准确度：0.1°；

5）频率调节：10Hz～300Hz、调节细度：0.01Hz、准确度：0.01Hz；

6）装置具有100M/1000M自适应以太网通讯接口，可以通过TCP/IP通讯协议，与上位机或其它远程设备高速实时通讯；

7）实验故障模拟装置采用小低于1366*768 13寸彩色触摸屏显示，方便学生察看及实验操作。

3.3微机综合保护装置一台及技术指标：

1）采用工业现场级综保装置，装置具有微机发电机保护、微机变压器保护、微机线路保护、微机电动机保护、微机备自投等几大类功能；

2）配套保护动作逻辑框图软件一套：可编辑，软件以图形化的方式直观的展示出来，基于通用软件C#环境下运行，学生可以通过动作逻辑软件灵活选择动作条件，便于学生学习研究微机保护在不同动作条件下的实际动作的整个过程；

3）测量精度：电流、电压0.2级；有功、无功0.5级；遥信分辨率1ms；电流元件：动作电流0.1～20In、级差0.01A、误差＜5%；电压元件：动作电压0.5-120V、级差0.1V、误差＜5%；方向元件：动作范围-90°～30°（相间保护）、误差＜5°（接地保护）；频率元件：动作范围45Hz～55Hz、滑差闭锁范围0.5Hz～5Hz/S、级差0.01Hz；时间元件：工作范围0～99.99S、级差0.01S、误差10ms；

4）安全与电磁兼容：抗静电接触放电试验GB/T14598.14规定的严酷等级Ⅳ级试验、浪涌干扰试验IEC61000-4-5标准Ⅳ级，开路试验电压4kV的试验、快速瞬变干扰试验GB/T14598.10规定的严酷等级Ⅳ级试验、电磁场干扰试验GB/T14598.9规定的严酷等级Ⅳ级幅射试验；

5）装置具有RS485总线串行通信口，集成NARI LFP、MODBUS标准通信规约；具有双以太网通信接口，支持网络LFP、网络103、MODBUS TCP等通信规约；

6）装置动作出口的配有硬压板，可以帮助学生理解微机保护装置控制字、软压板、硬压板的功能区别。

7）微机保护装置采用在不低于1366*768 13寸彩色触摸屏上显示，方便学生察看及实验操作。

3.4实验台具有的计量仪表部分：

1）交流电流表一块 数字式、AC220V电源、量程AC 0-15A；

2）直流电压表一块 数字式、AC220V、量程DC 0-150V；

3）交流电压表一块 数字式、AC220V、量程AC 0-150V；

4）电秒表一块 数字式、量程1～9999ms、采用88mm×88mm工装标准、触发方式可调。

3.5实验台常规保护部分：

1）电磁型电流继电器三只 规格：DL-31、6A/2A；

2）电磁型电压继电器一只 规格：DY-32、15V-60V；

3）电磁型中间继电器一只 规格：DZY-201X、DC24V；

4）电磁型时间继电器两只 规格：DS-32/2、DC24V；

5）电磁型闪光继电器一只 规格：JX-4C、DC24V。

3.6为了学生实验接线方便，实验台操作面板上具有的物理采集单元：

1）可控故障源电压、电流输出单元 一套；

2）开关状态采集单元 一套；

3）保护交流采样输入 一套；

4）开关控制回路单元 一套；

5）保护装置开入信号单元 一套；

6）保护装置开出信号单元 一套；

7）PT/CT二次输出单元 一套。

3.7电气控制回路一套：至少包含操作按钮、指标灯、光字牌、蜂鸣器等。

3.8可编程控制器（PLC）一台：AC/DC继电器，机载I/O：不少于24个 24V DC数字输入，不少于16个2A继电器数字输出，内存不小于48Kbyte，RS485接口，RJ45以太网接口，传输速率不低于100Mbit/s。

3.9开关电源：输入AC220V、输出DC24V、功率150W。

3.10人机界面及配套的运行软件

3.10.1人机界面一套：为了便于学生操作，工控触摸屏电脑嵌入安装在实验台操作面板上，屏幕尺寸采用不低于13寸工控触摸屏电脑  高清LED  铝合金机身 抗干扰；内存4G，CPU主频2.0GHz，硬盘：固态、64G；安装有Windows操作系统；单台就能够对所有实验内容进行操作；

3.10.2标配全方位智能控管软件 一套：

1）控管系统基于通用软件C#环境下开发，具备权限管理功能，分学生端和教师端，用户可以自主设置登录的身份和登录信息，至少包括学生学号、姓名、班级等信息；

2）学生端系统具有完善的学生操作全过程动态记录功能，实验人员在启动记录功能后，系统将自动记录的实验人员的实验操作过程，记录内容及实时运行数据；并均以列表的形式展示，列表展示信息包括记录信息序号、记录信息时间、记录信息内容等；同时，为便于记录数据信息的检索、查询、保存，应具备按时间段为查询条件进行记录信息检索功能、记录信息删除功能和记录信息导出保存为Excel文档的功能；提供带有实时运行状态下真实界面！！

3）电力系统分析功能模块：鉴于继电保护的相关定值整定需要在电力系统分析计算的数据下开展，软件应具有电力系统稳态分析、电力系统暂态分析等教学模块，学生可以对电力系统相关设备进行自主选型，系统会自动校对并对不合理的参数选型进行提示，同时，软件会根据参数选型，自动计算稳态的相关数据，不仅可以强化学生对电力系统分析基础知识的掌握，还可以为学生继电保护定值整定提供依据；  

4）学生考核评价管理功能模块：可以实现对所有学生信息录入及考核评价，在界面上可以通过检索条件实时查询或筛考核评价数据，并可导出为Excel文档。

3.11学生实验操作软件一套：

1）操作软件基于通用软件C#环境下开发，学生可以通过实验操作软件选择所需要的实验内容，所有实验项目都带有动态教学功能；

2）实验操作软件具有向量图变化显示暂态全过程界面；提供实时运行状态下真实界面！

3）配有录波及运行波形监测功能模块：①采用在不低于13寸彩色触摸屏显示，方便学生察看及实验操作；②本模块是通过采集网络节点的实时数据，系统自动生成实时运行波形，设置历史波形和实时波形两种状态任意切换，同时可以对波形实时存储，可以有效直观的监测在稳态运行和暂态运行状态下的电气量的变化过程，帮助学生理解故障运行时继电保护动作原理；软件可以实时显示和录制稳态、暂态运行时的波形数据，同时可以实时存储为文件，便于导出用于教学分析等功能；实时运行波形可全屏、缩小、平移显示，也可查看任意一点的坐标数据；提供实时运行状态下真实界面！

3.12电力系统模型设计软件 一套

学生可以对电力系统相关设备进行自主选型，至少包括发电机、变压器、输电线路、PT/CT、电动机及其它负载等，系统会自动校验并对不合理的参数进行提示，同时，软件会根据参数计算稳态的相关数据和进行序网图分析、计算并演示暂态计算的全过程，强化学生对电力系统分析基础知识的掌握；提供实时运行状态下真实界面！

3.13实验操作结果自动考核系统一套：

学生根据具体的实验内容通过实验导线连接实验操作面板上的接线柱，实验台能够自动判断学生自主接线是否正确，通过不低于13寸的触摸屏显示得出考核结果；提供满足要求的佐证材料！

3.14学生实验报告动态记录及生成软件一套：

1）基于通用软件C#环境下开发，至少包括学生学号、姓名、班级、实验名称等信息内容；提供真实界面！

2）学生针对具体实验时的操作步骤、表格中的实验数据记录、实验波形都能实时同步自动记录并填充到实验报告表格中；提供真实操作过程界面！

3）实验报告能够导出为PDF格式并可发送给教师端；提供满足上述功能的真实操作过程界面！

4）配有一套教师端软件：能够接收所有学生端提交的实验报告进行汇总并保存，教师可以打印每一份学生实验报告并进行评价；提供真实操作过程界面！

四、其它配套：

4.1实验导线：满足所有实验接线的要求；

4.2实验指导书：提供相配套的实验指导书；

4.3电缆及布线安装：供方根据实验室现场布线（包括设备就位、设备安装、电缆的敷设、整体联调联试等；具备承装、修、试电力实施资格能力）。