一种电缆型馈线自动化培训系统的制作方法

1.本发明涉及自动化培训系统技术领域，具体为一种电缆型馈线自动化培训系统。


背景技术：

2.配电自动化是提升配电网供电可靠性和运行管理效率的主要手段之一。随着我国各级电网公司持续加大对配电网领域的投资和改造力度，越来越多的配网设备和配电自动化系统投入到实际生产运行，使得现场对配电运维人员的需求量迅速增大，对配电运维人员的能力水平提出了更高的要求。目前，针对配电自动化的培训由于形式和条件的限制，缺乏针对配电自动化系统性的了解，缺乏对馈线自动化的原理与动作过程的深入认识，受训者很难做到将培训的内容应用到实际当中。
3.为此，我们提出一种电缆型馈线自动化培训系统。


技术实现要素：

4.鉴于上述和/或现有一种电缆型馈线自动化培训系统中存在的问题，提出了本发明。
5.因此，本发明的目的是提供一种电缆型馈线自动化培训系统，通过打造一个面向电缆型馈线自动化系统技能培训的实景培训平台，该系统与现场运行工况一致，可开展对电缆线路进行电压时间型、电流计数型、电压电流型、自适应综合型、智能分布式速动型fa、智能分布式缓动型fa等典型馈线自动化模式原理、特点、动作过程的培训，能够解决上述提出缺乏针对配电自动化系统性的了解，缺乏对馈线自动化的原理与动作过程的深入认识，受训者很难做到将培训的内容应用到实际当中的问题。
6.为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
7.一种电缆型馈线自动化培训系统，包括馈线自动化培训系统，其特征在于：所述馈线自动化培训系统包括电源系统、一次系统、馈线自动化培训中控台、通信控制系统、配电自动化模拟主站、配电自动化仿真培训平台和二次系统，所述一次系统通过控制电缆与所述馈线自动化培训中控台电连接，所述一次系统通过所述通信控制系统分别与所述二次系统、所述配电自动化仿真培训平台、所述配电自动化模拟主站通信连接，所述所述馈线自动化培训中控台与所述通信控制系统通信连接，所述电源系统与所述一次系统电连接，所述电源系统用于模拟配电网的电源点，所述一次系统用于对所述配电网运行的故障进行物理仿真，所述馈线自动化培训中控台用于对模拟过程进行控制并显示，所述配电自动化模拟主站用于模拟配电网自动化主站的scada功能和集中式馈线自动化功能，所述配电自动化仿真培训平台用于提供培训案例并对培训过程进行监控，所述二次系统用于对所述一次系统的电气量信息进行采集并开关开合控制。
8.可选的，所述一次系统包括模拟开关、故障发生装置、模拟灯柱、电网模拟线路、模拟断路器和配网综合模拟屏，所述模拟断路器与所述电网模拟线路电连接，用于进行电网短路模拟，所述电网模拟线路包括故障发生故障、多个模拟开关和多个模拟灯柱，所述模拟
开关和所述模拟灯柱分别间隔连接在所述依电网模拟线路上，所述故障发生装置包括与所述模拟灯柱相同数量的故障模块，每一个所述故障模块分别与所述模拟灯柱电连接，所述故障模块用于模拟所述灯柱的故障情况。
9.可选的，所述馈线自动化培训中控台包括故障设置模块、培训执行模块和测试启动模块，所述故障设置模块通过设置开关量以对所述故障发生装置进行故障设置，所述测试启动模块与所述故障设置模块电连接，所述培训执行模块用于启动模拟培训过程，所述测试启动模块输入端分别与所述故障设置模块和所述培训执行模块通信连接，所述测试启动模块的输出端与所述配电自动化仿真培训平台通信连接，所述测试启动模块用于发送驱动信号至所述配电自动化仿真培训平台，所述配电自动化仿真培训平台以通知所述二次系统进行信号采集。
10.可选的，所述配电自动化模拟主站包括scada模块和集中式馈线自动化模块，所述scada模块用于模拟模拟配电网自动化主站的scada功能，所述集中式馈线自动化模块用于模拟集中式馈线自动化功能。
11.可选的，所述scada模块用于实现数据采集单元、数据处理单元、控制与操作单元、网络拓扑着色单元中的至少一种。
12.可选的，所述配电自动化仿真培训平台包括操作展示台、仿真培训主机和培训场景设计管理模块，所述培训场景设计管理模块通过所述通信控制系统与所述二次系统通信连接以获取所述一次系统的运行状态，所述操作展示台与所述培训场景设计管理模块通信连接，所述操作展示台用于展示所述运行状态，所述仿真培训主机与所述馈线自动化培训中控台通信连接，所述仿真培训主机用于接收所述馈线自动化培训中控台的控制指令，进行馈线自动化模式选择、故障设置和培训场景设置。
13.可选的，所述操作展示台用于实现运行方式切换、故障设置、fa模式选择、系统监控。
14.可选的，所述仿真培训主机包括系统建模单元、故障设置单元、配电自动化培训单元、培训场景管理单元、系统监控单元。
15.可选的，所述培训场景设计管理模块包括包括故障场景设置单元、智能分步式单元、电压时间型单元、电压电流型单元、自适应综合型单元。
16.可选的，所述二次系统包括二次测控设备、多模终端和驱动环网柜，所述二次测控设备与所述馈线自动化培训中控台通信连接，以接收所述馈线自动化培训中控台的控制信号，并通知所述配电自动化仿真培训平台驱动整个馈线自动化仿真培训场景，所述多模终端通过所述通信控制系统与所述一次系统通信连接以对所述一次系统进行测控和多种馈线自动化模式的切换，所述驱动环网柜用于进行所述一次系统中的开关动作切换。
17.与现有技术相比：
18.1.基于配电网真实一二次和主站系统搭建，模拟配电网真实运行过程，利用配电网一二次真实设备，让学员对一二次设备的工作原理和动作过程有切身的体验，对配电自动化系统各个环节协同工作有整体的认识；
19.2.可实现配电典型故障的模拟，可以在搭建一次网络任意区段设置故障，故障类型和故障触发时刻与故障持续时间可灵活配置，可实现配电网单点故障、多点故障、发展性故障、瞬时性故障、永久性故障，实现真实故障电气特性；
20.3.系统仅需极少的专业人员即可开展培训，培训与考核众多学员，大幅提高培训效率，大大减小培训考核工作的人力、物力和财力的投入。
附图说明
21.图1为本发明电缆型馈线自动化培训系统的整体结构示意图；
22.图2为本发明电缆型馈线自动化培训系统的结构框图；
23.图3为本发明电缆型馈线自动化培训系统中电源系统结构框图；
24.图4为本发明电缆型馈线自动化培训系统中一次系统结构框图；
25.图5为本发明电缆型馈线自动化培训系统中馈线自动化培训中控台结构框图；
26.图6为本发明电缆型馈线自动化培训系统中电网模拟线路结构框图；
27.图7为本发明电缆型馈线自动化培训系统中配电自动化模拟主站结构框图；
28.图8为本发明电缆型馈线自动化培训系统中配电自动化仿真培训平台结构框图；
29.图9为本发明电缆型馈线自动化培训系统中二次系统结构框图。
具体实施方式
30.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
31.本发明提供一种电缆型馈线自动化培训系统，参考图1，包括馈线自动化培训系统1，所述馈线自动化培训系统1包括电源系统2、一次系统3、馈线自动化培训中控台4、通信控制系统5、配电自动化模拟主站6、配电自动化仿真培训平台7和二次系统8，所述一次系统3通过控制电缆与所述馈线自动化培训中控台4电连接，所述一次系统3通过所述通信控制系统3分别与所述二次系统8、所述配电自动化仿真培训平台7、所述配电自动化模拟主站6通信连接，所述所述馈线自动化培训中控台4与所述通信控制系统5通信连接，所述电源系统2与所述一次系统3电连接，所述电源系统2用于模拟配电网的电源点，所述一次系统3用于对所述配电网运行的故障进行物理仿真，所述馈线自动化培训中控台4用于对模拟过程进行控制并显示，所述配电自动化模拟主站6用于模拟配电网自动化主站的scada功能和集中式馈线自动化功能，所述配电自动化仿真培训平台7用于提供培训案例并对培训过程进行监控，所述二次系统8用于对所述一次系统3的电气量信息进行采集并开关开合控制。
32.其中，电源系统2由实验室380v电源等效为配电网无穷大电源，利用降压隔离变压器接入220v母线，模拟配电网的电源点，具有对一次系统3、馈线自动化培训中控台4、通信控制系统5、配电自动化模拟主站6、配电自动化仿真培训平台7和二次系统8进行供电的作用，通过电源系统2具有提供仿真配电网的安全电源作用，保证了人员安全和电网运行真实仿真；
33.供电电源为ac380v，额定功率为10kva，工作环境温度为-10℃～+40℃，存储环境温度为-20℃～+70℃，湿度为≤90％无凝结。
34.在一些实施例中，所述一次系统3包括模拟开关、故障发生装置、模拟灯柱、电网模拟线路、模拟断路器和配网综合模拟屏，所述模拟断路器与所述电网模拟线路电连接，用于进行电网短路模拟，所述电网模拟线路包括故障发生故障、多个模拟开关和多个模拟灯柱，所述模拟开关和所述模拟灯柱分别间隔连接在所述依电网模拟线路上，所述故障发生装置
包括与所述模拟灯柱相同数量的故障模块，每一个所述故障模块分别与所述模拟灯柱电连接，所述故障模块用于模拟所述灯柱的故障情况。
35.具体的，参考图5，所述电网模拟线路包括五个模拟开关k1、k2、k3、k4和k5，四个模拟灯柱l1、l2、l3和l4，所述故障发生装置包括四个分别与模拟灯柱连接的故障模块，每一个模拟开关分别与真实开关s连接，所述模拟开关用于模拟真实开关，其中，模拟开关k1、k2、k3、k4和k5分别模拟真实开关s1、s2、s3、s4和s5，以便于模拟各个线路区段的故障，而且将模拟开关和故障发生装置集成在配网综合模拟屏之中，便于观察。
36.所述一次系统3作为搭建同配电网络一致的仿真网络，配合电源系统2，提供真实配电网电气量运行模拟，利用故障发生装置产生实际短路和接地故障，模型配电网不同区段、不同故障类型、不同过渡电阻下故障发生时电气量的变化，仿真网络开关同一次设备联动，仿真网络的开关开合完全镜像到真实一次开关动作上，确保同现场动作一致，灯柱、灯带反映配电网的带电状态，直观反映故障处理效果；灯柱的供电电源为110vac～230vac，功率为共3个led灯，各20w，共60w；模拟断路器是出线开关，模拟断路器及其控制器；灯带是带电指示(每个区段含1～3个灯)；交换机是12个10/100/1000m自适应rj45端口，宽温设计(-40℃～﹢85℃)，自然冷却；电工工具箱含标准测试成品线、计算器l。
37.在又一些实施例中，所述馈线自动化培训中控台4包括故障设置模块、培训执行模块和测试启动模块，所述故障设置模块通过设置开关量以对所述故障发生装置进行故障设置，所述测试启动模块与所述故障设置模块电连接，所述培训执行模块用于启动模拟培训过程，所述测试启动模块输入端分别与所述故障设置模块和所述培训执行模块通信连接，所述测试启动模块的输出端与所述配电自动化仿真培训平台7通信连接，所述测试启动模块用于发送驱动信号至所述配电自动化仿真培训平台7，所述配电自动化仿真培训平台7以通知所述二次系统8进行信号采集。
38.馈线自动化培训中控台4利用通信控制系统5与二次系统8进行通信，以实现对二次系统8以及整个仿真模拟过程的控制，同时对一次系统3进行配置。具体的，故障设置模块设置开关量以对一次系统3中的故障发生装置进行故障设置，通过培训执行模块启动模拟培训过程，之后测试启动模块将启动信号发送至配电自动化仿真培训平台7，所述配电自动化仿真培训平台7接收信号之后根据故障设置模块的设置情况，对应启动二次系统8对一次系统进行电气量测试。
39.所述馈线自动化培训中控台4提供操作面板展示配电网的运行情况，利用操作台按钮进行多种fa模式切换、故障位置、故障类型的设置，并可以一键触发故障，提供了直观和灵活的培训操作界面；
40.馈线自动化培训中控台4可直观地展示网络状态，如开关状态、线路带电状态、故障状态，也可对网络初始化、故障、fa模式、启停等进行操作，同时可在该中控台上对终端进行维护，如定值的修改等；
41.运行控制
‑‑‑‑
网络的初始化状态，预留4种初始状态；
42.fa模式选择
‑‑‑‑
选择fa模式，支持集中型、电压时间型、电压电流型、自适应综合型、智能分布式fa等类型；
43.故障设置
‑‑‑‑
设置不同区段的故障点，含短路故障与接地故障；
44.启停控制
‑‑‑‑
启动培训或者停止培训；
45.馈线自动化培训中控台4含多模控制、故障控制、接线图及带电状态指示。
46.通信控制系统5：通信控制系统5提供了一次系统3、馈线自动化培训中控台4、二次系统8、配电自动化仿真培训平台7和配电自动化模拟主站6的通信功能。。
47.在又一些实施例中，所述配电自动化模拟主站6包括scada模块和集中式馈线自动化模块，所述scada模块用于模拟模拟配电网自动化主站的scada功能，即数据采集与监视控制系统，scada系统是以计算机为基础的dcs与电力自动化监控系统，所述集中式馈线自动化模块用于模拟集中式馈线自动化功能。
48.具体的，配电自动化模拟主站6是利用标准规约接入，通过二次系统获取仿真网络的电压、电流和开关状态，可以模拟主站scada和集中式fa的功能；scada一般指scada系统，scada系统，即数据采集与监视控制系统，scada系统是以计算机为基础的dcs与电力自动化监控系统。
49.在另外一些实施例中，具体的，所述配电自动化仿真培训平台7包括操作展示台、仿真培训主机和培训场景设计管理模块，所述培训场景设计管理模块通过所述通信控制系统5与所述二次系统8通信连接以获取所述一次系统3的运行状态，所述操作展示台与所述培训场景设计管理模块通信连接，所述操作展示台用于展示所述运行状态，所述仿真培训主机与所述馈线自动化培训中控台4通信连接，所述仿真培训主机用于接收所述馈线自动化培训中控台4的控制指令，进行馈线自动化模式选择、故障设置和培训场景设置。
50.在二次系统8对一次系统3进行电气量采集以获取运行状态的过程中，配电自动化仿真培训平台7通过培训场景设计管理模块获取二次系统8检测的一次系统3的运行状态，包括各种电气信号量的大小，之后操作展示台将运行状态显示出来，而所述仿真培训主机与所述馈线自动化培训中控台4通信连接，所述仿真培训主机用于接收所述馈线自动化培训中控台4的控制指令，进行馈线自动化模式选择、故障设置和培训场景设置的功能。
51.具体的，所述操作展示台用于实现运行方式切换、故障设置、fa模式选择、系统监控。所述仿真培训主机包括系统建模单元、故障设置单元、配电自动化培训单元、培训场景管理单元、系统监控单元，分别用于系统建模、故障设置、配电自动化培训、培训场景管理、系统监控。所述培训场景设计管理模块包括包括故障场景设置单元、智能分步式单元、电压时间型单元、电压电流型单元、自适应综合型单元，以分别实现故障场景设置、智能分步式设置、电压时间型设置、电压电流型设置、自适应综合型设置。
52.在另外一些实施例中，所述二次系统8包括二次测控设备、多模终端和驱动环网柜，所述二次测控设备与所述馈线自动化培训中控台4通信连接，以接收所述馈线自动化培训中控台4的控制信号，并通知所述配电自动化仿真培训平台7驱动整个馈线自动化仿真培训场景，所述多模终端通过所述通信控制系统5与所述一次系统3通信连接以对所述一次系统3进行测控和多种馈线自动化模式的切换，所述驱动环网柜用于进行所述一次系统3中的开关动作切换。
53.具体的，二次系统8负责针对一次系统3进行测量和控制和培训系统的信号通信。二次测控设备负责接收馈线自动化培训中控台4的控制信号，通知配电自动化仿真培训平台7驱动整个馈线自动化仿真培训场景。多模终端负责针对一次系统3的测控和多种馈线自动化模式的切换，驱动环网柜用于进行所述一次系统3中的开关动作切换。
54.二次系统8构成了针对电缆型馈线自动化实景场景的搭建，并基于此可以进行多
种馈线自动化模式的培训。提供了基于中控台的灵活培训场景操作机制，使得培训灵活、方便、高效。所述二次系统8是采用同实际终端设备完全一致，采集网络的电压和电流，并执行保护和馈线自动化逻辑功能，方便灵活切换多种fa模式，针对仿真网络的运行状态进行测量控制；
55.多模终端具备三遥、保护以及电压时间型、电压电流型、自适应综合型、智能分布式等馈线自动化模式，且多模终端的性能参数如下表所示：
56.多模终端性能参数
57.58.[0059][0060]
配电网动模仿真成套柜含隔离变压器、等效配电网络模拟装置、故障模拟装置、故障控制器，用于模拟相间短路故障与单相接地故障，实现电阻、故障位置、故障类型的选择与控制，根据目标网架定制，且配电网动模仿真成套柜的指标如下：
[0061]
1.模拟变电站：
[0062]
a)额定电压：380v；
[0063]
b)变比：0.38/0.22kv；
[0064]
c)连接方式：yn/y0；
[0065]
d)短路阻抗比：4％；
[0066]
e)容量：3kva；
[0067]
2.模拟网架：
[0068]
a)网架规模根据需求定制；
[0069]
b)故障点根据需求定制；
[0070]
3.电压模拟输出：
[0071]
a)每个开关输出ua、ub、uc、u0；
[0072]
b)输出精度：0.5％；
[0073]
4.电流模拟输出：
[0074]
a)每个开关输出ia、ib、ic、i0；
[0075]
b)输出精度：0.5％；
[0076]
5.故障模拟：
[0077]
a)最大故障电流：10a；
[0078]
b)最大零序电压：100v，可按需定制；
[0079]
c)故障类型：单相接地故障、两相短路故障；
[0080]
d)故障过渡电阻精度：0.2％；
[0081]
e)保护方式：过温保护；
[0082]
实际环网柜/模拟环网柜型号为两进两出/两进单出环网柜；pt柜为母线pt柜；工作站是用于安装培训软件、维护软件；服务器用于安装简易型配电自动化主站软件(含集中式fa功能)；多模馈线自动化实景培训软件是用于馈线自动化培训；简易型配电自动化主站软件是用于配电自动主站培训。
[0083]
工作原理：通过仿真培训主机运行实景培训系统软件，并通过二次系统8获取仿真网络的电压、电流和开关状态，从而实现模拟主站scada和集中式fa的功能，与此同时，通过一次系统3搭建同配电网络一致的仿真网络，并配合电源系统2提供真实配电网电气量运行模拟，利用故障发生装置产生实际短路和接地故障，模型配电网不同区段、不同故障类型、不同过渡电阻下故障发生时电气量的变化，仿真网络开关同一次设备联动，仿真网络的开关开合完全镜像到真实一次开关动作上，确保同现场动作一致，其中，通信控制系统5提供
了同故障发生装置、二次测控设备、配电自动模拟主站、配电自动化仿真培训平台的通信功能，以及通过配电自动化仿真培训平台7提供操作面板展示配电网的运行情况。
[0084]
虽然在上文中已经参考实施方式对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施方式中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。