一种计算机监控的电力静态模拟试验系统

电力系统静态模拟简称静模，是根据相似性原理建立的一种物理模拟。它利用线路等值阻抗模拟实际线路，用等值电源替代发电机构成模拟系统，可以模拟除系统振荡和发电机电磁暂态过程以外的各种运行状态，包括正常状态和事故状态，从而可以对继电保护和自动装置动作的可靠性进行实验，是教学、科研、保护设备整定校验的得力助手。

当前计算机监控技术在电力系统中得到了广泛的应用，并成为静模技术发展的一个重要方向。静模系统的数据可以由计算机数据采集系统得到，并通过计算机实时处理，而故障的设置及开关操作等经常性的工作可采用计算机进行控制。这就进一步提高了静模系统的灵活性和自动化水平。

1 静模系统的构成及基本功能

静模系统主要由三大部分构成，即一次模拟系统、智能化监控系统和继电保护装置，其结构见图1。

一次模拟系统主要由双侧电源、模拟线路、断路器、PT(电压互感器)、CT(电流互感器)和控制回路等部分组成，完成一次系统的模拟和手动控制功能。

智能化监控系统主要由模拟量采集模块、开关量采集模块、586工业控制计算机、可编程逻辑控制器(PLC)、执行继电器箱和打印机等部分组成。主要完成以下功能：

(1)采集和处理模拟线路两端电压、电流等模拟量；
(2)模拟线路主接线和运行参数的定时显示及故障数据的存储和分析；
(3)监视两侧断路器位置及各开关量位置，监视保护动作出口的状态；
(4)线路两侧断路器的跳、合闸控制；
(5)在模拟线路的11个短路模拟点上，选定任意一个短路模拟点，设置故障类型、合闸角及故障时间；
(6)控制短路开关(DLABC)的关断。

继电保护装置为微机实现的数字式超高压线路成套快速保护装置。由于装置以短路开关替代机电开关制造短路，所以对于两相以上的并发短路故障的同时性，有了更为精确的实现，其短路角度的任意设置，更为装置的应用提供了宽松的条件。

2 静模系统控制部分的硬件组成

静模系统计算机控制部分实现简单故障的设置、两侧断路器的开关操作和各种开关量的采集及显示等功能。静模系统控制部分硬件结构框图如图2所示。

2.1 工控机

工控机采用研华公司生产的PRETRUMII工业控制机。

2.2 可编程逻辑控制器?

可编程逻辑控制器采用OMRON新一代产品CQM1，它比较适合于小规模机器控制，可实现高速输入输出应答，包括中断输入处理、间隔时间中断处理，内部高速计数器可实现精确定时、计数以及频率变换等复杂功能。其网络联接有标准RS232、RS485端口与计算机连接，实现与计算机的信息交换。

在本装置中，工控机的控制命令通过RS-232C串口，按照约定好的通讯协议，以串行通讯的方式传送给可编程逻辑控制器(PLC)，利用PLC具有逻辑控制、时序控制、计时控制的特点，将这一命令转变成可具体实现的时序控制命令，控制相应的接触器和智能合闸角控制电路，从而完成故障设置或开关操作任务。

2.3 开关量采集板

开关量采集板PC-DIO-24/Pnp是一个24位并行数字输入/输出接口板，可对其进行8位、16位或24位编程，它接于计算机ISA数据总线，具有即插即用功能。在本系统中开关量采集板的24位输入/输出数据位均置输入状态使用。

2.4智能合闸角控制装置

智能合闸角控制装置由TK-51CUP板、电压鉴相电路、RS485串行通信接口、手动合闸角设置开关、光电隔离、触发驱动电路、双向可控硅等7部分组成，如图3所示。

装置的启动合闸方式，可由故障类型、故障相别、合闸角等参数决定。其中故障类型定义为单相、双相、三相接地短路；故障相别分为A、B、C相。由于电压鉴相采用3个独立回路，因此可以方便地实现合闸角的A、B、C相基准任意选择。

合闸角设置定义了手动与自动两种方式。手动设置通过三段式十进制拨码开关实现"0～360度"的任意设定，又用两个单段式十进制拨码开关分别实现故障类型、故障相别的选择，通过手动触发按钮可直接触发双向可控硅，制造短路故障。自动设置由PLC通过RS485总线传送故障类型、故障相别、合闸角以实现方式设置；传送校验采取回送式，即ＣＰＵ板将接收到的全部指令数据码传回PLC，以便由PLC决定是否重发，如校验无误，即发出触发指令。手动与自动设置的切换采用点按"切换按钮"切换至手动设置，而用PLC对合闸角电路的每次命令刷新将设置切换到自动状态。

3 软件系统

计算机控制系统的软件系统是在Win98环境下，运用Lab Windows/CVI工具软件平台开发的，全部程序用C语言编制而成。Lab Windows/CVI具有良好的图形用户界面开发工具，具有ANSI C编译器和方便的调试环境。主程序框图如图4所示。