劉 嫻張傳羽（.南京機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 0000；.國電南瑞科技股份有限公司，江蘇 南京 06）

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基于變電站的綜合監(jiān)控自動化實訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計

劉 嫻1張傳羽2
（1.南京機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京 210000；2.國電南瑞科技股份有限公司，江蘇 南京 211106）

摘 要：隨著信息化與智能化電氣的不斷發(fā)展，變電站監(jiān)控系統(tǒng)日益復(fù)雜，對人員的自動化技術(shù)水平要求不斷提高，但目前缺乏相應(yīng)的實訓(xùn)系統(tǒng)來提高人員的技術(shù)水平。本系統(tǒng)的設(shè)計是以NS2000系統(tǒng)為基礎(chǔ)，具有一個完整的工作過程，實現(xiàn)了專業(yè)知識的全覆蓋，具有較強的實戰(zhàn)意義，有效提高人員經(jīng)驗技術(shù)。

關(guān)鍵詞：智能變電站；自動化實訓(xùn)系統(tǒng)；設(shè)計思路

一、應(yīng)用背景

隨著我國智能化電氣的不斷發(fā)展，變電站監(jiān)控系統(tǒng)日益復(fù)雜，在國網(wǎng)公司“大運行”、“大檢修”的新型體制下對于變電站運維人員的自動化技術(shù)水平要求有極大的提高。

在各大專院校的電力及自動化專業(yè)中，院校沒有條件在實驗實訓(xùn)過程中，進(jìn)行真實的變電站監(jiān)控檢測。因此學(xué)生的技能訓(xùn)練只能流于表面，不能與企業(yè)的崗位技能需求接軌，無法體驗真實的工作過程。另一方面，在電力行業(yè)內(nèi)部，運維人員的培訓(xùn)工作需求不斷。在職人員要不斷學(xué)習(xí)新的知識技術(shù)，個人技術(shù)能力也要不斷地培養(yǎng)提升，沒有一套切實可行的技術(shù)方案來支持工作人員的培訓(xùn)，幫助人員技術(shù)的提高。因此需要一套能夠模擬變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)的實訓(xùn)系統(tǒng)來滿足這一需求。

二、變電站綜合監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展

隨著智能化電氣的不斷發(fā)展，尤其是電子式互感器和智能化開關(guān)等機(jī)電一體化設(shè)備的出現(xiàn)、現(xiàn)代計算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在實時系統(tǒng)中的開發(fā)利用以及變電站運行操作培訓(xùn)仿真等技術(shù)的日趨成熟等，變電站進(jìn)入了數(shù)字化的新階段。自動化監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)變成了變電站建設(shè)中最不可或缺的二次應(yīng)用系統(tǒng)。

圖1變電站自動化實訓(xùn)系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖

變電站監(jiān)控系統(tǒng)的功能在變電站內(nèi)一次開關(guān)刀閘位置狀態(tài)、遙測值實時變化、告警窗實時告警、光字牌提示告警信息、語音告警、對開關(guān)刀閘遙控等基本功能的基礎(chǔ)上，還具備遙測越線告警、事故追憶、遙測曲線繪制、各類報表自動生成、事故反演、停電拓?fù)渲裙δ堋?/p>

隨著信息技術(shù)發(fā)展與監(jiān)控系統(tǒng)智能化的要求日益增強，現(xiàn)在的變電站監(jiān)控系統(tǒng)還具備智能告警專家分析系統(tǒng)、AVQC電壓無功自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)、CVT電流電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、歷史告警系統(tǒng)查詢系統(tǒng)等。

三、系統(tǒng)設(shè)計思路

實訓(xùn)系統(tǒng)是基于NS2000變電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)平臺軟件，并進(jìn)行適用于培訓(xùn)的需求的簡化與修改，是變電站的實際操作系統(tǒng)的原樣重現(xiàn)，具有較強的實戰(zhàn)意義。實訓(xùn)系統(tǒng)包括站控層和間隔層，它是通過數(shù)據(jù)交換機(jī)連接在一個通信網(wǎng)絡(luò)中，如圖1所示。站控層包括NS2000變電站系統(tǒng)模擬服務(wù)器，NS2000變電站系統(tǒng)模擬操作員工作站，NS2000變電站系統(tǒng)工程師工作站。間隔層包括測控裝置、保護(hù)裝置、模擬斷路器和模擬測試源。NS2000系統(tǒng)配合的調(diào)度端模擬軟件，用于數(shù)據(jù)的分析處理、畫面顯示、遙控下發(fā)等。

測試源通過輸出電壓電流數(shù)據(jù)用于模擬真實環(huán)境中的電壓電流輸出，擬斷路器用于真實的模擬斷路器的跳合閘時間，從而實現(xiàn)系統(tǒng)對真實工作環(huán)境的模擬。

測控裝置用于采集運行設(shè)備的電壓電流等電氣參數(shù)，進(jìn)行電能監(jiān)測、分析、控制等。變電站系統(tǒng)模擬服務(wù)器，通過IEC61850前置通信模塊與測控裝置通過前置規(guī)約程序通信，采集測控裝置上遙信、遙測數(shù)據(jù)，并且通過前置模塊從規(guī)約下行遙控、遙調(diào)命令對裝置進(jìn)行控制。

操作員站通過以太網(wǎng)將遙控、遙調(diào)命令傳遞給主服務(wù)器前置下行，NS2000模擬變電站工作站通過內(nèi)部協(xié)議加載服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫和前置實時數(shù)據(jù)，供操作人員對二次設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視和控制。模擬操作員工作站通過網(wǎng)絡(luò)從主服務(wù)器上同步實時數(shù)據(jù)（包括四遙量和畫面報表等）。

四、具體內(nèi)容

在NS2000工作站上通過監(jiān)控畫面可對模擬斷路器發(fā)出遙控命令。在畫面上根據(jù)某個對象發(fā)出控制命令后，NS2000工作站首先發(fā)出遙控預(yù)置命令，確認(rèn)遙控對象和遙控對象的位置，裝置回復(fù)返校報文，預(yù)置命令確認(rèn)無誤后，NS2000工作站發(fā)出遙控執(zhí)行命令控制裝置出口，從而帶動模擬斷路器變位。當(dāng)通過操作模擬斷路器發(fā)生位置變化時，遙信cos和soe信號會通過IEC61850協(xié)議上送相應(yīng)的變化位置，NS2000服務(wù)器，服務(wù)器前置收到遙信變化時一方面把變化遙信記錄入庫，一方面發(fā)送給告警窗和畫面以及音響程序，使得運維人員可以更加直接地看到位置變化。

根據(jù)保護(hù)裝置整定值，利用模擬實驗源對保護(hù)裝置加量模擬保護(hù)動作環(huán)境，模擬保護(hù)裝置故障跳閘，觸發(fā)保護(hù)事件和開關(guān)跳閘信號通過IEC61850前置通道上送給NS2000服務(wù)器。

通過以上一些模擬操作真實的再現(xiàn)，變電站自動化系統(tǒng)運行實況，具體功能和配置如下：

1 配置測控和保護(hù)的IEC61850裝置cid模型，分配裝置的IP地址。利用裝置的cid模型生成后臺所需的SCD模型。利用SCD模型使用NS2000系統(tǒng)自帶軟件自動生成NS2000變電站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的后臺數(shù)據(jù)庫。

2 在數(shù)據(jù)庫中配置NS2000變電站自動化服務(wù)器、工作站、工程師站與裝置必須在統(tǒng)一網(wǎng)段上，配置前置通信協(xié)議為IEC61850。

3 當(dāng)模擬斷路器發(fā)生位置變化時，可以在菜單/圖形瀏覽中觀察相關(guān)的開關(guān)刀閘位置變化的情況，可以在菜單/前置監(jiān)測中觀察到上送的soe報文和遙信位置變化報文。在菜單/畫面瀏覽里可以找到相應(yīng)的開關(guān)刀閘圖形，點擊右鍵在彈出的右鍵菜單中選擇遙控合/分選項，對開關(guān)進(jìn)行遙控操作。遙控控制成功后，模擬斷路器會上送相應(yīng)的變化位置顯示在畫面上。

4 利用模擬實驗源加遙測量時，同樣可以在菜單/前置監(jiān)測中看到遙測報文變化的情況，菜單/畫面瀏覽中看到當(dāng)前的遙測值。遙測值可以在菜單/數(shù)據(jù)庫維護(hù)中找到相應(yīng)的遙測測點，對其進(jìn)行遙測系數(shù)、遙測死區(qū)值、遙測限值等的配置。用模擬試驗源配合模擬保護(hù)動作事件，在告警窗中可以看到相應(yīng)的保護(hù)事件上送。若是故障跳閘，則在畫面上可以看到相應(yīng)開關(guān)位置分開。畫面上右鍵點擊任一遙測值，在彈出菜單上可以選擇歷史曲線，可以根據(jù)需求顯示該遙測值某段時間里的遙測變化曲線。

結(jié)語

該系統(tǒng)還可以稍作升級和配升級變成高級培訓(xùn)系統(tǒng)，只需要添加相應(yīng)的功能模塊，NS2000變電站監(jiān)控平臺，還可以擁有智能告警專家分析系統(tǒng)、一體化五防、VQC電壓無功調(diào)節(jié)、畫面停電信息現(xiàn)實、事故反演等高級功能。適合于不同級別的學(xué)生、新進(jìn)員工、在崗運維人員、高級運維人員進(jìn)行培訓(xùn)、測試、練兵及比武。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號：TM63

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract：With the development of information technology and intelligent electrical， Substation supervisory system become more complex， the automation level of personnel requirements continue to increase. But there is a lack of appropriate training system to improve the technical level of personnel. The design of this system is based on NS2000 system， including a complete work process，to achieve full coverage of professional knowledge， with strong practical significance， effectively improve the experience of technical personnel.

Keywords：Intelligent substation； Automation training system； Design idea