電力配網(wǎng)自動化仿真系統(tǒng)的探索

摘 要：隨著城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，電力配網(wǎng)自動化得到了廣泛應(yīng)用，其是一種新的配電網(wǎng)技術(shù)。但是，電力配網(wǎng)自動化技術(shù)的應(yīng)用，對運(yùn)行工作人員及維護(hù)人員提出了較高的要求，這就要求建立電力配網(wǎng)自動化仿真系統(tǒng)來加強(qiáng)對運(yùn)行維護(hù)人員的培訓(xùn)工作，即使該系統(tǒng)處于離線狀態(tài)，也能開展仿真培訓(xùn)。

關(guān)鍵詞：電力；配網(wǎng)自動化；仿真系統(tǒng)

引言

建立電力配網(wǎng)自動化仿真系統(tǒng)的主要作用為運(yùn)行維護(hù)人員提供仿真培訓(xùn)，使運(yùn)行維護(hù)人員對電力配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、操作技能及故障處理等知識有一定的了解，提高運(yùn)行維護(hù)人員的操作技能，以保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

1 電力配網(wǎng)自動化仿真系統(tǒng)的特點(diǎn)

電力配網(wǎng)自動化系統(tǒng)主要通過計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，采用先進(jìn)的仿真支撐軟件，具有靈活性、通用性的特點(diǎn)。該仿真系統(tǒng)支持用戶對培訓(xùn)操作界面的二次更改，通過模擬10kV及10kV以下的電網(wǎng)，主要包括配電線路、負(fù)荷開關(guān)、斷路器、環(huán)網(wǎng)柜及變電站主變10kV低壓側(cè)至出線開關(guān)等二次系統(tǒng)的模擬。由于電網(wǎng)自動化仿真系統(tǒng)主要目的是為運(yùn)行維護(hù)人員提供仿真培訓(xùn)，可以對各地調(diào)度范圍內(nèi)配網(wǎng)的故障處理的實(shí)際情況進(jìn)行仿真運(yùn)行，同時(shí)也可以仿真模擬演示。仿真系統(tǒng)的最大優(yōu)勢就是可以對時(shí)間進(jìn)行任意控制，也可以導(dǎo)入任意時(shí)間段的現(xiàn)場斷面數(shù)據(jù)[1]。總的來說，電網(wǎng)仿真系統(tǒng)具有二次開發(fā)和培訓(xùn)的功能，具有友好的圖形界面。

2 電力配網(wǎng)自動化仿真系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

針對配電網(wǎng)的仿真對象及仿真系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)主要包括電力配電線路中各種配網(wǎng)自動化終端（FTU、TTU、DTU）、配網(wǎng)自動化主站設(shè)備（配網(wǎng)自動化子站、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)主站等）、各種配網(wǎng)自動化通訊設(shè)備及10kV及以下電網(wǎng)等內(nèi)容，而配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)包括的10kV及10kV以下的電網(wǎng)主要包括變壓器、負(fù)荷開關(guān)、變電站主變10kV低壓側(cè)至出線開關(guān)及相應(yīng)的繼電保護(hù)等二次系統(tǒng)[2]。

然而，對于仿真系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，主要包括電力配網(wǎng)主站子系統(tǒng)、配網(wǎng)終端安裝、配電網(wǎng)通訊安裝維護(hù)人員的培訓(xùn)功能、配電網(wǎng)調(diào)度人員的模擬培訓(xùn)及操作現(xiàn)場操作人員的培訓(xùn)功能。其中，第一，電力配電網(wǎng)調(diào)度人員的培訓(xùn)功能，包括：監(jiān)控功能，對開關(guān)、保護(hù)信號、變壓器檔位信號等遙信狀態(tài)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，同時(shí)對電度量、設(shè)備信息及事項(xiàng)記錄進(jìn)行監(jiān)測、保護(hù)；在配網(wǎng)仿真系統(tǒng)的監(jiān)控操作界面設(shè)置了置入、信號復(fù)歸、查詢等功能；可以模擬反事故演習(xí)；具有自動化部分的操作，具備升降、遙控功能，即可以對刀閘、開關(guān)進(jìn)行遙控，對主變分接頭實(shí)現(xiàn)自動化的升降操作。第二，配電網(wǎng)主站維護(hù)培訓(xùn)功能，設(shè)置操作系統(tǒng)安裝、培訓(xùn)系統(tǒng)安裝及實(shí)際安裝操作等系統(tǒng)和工具培訓(xùn)；充分掌握主站軟件、硬件安裝，在安裝過程中需要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)說明書的要求進(jìn)行軟件、硬件安裝，包括系統(tǒng)硬件安裝、實(shí)際安裝操作及交互式課件培訓(xùn)等內(nèi)容；掌握系統(tǒng)運(yùn)行中可能出現(xiàn)故障及處理方法、熟練操作SQL Server，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的備份、還原等功能。第三，配網(wǎng)終端系統(tǒng)培訓(xùn)功能，了解電力配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的運(yùn)行工作原理；模擬各種終端設(shè)備電氣安裝的接線及實(shí)際操作；實(shí)現(xiàn)各類通訊系統(tǒng)接口的安裝、調(diào)試等功能；光纖環(huán)網(wǎng)故障點(diǎn)定位等故障判斷處理；能對終端電源故障、通訊故障及其他器件損壞等一般故障進(jìn)行處理。第四，配網(wǎng)通訊培訓(xùn)功能，包括光纖、雙絞線及GPRS，實(shí)現(xiàn)故障判斷處理；實(shí)現(xiàn)交互式課件及實(shí)際操作等光線交換機(jī)的安裝設(shè)置，實(shí)現(xiàn)各種通信設(shè)備的安裝設(shè)置，通過模擬軟件對接線及實(shí)際操作進(jìn)行模擬。

3 仿真系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

面對維護(hù)人員仿真培訓(xùn)的需要，在原有配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的架構(gòu)模式設(shè)計(jì)，從硬件結(jié)構(gòu)上劃分，配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)主要包括配網(wǎng)主站系統(tǒng)、配網(wǎng)通訊系統(tǒng)及配網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)等各個(gè)層次的相互協(xié)同工作。根據(jù)仿真系統(tǒng)的一般設(shè)置要求，在硬件配置上，應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則：第一，具有可靠性、可維護(hù)性的特點(diǎn)；系統(tǒng)資源設(shè)置必須滿足一機(jī)多模的要求；滿足仿真系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行的要求；第二，同一類型的電氣設(shè)備應(yīng)均勻分布，避免出現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行瓶頸；第三，引進(jìn)新技術(shù)、新設(shè)備，延長仿真系統(tǒng)的生命周期。在配網(wǎng)自動化仿真系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)中，只有滿足系統(tǒng)的一般要求，仿真系統(tǒng)才能為運(yùn)行維護(hù)人員提供可靠的培訓(xùn)內(nèi)容。

因此，對于仿真系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，在遵循可靠性、可維護(hù)性等原則上，科學(xué)合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)各個(gè)主站及終端通信設(shè)備的功能，包括：

（1）主站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對于配網(wǎng)模擬培訓(xùn)主站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一般采用集中控制的方式，由于配網(wǎng)模擬培訓(xùn)主站系統(tǒng)是電網(wǎng)監(jiān)控、管理的中心，其既可以提模擬培訓(xùn)的虛擬操作功能，也可以提供良好的人際界面，可完成模擬操作、系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)、控制執(zhí)行及設(shè)備管理等功能，通過主站系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與其他終端系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。因此，配網(wǎng)模擬培訓(xùn)主站系統(tǒng)是數(shù)據(jù)處理的中心。

（2）終端及通訊系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，配網(wǎng)自動化仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的終端主要對系統(tǒng)底層的各種饋線監(jiān)控終端FTU設(shè)備進(jìn)行各種現(xiàn)場信息的采集處理及監(jiān)控，例如環(huán)網(wǎng)開關(guān)、柱上開關(guān)等。由于終端采集對象主要利用模擬負(fù)荷開關(guān)裝置，其可以對負(fù)荷開關(guān)的開關(guān)變位動作、分合動作進(jìn)行模擬，由于虛擬負(fù)荷開關(guān)裝置與FTU終端裝置有良好的性能配合及替換通信功能，包括IEC870-5-101、DNP3.0等規(guī)約。按照可靠性、可維護(hù)性、實(shí)用性等原則，實(shí)現(xiàn)光纖環(huán)終端通信網(wǎng)，采用光纖的方式將FTU信息接入通訊系統(tǒng)，采用有線的方式實(shí)現(xiàn)TTU通信[3]。

4 結(jié)束語

電力配電網(wǎng)自動化仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要目的是為運(yùn)行維護(hù)人員提供仿真培訓(xùn)活動，面對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對電力的安全性需求，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)人員的仿真培訓(xùn)是非常有必要的，完善配網(wǎng)自動化仿真系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)具有推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[2]林強(qiáng).電力配網(wǎng)自動化中EPON技術(shù)的應(yīng)用[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2013，Z1：35-36.

[3]高彬.計(jì)量自動化在縣級供電公司配網(wǎng)線損管理中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2014，5：11.

作者簡介：宋天寧（1989，9-），男，上海人，本科學(xué)歷，助理工程師，電氣工程自動化，國網(wǎng)上海浦東供電公司。