[发明专利]一种智能变电站混合仿真培训系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于培训的装置。 

背景技术

随着智能电网技术的快速发展，电子式互感器、智能高压电气、光纤以态网络和IEC61850标准通信等技术在智能变电站中逐步得到了推广应用。现场运行维护人员对于智能电网的新技术、新设备缺乏了解，大多数运维人员没有掌握智能变电站的运行和检修技术，急需对变电站运维人员进行全面的智能变电站实训。现有面向传统变电站的培训系统远远不能满足智能电网发展的要求，有必要研究开发智能变电站仿真培训系统。 

通常智能变电站是由一次设备和二次设备组成的，图1所示为现有智能变电站的组成结构图。 

一次设备包括系统电源、变压器、母线、输电线路、电子式互感器、低压互感器、低压开关、断路器和刀闸等，二次设备包括合并单元、智能终端、保护装置、测控装置、故障录波及网络分析装置、低压测保一体装置、后台监控系统等，其中保护装置、测控装置、故障录波及网络分析装置以及低压测保一体装置之间通过MMS（manufacturing message specification，制造报文规范）网与后台监控系统相连。电子式互感器将电网的一次电流、电压电信号变为二次电流、电压光信号后通过光缆与接入二次设备中的合并单元的输入端，合并单元通过SV（sampled  value，采样值）网与保护装置、测控装置、故障录波及网络分析装置相连接；低压互感器将电网的一次电流和电压转换为模拟小信号直接输入到二次设备中的低压测保一体装置，低压测保一体装置通过电缆与一次设备的低压开关相连，低压开关的通过电缆接入电网； 

保护装置、测控装置、故障录波及网络分析装置通过GOOSE（面向通用对象的变电站事件）网与智能终端相连；智能终端通过电缆与断路器和刀闸相连，断路器和刀闸通过电缆接入电网。 

现在，并没有一个适用于对智能变电站进行现场培训的仿真系统。对于智能变电站的培训，有一种全数字仿真系统可用，但是该系统虽然可以模拟变电站的正常运行和操作过程，难以仿真系统故障的动态过程；同时由于没有真实设备，不能达到培训维护和检修技能的目的。 

全物理的仿真系统需要使用物理设备模拟实际电网一次系统，可以模拟变电站的正常运行故障状态下的电流电压与真实的二次设备有机结合，但接线方式不灵活、故障不能任意设置、一次设备投资大且后期的升级、维护较困难。 

基于电磁暂态过程的实时计算技术是数字物理混合仿真的核心，也是智能电网研究、分析、测试和培训的重要手段。目前，国内外专家学者已经开始尝试将混合仿真技术应用于智能电网的研究和测试，取得了很好的效果。但由于技术难度大，还仅仅处于研究阶段。而智能变电站混合仿真培训功能更加复杂多样，相比之下难度更大，迄今为止取得突破性进展的机构很少。研究和开发智能变电站混合仿真培训系统，填补该领域的技术空白，具有重大的理论意义和实用价值。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种智能变电站混合仿真培训系统，该系统将电网数字仿真系统、一次设备模拟装置与真实的智能变电站的二次设备置于同一个仿真系统中，各设备之间有机连接、灵活配置、营造了更为逼真的运行环境，可满足变电站运维人员对智能站运行维护的实训需求。 

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种智能变电站混合仿真培训系统，包括电网数字仿真系统、一次设备模拟装置和智能变电站的二次设备；所述电网数字仿真系统包括电网实时仿真服务器、教员机和I/O接口；一次设备模拟装置包括电子式互感器模拟装置、低压开关模拟装置、断路器模拟装置和刀闸模拟装置； 

所述教员机与电网实时仿真服务器之间相互连接，电网实时仿真服务器通过I/O接口与一次设备模拟装置相连接；

一次设备模拟装置与二次设备之间及二次设备之间按实际智能变电站内的连接方式进行连接；

电网数字仿真系统输出的模拟小信号输入到二次设备中的低压测保一体装置。 

所述一次设备模拟装置中的电子式互感器模拟装置包括与电网实时仿真服务器相连接的互感器模拟板卡和与合并单元相连接的光电转换模块；所述互感器模拟板卡包括依次顺序单向连接的桥芯片、信号处理器、隔离单元和第一驱动单元，所述光电转换模块包括依次顺序单向连接的编码单元、第二驱动单元和转换单元；所述互感器模拟板卡中第一驱动单元的输出端与光电转换模块中编码单元的输入端相连接。 

电网实时仿真服务器与互感器模拟板卡的桥芯片之间单向连接，光电转换模块的转换单元与合并单元之间单向连接。