一种电力实训基地实物变电站仿真系统及其仿真方法与流程

1.本技术涉及电力实训基地变电站仿真领域，尤其涉及一种电力实训基地实物变电站仿真系统及其仿真方法。


背景技术：

2.对于培训电力实训基地中运行维护变电站的员工来说，需要通过仿真培训提高员工培训效果，因为仿真培训更加接近变电站实际运行及各种故障异常情况，同时可以让新员工更加迅速的上手，也可以让有经验的操作人员通过仿真加强熟练程度。
3.但是，目前电力实训基地变电站的培训在应用过程中存在以下问题：
4.1)不能进行全站正常运行状态模拟；
5.2)不能进行全站各种故障状态模拟；
6.3)目前变电站必须通过专业人员通过继电保护调试仪加模拟量来设置各种各种故障对员工进行培训，操作复杂。


技术实现要素：

7.为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本技术提供了一种电力实训基地实物变电站仿真系统，包括：
8.上位机，用于配置测试仪测试环境；
9.智能终端，用于采集保护装置状态信息；
10.测试仪，用于根据所述测试环境和所述状态信息对变电站进行快速拓扑并计算其间隔模拟量；所述测试仪分别与所述上位机和所述智能终端连接；
11.保护装置，用于采集所述模拟量并发送给监控后台；所述保护装置分别与所述测试仪和所述监控后台连接。
12.优选地，所述智能终端和所述测试仪通过goose网络连接。
13.优选地，还包括：开关量采集设备，所述开关量采集设备分别与所述测试仪和所述保护装置连接。
14.优选地，所述测试仪和所述保护装置之间通过通讯线连接，所述通讯线与所述开关量采集设备连接。
15.优选地，所述测试仪和所述保护装置之间通过对时线连接，所述对时线与所述开关量采集设备连接。
16.优选地，还包括：交换机，所述交换机与所述通讯线连接。
17.优选地，还包括：测试软件，所述测试软件与所述通讯线连接。
18.优选地，还包括：对时源，所述对时源与所述对时线连接。
19.优选地，所述测试仪和所述保护装置之间通过小信号连接线连接。
20.本技术还提供了一种电力实训基地实物变电站仿真系统的仿真方法，所述电力实训基地实物变电站仿真系统包括如上述中任一所述的电力实训基地实物变电站仿真系统，
所述方法包括步骤：
21.通过上位机配置测试仪测试环境；
22.通过智能终端采集保护装置状态信息；
23.所述测试仪根据所述测试环境和所述状态信息对变电站进行快速拓扑并计算其间隔模拟量；
24.所述保护装置采集所述模拟量并发送给监控后台。
25.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
26.本技术实施例提供的一种电力实训基地实物变电站仿真系统及其仿真方法具有如下优点：
27.1)能够模拟变电站正常运行状态、正常运行方式下的简易潮流仿真、运行方式发生变化时的状态监视以及实时完成新运行方式的仿真；
28.2)能够完成模拟变电站各种故障状态、变电站特定故障情况下的短路计算和仿真、保护正确动作故障隔离后非故障区域的实时运行仿真、保护拒动、由后备保护或者上一级保护扩大切除区域后非故障区域的实时运行仿真。
29.3)能够设置变电站各种故障和正常运行状态对员工进行培训。
附图说明
30.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
31.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1为本技术实施例提供的一种电力实训基地实物变电站仿真系统的实施例1示意图；
33.图2为本技术实施例提供的一种电力实训基地实物变电站仿真系统的实施例2示意图；
34.图3为本技术实施例提供的一种电力实训基地实物变电站仿真系统的部分零件示意图；
35.图4为本技术实施例提供的一种电力实训基地实物变电站仿真系统的部分零件示意图；
36.图5为本技术实施例提供的一种电力实训基地实物变电站仿真系统的正常状态仿真示意图；
37.图6为本技术实施例提供的一种电力实训基地实物变电站仿真系统的故障状态仿真示意图。
具体实施方式
38.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人
员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
39.如图1，在本技术实施例中，本技术提供了一种电力实训基地实物变电站仿真系统，包括：
40.上位机，用于配置测试仪测试环境；
41.智能终端，用于采集保护装置状态信息；
42.测试仪，用于根据所述测试环境和所述状态信息对变电站进行快速拓扑并计算其间隔模拟量；所述测试仪分别与所述上位机和所述智能终端连接；
43.保护装置，用于采集所述模拟量并发送给监控后台；所述保护装置分别与所述测试仪和所述监控后台连接。
44.如图1，在本技术实施例中，当本技术提供的一种电力实训基地实物变电站仿真系统通过如下方式实现正常状态系统仿真：(1)通过上位机设置变电站架构、变压器参数等信息；(2)通过智能终端采集保护装置中的断路器位置，并传送给测试仪；(3)测试仪依据步骤(1)和步骤(2)中的信息对变电站进行快速拓扑，计算出变电站不同间隔的电压、电流(功率)等模拟量；(4)保护装置采集模拟量，并传输给监控后台。
45.如图1，在本技术实施例中，当本技术提供的一种电力实训基地实物变电站仿真系统通过如下方式实现故障状态系统仿真：(1)在上位机上设置故障点；(2)测试仪根据故障点计算出变电站不同间隔的故障电压和电流等模拟量；(3)保护装置采集模拟量跳开对应开关隔离故障，并将故障信息上送监控后台；(4)智能终端采集保护装置中的断路器位置变化，并传送给测试仪；(5)测试仪对变电站进行快速拓扑，计算出变电站故障被隔离后不同间隔的模拟量并同步输出。
46.在本技术实施例中，所述智能终端和所述测试仪通过goose网络连接。
47.在本技术实施例中，goose网络是iec61850中的一种快速报文传输机制，用于传输变电站内ied之间重要的实时性信号。goose网络采用网络信号代替了常规变电站装置之间硬接线的通信方式，大大简化了变电站二次电缆接线，也简化了智能终端和测试仪之间的电缆接线。
48.如图2，在本技术实施例中，申请提供的一种电力实训基地实物变电站仿真系统还包括：开关量采集设备，所述开关量采集设备分别与所述测试仪和所述保护装置连接。
49.在本技术实施例中，开关量采集设备可以采集测试仪上的计算得到的变电站的模拟量，而后将模拟量发送给保护装置。
50.如图2，在本技术实施例中，所述测试仪和所述保护装置之间通过通讯线连接，所述通讯线与所述开关量采集设备连接。
51.在本技术实施例中，通讯线实现了测试仪、保护装置和开关量采集设备之间任意二者之间的连接，从而实现了任意二者之间的通讯连接。
52.如图2，在本技术实施例中，所述测试仪和所述保护装置之间通过对时线连接，所述对时线与所述开关量采集设备连接。
53.在本技术实施例中，对时线实现了测试仪、保护装置和开关量采集设备之间任意二者之间的连接，从而实现了任意二者之间的时序相同，保证了工作稳定性。
54.如图2，在本技术实施例中，申请提供的一种电力实训基地实物变电站仿真系统还包括：交换机，所述交换机与所述通讯线连接。
55.在本技术实施例中，交换机通过通讯线分别与测试仪、保护装置和开关量采集设备之间的连接，实现了四者之间的信号交换。
56.如图2，在本技术实施例中，申请提供的一种电力实训基地实物变电站仿真系统还包括：测试软件，所述测试软件与所述通讯线连接。
57.在本技术实施例中，测试软件通过通讯线与测试仪连接，测试软件可以向测试仪发送测试指令，且指令可以根据需要调整。提高了自主性。
58.如图2，在本技术实施例中，申请提供的一种电力实训基地实物变电站仿真系统还包括：对时源，所述对时源与所述对时线连接。
59.在本技术实施例中，对时源可以通过对时线向测试仪、保护装置和开关量采集设备提供时间标准，保证三者的时间准确性。
60.如图2和3，在本技术实施例中，所述测试仪和所述保护装置之间通过小信号连接线连接。
61.在本技术实施例中，小信号连接线可以实现测试仪和保护装置之间的小信号传输，且传输效率高，稳定性好。
62.,在本技术实施例中，灵活的小信号连接线直接接入测试仪的采样回路，无需配置大电压电流，安全性高；通过配置模拟电压、电流通道，无需更改硬件接线，兼容性好；一条小信号连接线连接一台测试仪，接线简洁，设备成本低。
63.如图2和4，在本技术实施例中，本技术提供的一种电力实训基地实物变电站仿真系统使用多台help-9000测试仪部署在不同电压等级和间隔，用于模拟进线、主变、中低压负荷在不同状态下的模拟量。使用多台开关量采集装置采集不同间隔的保护装置中的断路器位置，而后转换成数字信号发送到help-9000测试仪。help-9000测试仪根据断路器位置，实时计算变电站各个间隔的模拟量。help-9000测试仪按照设定故障点，切换故障，根据保护动作跳开开关，模拟故障。
64.如图5为正常状态下的仿真示意图，按照设置的支路负荷，通过断路器位置确认不同设备的连接关系，模拟正常运行时不同设备的电压、功率等电气量的情况。在断路器位置变化时，自动拓扑分析，按照新的连接放书输出不同设备的电压、功率等电气量。
65.如图6为故障状态下的仿真示意图，仿真步骤具体为：(1)试验前先配置仿真系统的参数；(2)试验开始时，各个间隔处于正常运行状态，测试仪给保护装置施加各自状态对应的模拟量；(3)开始故障试验，在上位机的接线图上设置故障点的位置，测试仪会计算各个节点所处的状态并施加该状态对应的模拟量；(3)保护装置采集模拟量并判断是否满足保护动作条件；(4)校验试验结果，查看故障点对应的保护装置是否可靠动作；6)故障点取消，恢复正常运行状态，准备进行下次故障试验。在状态2发生后，可能产生正确切除故障的状态3，也可能是越级跳闸的状态4。
66.本技术还提供了一种电力实训基地实物变电站仿真系统的仿真方法，所述电力实训基地实物变电站仿真系统包括如上述所述的电力实训基地实物变电站仿真系统，所述方法包括步骤：
67.通过上位机配置测试仪测试环境；
68.通过智能终端采集保护装置状态信息；
69.所述测试仪根据所述测试环境和所述状态信息对变电站进行快速拓扑并计算其
间隔模拟量；
70.所述保护装置采集所述模拟量并发送给监控后台。
71.本技术实施例提供的一种电力实训基地实物变电站仿真系统及其仿真方法具有如下优点：
72.1)能够模拟变电站正常运行状态、正常运行方式下的简易潮流仿真、运行方式发生变化时的状态监视以及实时完成新运行方式的仿真；
73.2)能够完成模拟变电站各种故障状态、变电站特定故障情况下的短路计算和仿真、保护正确动作故障隔离后非故障区域的实时运行仿真、保护拒动、由后备保护或者上一级保护扩大切除区域后非故障区域的实时运行仿真。
74.3)能够设置变电站各种故障和正常运行状态对员工进行培训。
75.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
76.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。