1 引言
20 世纪 90 年代以来，微机继电保护装置逐步取代了传统的继电保护装置，成为电力系统的主流保护［1］。目前市场上的实验实训装置几乎全部为微机型继电保护装置，但是，从教学的角度来说，以传统继电保护装置为例来进行教学，学员们更加容易理解继电保护的基本知识。掌握基本知识以后，再训练目前*常用的微机型继电保护装置，可以达到事半功倍的作用。
2 基本思路
本文提出一种多功能型继电保护实验装置，它具有以下特点。
( 1) 具有传统继电器训练功能。装置安装有传统继电器，通过实验实训，使学员掌握继电保护的基本知识，避免直接学习难以理解的微机保护装置［2］。
( 2) 具有微机型继电保护装置训练功能。设备安装有微机型继电器，满足水有继电保护基础的学员进行实验实训。不排除一部分学员对于继电保护的基本知识掌握扎实，直接可以进行微机型继电保护装置的训练［3］。
( 3) 装置集成度高。装置的屏体上安装有直流电源、模拟断路器、红灯、绿灯、多功能电压电流表、蜂鸣报警器和连片，进行实验实训时，不需要外加另加任何电气元件，即可顺利完成实验实训，使用起来相当方便。
( 4) 实验实训接线方便。装置的屏体上按设计要求开孔，孔中装设安全型香蕉插座，把继电器的接线柱与香蕉插座的接线柱用导线连接起来，并在屏面上把香蕉插座所对应的继电器接线柱用丝网印刷标注出来。以后接线时就可以不用在继电器的接线柱上进行连线，而使用香蕉插头插入香蕉插座即可，既方便又安全。
( 5) 装置上安装的继电器可以替换。屏体正面的铝合金安装板做成可以拆卸式的，铝合金板上开孔分别安装继电器、指示灯、安全型香蕉插座、多功能仪表、蜂鸣器和连片等电气元件。不同的安装板上安装不同的电气元件，可以在一套装置上实现多种实验实训功能。
( 6) 装置轻便，移动方便。整个装置屏体部分采用铝合金制作，具有强度高，重量轻的特点。屏体下方安装带刹车的万向轮，方便移动，移动到位以后，使用刹车可以稳定的把装置固定在安装处。
( 7) 与微机继电保护测试仪配合使用，功能强大。微机继电保护测试仪具有强大的功能: 它可以产生电压、电流，电压电流的大小、幅值、频率都可以按照实验要求调整; 它还具有开出量和开入量，可以按照实验需要发生数字量或者接收数字量。微机继电保护测试仪可以对所有现有继电保护装置进行测
试，本文提出的多功能型继电保护实验系统与微机继电保护测试仪配合使用［4］，无论面板上安装什么类型的继电器，微机继电保护测试仪均可以完成保护测试，大大提升了装置的训练效果［5］。具有错误接线自动报警功能，可以帮助指导教师迅速排查出学员在进行继电保护实验中接线是否正确，如果错误，是什么地方有误，也可以在学员自行练习时帮助解决由于接线错误不能进行实验或者烧坏设备的情况。
3 实现方法
下面介绍装置的构造特点和使用方法。图 1 为装置的正视图，图 2 为装置的后视图，图 3 为装置的侧视图。系统屏体面板上的 1、2、3、4 和 5 部分为可拆卸式的铝合金安装面板，使用时用螺丝固定在装置屏体的花梁上，当需要更换时拆下螺丝后取下铝合金面板，再换上需要安装的铝合金面板即可。6 和
7 部分为继电器，可以是微机型继电器或传统继电器，安装方式为在装置屏体的铝合金安装板上开孔，将继电器插入孔中，再用螺丝固定在安装板上。8 部分为在装置铝合金安装板上开孔安装的多功能电表，可以用来测试电流和电压。9 部分为在装置铝合金安装板上开孔安装的安全型香蕉插座，根据功能
需要，香蕉插头可以为黄、绿、红、黑、棕和蓝色等不同的颜色。香蕉插座固定在铝合金安装板上以后，根据实验实训原理设计将继电器的接线柱与对应的香蕉插座用导线连接起来。进行实验实训时，根据实验实训原理用香蕉导线将各香蕉插座之间或与外接微机继电保护测试仪连接起来即可。既方便了实验实训，也提高了实验实训的安全性。10 和 11 部分为用丝网印刷的方法印刷在装置屏体上的图形或文字，用来对继电器、指示灯、模拟断路器、多功能电表和连片等电气元件进行形象标示，便于实验实训接线。12 部分为装置上的抽屉，用来存放实验实训使用的香蕉导线和其他一些实验工具。实验实训后整理好导线和工具后放在抽屉内，便于下次实验实训时去别处拿这些必须用具。13 部分为具有刹车功能的万向轮，方便实验实训装置的移动，同时需要在某处稳定放置多功能继电保护实验实训装置时，可以将刹车刹住，使装置可以稳定的固定在放置处。如图 2 所示，14 部分为模拟断路器和直流电源安装处，直流电源为继电器的控制电源和微机型继电器的工作电源，是必不可少的，集成在保护屏上可以避免实验实训时再另外准备直流电源，方便实验实训。模拟断路器是真实断路器的模拟装置，是继电器动作的对象，集成在装置屏体上，同样也可以大大方便实验。
下面举例说明多功能型继电保护实验装置的用法。
图 4 为使用微机继电保护测试仪对 DL-32 型电流继电器进行动作特性测试的接线图。微机继电保
护测试仪中［6］，Ia、Ib、Ic 和 In 为电流输出端接线端子，Ua、Ub、Uc 和 Un 为电压输出端接线端子，1 和 2 为开入量的接线端子。根据实验要求，将测试仪的电流输出端和开入量端口与 DL-32 型电流继电器的电流端子和常开触点用香蕉短接线连接起来。这种接线方式不需要拧接一根螺丝，接线相当简单; 香蕉插座与香蕉短接线能够紧密的结合在一起，接线非常可靠; 在香蕉插座与香蕉短接线的首尾段，都用绝缘皮封装起来，使用起来避免了触电危险［7］，非常安全。按照上述的接线方式接线以后，就可以按照保护原理进行实验了。实验完毕以后，同样道理，连线的拆除也非常简单。
图 5 为三段式电流保护实验安装板前视图。继电器的接线端子在安装板的后面，在安装板的前面板开孔并安装香蕉插座，用导线将继电器的接线端子与香蕉插座按照图纸连接起来。图 6 为三段式电流保护实验安装板接线图，图 7 为三段式电流保护实验安装板原理图，由图 6 和图 7 可以看出本多功能继电保护实验装置具有错误接线自动报警功能，提醒学员或者教师注意学员在进行继电保护实验实训，接线是否完全正确，防止由于接线不正确通电烧坏设备或者无法进行实验却无法快速查找问题。举例如下: 做继电保护的三段式电流保护实验，应该按照原理图 7 接线。当学员按照原理图接线完毕以后，合上空气开关 QF1 和 QF2，此时，如果接线完全正确，那么中间继电器 KM1、KM2、…、KM40 的线圈就会被加上 220V 的直流电压，中间继电器由于线圈带电而动作，所以，中间继电器 KM1、KM2、…、KM40 的常开接点闭合，从图 6 中可以看出，安装板上安装的指示灯 HＲ1、HＲ2、…、HＲ40 全部加上了 220V 的直流电压，所以这 40 个灯全部被点亮，表示接线完全正确。这时把空气开关 QF1 和 QF2 打开，断开加在中间继电器 KM1、KM2、…、KM40 上的直流电压，就可以进行相应的继电保护实验了。在图 7 的标注 a处，此段连线如果接线错误，对应的 m1 ∶ 8 和 m3 ∶ 2 就没有被短接，当学员认为接线完成后，闭合空气开关 QF1 和 QF2，此时，中间继电器 KM2、KM3、…、KM40 的线圈全部带电，动作情况与刚才接线完全正确时是相同的，所以，HＲ2、HＲ3、…、HＲ40 这 39 个指示灯被点亮，而中间继电器 KM1 的线圈右侧带电，而左侧由于 m1 ∶ 8 和 m3 ∶ 2 是断开的，即使 m1 ∶ 8 处接直流电压正极，但是m3 ∶2是不带电的，也就是说，中间继电器 KM1 线圈左侧没有电压，KM1 的线圈是不带电的，继电器 KM1 不动作，所以，继电器 KM1 的
常开接点仍然是打开的，指示灯 HＲ1 也就不通电，所以不能点亮。此时，在三段式电流保护实验面板上就表现为 HＲ1 灯不亮，而 HＲ2、HＲ3、…、HＲ40 灯是点亮的，此时的意义为三段式电流保护的实验接线不完全正确，而是有一处错误。在装置面板上，有几个灯没有点亮，就表示有几根线接线错误。当然，也可以把 HＲ1、HＲ2、…、HＲ40 这 40 个灯对应的错误接线的位置提前记录下来，这样，当发现有一个或者若干个灯没被点亮时，可以按照提前做好的记录做对照，把错误接线的位置轻松找出来。众所周知，在继电保护工作中，由于接线复杂，查线是一项非常繁杂的工作，而通过这种方式，把查线的工作大大简化了。
在装置设计中，显示错误接线的位置也可以不使用指示灯显示的方法。可以把中间继电器 KM1、KM2、…、KM40 的常开接点输入到 PLC 或者单片机电路中，再通过组态软件或编程的方法与后台电脑连接起来。在后台机上，把继电保护实验的原理接线图事先绘制出来，把一段接线定义为一个开关量。当接线完全正确时，后台电脑显示接线正确; 而有接线错误时，对应的继电器不动作，常开接点处于打开状态，输入到 PLC 或单片机的对应接点，PLC 或单片机把这个异常状态传送到后台电脑，后台电脑的接线图中对应的连线闪烁，同时发出音响报警，提示有接线错误。通过这种方式，可以更形象的表示出实
验实训中的错误接线，使学员学起来方便，教师教起来也更加方便。
4 总结
本装置在继电保护实验实训教学中具有很强的实用性，在实际应用中效果良好。装置面板具有可替换性［3］，起到减小占地面积的作用; 替换的面板种类多样，使装置使用范围更加广泛; 装置的接线采用香蕉插头插座连接，可以节约接线时间，把有限的时间花到继电保护实验实训中去，同时提高了装置的安全性; 装置具有错误接线报警功能，起到保护装置不被烧坏的作用，延长装置的使用寿命。
