導語：如何才能寫好一篇繼電保護的試驗，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：繼電保護狀態; 檢修; 實際應用

中圖分類號：TM774文獻標識碼：A文章編號：

Abstract: With the development of network change rapidly, the traditional management system already more and more adapt to power system security, stability, reliable operation, need to explore new technical equipment maintenance. Therefore, this article on the relay condition-based maintenance practical application was studied.

Key words: state relay protection; maintenance; practical application

電力系統的根本任務是經濟而可靠地給用戶供電，安全、經濟、優質是對其的根本要求，與此同時更致力于降低運行及維護費用。作為防止故障及擾動對電力系統危害的一道重要防線，繼電保護系統是必不可少的組成部分，對保證電力系統安全穩定運行、防止事故的發生和擴大起著至關重要的作用。繼電保護裝置的誤動或者拒動都會給電網運行帶來極大的影響。因此，在實際運行中為了確保繼電保護處于完好的工作狀態和提高繼電保護裝置動作的可靠性，減少設備的停運時間，延長設備壽命，降低運行費用，改善設備性能，除了需要及時發現并消除繼電保護系統的故障和缺陷以外，還需要采用科學合理的檢修策略對繼電保護系統進行科學有效的檢修、維護。

1.不同電壓等級繼電保護狀態檢修的特點

隨著電力系統的不斷發展，電力網絡的不斷增加，電壓等級也從低壓至高壓、超高壓、特高壓不斷升高，以及電力系統一次系統結構變化和技術發展，對繼電保護的要求也越來越高。根據電壓等級的高低，繼電保護裝置的功能和二次回路的復雜性也有著相當大的區別，因此繼電保護狀態檢修也就有著各自的特點。本文僅就110kV及以下電壓等級的繼電保護狀態檢修進行討論。

(1)110kV及以下電壓等級的繼電保護裝置保護功能簡單，收、發信機、故障錄波等輔助設備少，基本上都是由單一的保護裝置來實現繼電保護功能。因此設備狀態檢測的內容較220kv電壓等級和500kv電壓等級少，基礎臺賬收集工作量相對較小。

(2)110kV及以下電壓等級的繼電保護二次回路原理簡單，其斷路器操作回路為三相操作回路，并且不要求保護裝置的雙重化配置，較之以分相操作回路和雙重化的保護裝置的二次回路來說，其二次回路的監測問題相對簡化，二次回路檢查的工作量相對較小。

(3)110kv及以下電壓等級的繼電保護設備巡檢周期較長。在整個電力系統中，110kv及以下電壓等級的重要性較220kv電壓等級和500kV電壓等級弱，對設備的運行環境、保護裝置的運行情況、設備的絕緣要求均不一樣，因此運行設備的巡檢周期也就有長有短，對檢修策略的確定也會構成一定的影響。

2.繼電保護狀態檢修的實際應用

2.1基礎性資料的收集

繼電保護狀態檢修是基于繼電保護設備狀態監測技術和設備自診斷技術，結合繼電保護裝置及其二次回路的運行和檢修基礎資料，通過繼電保護設備狀態評價、風險評估、檢修決策，達到設備運行安全可靠，檢修成本合理的一種檢修策略。因此，收集繼電保護設備的基礎資料是繼電保護狀態檢修的基礎環節。繼電保護設備的基礎資料大體上包括四個部分:原始資料、運行資料、檢修資料、其它資料。

(1)原始資料:包括變電站繼電保護設備的出廠資料(包括保護設備型號、技術說明書、運行維護手冊、平均無故障時間MTBF、批次號、出廠試驗報告等)、供用方的技術協議、安裝變電站時的工作聯系單、相關會議紀要、安裝記錄、交接試驗報告、竣工圖紙、驗收報告等。

(2)運行資料:包括繼電保護設備的投運日期、投運后至今的運行情況(保護及插件更換記錄、保護定值更改記錄、保護檢修記錄、保護動作記錄、電纜更換記錄)、歷年缺陷及異常記錄、保護定值單、巡視記錄等。

(3)檢修資料:繼電保護設備巡檢記錄、例行試驗報告、診斷性試驗報告、消缺記錄、有關繼電保護設備反措執行情況等。

(4)其它資料:家族缺陷、歷次狀態評價報告、保護邏輯、保護軟件版本、年度設備分析報告和年度運行分析報告(包括保護動作次數、保護同型號無故障時間、保護同批次無故障時間、保護動作正確率)等。

2.2巡檢項目及巡檢周期

繼電保護設備的巡檢是定期進行的為獲取設備狀態量的巡視和檢查，包括運行人員的巡視和檢修專業人員的巡檢。對于110kV及以下的系統，針對微機繼電保護設備運行主要巡視項目如下:

(1)微機保護裝置現場運行環境檢查，運行溫度和濕度是否滿足保護運行的要求;

(2)微機保護裝置面板各運行指示信息、顯示屏是否正常;

(3)保護屏內的各功能開關、方式開關、壓板投退是否符合當時現場的運行狀態需要，是否滿足整定單要求，且接觸是否可靠;

(4)保護裝置與保護管理機及監控系統通訊狀況、GPS對時情況是否正常;

(5)檢查后臺監控系統是否有異常信號，且此信號是否與保護裝置上顯示情況保持一致;

(6)電纜孔洞的防火封堵情況是否滿足要求。

針對微機繼電保護設備檢修主要巡視項目如下:

(1)微機保護裝置面板各運行指示信息、顯示屏是否正常并檢查定值區號和整定單是否一致;

(2)保護屏內的各功能開關、方式開關、壓板投退是否符合當時現場的運行狀態需要，是否滿足整定單要求，且接觸是否可靠;

(3)二次回路接線是否有松動情況、戶外端子箱及端子排是否有銹蝕情況、二次接地是否可靠;

(4)檢查電流互感器、電壓互感器二次回路，對直流電源回路進行紅外測溫，檢查回路的溫度;

(5)檢查微機保護版本，核對最新定值單并檢查微機保護裝置交流采樣值;

(6)檢查開入量與實際運行情況一致，并檢查各項反措是否已執行，并滿足反措要求。

對于110kV及以下的系統，繼電保護設備運行巡視的周期要求每月巡視一次;而繼電保護設備檢修巡視的周期要求每年巡視一次。

2.3試驗項目的確定

對微機繼電保護的試驗分為例行試驗和診斷性試驗兩類。所謂的例行試驗是指為獲取設備狀態量，評估設備狀態，及時發現設備隱患，定期進行的保護停用狀態下的各種試驗。而診斷性試驗則是說在巡檢、例行試驗等發現設備狀態不良，或經受了不良工況，或受家族缺陷警示，或連續運行了較長時間，為進一步評估設備狀態進行的試驗。

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關鍵詞：微機型保護裝置;差動保護;注意事項

中圖分類號：TP306文獻標識碼：A

隨著時代和科學技術的進步與發展，傳統繼電保護系統的核心電磁式繼電器已經逐步淘汰，更新換之的是目前比較推廣的微機型繼電保護。與常規保護相比，微機保護具有安裝接線簡單、先進的原理及結構、運行維護方便可靠、具有自檢、及遠方通信功能，可滿足自動化發展的要求等特點。目前，這種比較先進的微機保護在水利行業也得到了廣泛的應用。結合本單位實際運行、檢修情況，其中微機差動保護是相對比較復雜的一種保護，所以調試起來也難免會遇到一些問題，對實驗結果影響較大的原因總結有以下幾點要注意。

一、平衡系數的設置

目前，大部分微機保護均采用由保護內部通過計算的方式進行Y-的數值和相位的自矯正。因此，盡管變壓器是Y--11接線，但其CT采用Y/Y型接線，從而使外部接線簡單。當然，也有一部分微機保護不這樣，任然由變壓器的CT接線矯正。因為差動保護的定值單中并沒有高壓側平衡系數，這給測試和計算帶來了不便。由于目前差動保護裝置的生產廠家，品牌有很多，軟件設置各不相同，所以通常用測試儀中“遞變試驗”單元檢驗差動門檻和速斷值來判定。由測試儀給高壓側A相輸出單相電流，初始值為0A，步長為0.1A，緩慢增加電流值至保護動作。如果實測的動作電流是1.732倍的整定值時，則計算時高壓側平衡值系數取1.732.如果實測的動作電流等于整定值時，則計算時高壓側平衡系數取1。對于微機差動保護，實際上比例制動和差動速斷是兩套保護，所以很多保護都設置了控制字，用于投、退這兩種保護。測試差動速斷保護時，一般應將“比例差動”保護由控制字退出。但有些保護沒有這種功能，則只有在比例制動保護動作后，繼續增加輸出電流，從保護裝置的指示燈下或有關報文判斷差動速斷保護是否動住。所以，平衡系數設置不對可能會使測試出來的曲線與整定曲線偏差較大。

二、制動公式的選擇

差動保護測試軟件提供了五種形式的制動電流計算公式：

Ir=∣Ih-Ii∣/K ，Ir=∣Ih∣+∣Ii∣/K ，Ir=max｛∣Ih∣,∣Ii∣｝

Ir=∣Id∣-∣Ih∣-∣Ii∣/K ， Ir=∣Ii∣

式中K對應式中不同的K值。其中Ih為高壓側電流向量，∣Ih∣為高壓測電流有效值，Ii為低壓側電流向量，∣Ii∣為低壓側電流有效值。

一般，國內保護的差動電流均采用Id=∣Ih+Ii∣,可表述為差動電流等于高、低壓電流矢量和的絕對值，因此必須注意加在保護裝置高、底壓側電流的方向。

制動電流的方程則各個品牌和型號的保護往往不同， 國內保護最常見的公式有三種；

Ir=max｛∣Ih∣,∣Ii∣｝ 正確表述為，制動電流等于高低壓側電流幅值的最大值。

Ir=∣Ih∣+∣Ii∣/K正確表述為：制動電流等于1/K倍的高低壓側電流幅值之和。其中K值大部分取2，個別保護為1。Ir= ∣Ii∣，正確表述為：制動電流等于側電流的幅值。

對于測試時選用哪個公式最正確，則還需要效驗計算得出。為討論方便，假設某保護的定值為，變壓器容量8000KVA，高壓側額定電壓110KV，CT變比75/5，低壓側額定電壓6KV，CT變比1000/5，差動啟動值為1.5A，速斷值33.6A，拐點值3.625A，斜率0.4，變壓器接線Y-/11。首先，根據定值計算出高低壓側額定電流， Ie1=(8000/10)/(75/5)=4.85A，

Ie2=(8000/6/(1000/5)=6.6A，然后在遞變實驗中設置IA=Ie1=4.85A,相位為0°，IB=Ie2=6.6A,相位為180°，并設IA為變量，步長0.1A。測試儀IA接保護裝置高壓側A相，測試儀IB接保護裝置低壓側A相，測試儀IC接保護裝置低壓側C相，高低壓測的N相短接后接測試儀IN。點擊“開始試驗”按鈕，保護應不動作。逐步增大（或減小）IA值致使保護動作。記下此時IA、IB的值，假設此時IA=11.15A，IB=6.6A，這樣第一組數據測試完畢。當然也可以隨機取一組IA、IB值，只要保證保護不動作。依據以上方法測試記錄下幾組保護動作時的IA、IB值，以便多驗證幾組數據，更準確地確定要選定的公式。下面以其中一組數據計算說明。已測得保護臨界動作時高低壓側電流，依據上一節講述的的方法計算出高壓側平衡系數為1，代入公式Id=∣Ih+Ii∣中得出Id= 4.5A，當Ir=max｛∣Ih∣,∣Ii∣｝時，Ir=11.1A。對于只有一個拐點的制動曲線，一般比例制動的動作方程為:Id>Icd+K×(Ir-Ig)。對于有兩個拐點的制動曲線，為了簡化方便計算，一般將兩個拐點值設為一樣。其中Icd為差動啟動值，Ig為拐點值，K即為這里要計算的比例制動斜率。將以上公式換為等號則得到方程Id=Icd+K×(Ir-Ig)，求得K=0.4 ；當Ir=∣Ih∣+∣Ii∣/K=8.85A，其中K=2時，求得K= 0.57；當Ir= ∣Ii∣=6.6A時，求得K=1.0。將實算值與整定的比例制動斜率進行比較，最接近的那個即是要選定的制動公式。

三、試驗接線方法

(一)、當變壓器為Y/Y0接線時，實驗的接線很簡單。測試A相時，測試儀IA接保護裝置高壓側的A相，測試儀IB接保護裝置低壓側的A相，保護裝置高低壓側的中性線短接后接測試儀的IN。測試B、C相時接線與上述類似。

(二)、當變壓器為Y/Δ-11型接線時，常用的接線為，測試A相時，測試儀IA接保護裝置高壓側的A相，測試儀IB接保護裝置低壓側的A相，測試儀IC接保護裝置低壓側的c相，保護裝置高低壓側的中性線短接后接到測試儀的IN。其中IC作為補償電流。要注意的是測試儀IA的相位設為00，IB的相位設為1800，IC的相位應設為00。在測試變壓器B相時，測試儀IA、IB分別接保護裝置對應的高低壓側B相，而IC則接到保護裝置低壓側的a相。在測試變壓器C相時，測試儀IA、IB分別接保護裝置對應的高低壓側C相，而IC則接到保護裝置低壓側的b相。三個電流的相位設置與A相一致。

(三)、當變壓器為Y/Δ-1型接線時，常用的接線為，測試A相時，測試儀IA接保護裝置高壓側的A相，測試儀IB接保護裝置低壓側的A相，而測試儀IC則接保護裝置低壓側的b相。保護裝置高低壓側的中性線短接后接到測試儀IN。其中IC作為補償電流，電流的相位設置與Y/Δ-11型接線一樣。在測試變壓器B相時，測試儀IA、IB分別接保護裝置對應的高低壓側B相，而IC則接到保護裝置低壓側的c相。在測試變壓器C相時，測試儀IA、IB分別接保護裝置對應的高低壓側C相，而IC則接到保護裝置低壓側的a相。

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【關鍵詞】TQXDB-1A;繼電保護;實驗實訓;改進

1.引言

實踐教學在高職教育中的重要性眾所周知，搞好實踐教學是高職教育發展的關鍵，是高職教育改革的“核心”和“突破口”。它關系到學生的未來就業和職業生涯，直接影響高職教育的生存與發展。因此，各大高職院校在辦學經費緊張的情況下，仍想盡辦法來加強實踐教學設備及環境的投入，很多高職學院的實踐教學條件得到了極大的改善和提升。隨著實踐教學硬件條件的改善，如何充分發揮實驗實訓設備的功效及使用效率就成了當務之急。本文針對TQXDB-1A多功能繼電保護實驗培訓系統（以下簡稱繼電保護實驗系統）在高職電力技術類專業繼電保護等課程的實踐教學應用進行研究，在分析總結實踐應用方法及效果的基礎之上，提出了部分改進設想，以期能開出更多的與工程實際結合緊密的訓練項目，進一步提高設備的利用率，為學生職業崗位能力的訓練提供更好的平臺，為專業人才培養目標的實現奠定堅實的基礎。

2.繼電保護實驗系統的構成及功能特點

2.1 基本構成

“TQXDB-1A型多功能繼電保護實驗培訓系統”采用實驗臺結構，實驗臺主要由TQWB-III多功能微機保護實驗裝置、常規保護繼電器、成組保護接線圖、信號源、控制回路模塊、按鈕開關、萬能轉換開關及直流電源、信號燈、蜂鳴器等附件構成。

2.2 能完成的主要實驗實訓項目

該實驗系統能完成的主要實驗實訓項目有常規繼電器特性實驗（8大類型）、常規繼電器組合后的成組保護實驗、10KV微機線路保護實驗（具備三段式電流保護、電流電壓聯鎖速斷保護、反時限電流保護、低電壓起動過電流、復合電壓起動的過電流、自動重合閘、低壓減載等功能）、具有事故燈光控制的斷路器控制回路實驗、閃光繼電器構成的中央信號實驗、沖擊繼電器構成的中央音響信號實驗等，基本能滿足繼電保護等電氣二次部分課程的實踐教學需求。

3.實踐教學應用分析

3.1 實驗實訓項目的開展情況

TQXDB-1A型多功能繼電保護實驗培訓系統自2009年底投入使用以來，從實驗室使用登記表的記錄情況看，主要針對電力系統繼電保護、電氣二次回路等課程的實踐教學開展了部分實驗實訓項目。其中，電力系統繼電保護課程主要開展的實驗實訓項目有單個繼電器的電氣特性實驗、常規兩段式電流保護實驗、方向性電流保護實驗。電氣二次回路課程主要開展的實驗實訓項目有事故燈光控制的斷路器控制回路實驗、具有防跳功能的斷路器控制回路實驗、沖擊繼電器構成的中央音響信號實驗、閃光繼電器構成的中央信號實驗。

3.2 實踐教學中存在的問題

3.2.1 實驗培訓系統自身存在的不足

（1）實驗培訓系統生產廠家沒有提供完備的設備技術說明書，不利于實驗設備的維護;

（2）生產廠家提供的實驗指導書中部分原理接線圖有錯誤、部分項目的操作步驟不清楚（比如整個實驗臺有多個電源開關，其操作順利及功能作用等沒有介紹），不利于職業素養的養成及新教師的培訓使用;

（3）電磁型電流繼電器（或電壓繼電器）的2個線圈引出接線端子只有1對（被廠家設計為串聯連接方式），不利于通過對繼電器兩個線圈進行串聯或者并聯的定值調整設計訓練;

（4）電磁型時間繼電器的延時時間參數測試沒有配備測試儀表，無法準確測量;

（5）一次系統模型部分沒有配備相應的測試儀表，無法監控一次系統電壓、電流等電氣參數;

（6）一次系統試驗電源電壓直接接三相交流380V電源，沒有被三相調壓器控制，因而無法控制一次系統模擬短路故障后的故障電流大小（設備安全保障性不夠）。

3.2.2 實驗實訓項目的應用開發問題

由于設備生產廠家提供了較詳細的實驗指導書，所以多數任課教師直接利用指導書中的實驗項目開展相應的實踐教學。目前主要開展的是單個繼電器的特性試驗、利用特性實驗信號電源進行單相兩段式電流保護模擬試驗，并沒有模擬出線路故障后保護跳閘斷電的真實效果，與工程實際脫節較嚴重，在校內舉行的學生繼電保護技能大賽中可以證明這一點。比賽中，多數同學對采用兩相兩繼電器式電流保護接線方式完成電流III段保護的模擬實驗要（工程實際中的應用狀況）沒有感覺，仍按照平時上課時訓練的接線方式（單相式接線原理）去完成，其結果可想而知。顯然，該實訓設備的功能作用遠未充分發揮，整體利用率并不高。

4.綜合應用開發及改進設想

4.1 實驗系統改進設想

針對常規繼電保護實驗中的一些不足，提出以下幾點改進設想：

（1）實驗系統中使用的三相交流電源先經過三相調壓器后，再由三相調壓器的輸出端接入實驗系統中，達到通過控制一次系統電源電壓來限制輸電線路模擬故障后短路電流大小的目的，以保障相應實驗設備的使用安全和使用壽命。

（2）電磁型電流繼電器（電壓繼電器）的兩個工作線圈分別引出2對接線端子，以便學生充分理解兩個線圈串聯與并聯后動作值的變化關系。

（3）特性信號實驗電源部分的電流源輸出因為調節旋鈕損壞無法調節大小的問題，采用新增獨立的電流源來代替原有電流調節方式，從而提高電流調節的可靠性。

（4）利用微機保護測試儀代替實驗臺的部分輔助儀器設備來完成如方向繼電器等特性試驗。

4.2 綜合應用開發設想

基于本實驗臺的功能結構組成特點，結合電力系統繼電保護、電氣二次回路等課程的教學標準及目標要求，重新編制與工程現場操作步驟及標準要求更貼合的工學結合實訓指導書，多開發、開設綜合性更強的實訓項目，減少單一的特性實驗。舉例如下：

（1）繼電保護課程設計：《35KV電網繼電保護設計》。學生完成方案配置及相應的整定計算后，就可以利用本實驗系統中的器件完成最后的保護裝置設計并演示動作效果。

（2）各類基本的傳統保護模式跳閘綜合實驗。從一次系統運行方式模擬、故障參數的計算、保護的原理接線、故障模擬等全過程對學生進行綜合性訓練。與真實工程現場的線路保護裝置基本一致。特別是電流互感器及斷路器跳閘控制回路方面真實感很強。

（3）微機線路保護的基本訓練。主要是熟悉微機保護裝置的參數設置、故障信息查詢等綜合應用方法，與傳統保護的訓練重點不一樣，微機保護裝置從實驗接線來說更加簡單。

參考文獻

[1]TQXDB-1A多功能繼電保護實驗培訓系統[Z].湖南長沙同慶電氣信息有限公司.

[2]張亞妮.電力系統繼電保護（第2版）[M].四川：西南交通大學出版社，2012.

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關鍵詞：繼電保護；供電系統；電力變壓器故障

中圖分類號：TM7文獻標識碼： A

一、電力變壓器的常見故障和非正常運行狀態

電力變壓器的故障分為內部和外部兩種故障。內部故障指變壓器油箱里面發生的各種故障，主要靠瓦斯和差動保護動作切除變壓器；外部故障指油箱外部絕緣套管及其引出線上發生的各種故障，一般情況下由差動保護動作切除變壓器。速動保護（瓦斯和差動）無延時動作切除故障變壓器，設備是否損壞主要取決于變壓器的動穩定性。而在變壓器各側母線及其相連間隔的引出設備故障時，若故障設備未配保護（如低壓側母線保護）或保護拒動時，則只能靠變壓器后備保護動作跳開相應開關使變壓器脫離故障。因后備保護帶延時動作，所以變壓器必然要承受一定時間段內的區外故障造成的過電流，在此時間段內變壓器是否損壞主要取決于變壓器的熱穩定性。因此，變壓器后備保護的定值整定與變壓器自身的熱穩定要求之間存在著必然的聯系。

變壓器的不正常運行狀態即變壓器在故障狀態運行的狀態，變壓器在不正常的運行狀態運行，會加快絕緣材料老化、使得鐵芯、繞組和其他金屬構件熱量過高，從而降低絕緣強度，減少變壓器的使用壽命，導致其他故障的發生。因此，電力變壓器要裝設繼電保護裝置，以及時將短路故障切斷，防止更大的損壞的發生。

二、電力變壓器常見故障

電力變壓器在運行過程中，一般常出現的故障主要分為內部故障和外部故障兩種。內部故障的危險性要大于外部故障，曾有內部故障在嚴重情況下導致變壓器油箱爆炸，造成整個供電系統癱瘓。電力變壓器常見的故障主要分為芯體、變壓器油、磁路等方面的故障。芯體故障主要就是集中在絕緣層老化或者線圈受潮導致的短路方面，短路會使繞組造成的機械損傷，影響變壓器的使用。變壓器油故障主要是絕緣油長時間的高溫運行，導致氧化或吸收空氣中的水分使絕緣性能下降，進而導致一定的閃絡放電情況。也有部分的變壓器油故障是由于油泥沉積阻塞油道，進而使變壓器的散熱性能變差，長時間運行導致危險發生。磁路故障是變壓器最常見故障，磁路的芯體絕緣老化，導致漏磁漏電情況，或磁路的螺絲碰接鐵芯導致磁路不能正常工作，或壓鐵松動引起電磁鐵振動和噪聲等。這些故障有的能夠通過異常現象發現并及時排除，但更多的是隱形故障，平時很難發現，使在變壓器故障狀態運行是很危險的，需要及時的發現并且排除故障。

三、繼電保護

（一）繼電保護的特點與要求

繼電保護裝置是目前人們采用的最普遍的裝置，自繼電保護裝置應用開始，短時間內就得到廣泛利用，主要是由其特點決定的。繼電保護的特點是可靠性高、

實用性強，并且能夠實現遠程監控。繼電保護應用的裝置是配置合理并且科學技術含量高的繼電保護裝置。繼電保護的信息管理技術采用方法庫與數據庫，整個信息管理系統由傳統的分散式傳輸轉變為集中式運輸。各種新技術與新系統的使用使繼電保護的可靠性增強。繼電保護信息系統的應用，使供電系統中出現的實際問題，能夠通過系統有效的對各個部分中的各類數據及時使用和共享，更方便工作人員的操作，因此繼電保護的實用性也得到增強。隨著電子技術與信息化技術在各個領域的推廣與應用，供電系統也及時的根據實際情況采用了新的信息化技術。通過電子信息技術的應用，能夠對供電系統的電力變壓器的運行狀態，進行二十四小時無人監控。最先進的是通過運行狀態分析，能夠發現電力變壓器的隱形故障，及時的在大的故障產生前把隱形故障排除，保障了供電系統的安全平穩運行，減少了經濟損失。

現代的繼電保護雖然有著非常好的優勢，但是對裝置的要求更高，沒有好的繼電保護裝置，繼電保護的特點與性能就不能完全發揮。繼電保護裝置最基本的要求就是靈敏性與可靠性。供電系統一般要求繼電保護裝置的設計原理、整定計算、安裝調試等全部要正確無誤，還要求組成繼電保護裝置的各元件的質量可靠。繼電保護裝置也需要定期的進行運行維護檢查與保養，盡量提高供電系統變壓器繼電保護的可靠性。

（二）繼電保護措施

1.瓦斯保護

瓦斯保護是供電系統電力變壓器油箱的主要保護措施，能夠在變壓器油箱發生內部故障的時候自動啟動。變壓器油箱內部發生故障一般會引起油面降低，瓦斯繼電器的能夠平衡錘的力矩會發生變化而降落，從而接通上下觸點，自動發出報警信號。供電系統的電力變壓器發生突發性的嚴重事故的時候，也會有相應應對措施。變壓器的最嚴重故障為油箱漏油，油箱漏油會使變壓器發生爆炸，導致整個供電系統癱瘓。漏油使電力變壓器的液面會發生較大的變化，繼電器的上下觸點也能夠接觸，初步實現自動報警。隨著漏油的繼續，油位降低到一定數值，繼電器能夠自動跳閘保護整個供電系統，避免大的損失產生。供電系統的電力變壓器大多在0.8MVA以上，都應該配備瓦斯保護裝置。

2.差動保護

供電系統的變壓器內部引出線短路，絕緣套管相間短路故障發生時，變壓器內的匝間出現問題時，繼電系統都會及時啟動電流速斷保護。電流速斷保護的主要優勢是能夠準確的定位故障發生的位置，及時分析出發生故障的類型，然后馬上調用內部已經編訂好的程序，根據故障的情況發出相應的預警措施。如果故障程度比較輕，差動保護可以預警后并延長故障繼續發生的時間，為專業人員的維修提供一定的時間差，同時差動保護還可以利用已經編好的程序，對小型故障進行自動的排除等。如果故障程度比較嚴重，差動保護會直接報警并且斷電，避免短路后經濟損失情況的發生。由于差動保護具有以上的優勢，目前供電系統廣泛采用該技術，它將成為未來繼電保護的一種趨勢。

3. 過電流保護

過電流保護是作為瓦斯保護和差動保護后備保護，可以準確反應出變壓器短路所導致的過電流。過電流保護裝置一般是裝在電力變壓器的電源側，并且根據變壓器的要求裝配不同的保護裝置。升降壓變壓器處可以裝配復合電壓起動的過電流保護，大接地電流系統中，可以在變壓器外部裝配零序電流保護，作為主變壓器保護的后備保護。過電流保護的具體啟動方式應該根據相配備的變電器的相應數據進行合理選擇，沒有統一的標準，可以根據供電系統的不同需求裝配不同的 過電流保護裝置。

4.過勵磁保護

現代供電系統由與工作電壓過高，電力變壓器的額定磁密接近飽和。頻率降低時與電壓升高時，變壓器都很容易出現過勵磁，導致鐵心的溫度上升影響絕緣性能。安裝勵磁保護裝置，可將變壓器的過勵磁引起的過電流反映出來，從而可防止變壓器絕緣老化，提高變壓器的使用效能。

5.過負荷保護

過負荷保護能夠反應變壓器正常運行時所出現的過負荷情況。過負荷裝置僅在變壓器有可能過負荷的情況下才裝設，通常能夠檢測出過負荷的信號。它的基本工作原理為：一相上進行一個電流繼電器的裝設，并經過一定時間延長動作于信號來進行過負荷保護

四、結論

供電系統的電力變壓器由于運行時的各種因素產生故障，對供電系統的安全與穩定造成影響。許多隱性的故障人工排除比較困難，突發性的嚴重故障會造成巨大的經濟損失，必須要有好的繼電保護促使才能避免損失。而事實證明，繼電保護裝置措施可以改善變壓器嚴重故障發生概率，對于隱性故障能夠起到報警作用。研究和應用繼電保護措施，可以促進供電系統的穩定與安全。

參考文獻：

[1] 丁永生. 10kV供電系統中變壓器繼電保護分析[J],中國新技術產品,2009（23）

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關鍵詞：繼電保護；實驗教學；改進；實踐創新

作者簡介：謝路生（1977-），男，福建龍巖人，廈門大學機電工程系，工程師；林育茲（1959-），男，福建泉州人，廈門大學機電工程系，高級工程師。（福建 廈門 361005）

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）29-0093-02

提高學生的實踐能力和創新能力，既是經濟社會發展對人才素質的要求，也是學生自我發展和增強就業競爭力的現實需要。從總體上看，我國創新教育和實踐課程體系還有待提升。“繼電保護原理”是實踐性很強的課程，既要了解電力系統繼電保護的基本原理，又要掌握各種基本繼電器的分析和整定原則，傳統的實驗教學不能充分體現該課程的內涵。[1-3]因此，需改進“繼電保護原理”實踐教學的手段和方法，提高繼電保護實驗的教學效果。

一、目前存在的問題

目前繼電保護實驗教學主要存在以下問題：[4，5]一是繼電保護課程的實驗學時偏少。一般實驗學時只有4～8學時，難以完成必要的實驗內容。二是傳統保護實驗內容偏簡、偏少，普遍僅開設幾個驗證實驗項目，難以達到教學要求。三是部分硬件條件不足，實驗內容與生產實際差距較大。為此，從以下方面對繼電保護實驗教學進行改進，以提高學生的實踐創新能力。

二、改進繼電保護實驗教學的措施

1.探索學生自主創新實驗方案

從先進性和設計性出發，繼電保護實驗教學內容應以多種繼電器特性和保護電路來配合實驗。前者是對各種繼電器特性的認識，后者則可加深理解器件功能和繼電保護的原理與應用。為此，課題組在實驗裝置中引入了組合型綜合性實驗設計。在各種常規繼電器特性實驗的基礎上，開設了單輻射式輸電線路三段式電流保護實驗、過流保護與三相自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗、三段距離保護和電力變壓器保護等綜合保護實驗。在教學形式上，一是讓學生根據實驗方案，自己動手設定保護定值、改變電網運行方式以及調整參數，掌握一般的實驗技能；二是讓學生自行設計實驗方案和動手實驗，提高實踐能力；三是積極開展開放性實驗活動，提高學生的實踐創新能力。實踐表明，這種方式能夠激發學生的學習激情，更好地發揮學生的主觀能動性和參與積極性，動手能力得到了鍛煉，解決實際問題的能力得到了提高，也有利于學生加深掌握專業內容。[6]

2.加強理論聯系實際，整體優化實驗內容

優化實驗內容是改進實驗教學的重要環節。過去，實驗的重點主要放在理論的驗證及實驗技能的練習上，學生對實驗內容和實驗要求理解不透徹，對實驗過程也不太理解，影響了學生的實驗效果。因此，課題組首先從實驗大綱入手，加強理論和實踐的聯系，在實驗過程中把繼電器、互感器、調壓器等實物與書本符號緊密結合，把解決問題與原理分析相結合，有利于學生更好地理解理論和實驗的聯系。

根據“繼電保護原理”課程的特點，課題組靈活調整了實驗課的重心，采取了不同的實驗方法，從總體上進行優化，把實驗內容分為三類：基礎性實驗、設計性實驗和綜合研究實驗。在實驗內容上由簡到難，由淺入深，循序漸進，逐步培養學生的實踐能力和綜合能力，實現了從“基本實驗、加強實驗到提升實驗”的依次遞進，對培養基礎扎實、實踐能力強、有創新精神的專業合格人才起到了重要作用。

3.加強動手能力和識圖能力的訓練

根據本課程的改革方案，一方面對常規驗證性實驗內容進行整合，包括電流繼電器實驗、時間繼電器實驗、信號繼電器實驗、中間繼電器實驗等；另一方面讓學生自行設計綜合性實驗。如線路過流保護實驗、單輻射式輸電線路三段式電流保護實驗、過流保護與三相自動重合閘裝置（后加速）綜合實驗等。同時，還可以加大實驗室的開放力度，讓有興趣的學生進行開發研究。通過實驗教學改革與實驗室開放，增強了學生的實際操作能力，也鍛煉了學生獨立分析問題和解決問題的能力。

實驗結束后，根據繼電器的動作值、返回值，如果返回系數不符合要求，要求學生掌握返回系數的調整方法。例如調整舌片的起始角和終止角、變更舌片兩端的彎曲程度以改變舌片與磁極間的距離、適當調整觸點壓力等。

在“繼電保護原理”實驗上，識圖能力是實驗環節中很重要的內容。學生既要能看懂繼電保護原理圖，也要能看懂展開圖。例如在線路過流保護實驗中，讓學生對照實物閱讀保護二次展開圖，分析保護的動作過程，然后通過實驗來驗證結果。這樣可充分鍛煉、提高學生的識圖能力，為將來參加工作打下良好基礎。

圖1為10kV線路的過電流保護原理電路圖。它主要用于表示繼電保護和自動裝置的工作原理與構成這套裝置所需要的設備，可作為二次回路設計的原始依據。但原理圖未畫出各元件的內部接線，直流電源僅標明極性，信號部分也不能表示接線關系。因此需要二次展開圖配合才能進行二次回路的施工。

圖2是根據圖1繪制的二次展開接線圖。圖2左側是保護回路展開圖，右側是示意圖。從圖2可以看出，展開接線圖由交流電流回路、直流操作回路和信號回路三部分組成。交流電流回路由電流互感器TA的二次繞組供電，電流互感器又裝在A、C兩相上，其二次繞組各接入一個電流繼電器線圈，然后用一根公共線引回構成不完全星形接線。在直流操作回路中，畫在兩側的豎線表示正、負電源；橫線方向，上面兩行是時間繼電器啟動回路，第三行是信號繼電器和中間繼電器啟動回路，第四行是信號指示回路，第五行是跳閘回路。懂得電氣原理圖和展開圖，是電氣實驗和設計的基礎。

4.嘗試模塊教學法

嘗試借鑒西方的“模塊”（MU）教學法。[7]“模塊”教學法是學習任務或工作任務的總稱，從教學角度理解即將一門課程的知識點分割成若干單元，每個單元為一個小工作任務。學生首先必須掌握這個單元的基本理論和基礎知識，然后將其擴展到應用中，完成一項具體任務，這樣的單元稱為模塊。[8]繼保實驗“模塊”一般過程如下：明確實驗工作任務—制定計劃—教師指導—自我實驗—實驗總結。在制定計劃中，要求學生自主完成實驗方案的制定；在自我實驗環節，要求學生要善于思考，培養獨立解決問題的能力；在實驗總結中，不拘泥于成功的經驗，允許分析不成功的原因，不看重實驗結果，而是看重實驗過程。正是這種模塊教學，在一定程度上打破了傳統實驗方法的禁錮，促進了學生的思考和創新。

5.改進成績構成，重視教學反饋

注重綜合評定成績教學反饋是重要的教學環節。通過該環節，教師不但可以評定學生的平時成績，而且可以隨時掌握學生的學習情況，及時修正教學方案。同時還有助于教師改進教學方法，提升自身專業水平。教學反饋的形式主要有課堂提問、討論、課下答疑、實驗報告等。成績是學生非常關心的問題，在大力提倡素質教育的今天，大學生的各科成績不能由一次期終考試來決定。因此，把過去比較單一的成績評定改為由出勤情況、平時的實驗報告和期末考試成績構成。總成績=考勤（10%）+實驗報告（30%）+期末考試（60%）。隨機抽查四個班級共193人的成績分布統計結果如表1所示。圖3是統計結果的柱狀圖。

從表1和圖3可以看出，改進后的成績評定方法符合正態分布規律，基本反映了學生對該課程的綜合掌握能力。

三、實驗教學效果

經過多年的教學改革實踐和探索，“繼電保護原理”的實驗教學效果明顯提升。首先，通過實驗教學改進，學生不但掌握了現有的實驗項目，而且在此基礎上自主創新了實驗方案。課題組引導學生認真思考如何將所學的各種繼電保護、監控回路、自動重合閘裝置等內容進行科學組合。學生通過自主設計構建綜合性實驗電路進一步提高了實驗技能訓練，提高了學生理論聯系實際的能力。通過綜合性設計實驗，啟迪了學生的創新思維，提高了學生對實驗的興趣，進而提高了繼電保護課程的教學質量。其次，改進教學方法在一定程度上打破了傳統實驗方法的束縛，促進了學生思考和創新，促使學生提高了獨立工程實踐能力。最后，學生的學習激情得到了激發。學生積極主動參加課題組開設的開放性、創新性實驗活動，通過在教學實驗臺上進行設計和操作，動手能力得到了進一步鍛煉，發現問題、分析問題、解決問題的能力得到了進一步提高。

四、結論

通過堅持“重理論，強實踐”的教學模式，課題組積極探索研究了新的實驗模式，使實驗內容更好地適應現代技術發展的要求。同時注重本課程實踐教學環節的識圖能力、工程實踐能力和獨立創新能力的鍛煉。在今后的教學實踐中，還要進一步培養學生嚴謹的科學態度，使其掌握科學的研究方法和解決工程實際問題的能力。

參考文獻：

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[3]陳達銀.創新實驗室建設中的幾個問題的探討[J].實驗技術與管理，2005，22（1）：9-12.

[4]梁志堅，王輯祥，等.對改進繼電保護實驗教學環節的思考[J].中國電力教育，2008，（3）.

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[6]張慧媛，李淑英.電力系統繼電保護實驗教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索，1998，（4）.

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關鍵詞：電流互感器 飽和 差動保護 誤動作 伏安特性試驗

近年來，廣東省內多個發電廠出現過高壓廠用變壓器或起動-備用變壓器在區外故障時或廠用大容量電動機起動時差動保護誤動作的情況。究其原因，除個別是因為整定值的問題外，大多數是因電流互感器特性不理想甚至飽和而導致的。

眾所周知，設計規程中對電流互感器的選型有嚴格的規定，要求保護用的電流互感器在通過15倍甚至是20倍額定電流的情況下，誤差不超過5%或10%，即不出現飽和。而上面提及的出現差動保護誤動的情況，無一例外地都選用了保護級的電流互感器。經過對幾個電廠的大容量電動機起動電流的核算，最大容量的電動機起動時電流大概是變壓器額定電流的3～5倍，遠達不到電流互感器額定電流的15倍。那為什么差動保護還會因為電流互感器飽和而誤動呢？

下面就電流互感器的工作原理、工作特性對保護的影響及其檢驗方法進行探討。

3試驗

以一次電流互感器的試驗為例，說明通過伏安特性試驗確定電流互感器飽和點的方法。

試驗的電流互感器的額定變比為300 A /5 A，二次額定負載為0.2Ω。

3.1電流互感器變比試驗

用電阻約為0.2Ω的導線短接電流互感器副方繞組，從原方通入電流并逐漸加大直至副方電流明顯呈飽和狀態。試驗中除測量原、副方電流外，同時測量副方繞組的端口電壓。試驗接線如圖2，其中的電壓表為高內阻表。試驗數據見表1，圖3是根據表1數據所描的曲線。

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關鍵詞：電力系統；微機保護；抗干擾；可靠性

中圖分類號：TM774文獻標識碼：A 文章編號：1000－8136（2011）36－0030－02

1引言

隨著微機技術的大量應用，繼電保護也逐漸邁向微機時代，微機保護具有動作速度快、校驗簡單、維護方便、體積小等諸多特點，使其在繼電保護行業中的地位十分重要，但同時微機保護裝置的工作環境有時較惡劣和復雜，其應用的可靠性、安全性成為非常突出的問題。

2電氣干擾造成的后果

影響微機系統可靠、安全運行的主要因素是來自系統內部和外部的各種電氣干擾，以及系統結構設計、元器件選擇、安裝、制造工藝和外部環境條件等。這些因數對測控系統造成的干擾后果主要表現在以下幾方面：

（1）干擾侵入微機系統測量單元模擬信號的輸入通道，疊加在有用信號上，會使數據采集誤差加大，特別是當傳感器輸出微弱信號時，干擾更加嚴重。

（2）一般微機輸出的控制信號較大，不易受外界的干擾。但微機輸出的控制信號常依據某些條件的狀態輸入信號和這些信號的邏輯處理結果。若這些輸入的狀態信號受到干擾，引入虛假狀態信號，將導致輸出控制誤差加大，甚至控制失常。

（3）微機中程序計數器PC的正常工作，是系統維持程序正常運行的關鍵所在。但若外界干擾導致PC值改變，破壞了程序的正常運行。由于PC值擾后的數據是隨機的，因此可引起程序執行混亂。通常的情況是程序將執行一系列毫無意義的指令，最后進入“死循環”，這將使輸出嚴重混亂或系統失靈不利情況下保護將拒動。

（4）電氣干擾嚴重時將引起元器件及芯片損壞，造成裝置短期內停止工作，其可靠性受到威脅。

3微機保護硬件可靠性措施

應用硬件抗干擾措施是采用的一種有效方法。實踐證明，通過合理的硬件電路設計可以削弱或抑制絕大部分干擾。微機保護硬件抗干擾技術主要包括：

3.1直流電源抗干擾措施

直流電源貫穿所有部件，是裝置的重要干擾源。目前通常采用由蓄電池或UPS電源供電、經逆變后的開關電源穩壓并通過濾波器得到各種穩恒直流電壓作為裝置的電源，由于經過多級變壓器和穩壓濾波環節，其穩壓能力與抗干擾效果都較理想。

3.2濾波技術

在輸入電路外接端子前（與地之間）并聯接入濾波電容，為浪涌電壓和高頻振蕩提供低阻抗入的通道，可抑制共模干擾與差模干擾。對模擬量輸入回路中的前置有源濾波器，調整運放器零點則可消除差模干擾。

3.3合理配線和布置插件

對裝置內部輸入大電流的通道和電源線等對其他弱電線路干擾的影響，應采取將微機保護的核心部分如CPU、存儲器、A/D轉換器和有關地址譯碼電路集中在1～2個插件上，并在布置上遠離上述干擾源。從優化輸入量方面來看，要盡量使輸入量遠離干擾源。

3.4對裝置接地的處理

正確合理地接地是抑制干擾的主要方法。微機保護裝置的接地包括兩類：一類是金屬機箱和各種隔離變壓（流）器屏蔽層需與大地聯接，接地電阻應小于10 Ω；另一類是指裝置內部的數字地（或稱邏輯地，即數字器件的零電位點），模擬地（即采樣保持器）和A/D轉換器模擬部件等的零電位。通常應將數字地和模擬地僅有一點相連，且兩者都與內部直流電源零電位連接，內部零電位應全懸空，即不與機箱連接，以便有效地抑制共模干擾。

3.5數字電路干擾的抑制

數字電路的快速開斷，伴隨著電流的高速變化，由于存在電感而產生高頻干擾電壓。因此在設計印刷電路板時在靠近集成塊的地方需裝設高頻去耦電容。每塊印刷電路板上的電源引線兩端也應裝設10 μF～1 000 pF的去耦電容。微機保護的抗干擾不可能完全依靠硬件解決，軟件抗干擾設計也是防止和清除整個微機保護受干擾的重要途徑，并以此作為微機保護抗干擾能力的重要技術要求。軟件抗干擾的設計可以較靈活地根據實際情況加以適當選擇，防止干擾可能導致裝置誤動和拒動。

3.6在單片機與設備的接口處，采用光電隔離

由于設備可能在作用時向單片機輸入一個較大的電流，從而導致單片機損壞，因此在兩者之間加光電隔離。另外，在數字部分與模擬部分之間使用光電隔離，可以實現兩者在電氣上的完全隔離，這樣即使數字地與模擬地不連接，也不會造成串模或共模干擾。

4微機保護軟件可靠性措施

微機保護軟件可靠性措施從數據采集的處理和軟件程序兩個方面來敘述。

4.1數據采集方面

4.1.1數據采集誤差的軟件對策

對于輸入通道中沒有被硬件完全消除的干擾，在信號數據被使用之前，采用數字濾波技術往往能取得較好的效果，隨著微機運算速度的提高，數字濾波在實時數據采集系統中的應用將愈來愈廣泛，下面介紹幾種常用的方法：

4.1.2一階滯后濾波法

在模擬量輸入通道中，常用一階滯后RC模擬濾波器來抑制干擾。當用這種方法來實現對低頻干擾濾波時，要求有濾波器具有大的時間常數和高精度的RC網絡。時間常數T越大，要求R、C越大，其漏電流也必然加大，從而使RC網絡的精度加大了。采用一階滯后的數字濾波程序，能很好的克服上述這種模擬量濾波器的特點，在濾波常數要求大的場合，此法更合適。其公式為：

Y（n）＝QX（n）＋（1－Q）Y（n－1）

式中：X（n）：第n次采樣時濾波器輸入值；

Y（n）：第n次采樣時的濾波器輸出值；

Y（n－1）：第n－1次采樣時濾波器輸出值；

Q：數字濾波器時間常數。

4.1.3程序判斷濾波法

根據經驗判斷確定兩次采樣允許的最大偏差ΔY，若先后兩次采樣值的差值大于ΔY，則表明輸入的是干擾信號，應該去掉，而且上次采樣值作為本次采樣值；若小于ΔY，則本次采樣值有效。

4.1.4算術平均值法

對一點數據連續采樣多次，計算其平均值，以平均值作為該點的采樣結果。這種方法可以減少系統隨機干擾對采樣結果的影響。

4.1.5遞推平均濾波法

算術平均濾波法每計算一次數據需測量N次。對于測量速度較慢或要求數據計算速度較快的實時控制系統，無法使用。遞推平均濾波法是把N個測量數據看成是一個隊列，隊列的長度是N，每進行一次新的測量，就把測量結果放入隊尾，而扔掉原來隊首的一次數據，這樣在隊列中始終有N個最新數據。計算濾波值時，只要把隊列中的N個數據進行平均，就可以得到新的濾波值。這種方法對周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高，靈敏性低，適用于高頻震蕩系統。

4.1.6中位值法

對一個采樣點連續采樣m次（m≥3），然后把m次采樣值按大小排列，取中值作為該點的采樣結果。這種方法可以消除偶然脈沖的干擾。

4.2程序處理方面

4.2.1程序運行失常的軟件對策

竄入微機保護裝置的干擾通常使程序運行失常，可在軟件上采取一些措施減小干擾造成的損失。

4.2.2設置監視定時器

使用監視定時器的溢出中斷使運行失常的程序復位。監視定時器可以是CPU外部的硬件定時器，也可以是CPU內部的軟定時器。定時器的定時時間稍大于主程序正常運行一個循環時間，主程序每循環一次將定時器時間常數刷新一次。這樣，只要程序正常運行，定時器不會產生溢出。而當程序失常，不能刷新定時器的時間常數而導致定時器溢出時，可利用溢出信號使系統復位（外部定時器），或利用溢出中斷服務程序將系統復位（內部定時器）。

4.2.3失控程序的攔截

失控的程序可能把程序中的一些操作數當作指令碼執行。對此，可采用指令冗余方法防止指令被拆散，即在程序適當位置，尤其是在調轉指令之前加入兩條NOP指令，將失控的程序納入正軌。失控的程序也可能落在沒有編程的ROM區，此時可在該ROM區設置軟件陷阱，即將該區全部設置成復位指令或指向程序入口的調轉指令。

4.2.4控制狀態失常的軟件對策

在條件控制系統中，人們關注的問題是能否確保正常的控制狀態。如果干擾進入系統，會影響各種控制條件、造成控制輸出失誤。為了確保系統安全，可以采取下述軟件抗干擾措施。

4.2.5軟件冗余

對于條件控制系統，將控制條件的一次采樣、處理控制輸出，改為循環采樣、處理控制輸出，這種方法對于慣性較大的控制系統具有良好的抗偶然因素干擾作用。

5結束語

本文主要從微機保護的硬件和軟件等幾個方面，探討了提高微機保護可靠性的方法。為提高微機系統的穩定性，還需要精心選擇集成化程度高，抗干擾能力強，功耗小的電子器件。另外，元器件的精度是保證系統完成功能的重要保證。因此在使用前或經過一段運行時間后，都應對元器件及部件進行精密校正，如A/D芯片的調零及滿程調整等。實踐證明，這些方法是行之有效的，取得了良好的效果，基本能解決在現場運行中對微機保護的干擾問題。

參考文獻

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A Point of Anti－jamming Measures for Computer Protection

Fang Juntai, Wang Jin

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【關鍵詞】職業能力；繼電與微機保護；課程標準

教育部《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》中指出：高職學院應建立突出職業能力培養的課程標準，規范課程教學的基本要求，提高教學質量。課程標準是規定某一學科的課程性質、課程目標、內容目標、實施建議的教學指導性文件。課程標準與教學大綱相比，在課程的基本理念、課程目標、課程實施建議等幾部分闡述的詳細、明確，特別是提出了面向全體學生的學習基本要求。

“電力系統繼電與微機保護”課程，我校一直采用教學大綱來指導教學工作。雖然知識目標要求比較明確，但對職業崗位要求的技能、職業素質等方面卻沒有明確的要求，不適應現代職業教育的基本理念。根據教育部規定，響應學校號召，圍繞繼電保護崗位（群）職業能力要求，對“電力系統繼電與微機保護”課程標準進行開發與研究，對提高教學質量、培養學生職業能力具有重要意義。

一、課程標準制定的指導思想

“電力系統繼電與微機保護”課程是電氣自動化專業必修的核心課程。學生畢業后的就業崗位主要是在電力生產及用電單位生產第一線，從事繼電與微機保護的運行、維護、調試等技術工作。根據電氣自動化專業培養目標，明確“電力系統繼電與微機保護”課程目標及其在專業培養中的地位與作用，通過對職業崗位群調研，以崗位職業能力需求為導向、以企業需要為指針，以提高學生職業能力為目標，以典型工作任務分析為依據，以真實工作任務為載體，以行業企業共建教學環境為條件，校企合作，培養學生的職業能力和就業競爭力，形成以學生為中心、教師引導、理論-實踐-應用一體化的工學結合教學模式。革新高職教育理念，開發“電力系統繼電與微機保護”課程標準。

二、課程標準構建的各個要素

通過對國家職業標準、職業崗位（群）人才能力結構、典型工作任務以及相關構建職業標準要素逐一研究，構建包括課程的性質、課程的基本思路、課程目標、教學內容、實施建議等課程標準基本要素。

1.課程的性質

本課程是依據電氣自動化專業人才培養目標和相關職業崗位（群）的能力要求而設置的，是一門理論與實踐并重的專業課，對本專業所面向的繼電與微機保護運行維護崗位所需的知識、技能、素質目標起支撐作用。通過該課程的學習，使學生明確繼電與微機保護工作對電力系統安全運行意義重大，著重培養學生從事繼電與微機保護的職業能力，達到從事相關崗位（群）所必備的專業知識和技能。

2.課程的基本思路

（1）突出職業技能培養。強化能力培養，是高等職業教育對學生培養目標的核心要求，在夯實學生文化知識底蘊的基礎上，應重點關注職業實踐能力、開拓創新能力、社會適應能力的培養和提高。結合國家職業標準及行業職業技能鑒定要求，根據崗位典型工作任務選擇相關知識點、技能點來組織課程內容，構建突出職業技能培養的課程模式。

（2）構建知識、技能、素質全面發展的高技能人才培養模式。高技能人才是指能“適應生產、建設、管理、服務第一線需要的，德智體美全面發展的高等技術應用型人才”，相應的教學模式應以就業為導向，實現以知識傳授為主的教學模式，轉向知識、技能、態度并重，“教、學、做”一體化的教學模式，并將職業道德、愛崗敬業精神、團隊協作精神等素質教育貫穿到教學活動的各個環節。

（3）構建與“能力本位”相適應的評價體系。重視學習過程，重視實際操作技能，重視學生分析問題和解決問題的能力，重視技能鑒定標準，將這些方面綜合來構建評價體系。

3.課程目標

課程目標分為知識目標、技能目標、職業素質養成目標三個方面的要求。

（1）知識目標：了解繼電保護裝置常用基礎元件；學會常用基礎元件的的整定、接線、調試技術；掌握電力系統輸電線路和電氣元件保護的基本原理、配置及整定計算原則和解決繼電保護問題的基本方法和基本技能，了解微機保護的實現方法。

（2）技能目標：正確使用常見的與繼電保護有關的儀器和儀表，能看懂各種保護裝置的原理圖、二次展開圖、簡單的安裝圖，并能檢查其回路接線的正確性，獲得電力系統生產一線的二次安裝、調試、運行、維護的能力。

（3）職業素質養成目標：獲取新知識、獨立學習的能力；制定、實施工作計劃、檢查與評價的工作能力；運用所學知識分析問題、解決問題的決策能力；敬業愛崗、認真細致、勇于創新、團隊協作等社會能力。

4.教學內容

對繼電與微機保護課程教學內容進行整合，實現理論與實踐統一，將教學內容分為課程基礎模塊、基本技能模塊、設計應用模塊、綜合技能模塊。課程基礎模塊解決電力系統繼電保護的理論認知問題；基本技能模塊解決繼電保護技術在電力系統網絡、元件中的設置、配合問題；設計應用模塊解決電力系統在運行過程中繼電保護與現代技術應用的方式方法問題，學生將按照操作工藝與規程，實際安裝保護屏、控制屏，模擬學習現場故障診斷和排除方法；綜合技能模塊使學生較全面地掌握現代控制系統的綜合應用技術，培養學生綜合應用能力。

5.實施建議

實施建議包括教學組織、教學評價、教材選用、教學資源開發、教學團隊建設、教學環境要求等六個方面。實施建議強調改變傳統的以“教師為主、按教材章節順序進行”的教學方式，采用以“學生為主、按項目內容任務驅動”的教學方式，以崗位需求為指導，以培養職業能力為本位，引導學生在實踐中學會學習，改進教學方法，充分利用現代教育技術，運用多種教學手段，跟蹤繼電保護新技術的發展，并及時引入課堂。

三、課程標準實施的實踐體會

圍繞突出職業能力培養要求，課題組經過討論、研究制定出相應的課程標準初稿并請有關專家、教師審定、修改，在電氣自動化專業1211級試行。

為達到課程標準制定目標，筆者認為實踐教學條件、師資力量、評價工作落實至關重要。

校內外實踐教學基礎建設是課程標準能否順利實施的硬件條件，學校與長煉機電公司等企業合作，建立了3個職業技能強、高新技術應用廣、對學生畢業后頂崗工作確有幫助的教學實訓基地，安排學生到教學實踐基地進行教學活動，由學院聘請企業兼職教師現場教學，收到很好的教學效果。

在校外實踐教學基礎上，要新建微機保護實驗系統，自動裝置實驗系統和變電站仿真系統等，實驗實訓系統所采用的設備與電力系統實際生產運行的設備型號一致，為學生提供真實的工作場景，使他們走上工作崗位后很快能進入角色。

師資力量、教學團隊建設是課程標準能否順利實施的關鍵條件。從事本課程的教師應該經常深入電力企業進行培訓鍛煉，了解行業的發展，及時掌握新設備、新技術；要具有豐富的教學、工程實踐經，這樣才能為課程標準的實施提供知識和技術基礎。

搞好課程評價工作是課程標準能否順利實施的保障條件，要采取多元化的考核評價方法，要重視學習過程的考核、實踐考核、綜合能力考核。

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（徐州工業職業技術學院，徐州 221000）

（Xuzhou College of Industrial Technology，Xuzhou 221000，China）

摘要： 本文提出了如何利用“增強現實技術”對徐州漢文化景點進行保護與展示研究的意義，探討了基于“增強現實技術”的徐州龜山漢墓景點保護與展示的研究思路與方法并給出了具體的研究方案，為徐州漢文化景點的保護與展示提出參考。

Abstract： This paper puts forward the significance of the protection and exhibition of the scenic spots of Han Dynasty culture in Xuzhou by Augmented Reality Technique, discusses the ideas and methods to research the protection and exhibition of the scenic spots of Han Dynasty culture in Xuzhou based on Augmented Reality Technique and puts forward the specific research plan to provide the reference of the scenic spots of Han Dynasty culture in Xuzhou.

關鍵詞 ： 增強現實；漢文化；景點；保護與展示

Key words： Augmented Reality；Han Dynasty culture；scenic spots；protection and exhibition

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）34-0234-02

項目來源：本文系徐州市科技情報研究課題研究課題《基于增強現實技術的徐州漢文化景點保護與展示研究》（項目編號：111508864999021705）研究成果。

作者簡介：張敬齋（1970-），男，江蘇徐州人，碩士，徐州工業職業技術學院副教授，中國傳媒大學訪問學者，研究方向為計算機軟件技術、多媒體實用技術。

0 引言

隨著移動終端和個人數碼設備越來越智能化，增強現實（Augmented Reality簡稱AR）的載體普及化程度提高。目前大多數手持移動終端都內置了百萬像素以上的攝像頭，并集成了如：藍牙無線接口和WIFI、3G等高速無線通信功能。在一些高端的移動設備中，還內置了與通信基站協同工作的gps定位設備。這些條件為AR提供了一個平民化使用平臺。本文提出了基于增強現實技術的徐州漢文化旅游保護與展示方案。這套方案的使用，可使用戶快捷方便地了解徐州龜山漢墓景區漢文化人文歷史、實時旅游信息和旅游服務等。楚漢風韻，作為著名的千年帝都，徐州是兩漢文化的發源地，這里有“彭祖故國、劉邦故里、項羽故都”之稱。徐州作為國際旅游城市，傳統的旅游方式及游客游覽體驗亟待升級。

隨著高新科技的發展，移動終端的普及化智能化，以及創意產業與旅游業的完美結合，高科技化的旅游體驗方式進入人們的視野。本文主要闡述增強現實在旅游活動中的技術應用，通過該方案的實施與應用，游客可以了解到更多的徐州龜山漢墓景區旅游信息，能看到早已消逝的各個時期徐州龜山漢墓景區原貌，能親身體驗到古時的徐州漢文化風情，能和徐州名人舊事產生交流交互等全新的旅游體驗。本文旨在研究如何運用高新科技技術——增強現實技術，構建徐州國際旅游品牌新形象。

1 “增強現實技術”的概念

增強現實（Augmented Reality簡稱AR），是一種將虛擬物體與真實的環境相結合，以達到為真實的場景環境提供信息擴展和增強的技術。隨著通信技術的發展，人類的交流方式也有了根本性的改變。AR是一個相對較新的研究領域，是人機界面技術發展的重要方向。同以往的技術相比，它有著顯而易見的特點和優勢：

①真實性。AR的優越性體現在讓虛擬世界中的物體與真實環境相結合。操作過程中沒有隔離感，環境變成幻境的必要部分。②實時互動性。AR的最大意義是與真實環境的實時同步，并能與用戶產生真實可信的交互。它讓虛擬現實成為過去，給人們以真實的體驗感和現場感。③實用性。AR的應用領域也是非常的廣泛，從人類的日常生活信息輔助到工業產品演示說明、從科普知識展示到軍事演練模擬，它可以滲透到各個領域并發揮出舉足輕重的作用。④普及性。隨著移動終端和個人數碼設備越來越智能化，AR的載體普及化程度提高。

2 基于“增強現實技術”漢文化景點保護與展示的意義

2.1 研究目的 人類的文化遺產是前人智慧的結晶，是全人類寶貴的物質精神財富，但是由于自然災害、戰爭甚至后人自己人為的破壞都對文化遺產有著不同程度的破壞，甚至有些都已經完全遺失，因此必須利用一定的科學手段和藝術手法來進行修復和復原。近年來，隨著數字化手段的興起，新興的考古數字博物館、文物復原系統等手段的應用，對文物的展示、修復和復原起著不小的作用，為文物古跡的保護提供了一個很好的平臺。

AR具有實時的虛擬場景與真實場景融合的特點，因此，增強現實技術在在文物保護與展示方面有著得天獨厚的優勢。

2.2 研究意義 AR具有虛實融合、實時交互、三維配準的特征，運用AR技術的文物展示方式，不僅僅要為參觀者提供有關展示物的簡單的文字信息，而且還要對展品詮釋以詳細的文字資料、圖象資料、配樂、語音解說、視頻和三維模型等信息，進而把參觀者對文物的實時交互變為了可能。用戶可以通過移動終端、計算機進入虛實融合的環境并能操縱系統中的對象并與虛擬展示物進行交互，把以“靜態”為主的參觀方式，轉變為多感官互動的“動態”參觀方式。AR在文物展示方面有巨大的發展潛力。運用AR的文物展示具有以下意義：

①提高文物的展出率與展出效果。盡管收藏于徐州龜山漢墓景區各類文物數量頗大，種類很多，由于技術、環境等因素的限制，能夠展出呈現在游客面前的展品有限，而且展品的更換效率較低，游客缺乏游覽的興趣，而AR技術的應用，則能將所有藏品制成3D文物模型，展示文物原貌，供觀眾零距離的觀摩與研究，激發人們的參觀興趣。②提高文物保護技術手段。在徐州龜山漢墓景區文物當中存在大量的易損文物，即便人工修復后仍然很難長期用于研究與展示，而利用AR技術則能較好的解決這一難題，預先展示文物修復后的原貌并對修復中的環節進行預演，有利于延長文物壽命。③突破時空限制充分發揮文物的價值。徐州龜山漢墓景區位于山體內部，大量文物因條件限制，目前不可移動，而AR技術能模擬地展示尚未挖掘或已經湮滅了的遺址、遺存。④整合并共享文物資源。徐州龜山漢墓景區文物展示長期沿用“通柜、實物加說明牌”的陳列手段，簡單介紹藏品的年代和用途，難以使觀眾了解藏品的內涵，不能更好地激發游客的興趣。AR技術能夠更加全面、生動地展示文物，使文物脫離地域限制，真正成為全人類可以“擁有”的文化遺產。

3 “基于增強現實技術”漢文化景點展示與保護方案

3.1 專業軟件 基于增強現實技術的軟件有很多，如ARToolKit、Coin3D和MR Platform等。國內外很多公司進行了這方面的研究，國內的英獅科技，觸角科技，威亞視訊等都在研發增強現實技術軟件，AR專業軟件支持圖像識別、位置捕捉、自動三維注冊等多種技術能力，協助用戶將增強現實技術運用到各行業之中。

3.2 移動終端 隨著計算機與通信技術的發展，建設增強現實技術網絡資源庫是一個重要的發展方向。多年前，Keith等人曾提出增強現實系統網絡化的構想圖，通過GPS、無線接入網絡可以將增強現實教學資源庫連上因特網（如圖1所示）。現在，這種構想已經變成現實。觸角科技開發了一種基于flash技術的增強現實Web方案，該方案無需軟件安裝和插件下載，為Web用戶提供基于增強現實的服務。基于web的增強現實技術通過與網絡技術的結合，可以方便地實現遠程教學、模擬實驗、增強技術游戲以及產品展示等增強現實交互體驗。

游客可以利用智能手機通過GPS技術、手機攝像頭和移動AR軟件結合在一起，組成一個全新的觀察世界的技術系統。移動終端是AR應用的一個發展趨勢，應用靈活，使用方面。移動增強現實關鍵技術有傳感器技術、顯示技術和三維注冊技術等幾個方面。將移動設備（如PDA）和智能手機作為增強現實技術的新載體，將其與增強現實技術相結合，較之于頭盔顯示器（刪D）的AR系統而言，在靈知性、移動性、安全性等方面具有較多的技術優勢。

4 建設方案

為完成基于增強現實技術的徐州漢文化景點體驗分析，本文設計了一款以徐州龜山漢墓漢文化景點保護與展示系統，該系統基于增強現實技術，融合了多種技術要素、功能要素以及情感要素。該系統的旅游展示路線為南北兩條甬道。通過基于增強現實技術的數字旅游設計徐州龜山漢墓漢文化景點保護與展示系統，既能夠欣賞到 8 處景點的風景，又能夠了解到甬道設計施工精度之謎、星宿分布圖之謎、劉注前殿未解之謎及壸門之謎的歷史及文化內涵。

南北兩條甬道是徐州龜山漢墓的標志性建筑，以南北兩條甬道為旅游地的旅游設計通過增強現實技術將徐州龜山漢墓的最新宣傳片加載到真實場景中，可以讓旅游者在對兩條甬道參觀時對徐州龜山漢墓形成一個初步的認識。

功能上，該系統包括兩部分，第一部分為數字導航部分，通過數字地圖和實時的地理位置信息，引導旅游者的旅游路線，路線中包括南北甬道、劉注前殿、星宿分布圖、壸門，在地圖中分別以該建筑的圖片顯示，同時，旅游者的位置以小紅球的方式實時顯示在地圖上，當旅游者位置走近某一景點時，該景點便會激活，旅游者便可以進入相應的介紹界面以及增強現實界面；第二部分為增強現實旅游體驗部分，在每一處景點位置，旅游者都可以通過切換基于增強現實技術的數字旅游系統進入增強現實界面，通過該部分可以與預先放置于景點中的標記進行增強現實互動，將虛擬信息與現實世界進行互動，互動內容包括視頻、聲音、3D模型等等，通過互動，旅游者可以獲取相應的旅游地的歷史文化信息，從而形成旅游認知。

5 結語

本文根據增強現實技術特點，分析徐州漢文化景區保護與展示的現狀、研究目的及意義，同時借鑒國內外文化景區保護與展示的經驗，提出基于增強現實技術的徐州漢文化景區保護與展示方案。

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關鍵詞：繼電保護發展趨勢測試智能電網

1 繼電保護基本概念及其發展趨勢

1.1 繼電保護裝置基本組成

一般而言，整套繼電保護裝置由三個部分組成的，即測量部分、邏輯部分和執行部分，其原理結構如圖1-1所示。

①測量部分 測量被保護元件工作狀態（正常工作、故障狀態）的電氣參數，并與整定值進行比較，從而判斷保護裝置是否應該啟動。

②邏輯部分 根據測量部分輸出邏輯信號的性質、先后順序、持續時間等，使保護裝置按一定的邏輯關系判定故障類型和范圍，確定保護裝置如何動作。

③執行部分 根據邏輯部分送的信號，完成保護裝置所擔負的任務。如發出信號，跳閘或不動作等。

1.2 繼電保護的基本要求

①可靠性――指繼電保護裝置在保護范圍內該動作時應可靠動作，不該動作時應可靠不動作。可靠性是對繼電保護裝置性能的最根本的要求。

②選擇性――指只有當故障設備或線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設備保護、線路保護或斷路器失靈保護來切除故障。

③速動性――指保護裝置應盡快切除短路故障，減輕故障設備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍。

④速動性――指在設備或線路的被保護范圍內發生金屬性短路時，保護裝置應具有必要的靈敏系數。

1.3 繼電保護的發展趨勢

1.3.1 計算機化

在微機保護發展初期，曾設想過用一臺小型計算機做成繼電保護裝置。由于當時小型機體積大、成本高、可靠性差，這個設想是不現實的。現在，同微機保護裝置大小相似的工控機的功能、速度、存儲容量大大超過了當年的小型機，因此，用成套工控機做成繼電保護的時機已經成熟。繼電保護的計算機化是不可逆轉的發展趨勢，但對如何更好地滿足電力系統要求，如何進一步提高繼電保護的可靠性，如何取得更大的經濟效益和社會效益，尚須進行具體深入的研究。

1.3.2 網絡化

網絡保護是計算機技術、網絡技術和通信技術相互結合的產物，它可以實現對變壓器、高低壓線路和母線的相關保護等功能。資源共享是網絡保護的最顯著特性，還可以結合高頻保護和光纖保護來實現縱聯保護。天津大學1993年針對未來三峽水電站500kV超高壓多回路母線提出了一種分布式母線保護的原理，即將傳統的集中式母線保護分散成若干個保護單元，各保護單元接收本回路的輸入量后，經量化處理，通過網絡傳送給其它回路的保護單元，然后各保護單元進行母線差動保護的計算，如果計算結果證明是母線內部故障則跳開本回路斷路器，隔離故障母線，其它情況時各保護單元均不動作。這種用計算機網絡實現的分布式母線保護，顯然比傳統的集中式母線保護有更高的可靠性。

1.3.3 保護、控制、測量、數據通信一體化

在實現繼電保護的計算機化和網絡化的條件下，保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機，是整個電力系統計算機網絡上的一個智能終端。它可從網上獲取電力系統運行和故障的任何信息和數據，也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數據傳送給網絡控制中心或任一終端。即實現了保護、控制、測量、數據通信的一體化。如果將保護裝置就地安裝在室外變電站的被保護設備旁，則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網絡的傳輸介質，還可免除電磁干擾。現在光電流互感器（OTA）和光電壓互感器（OTV）已在研究試驗階段，將來必然在電力系統中得到應用。

1.3.4 智能化

近年來，人工智能技術如神經網絡、遺傳算法、進化規劃、模糊邏輯等在電力系統各個領域都得到了應用，電力系統保護領域內的一些研究工作也轉向人工智能的研究，專家系統、人工神經網絡和模糊控制理論逐步應用于電力系統繼電保護中，為繼電保護解決許多常規問題提供了新的方法。人工智能技術給電力系統繼電保護的發展注入了新的活力，具有非常美好的發展前景。

2 繼電保護測試內容和測試方法的發展

目前國內繼電保護產品檢測主要依據IEC 60255系列標準和GB/T 14047國家標準進行。

2.1 繼電保護測試內容

傳統的繼電保護測試包括基本性能試驗、功率消耗試驗、溫度試驗、電源影響試驗、機械試驗、絕緣實驗、過載試驗、觸點試驗和電磁兼容試驗。

在原有繼電保護測試項目的基礎上，根據繼電保護裝置發展的新特點，新增加的測試內容包括基于61850 技術的繼電保護產品檢測，時間同步能力檢測，產品通信協議檢測，軟件測試，以及裝置可靠性檢測和安全性檢測。

2.2 微機保護測試自動化

測試自動化是指測試系統可以按照事先編制的測試計劃，自動、連續的完成繼電保護裝置的電氣性能、可靠性、通信協議、信息安全的測試。完整的測試體系由以下幾部分組成：①電氣性能在靜態模擬中的自動測試系統；②電氣性能在動態模擬中的自動測試系統；③監控系統的自動測試系統；④通信協議的測試系統；⑤信息安全的測試系統；⑥繼電保護測試專家系統。

3 智能電網對繼電保護的影響

隨著國家電網公司智能電網建設的開展，智能電網的特征帶來的網絡重構、分布式電源接入、微網運行等技術，對繼電保護提出了新的要求。

未來智能電網中，電網的自愈特征將會對繼電保護的選擇性、可靠性、速動性、靈敏性提出更高的要求，對常規繼電保護的配置方法提出新的要求。分布式電源的靈活接入、多變壓器的運行方式帶來的后備保護配合、雙向潮流、系統阻抗的變化等問題均會給繼電保護定值整定帶來困難。

同時，智能電網將給繼電保護的發展帶來新的契機，智能電網中所采用的新型傳感器技術，數據同步技術、時鐘同步技術、通信技術、計算機技術以及IEC 61850 標準的應用，可以提供區域范圍內數據采集的高精度同步，滿足數據采集傳輸的實時性，保障數據傳輸過程的冗余和可靠性。

4 結語

隨著智能電網建設的推進，繼電保護要適應電網需求向計算機化、網絡化、智能化、功能一體化方向發展，同時繼電保護測試內容和測試方法也應不斷補充和完善，為智能電網提供技術支持。

參考文獻：

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