电力配网自动化仿真系统的探索

１６８　福建　电脑　２００６年第１２期　电力配网自动化仿真系统的探索　王宜武　（福州电业局福建福州３５０００１）　【摘要】：电力配网自动化是近几年兴起的一项配电网技术，在一些发展比较快的城市正在快速得到发展，但对于运　行、维护人员的培训也提出了新的要求．本文主要通过探讨通过计算机软件技术实现配网自动化仿真系统。在离线的状态下　为运行维护人员提供仿真培训。　【关键词ｌ：配网、自动化、仿真、软件　１．前言　建设配网自动化仿真培训系统的目的．主要是用于培训配　网自动化从业人员的各项基本操作技能和对故障的处理能力．　使学员熟悉配网自动化系统的结构、了解配网自动化系统各个　部分的的物理特性，熟练掌握系统各环节基本的运行操作及维　护安装技能。同时培养学员在一次电网故障情况下，如何应用配　网自动化系统正确判断故障和处理故障的能力。从而降低电力　运行成本，保证电力系统安全、可靠地运行。　２．系统具备的特点　１．科学合理的计算机系统配置．开放式的硬件系统和操作　系统。　２．先进的仿真支撑软件。　３．具有灵活、通用、快捷的开发平台．并支持用户对培训界　面（一次部分和二次部分）的二次更改。　４．模拟电网１０ｋＶ及以下电网．包括变电站主变１０ｋＶ低压　侧至出线开关、配电线路、变压器（区街变）、断路器、负荷开关、　刀闸、开闭所、环网柜等，以及相应的继电保护等二次系统和通　讯系统　５．能对配网及各地调度范围内配网进行各种仿真运行．包　括对故障处理的实际和仿真模拟演示。　６．与通用的电网离线计算软件的仿真相配合．并能取得一　致的结果（正确显示当运行方式改变时，潮流的变化趋势）。　７．仿真模拟的时间可控（可以导人任意时间段的现场断面　数据）。　８．仿真系统具有二次开发的功能　９．向通用软件开放接口　１Ｏ．具有友好的图形界面。　ｌ１．具有的培训功能：　任意复杂故障的处理，包括电力系统故障ｆ在接线图上可以　任意指定故障位置）和培训系统故障（通讯故障、主站硬件设备故　障以及终端设备故障）；　电网的联合反事故演习（通过远程网络登陆）；　课件教案的制作（电力基础知识、配电终端设备、配电主子　站系统、通讯系统）：　培训的评估（对采用标准终端设备ＦＩ１Ｊ、ＴＩ１Ｊ、光猫的培训　结果进行评估。采用交互式课件的形式）：　配电电网应急预案的培训及演习：配电主站提供故障模拟　功能，并对该故障方案提供详细解释，为维护应急预案提供可靠　信息。　３．仿真对象及仿真系统的功能设计　配电网自动化系统包括的一次电网１０ｋＶ及以下电网．包　括变电站主变１０ｋＶ低压侧至出线开关、配电线路、变压器（区街　变）、断路器、负荷开关、刀闸、开闭所、环网柜、等元件，以及相应　的继电保护等二次系统　配电网自动化系统的各种配网自动化终端设备，包括兀－Ｕ、　ｒｒＵ、ＤＴＵ等。　配电网自动化系统的各种配网自动化主站设备．包括配网　自动化系统主站、配电自动化子站等。　配电网自动化系统的各种配网自动化通讯设备等　仿真系统的功能设计：配网调度人员的模拟培训功能：配网　主站子站系统维护人员的培训功能：配网终端安装维护人员的　培训功能；配网通讯安装维护人员的培训功能；操作班现场操作　人员的培训功能　１．配网调度培训功能　１．１监视功能：实时或置人的遥测量、遥信状态量（开关、刀　闸状态，保护信号、变压器档位信号等）、计算处理量（功率总加，　功率因数等）、电度量、时间、设备信息、统计信息、事项记录、潮　流变化等；微机保护动作信息，保护定值，保护故障信息。保护自　诊断信息等　１．２拓扑分析、动态着色。　１．３在配网仿真监控界面的操作，包括置人、音响解除。信号　复归、查询等　１，４自动化部分的操作对已经实现自动化的线路．具有遥　控、升降功能，对满足互联闭锁约束条件并允许遥控的开关、刀　闸进行遥控。对主变分接头进行升降操作。并生成操作过程的全　部记录（操作人员、操作时间、操作内容等），所有遥控闭锁条件　自动判定。　１．５非自动化部分的操作对没有实现自动化的线路．系统　能够识别，并禁止遥控操作，但允许置人和挂牌等操作。　１．６备份配网接线图　具备导人配网接线图和模型的能力．　并允许多个电网模型同时在线运行　１．７故障处理：能进行常见典型故障的判断分析处理、能配　合上级调度制定电网启动方案。典型故障包括：线路故障、变电　站母线故障、开闭所母线故障、环网柜母线故障、负荷故障。　１．８反事故演习　１．９　ＤＡ原理课件演示　１．１Ｏ配网自动化的常识（课件）。　２．配网主站（子）站维护培训功能　２．１系统通用软件和工具培训（操作系统安装、数据库安装、　培训系统安装。课件培训形式和实际安装操作等）。　２．２掌握系统建模全过程（绘图、填库，课件培训形式和实际　安装操作等）　２＿３掌握主站前置通信部分维护（前置数据库建立、简单的　规约调试、数据接人，课件培训形式和实际安装操作等）。　２．４掌握主站软硬件安装（根据安装图纸以及安装说明．完　成系统硬件的安装，交互式课件培训和实际安装操作等）。　２．５　ＤＡ功能的设置维护（数据库设置、故障信号设置、ＤＡ　执行模式的区别一自动、人工干预模式的不同，采用交互式课件　培训和ＭＭｌ界面操作相结合）。　２．６掌握系统可能出现的故障及处理方法（系统设备软硬件　方面的故障，例如网络设备故障、操作系统故障、数据库故障等，　采用课件形式）　２．７数据库的备份和还原、报表（能够熟练操作ＳＱＬ　Ｓｅ￣ｅｒ　或Ｏ￣ｃｌｅ数据库．采用课件形式和实际操作）　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年第１２期　福建　电脑　１６９　２＿８监视：开关的状态、潮流变化等（开关状态、故障信号、遥　测、拓扑状态、带电着色等）。　２．９掌握系统的整体结构设计原理（系统Ｃ／Ｓ架构、数据流　向．采用课件形式）。　２．１０掌握操作系统中的一些常用系统工具（ＷＯＲＤ￣ＸＣＥＬ　等．采用课件形式）。　２＋ｌ１掌握商用数据库、数据源等的安装配置（ＳＱＬ　Ｓｅｒｖｅｒ、　Ｏｒａｃｌｅ．采用课件形式和实际操作相结合）。　２．１２掌握系统数据库的韧始化和数据录入、维护、数据的存　储过程、原理等（课件形式和实际操作相结合）。　２．１３掌握绘制主站的接线图、潮流图、曲线、饼图、棒图等　（课件形式和实际操作相结合）。　２．１４掌握各种报表的制作（课件形式和实际操作相结合）。　２＋１５学会主站每个模块、工具的使用。达到能维护系统的目　３．１配网自动化仿真培训系统的主站部分　配网模拟培训主站系统（以下简称主站）采用集中控制方　式。是整个系统的最高层，从整体上实现：１模拟配电网的监测　和控制，分析配电网的运行状态．协调各分级系统及设备之间的　关系。２提供模拟培训学习的虚拟操作功能　配网模拟培训主站　系统是监控和管理系统的核心并提供良好的人机界面．可完成　各种图形显示、控制执行、系统维护、设备管理、报表打印．学习　考核．模拟操作等功能．同时通过计算机网络等方式与其它系统　进行数据交换．是数据中心和处理中心　主站系统通过光纤通信系统与ＦＴｒＵ通信．将　Ｕ采集的虚　拟负荷开关信息传送给主站系统．并将主站系统下发的控制命　令传送给ＦｒＵ．实现对虚拟负荷开关的控制　主站系统具有远程诊断服务功能．可在远方对系统进行维　护、修改、升级等操作　的。　２．１６了解系统二次开发功能　２．１７能进行人员权限的设置　２．１８能进行某一指定时段具体数据的存盘　２．１９掌握硬件安装和网络配置．掌握工程的网络结构和常　见网络设备的配置方法（课件形式和实际操作相结合）。　２　２０掌握系统馈线自动化功能的实现原理及设置（电流型　与电压型的区别）（课件形式和实际操作相结合）。　２．２１掌握配调、通讯、终端等相关知识。　２．２２掌握系统一般可能出现的故障及处理方法。　３．配网终端培训功能　３＋ｌ了解配网自动化系统及其终端的工作原理　３．２能进行各种终端设备电气的接线（在模拟软件上模拟接　线和实际操作）。　３３能进行各类通讯接口的安装、调试、接线（在模拟软件上　模拟接线和实际操作）。　３．４能按设计的”三遥表“．利　试验仪表逐项试验．并作出　试验报告（遥测精度测试、遥信信号的连动实验、遥控实验）。　３．５能对终端一般故障（电源故障、通讯故障、配置选项校　核、其它器件损坏）进行处理。　４．配网通讯培训功能（光纤、双绞线、ＧＰＲＳ）　４．１能掌握几种通信方式的连接（在模拟软件上模拟接线和　实际操作）。　４．２各种通信设备的安装设置（在模拟软件上模拟接线和实　际操作）。　４．３故障判断处理（光纤环网故障点定位）　４＋４光ＭＯＤＥＭ的设置（交互式课件、实际操作）。　４．５光纤交换机的安装设置（交互式课件、实际操作）。　４．６故障判断处理　４．配网自动化仿真系统方案设计　．　根据现有配网自动化系统的模式架构．配网自动化仿真培　训系统从硬件结构上分为：配网模拟培训主站系统、配网监控终　端设备以及配网通信系统。系统的各个层次协同工作，共同组成　配电模拟培训系统　１．根据目前仿真机硬件系统的一般要求．硬件配置遵循如　下原则　１．１充分满足仿真机运行的实时性要求：　１．２有足够的系统资源以满足一机多模的要求：　１＿３具有较高的可靠性：　１．４采用能用的工业标　准设备．有良好的可维护　配电自勘化田堆化　ｉ用　Ｉ　０Ｉｓ培　性：　１．５同类设备尽可能平　衡、均布，避免出现运行瓶　Ｕ　匡　匮　０　匣　田　颈：　１．６采用最新技术和新　Ｉｌ　ｌ　ｌ　ＩＩ　敲ｔ据真库配　ｌ　　产品．使系统具有较长的生　丁亡　ｎ　命周期　ｌ轼革螭ｓ　ｌ　Ｌ９毗Ｉ卜革宴侧　甩　２．配网自动化培训系　１　ｗ岫”　妊怍ｔ境　ＴｃＰ　崎啊蠕通讯协慢　Ｉ　统软件及组成示意图　３．仿真系统方案的分析　３．２配网自动化仿真培训系统的终端及通讯部分　配网终端设备层主要包括各种馈线监控终端ｒｒＵ．它们是　摧个系统的底层，主要完成对站端设备如：柱上开关、环网开关、　开闭所等各种现场信息的采集处理及监控功能　终端采集对象　是使用继电器组成的模拟负荷开关装置．此虚拟负荷开关装置　可模拟负荷开关的分合动作及开关变位动作．可提供单点，双点　开关触点信息。负荷开关的测量信息有标准源提供。　ｒｒＵ终端与此虚拟负荷开关装置有良好的性能配合　并具有有　独立的可根据需要替换通信模块．通信功能包括ＩＥＣ８７０—５—　１０１、ＤＮＰ３．０等规约。　根据可靠性、经济性、实用性原则。并考虑到系统各部分之　间的通信指标要求，通信系统采用光纤环终端通信网。通讯系统　中ＦＴｒＵ信息接人采用光纤的方式．１ｒ】Ⅲ的通讯采用有线　（Ｒ５４８５）方式。　主站与配网终端设备之间，按ＤＮＰ３．０、ＩＥＣＩＯ１规约，根据　实际的信道情况进行通信　５．结束语　城市电网应在未来的几年内加速网架结构建设和城区配网自　动化系统建设．提高供电质量和供电可靠性．以满足现代化建设　的供电需求。配网自动化是建立在信息化的基础上，将配电系统　在线数据和离线数据、配电网数据和用户数据、电网结构和地理　图形进行信息集成．构成完整的自动化系统．实现配电网及其设　备正常运行状态和事故状态下的监测、保护、控制以及用电管理　和配电管理的自动化，最终实现以大幅度提高供电可靠性、改善　电能质量为目标的对配电系统在线的、准实时的闭环控制　而建　设一套离线、非实时的配网自动化仿真系统对快速提高配网自　动化系统的运行维护人员的技能水平是非常必要和可行的　本　文从笔者从事配网自动化系统建设多年的经验提出了一些配网　自动化仿真系统建设的见解　参考文献：　１．国家电力公司的《电网调度调度自动化功能规范）　２．国家电力公司的（１Ｏ千伙配网自动化发展规划要点）　３国家电力公司的《配网自动化终端设备通用技术条件）　４　ＤＬ／Ｔ　６３４．５．１０１—２００２（ＩＥＣ　６０８７０　５一１０１：２００２１《基本远动任务的配套　标准》　５．ＤＬ／ｑ’７１９—２０００（ＩＥＣ６０８７０—５—１０２１《电力系统电能量计量传输配套标　准》　６．ＤＬ／Ｔ６６７—１９９９（ＩＥＣ６０８７０　５—１０３）《继电保护设备信息接口配套标　准》　７　ＤＬ４７６—９２４电力系统实时敷据通讯应用层协议》　８＋ＧＢ／Ｔ１３７２９—９２４１￣＿动终端通用技术条件》　９．ＧＢ／Ｔ　１３７３０—２００２４地区电网调度自动化系统》　１０．ＧＢ／Ｔ　１４４２９—９３《远动设备厦系统一术语》　１１中国电机工程学会城市供电专委会的《配电系统自动化规划设计导　则》　１２．中国电力企业联合会供电分舍的《城市配电系统自动化功能规范》　１３中华人民共和国国家经济贸易委员会的《配电自动化及管理系统功　能规范》　１４　中华人民共和国国家经济贸易委员会的《配电网自动化系统远方终　端》