[发明专利]基于数模混合仿真技术的变电站仿真培训系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统的仿真培训系统，具体是指一种基于数模混合仿真技术的变电站仿真培训系统。

技术背景

在变电站运行人员的培训环节上，过去通常采用单纯的数字仿真技术实现变电站及其二次设备的详细仿真(简称为软仿真)，但是二次系统复杂难以通过软仿真模拟，其逼真度难以达到与真实变电站一致的效果。目前很多电力培训中心建立了各种电压等级的培训室，并购置了保护屏、测控屏等各种二次设备，由于没有电力网络模型，各路信号的输出是孤立的、单向，不能反映变电站的电流、电压信号的动态特性，各种设备只能用于单独培训，无法真正模拟一个完整的变电站运行场景。为克服上述缺点，基于数模混合仿真技术的变电站仿真培训系统能模拟电网的正常、故障下的运行状态，同时可将正常或故障数据下发到数模转换装置来驱动各种二次设备，培训室内的各种二次设备可监测到一个完整的电力系统数据。这样既能详细而真实地反映变电站一次设备的行为，又能逼真地再现大电网各类动态过程对变电站的影响，从而为培训变电站运行人员提供一个逼真的培训环境，提高培训效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于数模混合仿真技术的变电站仿真培训系统，该仿真培训系统能够模拟电网的运行状态，形成了一个完整的实时闭环仿真培训场景。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的：基于数模混合仿真技术的变电站仿真培训系统，其特征在于：该培训系统包括培训教员侧的电力系统一次仿真系统以及培训学员侧的变电站二次设备系统，所述的变电站一次仿真系统用于模拟电力系统一次设备正常、故障下的运行状态，同时将正常或故障数据传输给变电站二次设备系统来驱动变电站二次设备，变电站培训学员通过变电站二次设备能够监测到完整的电力系统数据，真实反映电力系统一次设备的运行状况。

所述的电力系统一次仿真系统包括相互独立的一次稳态仿真系统、一次动态仿真系统和二次软件仿真系统，所述的变电站二次设备系统包括数模转换装置、保护装置、测控装置、模拟断路器和监控后台，所述的一次稳态仿真系统和一次动态仿真系统通过网络与数模转换装置相连，一次稳态仿真系统基于动态潮流计算，针对电力系统一次设备的静态特性，基于电力系统的发电、负荷以及电力装置的频率特性参数来反映电力系统在无故障问题时的相应特性；一次动态仿真系统采用全动态仿真技术对电力系统一次设备的各种故障进行动态模拟，给出动态过程中的电压、摇摆角、频率、线路潮流、短路电流各参数的模拟结果；所述的一次稳态仿真系统和一次动态仿真系统分别将正常、故障仿真模拟计算结果传输给数模转换装置；所述的数模转换装置通过数据线与保护装置和测控装置相连，数模转换装置将接收的正常、故障信号实时传输回放给保护装置和测控装置，所述的保护装置用于保护电力系统一次设备的线路、变压器，所述的测控装置用于测控接收到的数模转换装置传输来的信号；所述的模拟断路器分别与所述的一次稳态仿真系统和一次动态仿真系统相连，用于模拟电力系统一次设备开关的开合状态；所述的监控后台分别与所述的保护装置、测控装置、模拟断路器和二次软件仿真系统相连，所述的监控后台能够完成对保护装置信号的采集和对测控装置信号的采集，以及对模拟断路器的遥控，同时该监控后台将采集到的信号反馈给二次软件仿真系统，所述的二次软件仿真系统根据接收到的反馈信号实时改变一次动态仿真系统的拓扑结构和运行参数，重新生成新的拓扑结构和运行参数，再传输给变电站二次设备的数模转换装置，从而形成完整的实时闭环仿真培训系统，为变电站运行人员提供真实的培训环境，所述的监控后台能够显示电力系统一次设备仿真系统中的各种仿真系统产生的各种信号以及操作指令。

所述的一次稳态仿真系统和一次动态仿真系统分别将正常、故障仿真计算结果转为标准COMETRADE录波文件传输给数模转换装置，该标准COMETRADE录波文件包括电压、电流和开关量信号，所述的数模转换装置将标准COMETRADE录波文件的数字信号转换为模拟信号后分别发送给保护装置和测控装置，并在保护装置中形成波形回放。

本发明的变电站仿真培训系统统基于统一的软件平台，对电力系统一次设备系统建立详细的数字仿真模型，同时对变电站二次设备系统使用实际物理设备，一次和二次之间通过数模转换装置和自动化设备联系起来，从而形成了一个完整的实时闭环数模混合仿真培训场景，为变电站运行人员仿真培训营造了更为逼真的运行环境。