220kV变电站主设备继保自动化培训仿真系统的开发与设计

2016.22设计与研发7220kV变电站主设备继保自动化培训仿真系统的开发与设计吴罡明,王志军（江苏省电力公司检修分公司南京运维分部,210019）摘要：随着我国经济发展水平的不断提高，各项生产与生活用电需求不断增大，对电力系统安全与稳定提出了更高要求，国外电力调度与控制相统一，国内调度仿真培训装置由记录系统、报警装置、模拟屏以及调度控制台组成，操作准确性直接影响到电网运行安全。关键词：变电站；培训仿真系统；开发与设计Developmentanddesignof220kVsubstationmainequipmentrelayprotectionautomationtrainingsimulationsystemWuGangming,WangZhiming（JiangsuelectricpowermaintenancebranchcompanyNanjingoperationandmaintenancebranch,210019）Abstract：AsChina'seconomicdevelopmentlevelhasbeenimproved,theproductionandlifeofelectricitydemandincreasesunceasingly,putforwardhigherrequirementsonthesafetyandstabilityofpowersystem,foreignpowerdispatchandcontrolofunity,domesticdispatchingsimulationtrainingdevicebytherecordingsystem,alarmdevice,simulationscreenanddispatchingconsole,theaccuracyofoperationdirectlyaffectthesafeoperationofpowergrid.Keywords：substation;trainingsimulationsystem;developmentanddesign在社会各项用电需求不断增大下，电网规模不断扩充，人们对电网运行安全有了更高关注度，每出现一次安全事故都会造成不可估量的损失。开发一套系统、与电网实际结构、运行特征相契合的仿真培训系统非常重要，满足变电站人员培训、考核等方面需求，实现各项操作与管理的科学与高效。1220kV变电站自动化培训仿真系统开发与设计1.1总体方案设计依据人员数量以及资金情况，对总体方案进行设计：方案1：应用智能型模拟装置作为变电站断路器与隔离开关操作机构，通过计算机仿真实现一次设备各项操作，监控系统、保护与测控装置、直流系统、信号系统均作为现场配备的物理设备。方案2：计算机仿真外，现场物理设备还有五防系统、信号系统、测控装置、监控系统等，此方案目的是建成独立变电站，母线、引信均不通电，保护装置动作仅应用驱动断路器。这种方案设计可以展现真实变电站，但投资较大，受场地限制大。1.2功能设计将仿真系统功能归纳为操作功能、巡视功能、事故及异常功能几种。操作功能包含：操作断路器分合闸以及隔离开关分合闸；检查投停、定值；切换电流互感器、自动重合闸方式；绝缘监视电压表；操作按钮（解除音响、信号复归）；巡视功能设计：变压器、断路器、隔离开关、线圈、母线、电容器等设备的巡视检查，还包括电抗器、耦合电容器、阻波器巡视检查；事故异常功能设计包括：引用真实物理设备（隔离开关、断路器），引用智能模拟装置，可以在二次回路中将故障模拟装置嵌入，进而实现二次回路故障模拟，判断事故与异常是否与现场一致。故障设置需要直观、真实、多样。1.3系统硬件设计围绕“开放、兼容、多样以及可维护性原则”，为仿真培训提供更加灵活、可靠的环境，硬件设备选择需遵循以下要求：简单、先进，质量合格；保留适当冗余量，为扩充提供准备；需能够便于安装、维护，具有自行诊断功能。2220kV变电仿真系统硬件支撑平台实现2.1硬件平台系统结构培训系统中软件系统由电磁暂态仿真软件、短路器机构以及仿真软件、操作系统、二次回路故障模拟软件等组成。电网实时电磁暂态仿真软件可进行仿真模拟，提供给继电器或者测控装置需要的电流、电压，还可以提供故障电压、电流，提高配合性能；教练员站HUB多媒体站硬盘台接口DCS站DCS站DCS站DCS站DEH站软表盘就地站图1软件系统结构2.2实时电磁暂态仿真软件220kV变电站自动仿真培训系统中心组成为电磁暂态仿真软件，应用计算机可输电线路任意一个故障点在线进行仿真演算，从而实现电磁暂态仿真软件持续运行，增强交互性。构建出了2016.22设计与研发8交流电压源以及变压器、交直流滤波器、电感与电容等设备的电磁暂态模型。可以将实际系统暂态过程真实反映出来。电网元件中输电线路是重要组成，可将其分为几种参数模型与分布式参数模型，可实现不同工况与故障模拟。几种参数模型适合应用在长度＜50km的线路中；分布式参数模型适合应用在长度＞50km的线路中，为减少仿真误差，100km以上线路适合应用分布式参数模型，分布式模型可对任意点故障暂态仿真，故障仿真仅能使用型串联，其他动作情况培训要求将无法满足。3220kV变电站自动化培训仿真系统应用故障发生后，值班人员需对跳闸情况、继电保护、自动装置动作情况检查并记录，然后对系统信号进行监控，汇报事故情况，指导现场调度。结合故障特征，对故障发生前后的相关事项进行判断与分析，明确停电范围；加强内外故障点检查，明确隔离故障点的位置；故障点隔离后，及时恢复供电，减少故障影响；对损毁的设备及时隔离与处理，加强安全方案；另外，编写故障跳闸报告。事故处理后，及时对故障处理全过程进行总结与归纳，生成报告，列出详细的故障发生过程。以“1号主变内部故障”为例介绍，将变电站二次设备交流与直流电源启动，进入到启动教员系统，点击桌面上的教员系统图标，在教员系统与工控仿真程序间建立有效连接，然后进入到“培训菜单”，教员系统在点击了“启动”后会发送启动指令，此时，放大器出于预工作状态，仿真软件与硬件开始工作，将变电站二次设备激活；点击“事件序列”设置故障，将设置好的故障发送到仿真系统内，在系统接收到故障指令后，可将电流、电压计算出来，再传输给二次设备。通过执行以上操作，得出以下结论：当#1内部出现故障后，将跳开主变保护动作，可在后台对相应保护动作光字进行查看，会发现“保护动作”灯亮起，并且三相跳闸灯也相继亮起，呈现出更加真实的仿真培训系统。4结语本文主要对220kV变电站主设备自动化培训仿真系统设计与应用方法进行了探究，介绍培训仿真系统的结构、功能设计、硬件组成以及实现方法，简要说明了系统应用，表现了构建培训仿真系统可使变电站运行维护水平与效率提高，是值得尝试与推广的技术。参考文献[1]谢成.基于虚拟实境技术的变电站三维仿真培训平台的研制[D].上海交通大学,2010.[2]张泽林.珠海地区电网500kV、220kV、110kV变电站工频电场强度的测量与分析[D].华南理工大学,2012.[3]周鑫.变电站数字物理混合仿真培训系统的研究与应用[D].华北电力大学（北京）,2010.（上接9页）落实，满足社会实际用电需求；三是电网风险变化的影响，使得电网运行方式随之发生了变化，此种情况下设备的重要度因素随之产生变化；四是设备本身的变化也会影响到设备的健康度，需要借助日常巡检、专业巡检等管理策略的完善落实，确保设备实现稳定运行，规避故障隐患问题的发生。而基于设备健康度、重要度着两项指标下，在针对设备落实管控评级工作的过程中，通常周期为一年，而对于设备差异化运维策略的优化调整而言，相应周期同样是一年，但是，基于影响到设备差异化运维的因素较多且复杂，单纯以一年为周期进行优化，难以确保设备实现稳健运行。因此，这就需要以动态运维策略的落实为弥补措施，通过对运维策略的动态化调整，实现运维管理工作的高质高效落实，为保证电网的安全可靠运行并提高电网运行的综合效益提供保障。2.2基于设备管控级别下差异化运维策略的优化设计措施第一，在设计原则与设计思路上、从设计原则角度出发，在实际开展这一运维管理工作的过程中，需要运维人员在通过巡视维护以及检修工作的落实，明确设备的实际运行状态，并将相应的数据信息输入到程序中，以此来现实设备的运行状态，进而通过动态化管理的实现，明确设备的管控级别，为实现程序的科学编写提供原则基础；而在相应设计思路上，如图1所示。第二，程序编写技术。首先，在实际落实这一优化设计工作的过程中，采用的是基于NET平台下的框架体系，而借助相应公共语言子集能够实现与该平台类库的无缝集成，进而实现了对编程类库的统一，促使在进行应用程序开发时，变得更加的简单方便。而基于NET框架下，在公共语言运行下，相应的环境与类库促使其实现了强大功能的发挥，通过系统交叉的实现，能够实现对用户端开发平台的有效支撑。在程序编程语言的选择上，使用的是VB·NET，能够确保在进行调试的过程中，实现解释型语言方式的运行，并在输出EXE程序时，实现编译型语言方式的运作。而VS2010这一集成开发环境，在提供多集成功能的同时，还具备了良好的拓展功能，在方便开发使用的同时，能够为实现管理与维护工作的便捷落实奠定基础。第三，针对运维策略优化程序进行评价。从可操作性角度进行评价，体现了极强的针对性与实时性优势，而从有效性角度进行评价，因电网运行方式与设备运行状态，对设备控制级别产生了直接影响，因此，在实际针对运维策略进行优化设计的过程中，则同样以这两个因素为出发点来进行优化调整，并以此来依据来落实有效性评价。3总结综上，为了实现对变电设备运行故障风险的有效规避与控制，以确保变电设备的稳定且可靠运行，就需要提高对变电设备差异化运维管理工作的重视程度，并实现运维策略的优化设计。在实际践行中，需要在明确主要影响因素的基础上，实现对运维策略的动态化调整，并在明确设计原则的基础上，实现变成编写技术的完善落实，同时针对运维策略优化程序落实科学评价。参考文献[1]李铭钧.输变电设备差异化运维解决方案[J].中国科技信息,2012,24:155-156.[2]叶杰宏,芦兴.变电设备差异化运维策略的研究与应用[J].电力与能源,2015,06:775-778.