一种分层分区结构的智能变电站培训系统

摘要

本发明公开了一种分层分区结构的智能变电站培训系统，属于电力系统培训系统，本发明要解决没有合适的用于智能变电站调试检修人员的培训系统的问题。采用的技术方案为：A区包括：电源屏柜、监控主机A屏、监控主机B屏、网关机屏、交换机屏；B区包括：监控主机显示A屏、220kV线路屏柜、220kV相量测量屏柜、220kV母联测控屏柜、220kV母设测控屏柜、220kV母设智能柜、220kV开关量及模拟量屏；C区包括：监控主机显示B屏、110kV线路测控屏柜、110kV母设母联屏柜、110kV母设智能柜、110kV母联智能柜、110kV开关量及模拟量屏；D区包括：监控主机显示C屏、主变测控屏柜、主变测控合并单元屏、主变测控智能终端屏、主变开关量及模拟量屏、35kV测控柜、35kV开关量及模拟量屏。

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统培训系统技术领域，具体地说是一种分层分区结构的智能变电站培训系统。

背景技术

为了满足电力供应的节能、环保、高效、可靠、稳定及可持续发展的要求，智能电网的建设势在必行。智能变电站是智能电网重要组成部分，为电网实现其高效、自愈等功能提供了重要的技术支持。智能变电站具有高集成度，比传统变电站具备更高的可靠性和交互性。

IEC61850规约是智能变电站的通信技术支撑，为规范不同厂家之间装置的互操作性需求提供了一种框架。智能变电站监控系统通过通信手段实现信息交互、实现采样测量值和跳合闸命令传输，与常规变电站电缆连接有着本质的差别，技术支持体系和试验检修流程发生了重大变化。

实际的智能变电站由于设备众多、结构复杂、调试涉及一次设备和二次设备等众多设备，现有试验与调试手段已不能满足现场工作的需要，必须根据智能变电站二次系统特点重新梳理工作流程与各个环节。因此，急需开发相应培训系统，用于智能变电站监控系统调试检修人员的培训和考核。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种分层分区结构的智能变电站培训系统，来解决没有合适的用于智能变电站监控系统调试检修人员的培训和考核的培训系统的问题。

本发明的技术任务是按以下方式实现的，

一种分层分区结构的智能变电站培训系统，包括4个培训区：A区、B区、C区、D区，A区负责整个智能变电站培训系统的层面设备调试，B区独立完成220kV电压等级的组态调试，C区独立完成110kV电压等级的组态调试，D区独立完成220kV主变及35kV电压等级的组态调试；

A区包括：电源屏柜、监控主机A屏、监控主机B屏、网关机屏、交换机屏；电源屏柜用于给智能变电站培训系统供应直流电源；监控主机A屏包括监控主机Ⅰ、监控主机Ⅱ、多计算机切换器及计算机终端设备，多计算机切换器用于切换计算机终端设备连接到监控主机Ⅰ或监控主机Ⅱ；监控主机B屏包括监控主机Ⅲ、监控主机Ⅳ、多计算机切换器及计算机终端设备，多计算机切换器用于切换计算机终端设备连接到监控主机Ⅲ或监控主机Ⅳ；

B区包括：监控主机显示A屏、220kV线路屏柜、220kV相量测量屏柜、220kV母联测控屏柜、220kV母设测控屏柜、220kV母设智能柜、220kV开关量及模拟量屏；监控主机显示A屏连接到A区的监控主机A屏；

C区包括：监控主机显示B屏、110kV线路测控屏柜、110kV母设母联屏柜、110kV母设智能柜、110kV母联智能柜、110kV开关量及模拟量屏；监控主机显示B屏连接到A区的监控主机B屏；

D区包括：监控主机显示C屏、主变测控屏柜、主变测控合并单元屏、主变测控智能终端屏、主变开关量及模拟量屏、35kV测控柜、35kV开关量及模拟量屏；监控主机显示C屏连接到A区的监控主机B屏。

A区：电源屏柜设置有负责给智能变电站培训系统供应直流电源的交流整流模块、电源监视装置以及用于独立控制每一路直流电源的直流输出模块；网关机屏包括一套GPS对时装置及四个通信网关机，四个通信网关机分别为I区通信网关机A、I区通信网关机B、II区通信网关机A、II区通信网关机B，GPS对时装置用于对整个智能变电站培训系统的所有设备进行统一对时服务，四个通信网关机用于智能变电站培训系统与智能电网调度控支持系统进行通信联系；

B区：220kV线路屏柜包括220kV线路测控装置以及与之对应的220kV线路合并单元和220kV线路智能终端；220kV相量测量屏柜负责220kV的相量测量；220kV母联测控屏柜包括220kV母联测控装置、220kV母联测控合并单元、220kV母联测控智能终端；220kV母设测控屏柜配置两台220kV母设测控装置，分别处理220kV正母线和220kV副母线的信息处理；220kV母设智能柜包括两套由220kV母设合并单元及220kV母设智能终端组成的设备，其中一套作为正母线设备，另一套作为副母线设备；220kV开关量及模拟量屏配置有220kV电压等级开关、刀闸、接地刀闸的模拟装置，以及电压互感器、电力互感器的模拟信号发生装置；

C区：110kV线路测控屏柜负责110kV线路信息处理功能；110kV母设母联测控屏柜负责110kV母设及母联的信息处理功能，包括110kV母联测控装置、110kV正母母设测控装置、110kV副母母设测控装置；110kV母设智能柜负责110kV母设智能信息的处理单元，包括两套由110kV母设合并单元及110kV母设智能终端组成的设备，其中一套作为正母线设备，另一套作为副母线设备；110kV母联智能柜配置110kV母联合并单元和110kV母联智能终端；110kV开关量及模拟量屏配置有110kV电压等级开关、刀闸、接地刀闸的模拟装置，以及电压互感器、电力互感器的模拟信号发生装置；

D区：主变测控屏柜配置对220kV电压主变的信息处理单元，还配置220kV侧测控装置、110kV侧测控装置、35kV侧测控装置及主变本体测控装置；主变测控合并单元屏配置有分别对220kV侧和110kV侧进行模拟数据处理的220kV侧合并单元、110kV侧合并单元；主变测控智能终端屏配置有分别对220kV和110kV侧进行开关量数据处理的220kV侧智能终端、110kV侧智能终端；主变开关量及模拟量屏配置220kV电压主变的档位、开关、刀闸、接地刀闸的模拟装置，以及电压互感器、电力互感器的模拟信号发生装置；35kV测控柜配置有保护测控装置；35kV开关量及模拟量屏配置35kV电压手车开关的信号装置，以及电压互感器、电力互感器的模拟信号发生装置。

A区还包括报文分析记录仪，报文分析记录仪采用标准化报文分析记录设备组屏；A区的交换机屏包括站控层交换机屏、过程层交换机屏、其他作用交换机屏，站控层交换机屏设置有4台站控层交换机，过程层交换机屏设置有6台过程层交换机，其他作用交换机屏设置有前置交换机、网络分析仪交换机。

B区的监控主机显示A屏负责B区SCD文件制作，设置有一套计算机终端设备；220kV线路屏柜包括220kV线路A屏柜、220kV线路B屏柜，220kV线路A屏柜包括220kV线路A测控装置以及与之对应的220kV线路A合并单元和220kV线路A智能终端，220kV线路B屏柜包括220kV线路B测控装置以及与之对应的220kV线路B合并单元和220kV线路B智能终端。

C区的监控主机显示B屏负责C区SCD文件制作，设置有一套计算机终端设备；110kV线路测控屏柜包括110kV线路1测控屏柜、110kV线路2测控屏柜、110kV测控屏柜，110kV线路1测控屏柜负责第一路110kV线路信息处理功能，110kV线路2测控屏柜负责第二路110kV线路信息处理功能，110kV测控屏柜负责第三路110kV线路信息处理功能，110kV线路1测控屏柜、110kV线路2测控屏柜和110kV测控屏柜均包括110kV测控装置以及与之对应的110kV合并单元和110kV智能终端。

D区的监控主机显示C屏负责D区SCD文件制作，设置有一套计算机终端设备；35kV测控柜包括35kV测控A柜、35kV测控B柜，35kV测控A柜设置35kV电压等级的线路保护测控装置及所用变保护测控装置，35kV测控B柜设置35kV电压等级的电容器保护测控装置及电抗器保护测控装置。

计算机终端设备包括显示器、鼠标、键盘。

本发明的一种分层分区结构的智能变电站培训系统具有以下优点：

1、通过仿真实现了一次开关设备和互感器等设备功能，大量节约了系统一次设备投资，保守估计节省系统投资80%以上；

2、系统采用模块化结构，实现了四个培训区独立应用或组合应用，有效扩充了系统培训功能与培训工位；

3、实现了智能变电站调试技术的模块化培训。四个培训区在智能变电站中功能与所包含设备各不相同，基本包含了智能变电站的典型设备与系统调试的技术技能要求。将整个智能变电站调试分为四个模块进行独立强化训练，提高了培训效果。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图1为一种分层分区结构的智能变电站培训系统的结构框图；

　　附图2为一种分层分区结构的智能变电站培训系统的结构拓扑图。

具体实施方式

参照说明书附图和具体实施例对本发明的一种分层分区结构的智能变电站培训系统作以下详细地说明。

实施例1：

如图1所示，本发明的一种分层分区结构的智能变电站培训系统，一种分层分区结构的智能变电站培训系统，包括4个培训区：A区、B区、C区、D区，A区负责整个智能变电站培训系统的层面设备调试，B区独立完成220kV电压等级的组态调试，C区独立完成110kV电压等级的组态调试，D区独立完成220kV主变及35kV电压等级的组态调试；

A区包括：电源屏柜、监控主机A屏、监控主机B屏、网关机屏、交换机屏；电源屏柜用于给智能变电站培训系统供应直流电源；监控主机A屏包括监控主机Ⅰ、监控主机Ⅱ、多计算机切换器及计算机终端设备，多计算机切换器用于切换计算机终端设备连接到监控主机Ⅰ或监控主机Ⅱ；监控主机B屏包括监控主机Ⅲ、监控主机Ⅳ、多计算机切换器及计算机终端设备，多计算机切换器用于切换计算机终端设备连接到监控主机Ⅲ或监控主机Ⅳ；

B区包括：监控主机显示A屏、220kV线路屏柜、220kV相量测量屏柜、220kV母联测控屏柜、220kV母设测控屏柜、220kV母设智能柜、220kV开关量及模拟量屏；监控主机显示A屏连接到A区的监控主机A屏；

C区包括：监控主机显示B屏、110kV线路测控屏柜、110kV母设母联屏柜、110kV母设智能柜、110kV母联智能柜、110kV开关量及模拟量屏；监控主机显示B屏连接到A区的监控主机B屏；

D区包括：监控主机显示C屏、主变测控屏柜、主变测控合并单元屏、主变测控智能终端屏、主变开关量及模拟量屏、35kV测控柜、35kV开关量及模拟量屏；监控主机显示C屏连接到A区的监控主机B屏。

实施例2：

如图1、图2所示，本发明的一种分层分区结构的智能变电站培训系统，包括4个培训区：A区、B区、C区、D区，A区负责整个智能变电站培训系统的层面设备调试，B区独立完成220kV电压等级的组态调试，C区独立完成110kV电压等级的组态调试，D区独立完成220kV主变及35kV电压等级的组态调试；

A区包括：电源屏柜、监控主机A屏、监控主机B屏、网关机屏、交换机屏；电源屏柜用于给智能变电站培训系统供应直流电源；监控主机A屏包括监控主机Ⅰ、监控主机Ⅱ、多计算机切换器及计算机终端设备，多计算机切换器用于切换计算机终端设备连接到监控主机Ⅰ或监控主机Ⅱ；监控主机B屏包括监控主机Ⅲ、监控主机Ⅳ、多计算机切换器及计算机终端设备，多计算机切换器用于切换计算机终端设备连接到监控主机Ⅲ或监控主机Ⅳ；电源屏柜设置有负责给智能变电站培训系统供应直流电源的交流整流模块、电源监视装置以及用于独立控制每一路直流电源的直流输出模块；网关机屏包括一套GPS对时装置及四个通信网关机，四个通信网关机分别为I区通信网关机A、I区通信网关机B、II区通信网关机A、II区通信网关机B，GPS对时装置用于对整个智能变电站培训系统的所有设备进行统一对时服务，四个通信网关机用于智能变电站培训系统与智能电网调度控支持系统进行通信联系；

A区还包括报文分析记录仪，报文分析记录仪采用标准化报文分析记录设备组屏；A区的交换机屏包括站控层交换机屏、过程层交换机屏、其他作用交换机屏，站控层交换机屏设置有4台站控层交换机，过程层交换机屏设置有6台过程层交换机，其他作用交换机屏设置有前置交换机、网络分析仪交换机。

B区包括：监控主机显示A屏、220kV线路屏柜、220kV相量测量屏柜、220kV母联测控屏柜、220kV母设测控屏柜、220kV母设智能柜、220kV开关量及模拟量屏；监控主机显示A屏连接到A区的监控主机A屏；220kV线路屏柜包括220kV线路测控装置以及与之对应的220kV线路合并单元和220kV线路智能终端；220kV相量测量屏柜负责220kV的相量测量；220kV母联测控屏柜包括220kV母联测控装置、220kV母联测控合并单元、220kV母联测控智能终端；220kV母设测控屏柜配置两台220kV母设测控装置，分别处理220kV正母线和220kV副母线的信息处理；220kV母设智能柜包括两套由220kV母设合并单元及220kV母设智能终端组成的设备，其中一套作为正母线设备，另一套作为副母线设备；220kV开关量及模拟量屏配置有220kV电压等级开关、刀闸、接地刀闸的模拟装置，以及电压互感器、电力互感器的模拟信号发生装置；

B区的监控主机显示A屏负责B区SCD文件制作，设置有一套计算机终端设备；220kV线路屏柜包括220kV线路A屏柜、220kV线路B屏柜，220kV线路A屏柜包括220kV线路A测控装置以及与之对应的220kV线路A合并单元和220kV线路A智能终端，220kV线路B屏柜包括220kV线路B测控装置以及与之对应的220kV线路B合并单元和220kV线路B智能终端。

C区包括：监控主机显示B屏、110kV线路测控屏柜、110kV母设母联屏柜、110kV母设智能柜、110kV母联智能柜、110kV开关量及模拟量屏；监控主机显示B屏连接到A区的监控主机B屏；110kV线路测控屏柜负责110kV线路信息处理功能；110kV母设母联测控屏柜负责110kV母设及母联的信息处理功能，包括110kV母联测控装置、110kV正母母设测控装置、110kV副母母设测控装置；110kV母设智能柜负责110kV母设智能信息的处理单元，包括两套由110kV母设合并单元及110kV母设智能终端组成的设备，其中一套作为正母线设备，另一套作为副母线设备；110kV母联智能柜配置110kV母联合并单元和110kV母联智能终端；110kV开关量及模拟量屏配置有110kV电压等级开关、刀闸、接地刀闸的模拟装置，以及电压互感器、电力互感器的模拟信号发生装置；

C区的监控主机显示B屏负责C区SCD文件制作，设置有一套计算机终端设备；110kV线路测控屏柜包括110kV线路1测控屏柜、110kV线路2测控屏柜、110kV测控屏柜，110kV线路1测控屏柜负责第一路110kV线路信息处理功能，110kV线路2测控屏柜负责第二路110kV线路信息处理功能，110kV测控屏柜负责第三路110kV线路信息处理功能，110kV线路1测控屏柜、110kV线路2测控屏柜和110kV测控屏柜均包括110kV测控装置以及与之对应的110kV合并单元和110kV智能终端。

D区包括：监控主机显示C屏、主变测控屏柜、主变测控合并单元屏、主变测控智能终端屏、主变开关量及模拟量屏、35kV测控柜、35kV开关量及模拟量屏；监控主机显示C屏连接到A区的监控主机B屏；主变测控屏柜配置对220kV电压主变的信息处理单元，还配置220kV侧测控装置、110kV侧测控装置、35kV侧测控装置及主变本体测控装置；主变测控合并单元屏配置有分别对220kV侧和110kV侧进行模拟数据处理的220kV侧合并单元、110kV侧合并单元；主变测控智能终端屏配置有分别对220kV和110kV侧进行开关量数据处理的220kV侧智能终端、110kV侧智能终端；主变开关量及模拟量屏配置220kV电压主变的档位、开关、刀闸、接地刀闸的模拟装置，以及电压互感器、电力互感器的模拟信号发生装置；35kV测控柜配置有保护测控装置；35kV开关量及模拟量屏配置35kV电压手车开关的信号装置，以及电压互感器、电力互感器的模拟信号发生装置；

D区的监控主机显示C屏负责D区SCD文件制作，设置有一套计算机终端设备；35kV测控柜包括35kV测控A柜、35kV测控B柜，35kV测控A柜设置35kV电压等级的线路保护测控装置及所用变保护测控装置，35kV测控B柜设置35kV电压等级的电容器保护测控装置及电抗器保护测控装置。

计算机终端设备包括显示器、鼠标、键盘。

图2中各部件的连接关系拓扑图，图中：

4台监控主机分别分别为监控主机Ⅰ、监控主机Ⅱ、监控主机Ⅲ、监控主机Ⅳ；

2台I区通信网关机分别为I区通信网关机A、I区通信网关机B，2台II区通信网关机为II区通信网关机A、II区通信网关机B；

2台220kV线路测控装置分别为220kV线路A屏柜的220kV线路A测控装置、220kV线路B屏柜的220kV线路B测控装置；

3台220kV母联/母设测控装置分别为220kV母联测控屏柜的220kV母联测控装置、220kV母设测控屏柜配置的2台220kV母设测控装置；

3台110kV线路测控装置分别为110kV线路1测控屏柜、110kV线路2测控屏柜和110kV测控屏柜的110kV测控装置；

3台110kV母联/母设测控装置分别为110kV母设母联测控屏柜的110kV母联测控装置、110kV正母母设测控装置、110kV副母母设测控装置；

4台主变测控屏测控装置分别为主变测控屏柜的220kV侧测控装置、110kV侧测控装置、35kV侧测控装置及主变本体测控装置；

220kV智能终端包括220kV线路屏柜的220kV线路智能终端、220kV母联测控屏柜的220kV母联测控智能终端、220kV母设智能柜的2个220kV母设智能终端、220kV线路A屏柜的220kV线路A智能终端、220kV线路B屏柜的220kV线路B智能终端；

220kV合并单元包括220kV线路屏柜220kV线路合并单元、220kV母联测控屏柜的220kV母联测控合并单元、20kV母设智能柜的2个220kV母设合并单元、220kV线路A屏柜的220kV线路A合并单元、220kV线路B屏柜的220kV线路B合并单元；

220kV开关量测试装置为220kV开关量及模拟量屏的220kV电压等级开关、刀闸、接地刀闸的模拟装置；

220kV模拟量测试装置为220kV开关量及模拟量屏的电压互感器、电力互感器的模拟信号发生装置；

110kV智能终端包括110kV母设智能柜的2个110kV母设智能终端、110kV母联智能柜的110kV母联智能终端、110kV线路1测控屏柜的110kV智能终端、110kV线路2测控屏柜的110kV智能终端、110kV测控屏柜的110kV智能终端；

110kV合并单元包括110kV母设智能柜的2个110kV母设合并单元、110kV母联智能柜的110kV母联合并单元、110kV线路1测控屏柜的110kV合并单元、110kV线路2测控屏柜的110kV合并单元、110kV测控屏柜的110kV合并单元；

110kV开关量测试装置为110kV开关量及模拟量屏的110kV电压等级开关、刀闸、接地刀闸的模拟装置；

110kV模拟量测试装置为110kV开关量及模拟量屏的电压互感器、电力互感器的模拟信号发生装置；

主变智能终端包括主变测控智能终端屏的220kV侧智能终端、110kV侧智能终端；

主变合并单元包括主变测控合并单元屏的220kV侧合并单元、110kV侧合并单元；

主变各侧开关量测试装置为主变开关量及模拟量屏的220kV电压主变的档位、开关、刀闸、接地刀闸的模拟装置；

主变各侧模拟量测试装置为主变开关量及模拟量屏的电压互感器、电力互感器的模拟信号发生装置；

35kV各侧开关量测试装置为35kV开关量及模拟量屏的35kV电压手车开关的信号装置；

35kV各侧模拟量测试装置为35kV开关量及模拟量屏的电压互感器、电力互感器的模拟信号发生装置。

本发明对电力系统变电站的一次设备开关、刀闸、接地刀闸等通过设备模拟，并能实现遥控操作的技术要求。变电站中的交流电流、电压等电气量，则通过交流模拟设备模拟电压互感器和电力互感器的输出结果。对智能变电站监控系统整体结构进行优化，对变电站间隔层设备根据培训需求进行重组。

对智能变电站站控层设备优化，主要为满足系统培训需求。站控层设备具备设置4套监控主机、2套I区通信网关机、2套II区通信网关机，以及若干各层交换机。配置4套监控主机是为配置4个培训区的设置，创造性的解决了每个培训区培训需求。每个监控主机均配置有智能变电站系统配置描述文件（SCD文件）制作工具，均可独立进行的SCD组态制作，从而可以方便的独立进行智能变电站调试。同时将通信网关机、各层交换机配置的A区，可以方便实现各网络设备的组态与调试。另外将其他公用设备如网络分析系统、电源系统等公共系统统一部署在A区，方便统一维护管理。

对智能变电站间隔层设备与过程层模拟设备进行创造性重组。在保留智能变电站系统基本结构所示的前提下，将间隔层设备与过程层模拟设备进行了创作性组合。B区独立完成220kV电压等级的典型间隔的组态调试，C区独立完成110kV电压等级的典型间隔的组态调试，D区独立完成主变及35kV电压等级的典型间隔的组态调试。

根据智能变电站培训系统工作需要各区之间灵活组合。常见工作方式一，各区独立工作，A区负责整个变电站系统层面设备调试，B区、C区、D区完成不同电压等级间隔层调试，此时各区之间相互没有干扰，可以实现最大化的培训系统，可以同时提供四套独立工作工位，最多可以容纳12同时培训。常见工作方式二，智能变电站进行整站系统联调，此时B区、C区、D区信息统一由A区进行处理和控制，B区、C区、D区将220kV、110kV、35kV不同电压等级的间隔信息处理并统一送到A区进行汇总处理，并接受A区的各项控制命令。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。