繼電保護裝置的基本組成

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繼電保護裝置的基本組成范文第1篇

【關鍵詞】繼電保護；速動；微機化；網(wǎng)絡化

Abstract：Power system relay protection is guaranteed an effective technology to ensure the safe operation of power systems and to improve economic efficiency technology.The concept，the structure，the basic tasks of power system relay protection and the basic requirements of power system on it are elaborated in this paper，the dveloping history of relay protection is reviewed，the development status is discussed，at last，the direction of future development of relay protection is forecasted.

Key words：relay protection；quick-operation；computerization；networkiing

1.繼電保護的概念、組成、任務及其基本要求

1.1 繼電保護的概念和基本組成

繼電保護技術通常是指根據(jù)電力系統(tǒng)故障和危機安全運行的異常工況，提出切實可行的對策的反事故自動化措施。

一般來說，一套繼電保護裝置由3個部分組成，即測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分，其結構原理圖如圖1所示。

圖1 繼電保護裝置的結構原理圖

（1）測量部分。測量被保護裝置的工作狀態(tài)電氣參數(shù)，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(jù)測量部分邏輯輸出信號的性質、先后順序、持續(xù)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(zhí)行部分。根據(jù)接收到的邏輯部分的信號，完成跳閘、發(fā)出信號等動作。

1.2 電力系統(tǒng)中繼電保護的基本任務

繼電保護是保證電力系統(tǒng)安全運行、提高經(jīng)濟效益的有效技術，其基本任務：

（1）自動的、迅速的、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)切除，迅速恢復非故障部分的正常供電；

（2）能正確反映電氣設備的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)不正常工作情況和設備運行維護條件的不同發(fā)出信號，以便值班人員進行處理，或由裝置自動調(diào)整；

（3）與供配電系統(tǒng)的自動裝置，如自動重合閘裝置ARD、備用電源自動投入裝置APD等配合，根據(jù)電網(wǎng)運行方式，選擇短路類型，選擇分值系數(shù)，縮短事故停電時間，提高供電系統(tǒng)的運行可靠性。

1.3 電力系統(tǒng)中對繼電保護的基本要求

判斷繼電保護裝置是否符合標準，必須在技術上滿足以下條件：選擇性、速動性、靈敏性和可靠性這四個基本要求。而對于其他一些較輕微的故障，繼電保護要求也因此降低了，發(fā)生故障時可動作于發(fā)信號來滿足保護條件即可。

（1）選擇性

當電力系統(tǒng)中線路或設備發(fā)生短路故障時，負責本段線路胡設備的繼電保護裝置會動作，當其拒動時，會由相鄰設備或線路的保護裝置將故障切除；

（2）速動性

電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，電力系統(tǒng)中繼電保護裝置應能夠快速地將故障切除，防止對人或電力設備、公共財產(chǎn)造成不必要的傷亡損失降低設備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性；

（3）靈敏性

當電力系統(tǒng)中線路或設備發(fā)生短路故障時，電力系統(tǒng)保護裝置的及時反應動作能力，能夠滿足靈敏性的要求的繼電保護，在規(guī)定范圍內(nèi)發(fā)生故障時，不論短路點的短路的類型和位置如何，以及短路點是否存有過渡電阻，都能夠正確反應并動作，即要求不僅在系統(tǒng)的最大運行方式下三相線路短路時能夠可靠動作。電力系統(tǒng)中保護裝置的靈敏度大小是由靈敏系數(shù)來衡量；

（4）可靠性

即是繼電保護設備能夠安全穩(wěn)定的工作動作，不誤動、不拒動是對繼電保護裝置最根本要求。

選擇性、速動性、靈敏性和可靠性這四個基本要求既相互聯(lián)系又相互制約，我們應視具體問題而定，辯證的利用這四個要求合理做出機電保護裝置的設定。

2.繼電保護發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)的發(fā)展帶動了繼電保護的不斷發(fā)展。在二十世紀初期，電力電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，繼電器廣泛開始在電力系統(tǒng)的保護中應用，這個時期是繼電保護裝置技術發(fā)展的開端。自二十世紀五十年代到九十年代末，在四十多年的時間里，電力系統(tǒng)繼電保護裝置完成了發(fā)展的四個階段，從電磁式繼電保護裝置到晶體管式的繼電保護裝置再到集成電路的繼電保護裝置及微機繼電保護裝置。

十九世紀后期，電力系統(tǒng)結構日趨復雜，電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，短路容量的不斷增大，到二十世紀初期產(chǎn)生了作用于斷路器的電磁型的繼電保護裝置。雖然在一九二八年電力電子器件已開始與保護裝置相結合，但電子型的靜態(tài)繼電器的大量生產(chǎn)和推廣，只是在當時五十年代晶體管與其他的固態(tài)元器件發(fā)展起來之后才能夠得以實現(xiàn)。靜態(tài)繼電器具有較高的靈敏度及維護簡單、作速度、壽命長、消耗功率小、體積小等優(yōu)點，但容易受外界干擾和環(huán)境溫度的影響。隨后在一九五六年出現(xiàn)了應用計算機研發(fā)的數(shù)字式繼電保護。大規(guī)模的模集成電路技術飛速發(fā)展，微型計算機和微處理機普遍的應用，極大地推動了數(shù)字式繼電保護技術開發(fā)與研究，目前微機式數(shù)字保護技術正處于日新月異的研究與試驗階段，并已有少量裝置已電力系統(tǒng)的容量逐漸增大，應用范圍越來越廣是當今電力電網(wǎng)企業(yè)所面臨的一個重要問題，僅僅是將系統(tǒng)的各元件的繼電保護裝置設置完善，遠遠不能避免。電力電網(wǎng)中因長時間停電造成的事故與經(jīng)濟損失。當電力電網(wǎng)系統(tǒng)正常運行被破壞時，盡可能的將其影響的范圍限制到最小，負荷停電的時間減小到最短這是電力系統(tǒng)保護的任務。因此必須從電力系統(tǒng)的全局出發(fā)，研究的故障元件被相應的繼電保護裝置動作并切除后，系統(tǒng)將呈現(xiàn)何種狀況，如何盡快的恢復正常運行等等。此外，爐、機、電任一部分的故障都將影響到電能的生產(chǎn)安全，特別是在大機組和大電力系統(tǒng)中的相互協(xié)調(diào)和影響正成為電能生產(chǎn)安全的重大課題。因此，保證爐、機、電的安全運行已經(jīng)成為繼電保護的一項重要任務。

3.繼電保護的未來發(fā)展方向

隨著計算機技術、電子技術、通信技術的飛速發(fā)展，人工智能技術如遺傳算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊邏輯、進化規(guī)模等相繼在電力系統(tǒng)繼電保護的領域研究中應用，電力系統(tǒng)繼電保護技術已向網(wǎng)絡化、計算機化、一體化方向不斷發(fā)展。

3.1 繼電保護的計算機化

按照著名的摩爾定律，芯片上的集成度每隔18-24個月翻一番。其結果是不僅計算機硬件的性能成倍增加，價格也在迅速降低。微處理機的發(fā)展主要體現(xiàn)在單片化及相關功能的極大增強，片內(nèi)硬件資源得到很大擴充，單片機與DSP芯片二者技術上的融合，運算能力的顯著提高以及嵌入式網(wǎng)絡通信芯片的出現(xiàn)及應用等方面。這些發(fā)展使硬件設計更加方便，高性價比使冗余設計成為可能，為實現(xiàn)靈活化、高可靠性和模塊化的通用軟硬件平臺創(chuàng)造了條件。

我國在2000年220kV及以上系統(tǒng)的微機保護率為43.99%，線路微機保護占86%，到2003年底，220kV以上系統(tǒng)的微機保護已占到70.29%，線路的微機化率達到97.6%。實際運行中，微機保護的正確動作率要明顯高于其他保護，一般比平均正常動作率高0.2-0.3個百分點。

繼電保護裝置的計算機化是不可逆轉的發(fā)展趨勢。電力系統(tǒng)對微機保護的要求不斷提高，除了保護基本功能外，還應具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強大的通信功能，與其他保護、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以供享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡資源的能力、高級語言編程等。

3.2 繼電保護的網(wǎng)絡化

網(wǎng)絡保護是計算機技術、通信技術、網(wǎng)絡技術和微機保護相結合的產(chǎn)物，通過計算機網(wǎng)絡來實現(xiàn)各種保護功能，如線路保護、變壓器保護、母線保護等。網(wǎng)絡保護的最大好處是數(shù)據(jù)共享，可實現(xiàn)本來由高頻保護、光纖保護才能實現(xiàn)的縱聯(lián)保護。另外，由于分站保護系統(tǒng)采集了該站所有斷路器的電流量、母線電壓量，所以很容易就可實現(xiàn)母線保護，而不需要另外的母線保護裝置。

電力系統(tǒng)網(wǎng)絡型繼電保護是一種新型的繼電保護，是微機保護技術發(fā)展的必然趨勢。它建立在計算機技術、網(wǎng)絡技術、通信技術以及微機保護技術發(fā)展的基礎上。網(wǎng)絡保護系統(tǒng)中網(wǎng)省級、省市級和市級主干網(wǎng)絡拓撲結構，以及分站系統(tǒng)拓撲結構均可采用簡單、可靠的總線結構、星形結構、環(huán)形結構等。分站保護系統(tǒng)在整個網(wǎng)絡保護系統(tǒng)中是最重要的一個環(huán)節(jié)。分站保護系統(tǒng)有兩種模式：一是利用現(xiàn)有微機保護；另一個是組建新系統(tǒng)，各種保護功能完全由分站系統(tǒng)保護管理機實現(xiàn)。由于繼電保護在電網(wǎng)中的重要性，必須采取有針對性的網(wǎng)絡安全控制策略，以確保網(wǎng)絡保護系統(tǒng)的安全。

3.3 繼電保護的智能化

隨著計算機技術的飛速發(fā)展及計算機在電力系統(tǒng)繼電保護領域中的普遍應用，新的控制原理和方法不斷被應用于計算機繼電保護中，近年來人工智能技術如專家系統(tǒng)、人工神經(jīng)、網(wǎng)絡、遺傳算法、模糊邏輯、小波理論等在電力系統(tǒng)各個領域都得到了應用，從而使繼電保護的研究向更高的層次發(fā)展，出現(xiàn)了引人注目的新趨勢。例如電力系統(tǒng)繼電保護領域內(nèi)出現(xiàn)了用人工神經(jīng)網(wǎng)絡（ANN）來實現(xiàn)故障類型的判別、故障距離的測定、方向保護、主設備保護等。在輸電線兩側系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路就是一種非線性問題，距離保護很難正確做出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動；如果用神經(jīng)網(wǎng)絡方法，經(jīng)過大量故障樣本的訓練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時都可正確判別。

隨著人工智能技術的不斷發(fā)展，新的方法也在不斷涌現(xiàn)，在電力系統(tǒng)繼電保護中的應用范圍也在不斷擴大，為繼電保護的發(fā)展注人了新的活力。將不同的人工智能技術結合在一起，分析不確定因素對保護系統(tǒng)的影響，從而提高保護動作的可靠性，是今后智能保護的發(fā)展方向。雖然上述智能方法在電力系統(tǒng)繼電保護中應用取得了一些成果，但這些理論本身還不是很成熟，需要進一步完善。隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計算機、通信等各種技術的進步和發(fā)展，可以預見，人工智能技術在繼電保護領域必會得到應用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問題。

3.4 保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通訊一體化

在實現(xiàn)繼電保護的計算機化和網(wǎng)絡化的前提下，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(tǒng)計算機網(wǎng)絡上的一個智能終端。它可以從網(wǎng)絡上獲取電力系統(tǒng)運行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它獲得的任何被保護元件的信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡控制中心或任意終端，即實現(xiàn)了保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通訊一體化。如果將保護裝置就地安裝在室外變電站的被保護裝置旁，則可以免除大量的控制電纜。

現(xiàn)在光電流互感器（OTA）和光電壓互感器（OTV）已處于研究試驗階段，將來必然在電力系統(tǒng)繼電保護裝置中得到應用。

4.結論

隨著電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和計算機技術、網(wǎng)絡技術和人工智能技術的進步，繼電保護技術面臨著進一步發(fā)展的趨勢。其發(fā)展將出現(xiàn)原理突破和應用革命，由數(shù)字時代跨入信息化時代，發(fā)展到綜合自動化水平。這對繼電保護工作者提出了艱巨的任務，也開辟了活動的廣闊天地。

參考文獻

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繼電保護裝置的基本組成范文第2篇

關鍵詞：船舶；電力系統(tǒng)；安全事故；繼電保護

實現(xiàn)船舶自動化，大大減輕船員勞動量。然而，就目前船舶電力系統(tǒng)運行情況的分析，了解到電力系統(tǒng)極易出現(xiàn)故障，最終會威脅船舶電力系統(tǒng)運行的高效性。若想實現(xiàn)傳播電力系統(tǒng)運行的高效性與安全性，必須要重視繼電保護工作，以降低故障的發(fā)生概率。

1船舶電力系統(tǒng)繼電保護的基本任務及具體要求

1.1電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障

從電力系統(tǒng)運行的具體情況來看，應從電能發(fā)生、輸送、配置、應用等角度出發(fā)，對電力系統(tǒng)整體進行全方位的監(jiān)控，進而滿足電力發(fā)展的實際需求[1]。在電力系統(tǒng)中，變壓器、發(fā)電機、斷路器、主配電板、輸電線路與用電設備等都屬于一次設備，也是產(chǎn)生電能、實現(xiàn)電能傳輸?shù)闹匾O備。電力系統(tǒng)在運行的過程中，極易發(fā)生各類安全事故，且在任何條件下都可能出現(xiàn)故障，其中，短路問題最為突出。通常情況下，短路主要表現(xiàn)為兩相短路、三相短路、單相接地短路、兩相接地短路與發(fā)電機短路等[2]。導致短路問題出現(xiàn)的主要原因有機械設備被嚴重損傷、絕緣層被破壞與基本操作不科學等。電力系統(tǒng)多種故障的發(fā)生，過負荷問題較為突出，此類故障一旦出現(xiàn)問題，會讓絕緣的溫度逐步升高，也會加速絕緣層的老化，也會讓設備受到嚴重破壞，最終會引發(fā)火災問題。1.2繼電保護的基本任務在各設備間，電與磁存在著密切的聯(lián)系，不正常情況與故障問題的發(fā)生，會讓電力系統(tǒng)出現(xiàn)一系列的事故，最終會嚴重威脅電力企業(yè)的實際發(fā)展。在繼電保護時的主要任務為：若主配電板、輸電線路、變壓器、發(fā)電機等出現(xiàn)短路或過量負載問題時，應在最短時間內(nèi)將存在故障的設備借助斷路器予以斷開，以脫離電力系統(tǒng)，能保證不存在故障的部分正常運行，進而降低故障設備損壞度，還可降低對鄰近設備供電系統(tǒng)所構成的影響，進而保證電力系統(tǒng)高效、穩(wěn)定的運行。

1.3繼電保護的基本組成

繼電保護主要是由測量元件、執(zhí)行回路與邏輯環(huán)節(jié)三個部分所組成的。若物理量出現(xiàn)突變，通過測量之后，及時確定好故障范圍與基本類型，從邏輯判斷來判斷斷路器跳開的次數(shù)與時間，然后讓執(zhí)行回路發(fā)出一定的信號與跳閘脈沖。

1.4繼電保護的運行原理

電力系統(tǒng)繼電保護裝置的運行，其原理為借助被保護設備前期與后期一些物理量的突變情況，一旦突變量達到一定參數(shù)值，借助邏輯判斷，能及時發(fā)出信號與跳閘脈沖。例如，借助被保護設備故障發(fā)生后期電流的不斷增大，以達到電流保護的效果；借助降低電壓來達到低電壓保護效果；借助不對稱短路發(fā)生負序電流與電壓，以形成負序保護效果。

2船舶電力系統(tǒng)繼電保護措施

2.1發(fā)電機繼電保護

在發(fā)電機繼電保護方面，所要保護的內(nèi)容主要包括短路、過載、錢呀與你功率保護。（1）過電流保護。實施過電流保護時，主要包括短路與過載兩個層面。短路就是發(fā)電機運行時所出現(xiàn)的故障，而過載則是發(fā)電機在運行過程中所出現(xiàn)的不正常狀態(tài)。（2）短路保護。短路就是在交流電中，處在不同相導體進行直接性的接觸與碰觸。三相四線的實施，主要包含單相、雙相與三相短路三種情況。通常情況下，短路的發(fā)生主要是由于絕緣層被損壞、絕緣層老化與操作失誤等問題而引發(fā)的。在發(fā)電機內(nèi)部，極易出現(xiàn)一系列的短路故障，但是發(fā)生概率不是很高，在此針對發(fā)電機外部進行短路保護。一旦發(fā)生短路，電流會大大增加，這會對設備、發(fā)電機等形成破壞，滋生短路故障后，要從發(fā)電機至短路點間會形成很大電流，在開展短路保護時，應借助自動化開關內(nèi)的過電流脫扣器來進行保護與操作。具體航運船舶電力系統(tǒng)的行業(yè)文件規(guī)范來看，短路延時保護所產(chǎn)生的動作電流為發(fā)電機而定電流的3-5倍，整個工作電流的時限設定為0.2-0.6s，確定好時間后，發(fā)電機就會出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象。（3）過載保護。若船舶電力系統(tǒng)中的基本運行機組具體容量無法充分滿足負載增加的情況，極易使得發(fā)電機出現(xiàn)過載現(xiàn)象，一旦出現(xiàn)過載現(xiàn)象，會讓發(fā)電機的電流或功率等超出額定參數(shù)值。若在過載條件下，會讓整個機組發(fā)熱，極易引發(fā)絕緣層老化或零部件質量受損等問題，也會縮短原發(fā)動機的具體使用使命。實施過載保護時，要加強對發(fā)電機機組的保護，且保證機組不會受到損傷，且不可對供電進行中斷。從發(fā)電機本身著手，其具有過載電流承擔效能，1.1倍的額定電流時限為2h，1.25倍的額定電流時限為0.5h，1.35倍的額定電流時限為0.08h。實施過載保護時，應開展適當?shù)难訒r，若發(fā)電機屬于無自動分級卸載類裝置，其在過載保護時，動作電流能夠被整定成額定電流參數(shù)值的1.25%-1.35%，延遲的時間為18s左右。

2.2主配電板與配電設備的保護

為實現(xiàn)對電能的科學性控制，合理分配好發(fā)電機內(nèi)的電能，還要準備一定的配電設備。若想達到理想主配電板保護效果，應發(fā)揮好配電裝置的重要作用，進而提升船舶電力系統(tǒng)運行的高效性與穩(wěn)定性。配電裝置的安全運行，應及時配備好電路運行所需的信號指示器、開關、調(diào)節(jié)電器、保護電器與測量儀表等。此外，還要加強對負載分路、主電源等的科學性控制與保護。

3結束語

綜上所述，為促進船舶的高效運行，降低故障的發(fā)生概率，減少經(jīng)濟損失，必須加強對船舶電力系統(tǒng)的安全保護，及時應對好故障問題，以實現(xiàn)船舶自動化運行的高效性與科學性。實施船舶電力系統(tǒng)繼電保護工作時，應加強對發(fā)電機、主配電板與配電設備故障等的保護，應對好短路、過載與過電流等問題，以保證船舶運行機組運行的安全性。

參考文獻：

[1]宋立范.船舶電力系統(tǒng)繼電保護的研究[J].科技創(chuàng)新導報,2011(18):99.

繼電保護裝置的基本組成范文第3篇

［關鍵詞］電力工程；課程群；優(yōu)化方案

電氣工程及其自動化專業(yè)作為傳統(tǒng)的工程學科，已有上百年的發(fā)展歷史。為適應新時期社會對電氣工程人才的不同需求，國內(nèi)外高校不斷推動電氣工程教育的發(fā)展與改革，教育理念也隨著時代的發(fā)展而變化，從原來的“重理論輕實踐”，逐步發(fā)展為“厚基礎、寬口徑、重能力”。[1][2]電力工程作為電氣工程及其自動化本科生培養(yǎng)的主干課程，是電氣工程本科生人才培養(yǎng)的重點課程，也是整個電氣工程專業(yè)的基礎課程。[3]可見，如何提高電力工程課程的教學水平，這對于提高本科生的教育水平及畢業(yè)質量有著重要的意義。電力工程作為一門整合工廠供電及電力系統(tǒng)分析兩門課程的綜合性課程，對構建本科生電力系統(tǒng)知識體系具有舉足輕重的作用。課程內(nèi)容的豐富性造成了學時緊張、講課內(nèi)容泛而不精的情況。為解決該問題，可以從宏觀層面出發(fā)，將若干電力工程相關課程內(nèi)容統(tǒng)一整合，從而優(yōu)化學時，突出重點，推動電力工程課程群建設，使學生對電力系統(tǒng)的整體設備運行、調(diào)度、保護及設計有一個完整的了解，最終讓學生構建完整的電力工程知識體系，滿足電力工業(yè)對人才發(fā)展的需求。這樣，加緊推進電力工程課程群建設與實踐，就成為了電氣工程本科生教育改革的首要任務。

一、課程群建設理念簡介

20世紀90年代，北京理工大學在題為《在課程建設中應當以教學計劃的整體優(yōu)化為目標》的教育改革項目中，首先提出了課程群建設的總體思路，繼而逐漸發(fā)展成為學科教育改革的新興理念，為國內(nèi)眾多高校教育改革提供了參考。課程群的主要內(nèi)涵為[4]：整合三門及三門以上學科相關課程，相互傳承，相互滲透，相互補充，從而整合課程授課內(nèi)容，使課程結構合理，層次清晰，進一步挖掘課程的整體優(yōu)勢，從而建立起學科優(yōu)勢。課程群不僅能使學生能夠在較短的學時內(nèi)掌握重點、有效的知識，構建堅實的知識體系，也能使教師在授課過程中將有限的知識點講透講精。課程群的整體是全面而嚴謹?shù)模@就避免了原來單一課程為求知識全面而進行“蜻蜓點水”般的講課模式。

二、電力工程課程群建設方案

建立電力工程課程群，首先應分析原有課程授課模式的不足，然后參考課程群的內(nèi)涵，選擇合理的相關課程，建立對應的課程群，這樣才能提出合理的優(yōu)化整合方案。

（一）原有授課模式的不足

電力工程課程是整合工廠供電及電力系統(tǒng)分析相關課程的一門綜合性課程，主要講授電力系統(tǒng)的基本組成和運行原理，電力系統(tǒng)的元件參數(shù)計算、穩(wěn)定運行分析和故障分析的基本方法，電力系統(tǒng)電氣主接線設計、主要電器設備選擇的原則和方法、繼電保護等內(nèi)容。由于囊括了工廠供電及電力系統(tǒng)分析兩門課程的內(nèi)容，其課程內(nèi)容豐富且繁重。在有限的學時中講授如此多的內(nèi)容在給教師帶來極大授課壓力的同時，也會讓學生漸漸失去學習熱情，并最終影響其對整個電力系統(tǒng)知識體系的構建。

（二）課程群課程的選擇

電力工程課程群建設，須秉承學科相近的原則，對知識點有重復或傳承的課程進行整合優(yōu)化，從而建立起合理有效的課程群，使教師能輕松地傳播知識，學生能有效地學習知識。為此，結合我校電氣工程教育的特色與傳統(tǒng)，我們挑選出了電力系統(tǒng)繼電保護原理、電氣控制技術及電力系統(tǒng)調(diào)度自動化等三門課程，結合電力工程課程來建設電力工程課程群。電力系統(tǒng)繼電保護原理主要講授繼電保護的基本概念、輸電線路的電流保護、接地保護、距離保護、縱聯(lián)保護的基本原理，變壓器保護的基本配置及主要保護的基本原理，自動重合閘、發(fā)電機保護、母線保護等內(nèi)容。電氣控制技術則主要討論異步電動機拖動系統(tǒng)和直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的起動和調(diào)速控制技術，以及電氣線路的分析和設計，常用電磁式低壓電器的作用與分類、結構與工作原理，可編程控制器的基本工作原理等。電力系統(tǒng)調(diào)度自動化則以電力系統(tǒng)“四遙”為主線，主要講述電力系統(tǒng)調(diào)度自動化的有關理論，性能和運行特性，涉及電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行的相關基礎理論。從上述三門課程講授的內(nèi)容可以看出，其與電力工程的課程內(nèi)容互有傳承，相互滲透，并有較多的重復。電力工程主要講授電力系統(tǒng)分析的基礎內(nèi)容，繼電保護則是在其基礎上的升華。因為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行離不開保護裝置的調(diào)節(jié)與動作，而保護裝置的調(diào)節(jié)與動作又離不開電氣控制設備的判斷與運行，而這一切設備的自動化管理都離不開“四遙”技術的調(diào)度與管理。因此，從內(nèi)容上可以較為清晰地看出，這四門課程存在明顯的傳承關系，因而在授課過程中存在較多知識重復的問題。建立電力工程課程群，就是以電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行為基點，逐步提升知識的難度與高度，使知識結構緊密，易于學生掌握。為建立結構合理、層次清晰的電力工程課程群，就要對教學內(nèi)容及課時進行整體優(yōu)化。

（三）電力工程課程群整體優(yōu)化方案

可以從三個角度來優(yōu)化電力工程課程群，分別為課程優(yōu)化、實驗優(yōu)化以及考核優(yōu)化。課程及實驗優(yōu)化主要以教師為主體，即明確“教什么”，而考核優(yōu)化則主要以學生為主體，即明確“學什么”。1.課程優(yōu)化針對四門課程授課內(nèi)容的特點，可以首先將電力工程課程中的繼電保護一節(jié)的內(nèi)容移到電力系統(tǒng)繼電保護課程專門講授，而電力系統(tǒng)監(jiān)測與控制的內(nèi)容并入電力系統(tǒng)調(diào)度自動化課程中講授，與開關電器電弧、滅弧相關的原理及相應保護設備，則并入電氣控制技術的高低壓電器一節(jié)講授。此外，電力系統(tǒng)繼電保護的微機保護一節(jié)與電力系統(tǒng)調(diào)度自動化課程內(nèi)容有較大的重復，特別是硬件部分有許多相同之處，因此可以考慮將其并入電力調(diào)度自動化課程中講授。由此，通過重新制訂教學大綱，根據(jù)教學內(nèi)容重新安排學時，可以使每一門課程的學時數(shù)得到合理安排。2.實驗優(yōu)化以往為促進學生理論與實踐相結合的能力，每一門課程都配以相應的實驗。該類實驗的特點是與教材內(nèi)容結合較為緊密，但主要以驗證性及演示性實驗為主，實驗時間分散，實驗內(nèi)容缺乏系統(tǒng)化。學生通過實驗只能片面地了解一部分課程內(nèi)容，且只能了解部分設備的運行情況，缺乏對整個電力系統(tǒng)運行的深入理解。因此，有必要整合實驗內(nèi)容，將單一分散的實驗課時整合為持續(xù)時間較長的整體的課程設計。以上述四門課程為例，可以強調(diào)四門課程綜合的課程設計，如要求學生設計某廠礦的變電所，從而考核學生電氣設備選擇、電氣主接線設計、負荷計算等方面的知識。同時，還可以在此基礎上增加繼電保護裝置的要求，并要求學生繪出遙信遙感的結構圖，從而考查學生綜合運用知識的能力，使學生能夠通過課程設計，達到整體了解變電所設計運行的基本方法以及注意點，從而提高學生系統(tǒng)學習能力的目的。此外，還可以安排學生到臨近變電站進行參觀實習，讓學生了解相關電氣設備具體的作用，增強學生的感官認識。相較于以往效率較低的課程實驗，這樣可以極大地提高學生的學習效率，并促進學生知識的整體消化吸收。3.考核優(yōu)化課程內(nèi)容的優(yōu)化必然帶來考核內(nèi)容的優(yōu)化。以往由于課程知識點繁雜，學生在期末復習時需要記憶許多與本門課程內(nèi)容關聯(lián)度不高的知識點，而課程的核心知識點卻由于復習時間緊而未能有效地掌握，從而影響了學生的成績。因此，通過課程群內(nèi)容的整體優(yōu)化，每一門課程都有相應的重點內(nèi)容，這使得學生能夠在復習時能緊緊圍繞課程的核心知識點展開，而將關聯(lián)度并不高的內(nèi)容放入課程群的其他課程中進行復習，從而提高每一門課程的學習和復習效率。這樣既能夠提高學生的學習成績，也能使學生掌握合理有效的學習方法。課程優(yōu)化、實驗優(yōu)化以及考核優(yōu)化有效地改善了教師與學生的教學及學習情況，使得教師講授最優(yōu)化，學生學習最優(yōu)化，使學生在有效的時間內(nèi)牢固掌握核心知識成為可能，從而實現(xiàn)了課程群建設的目標與意義。

三、結束語

本文針對建設的電力工程課程群，分析了課程群內(nèi)不同課程的特點，從課程、實驗、考核三個方面提出了具體的優(yōu)化方案，為進一步推動電氣工程本科生教育改革提供了參考。當然，相關優(yōu)化方案還需在后續(xù)教學過程中根據(jù)實際教學效果不斷地完善改進，這樣才能使教學方法緊跟時展的腳步，使培養(yǎng)的學生能夠符合社會對人才發(fā)展的要求。

作者:牟龍華 李松峰 張 鑫 王伊健 單位:同濟大學

［參考文獻］

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繼電保護裝置的基本組成范文第4篇

關鍵詞：汽車充電站；配電系統(tǒng)；變壓器

在能源危機及環(huán)境保護的高壓下，節(jié)約能源且環(huán)保的新型動力汽車將是未來發(fā)展的新走向。電動汽車可以說是滿足上述要求，具有廣闊發(fā)展前景的綠色交通工具。電動汽車充電站作為電動汽車運行的能量補給站，是發(fā)展電動汽車商業(yè)化所必備的重要配套基礎設施，充電站的建設將直接影響電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。文章簡要說明汽車充電站結構的基礎上，著重對充電站配電系統(tǒng)的設計進行探究。

1　汽車充電站結構

當電動汽車動力用蓄電池電量不足時，需要充電補充電能。充電站的主要功能就是完成電動汽車電池電能的補給。充電站的功能決定充電站的總體結構。為此，一個完整的充電站需要配電室、中央監(jiān)控室、充電區(qū)、更換電池區(qū)和電池維護間等五個基本組成部分。

①配電室。配電室為充電站提供所需的電源，不僅給充電機提供電能，而且要滿足照明、控制設備的用電需求，內(nèi)部建有變配電所有設備、配電監(jiān)控系統(tǒng)、相關的控制和補償設備。②中央監(jiān)控室。中央監(jiān)控室用于監(jiān)控整個充電站的運行情況，并完成管理情況的報表打印等。內(nèi)部建有充電機監(jiān)控系統(tǒng)主機、煙霧傳感器監(jiān)視系統(tǒng)主機、配電監(jiān)控系統(tǒng)通信接口、視頻監(jiān)視終端等。③充電區(qū)。在充電區(qū)完成電能的補給，內(nèi)部建設充電平臺、充電機以及充電站監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡接口，同時應配備整車充電機。④更換電池區(qū)。更換電池區(qū)是車輛更換電池的場所，需要配備電池更換設備，同時應建設用于存放備用電池的電池存儲間。⑤電池維護間。電池重新配組、電池組均衡、電池組實際容量測試、電池故障的應急處理等工作都在電池維護間進行。其消防等級按化學危險品處理。

充電站結構可同時滿足整車充電方式和電池組更換方式，且考慮了相關維護操作需求。但是，對于一個實際的充電對象，應該基于運行要求和環(huán)境條件，根據(jù)實際的功能進行組合，以降低建設成本。

2　汽車充電站配電系統(tǒng)設計

配電系統(tǒng)為充電站的運行提供電源，它不僅提供充電所需電能，也是整個充電站正常運行的基礎。電動汽車充電站的電力負荷級別確定為2級，采用雙路供電但不配置后備電源。配電電壓：380V／220v。動力(充電機)采用三相四線制、380V供電，照明采用單相220v供電。

2.1　配電變壓器選擇

①變壓器類型的選擇。變壓器可分為干式變壓器和油浸式變壓器。充電機(站)變壓器類型可根據(jù)工程實際情況選定。建議充電機(站)變壓器采用sc(環(huán)氧樹脂澆注包封式)干式變壓器。環(huán)氧樹脂干式變壓器具有良好的電氣和機械性能、較高的耐熱等級，并且是一種可靠的安全性的環(huán)保、節(jié)能型新產(chǎn)品，能適應多種惡劣環(huán)境。②變壓器臺數(shù)的選擇。變壓器臺數(shù)的選擇應滿足負荷對供電可靠性的要求。若采用集中式充電，然后在小區(qū)設立電池經(jīng)營店(運營模式類似于水站送飲用水)，則有必要選用2臺變壓器保證充電站的高可靠性。若充電機(站)像加油站一樣較為普遍，則只需l臺變壓器即可，充電站的可靠性的降低由充電站的數(shù)量來彌補。若在小區(qū)建充電機(站)，可考慮利用小區(qū)配電變壓器而不另設變壓器，以減少投資。③變壓器接線的選擇。根據(jù)《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》第7.0.7條，在TN及1rr接地型式的低壓電網(wǎng)中，推薦采用Dyrm接線組別的配電變壓器。條文解釋中說明Dynll接線有利于抑制高次諧波。充電站采用TT接地型式，因此變壓器采用Dynll接線。

2.2　配電室位置選擇

配電室的位置選擇原則：考慮電源的進線方向，偏向電源側；進出線方便；不應妨礙充電站的發(fā)展，要考慮擴建的可能性；設備運輸方便；盡量避開有腐蝕性氣體和污穢的地段；室外配電裝置與其他建筑物、構筑物之間的防火間距符合規(guī)定。

2.3　配電容量計算

配電系統(tǒng)的容量應包括動力用電、監(jiān)控和辦公等用電。只裝一臺變壓器時，變壓器的容量SN應能滿足全部用電設備的計算負荷sC，并留有一定的容量裕度。車輛數(shù)量、電池容量以及運營方式?jīng)Q定了充電站的容量。

①蓄電池數(shù)量：充電站設計有兩種運營模式：整車充電模式和更換電池模式。前者需要為每車配備一組電池，后者需要根據(jù)運營方式確定后備電池的數(shù)量。②充電機數(shù)量：車輛類型、行駛里程和運營模式?jīng)Q定了充電機的配置。充電機的選擇包括確定充電機的輸出功率和需配備的臺數(shù)。③配電容量：單進線單變壓器時，整個充電站需要的配電容量即全部用電設備的用電量SC=S1+S2，其中s1為動力用電量，s2為照明及辦公用(下轉第15頁)

2.4　配電運行方式要求及設備

①配電運行方式要求。10kV進線2路，單線進線容量不小于充電站所需容量；正常工作時，高低壓側母線分段斷路器均斷開，兩路電源通過2****立變壓器輸出，各承擔50％的工作；當任一母線失去電源時，通過合閘分段斷路器從另一供電線路取得電源；配電室設有照明消防電源；每路低壓母線應配置相應的諧波抑制與無功補償裝置；配電系統(tǒng)繼電保護及自動裝置應滿足電力行業(yè)標準和規(guī)定的要求。②主要設備。計量裝置、諧波抑制及無功補償裝置各2套；主變10kV／0.4kV干式變壓器2臺；10kV高壓開關柜和0.4kV低壓開關柜(含斷路器和隔離開關)；繼電保護裝置、自動裝置。

2.5　配電主接線設計

對充電站配電主接線有下列基本要求：安全，應符合國家標準有關技術規(guī)范的要求，能充分保證人身和設備的安全。可靠，應符合電力負荷特別是其中一、二級負荷對供電可靠性的要求。靈活，能適應各種不同的運行方式，便于切換操作和檢修，且適應負荷的發(fā)展。經(jīng)濟，在滿足上列要求的前提下，盡量使主接線簡單，投資少，運行費用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量。

對于電動汽車充電站，配電室有2路10kV電源進線，通過變壓器等設備供給充電機，并滿足照明、控制設備的用電。在高壓側裝設高壓計量柜，低壓側采用中性點直接接地的三相四線制系統(tǒng)，還應提供獨立的接地回路；10kV母線、0.4kV母線均采用單母線分段的主接線形式，通過分段斷路器實現(xiàn)暗備用；在變壓器低壓側裝設諧波抑制與無功補償裝置；配電室必須配備相關消防設施。配電主接線運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負荷。當任一主變壓器或任一電源線停電檢修或發(fā)生故障時，通過備自投裝置自動閉合母線分段開關，即可迅速恢復對整個充電站的供電。根據(jù)實際要求和條件也可簡化主接線，例如采用橋式接線。

需要說明的是，上述配電設計方案適用于大負載功率的充電站，其安全系數(shù)高、可靠性好。在實際工程中應該對充電站服務對象進行具體分析、設計，比如：①示范區(qū)車輛：結合示范區(qū)的電網(wǎng)建設，考慮在變電站附近建設充電站。②集團車隊：可在停車場建立用戶配電室，按照內(nèi)部車輛類型提供各類電源。③社會車輛：根據(jù)車輛的不同特點，或建設可靠性高的社會運營的大功率充電站，或充分利用現(xiàn)有的配電資源，就近提供充電站。④微型車輛：利用現(xiàn)有的低層電網(wǎng)資源，在自行車停車場、社區(qū)服務中心、公共場所、配電間(站)等附近為用戶提供交流220V的普通插座(插頭)。

3　結語