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面向员工培训的电力系统继保自动化 仿真平台搭建

发布时间:2022-12-03 09:57
目录
摘 要 ..............................................................................................................................I
Abstract..............................................................................................................................II
目 录 ...............................................................................................................................III
第一章 绪论 ..................................................................................................................... 1
1.1 研究背景及意义................................................................................................... 1
1.2 国内外研究现状................................................................................................... 2
1.3 继电保护技术的未来发展方向........................................................................... 3
1.4 仿真软件的设计方法........................................................................................... 4
1.4.1 基于面向功能的软件................................................................................ 4
1.4.2 基于面向结构图的软件............................................................................ 4
1.5 仿真系统的结构................................................................................................... 5
1.5.1 电力系统仿真模块.................................................................................... 6
1.5.2 保护运行模块、控制面板与保护屏........................................................ 7
1.5.3 信号输出模块............................................................................................ 7
1.6 本文的主要工作................................................................................................... 7
第二章 仿真平台的物理模型搭建 ................................................................................. 9
2.1 间隔层的概念....................................................................................................... 9
2.1.1 间隔层装置的优点.................................................................................... 9
2.1.2 间隔层装置分类...................................................................................... 10
2.2 站控层的概念..................................................................................................... 11
2.2.1 后台机...................................................................................................... 11
2.2.2 规约转换器.............................................................................................. 11
2.2.3 五防工作站.............................................................................................. 11
2.3 面向对象技术简介............................................................................................. 11
2.4 仿真平台的物理搭建......................................................................................... 14
2.5 仿真实验室的搭建注意事项............................................................................. 16
2.6 本章小结............................................................................................................. 16
第三章 继电保护装置仿真的实现 ............................................................................... 18
III
3.1 概述..................................................................................................................... 18
3.2 继电保护仿真的实现......................................................................................... 20
3.2.1 微机保护仿真原理.................................................................................. 20
3.2.2 微机保护仿真实现.................................................................................. 21
3.2.3 RCS-941A 型微机保护运行情况............................................................ 22
3.3 RCS-941A 型微机线路保护装置调试功能的实现........................................... 22
3.3.1 前期校验与检查...................................................................................... 22
3.3.2 距离保护.................................................................................................. 23
3.3.3 零序过流保护.......................................................................................... 23
3.3.4 低周保护.................................................................................................. 24
3.3.5 输出接点检查.......................................................................................... 24
3.3.6 打印动作报告.......................................................................................... 25
3.4 完成输出仿真结果............................................................................................. 25
3.5 本章小结............................................................................................................. 26
第四章 自动化设备仿真的实现 ................................................................................... 27
4.1 通信规约的定义................................................................................................. 27
4.1.1 通信规约定义和内容.............................................................................. 27
4.2 通信规约分类..................................................................................................... 27
4.2.1 循环传输规约.......................................................................................... 27
4.2.2 问答式传输规约...................................................................................... 28
4.2.3 面向字符的通信规约.............................................................................. 28
4.2.4 面向比特的通信规约.............................................................................. 30
4.3 NS2000 后台数据修改的实现 ........................................................................... 31
4.4 本章小结............................................................................................................. 31
第五章 继保自动化仿真应用情况 ............................................................................... 32
5.1 仿真实验室的应用情况..................................................................................... 32
5.1.1 技能竞赛类成果...................................................................................... 32
5.1.2 标准编制类成果...................................................................................... 33
5.1.3 技术创新类成果...................................................................................... 33
IV
5.2 经济效益和社会效益分析................................................................................. 33
5.2.1 减少系统搭建费用................................................................................... 33
5.2.2 有效开展员工培训................................................................................... 34
5.3 仿真实验室的应用不足之处............................................................................. 34
5.3.1 系统稳定性不足....................................................................................... 34
5.3.2 承纳人员不足........................................................................................... 35
5.4 仿真实验室的扩建计划..................................................................................... 35
5.4.1 工程概述.................................................................................................. 35
5.4.2 质量控制.................................................................................................. 36
5.5 本章小结............................................................................................................. 37
总结与展望 ....................................................................................................................... 39
参考文献 ........................................................................................................................... 41
致 谢 ............................................................................................................................... 44
V
第一章 绪论
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
继电保护的技术发展经历电力系统的快速发展下,已经发生了巨变。追溯到 50
年代以前有电磁型、感应型或电动型继电器组成的机电式到 50 年代初出现的电子式
静态保护装置,接着是八十年代往集成电路化的领域更新,逐渐创造出现代的微机
保护装置。
传统的保护测试方式具有灵活性差且成本高等缺点,并且无法观察保护装置内
部元件的工作流程。对于整个电网的安全运行当中,继电保护装置起到的作用至关
重要,随着计算机技术的普及,电力系统可以通过应用越趋发展成熟的计算机数字
仿真技术,把电力系统里面各种故障过程重现,通过数据,可以对在不同工况下发
生的原理保护的动作行为进行研究,同时对保护的动态响应过程进行观察以及分析,
检查出各种影响因素,进而评价保护的原理并实施相关改进。继电保护的技术开发、
理论研究、教学培训以及工程师培训在继电保护数字仿真技术中凸显着重要的应用
价值。在电力系统当中,新技术尤其是自动化设备在二次设备中的应用占比越来越
多,变电站的自动化程度也越来越高,按照南方电网公司一体化战略的工作要求,
变电站站端自动化系统目前已经由原来隶属调度中心的自动化班组划归到变电管理
所继电保护班管理。原继保班组人员的自动化系统技能知识水平与自动化现场工作
要求还存在较大的差距,需要进行较系统全面的学习培训,才能满足新的工作要求。
从原调度中心转入继保班的原自动化人员在继电保护方面的技能水平也需要提升,
才能满足继保和自动化一体化的要求。
而且,每年新分配来的大学生和县局的大学生也在继保自动化班组实习,也需
要对他们进行系统的岗前培训和实操技能培训,有助于他们更快更好地适应新的工
作和环境。然而,集中理论讲解、现场观察等传统的培训方式效率低下,已经无法
满足日益提升的培训和研究开发要求。而利用计算机技术及智能控制理论,利用合
适的退运二次设备及备品备件搭建一个继保自动化仿真平台,模拟变电站的运行环
境,为本论文的研究奠定了硬件上的基础。在试验室环境下,继保自动化人员可以
进行大胆的操作和试验,无需疲惫奔于各个变电站进行培训,也不必担心害怕发生
误操作的风险,不会影响设备的安全运行,而培训操作环境与现场实际又是完成一
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样的,互动性强,能快速提升员工技能水平,掌握专业实操技能,处理故障得心应
手,减少停电时间,提高供电质量。
1.2 国内外研究现状
本文通过搜集参考文献,参阅大量国内外的研究资料,研究材料显示继电保护
的数字仿真培训系统在现阶段已经有不少的学者进行了研究,部分研究成果也能在
电力系统中产生一定影响。根据文献[1]~[5]描述,此类仿真实的研究通常有以下三
种类型的研究方向:
建立状态方程研究保护装置内部的动作行为。这类型方法的核心是建立状态方
程,状态方程会详细地分析继电保护装置的内部动作行为,建立模型,对其进行公
式计算、分析并产生详尽的描述,最后通过数字仿真的方式得到计算结果。这个模
型可以接受的人工波形来自于 PT 以及 CT,通过接收的波形来计算继电器的暂态响
应,进而获得暂态性能。通过此类型方针得出的结果较为精确,但此类型仿真工作
量太大而且工作过程过于具体,对于比较复杂的整套保护装置的仿真难以完成。
通过模拟电子信号测定保护装置的动作行为。这类型的方法是采取加入模拟电
子信号,采用电力系统电磁暂态程序(简称 EMTP, Electromagnetic Transient
Program),制造出电子试验信息,测定保护装置的动作行为。 此类型的原理是通过
将 D/A 转换和功率放大,EMTP 仿真结果通过仿真模拟量的形式输出,这些信号的
功率用于检测现有的继电保护装置。通过利用电力系统发生的实际故障,在故障中
获得的故障数据用于测定保护装置的动作行为,这是通过模拟电子信号测定保护装
置的动作行为的第二种方法。故障记录使用标准的输出格式,通过功率放大,并进
行 D/A 转换,从而检测继电保护装置。此类研究类型,更有利于检验继电保护装置,
但在装置的初始开发阶段,对专技人员的协助工作、认知保护装置原理、电路结构
以及参数选择这些方面比较乏力。此类型检测不能提早发现装置发生的问题,测试
装置的结构非常复杂,一旦在样机上发现问题,有可能会产生经济损失。
继电保护装置和电力系统双仿真结合,分析保护装置的保护行为。为成功实现
继电保护装置的仿真,此类型仿真方法需要采用电力系统的仿真。在仿真过程当中,
通过对电力系统仿真进行故障设置,获得故障电流和故障电压,然后通过向继保装
置输入设定的”Input 信号”,从得出的结果当中来分析该装置的保护行为。在现阶段,
电力系统广泛采用 EMTP,因其可以向继电保护装置稳定地输入清晰的信号,而且
2
第一章 绪论
电磁暂态程序能为电力系统精确模拟其暂态行为。另一方面,继电保护装置也并非
完美,其独立模型是由其它的编程语言开发的,由此而产生的缺陷,往往表现为跳
闸信号不能在保护动作之后顺利传输到 EMTP 中,也更不能顺利地控制其断路器模
型。
就目前发展状况而言,主要作用为培训的继电保护仿真系统有三种,分别为:
全软件仿真系统、全硬件仿真系统以及软、硬件混合仿真系统。纯软件的继保仿真
培训系统,在仿真软件的研发领域的真实度较高,但这类型培训系统的开发难度非
常大;纯硬件的继保仿真系统,是完全基于继电保护装置,连接上相关的信号进行
模拟;软、硬件相结合的继保仿真培训系统,采用真实的保护以及仿真软件综合实
施模拟,该培训系统的仿真程度高,节约成本,方便操作且适用性很强。
综上所述,在电力系统中引入自动化装置,用于搭建继保自动化仿真平台的实
例非常鲜有,可见本论文具有一定的创新性。随着现代化计算机技术的不断发展,
企业在一体化的大背景下,自动化程度不断增高,技术要求不断加强,二次仿真培
训系统的搭建,配备有完善的保护配件、测控系统、操作系统、模拟断路器配件、
中控及监控系统于一身,将对完成工程师的培训以及员工的培训显得尤其重要。
1.3 继电保护技术的未来发展方向
设备、操作、监事微机化。微机化应该普及到综合自动化系统当中的每一个子
系统,还应该在相应内涵中实现系统里面的功能软件化以及系统内信息数字化,这
样可以彻底替代传统常规变电所里面的机械型、机电型或者模拟型的设备,也能够
大幅度提升二次系统的运行可靠性以及更好地保护了电气性能。实现了操作系统、
监视系统的微机化,可以使对变电所的监控实现人机联系更加方便和实用。
通信局域网络化、信息化、光缆化。信息技术已经被普遍应用于综合自动化的
系统当中,由此可得,系统内具有的抗电磁干扰能力比较强,使得信息数据可以达
到快速输送,可以及时满足到系统的需求。同时,可以实现灵活组态,实现信息数
据的组块化结合,方便系统的扩充,大幅度提升系统的可靠性能,使得电缆的复杂
敷设得到简化,电网设计更趋向于合理,为电缆的施工提供了便利。
智能化的运行和管理。自动报警系统、自动报表生成系统、无功调节电压、小
电流接地选线等方面均属于常规自动化的功能,智能化除了常规自动化的功能表现
以外,还具有在线自诊断的综合性较强的功能,可以及时将信息传输至控制中心,
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提升了信息传输的速度,将信息传输由被动模式转变成主动模式。
1.4 仿真软件的设计方法
现代社会网络技术、计算机技术的飞速发展促进了电力系统的自动化程度提升,
计算机技术的普及在一定程度上也刺激着数字仿真技术的发展,也有一种说法,电
力系统的科研水平能力提升,主要因素在于衡量电力系统仿真技术的水平的高低。
在变电站仿真研究的早期,微机保护仿真就投放了大量的资源进行研究,早期
获取的部分良好成果体现了微机保护仿真在变电站仿真当中的重要性。一般来说,
我们惯用的软件设计方法有两种,一种是基于面向功能,另一种是基于面向结构图
[1],这两类型的设计方法由于其本身的不足,每当进行部分维护或部分更新的情况
下,就会导致众多麻烦的产生。
1.4.1 基于面向功能的软件
习惯上把需要完成的各种功能按照系统的描述,划分成不同的模块的功能区,
每个被划分开的独立模块能够单独对电力系统的功能区进行分析,模块与模块之间
通过接口配件来进行独立区间彼此的联系。对于实现预定的功能以及软件的开发来
说,基于面向功能的软件设计方法比较容易实现,可是此方法若要进行软件修改或
者需要对已经划分的功能区进行修改,这种修改对软件来说是要付出高昂的代价的,
稍有微小的变动也会对软件的整体造成全局的修改,造成严重的骨牌效应,全部都
要更改。然而,在针对模型修改方面,为了在仿真时能够准确做好选择,部分商业
用的软件程序会在程序设计的时候,配套建立多个模型。这样会使到软件设计的程
序变得尤其复杂,造成人力、资源浪费,软件的维护变得困难,若以后的变化需求
发生超出设计程序以外的变化,还是会造成修改引发的骨牌式全局崩溃。
1.4.2 基于面向结构图的软件
针对面向功能的软件设计方法,为解决其全局性崩溃的问题,伴随着计算机技
术的不断发展以及对电力系统的深入研究,越来越多的仿真程序通过采用新的思路、
模型和算法出现在人们的眼前,而这些新的仿真程序普遍共同点是根据系统的结构
图构造数学模型。我们统称这类型的设计方法为基于面向结构图的软件设计方法。
与面向功能的仿真方法相比,面向结构图的仿真方法运用软件模块化的设计思想,
通过采用多个线性和非线性的环节,利用系统框图的方式用于描述电力系统。这种
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第一章 绪论
仿真方法的优点非常突出,模拟的对象与系统中的各个环节能一一直观匹配,有点
在于一方面可以随时灵活地在仿真的过程中对系统结构和环节进行参数修改,另一
方面,为保证各环节均具有较好的数值稳定性,可以针对环节的类型以及输入特性
选择最优计算方法,这样可以综合提升测试对象的整体仿真精度。
基于面向结构图的软件设计方法需要在仿真前形成测试系统的结构图。在电力
系统当中,即便是电力专业的技术人员也比较难将电力系统结构图使用典型的线性
模块、非线性模块、网络模块或者扰动信号模块表示出来,在形成电力系统图的过
程当中会造成比较多的麻烦。尽管这种软件设计方法相比基于面向功能的软件设计
方法优点突出,但实现的难度较大,导致在约束下的发挥空间比较有限。
随着该领域的不断发展,一种新的仿真技术,面向对象技术已经被引进继电保
护仿真软件的开发研究当中,而且该项技术已经逐渐受到重视和使用。面向对象技
术是综合利用多个概念、对象来构造系统的一种软件开发的方法,其概念涵盖类、
传承、封闭、组合、包装和多态性等。主要由四个方面组成:对象模式分析客户需
求,系统设计,编程语言完成软件系统,面向对象的方法检测。简单地说,我们可
以认为面向对象技术就是通过从系统自身结构的角度出发,以类和对象设定为基础
单元,模块化、高效化地设计出软件,以达到软件易于维护且运行费用低的目的。
一般面向对象的系统均采用四个概念来设计实现。
1.5 仿真系统的结构
这类型仿真系统的基础是系统前台的图形界面以及系统后台的图形编辑、静态
和动态值、潮流、短路计算以及继电保护的模拟系统数据库所组成。通过图形编辑
系统对电网系统画出主接线图像,在相应位置输入元件参数,与所画图像形成参数
数据库,在作出故障设置之前,运用数据库资料,需要对该电网进行潮流计算。根
据故障设置时输入的信息,继电保护装置会对发生故障的地方进行故障判断,并对
确认出现故障的位置给予相应的处理反馈措施,这些措施的实现,都是通过系统的
操作界面来运行的。下图展示了仿真系统的系统结构:
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实验室
后台监控主机
网络交换机
串口1
RCS-941A保护
串口2
RCS-978保护
NSD500测控 NSC300保护总控
图 1.1 仿真系统的实验室系统结构图
Fig. 1.1 System Structure of Simulation System in Lab
图 1.2 仿真系统的系统结构图
Fig. 1.2 System Structure of Simulation System
下文将对仿真系统的结构模块进行分别介绍:
1.5.1 电力系统仿真模块
在电力系统当中,图形编辑、潮流计算、故障计算一共三个模块部分,共同组
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第一章 绪论
成了电力系统的仿真模块。在使用过程中,操作人员可在第一模块中编写出主电力
接线图,并在接线图中对各个配件和原件的参数进行输入和校正,然后在第二模块
当中依照操作人员给出的配件和元件的参数,计算绘制的主电力接线图和电网的潮
流电量,在接线图中动态显示出计算结果,然后,操作人员在电力线路上选取任意
位置安置某种电力故障,第三模块将现场依照故障参数以及信息,形成新的电力系
统数学模型,自动开展故障计算。继电保护装置将会自动接收来自第三模块的运算
报告,继电保护装置的动作行为仿真将会在保护装置运行进行运算结果判断之后控
制实现。
1.5.2 保护运行模块、控制面板与保护屏
针对 RCS-941A 微机保护装置,本操作系统拥有很强的故障包容率,几乎能在
所有的动作行为出现故障的情况中对其进行仿真。依照保护运行模块的工作原理,
该装置会自动建立算法对仿真的运算结果和装置内部的逻辑关系进行分析判断,以
此获得继保装置的仿真动作行为指示。若图形界面模块上,亮起了批示信号灯,表
示在该灯所属的继电保护装置区域中相应区域就发生了故障,电网图所对应的位置
的断路器也已经断开。
操作人员可以通过面板控制和保护屏上压板投切逻辑关系构成的保护控制模
块,这些模块经过进行逻辑运算,用于协助实现保护是否加入、保护能不能正常运
行、能不能出口、能不能启动跳闸这些状况。
1.5.3 信号输出模块
信号输出模块可通过内部逻辑运算系统,对保护运行模块在进行保护的过程中
所产生的的信号变化进行校正。而控制面板以及电力系统的仿真模块接收到输出信
号以后,会引起主模块发生反应动作。人机交互部分作为保护仿真实现的主要单元,
在控制面板显示、保护屏及其信号显示控制等方面作出表现。保护仿真的效果关系
到微机保护装置中的每一个组分,各组分均有对应的模块仿真密切影响着最终的准
确率。信号输出模块是整个仿真系统的中心组成部分。
1.6 本文的主要工作
本文通过对退出营运使用的二次设备进行系统研究,对电力系统内一次设备进
行监察、测量以及控制等程序并作出相应记录。本文将继电保护装置仿真与设备仿
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真相结合作为主要的研究方法,所涉及的仿真系统是由面向对象技术开发,综合运
用两种自动化仿真以及继电保护装置仿真操作于一身。本文为增强继电保护的仿真
效果,着重对保护装置的操作和调试功能进行仿真操作,这操作成为本次研究中的
一个重点。本文主要采用 RCS-941A 型以及 RCS-978 型微机保护装置作为研究基础,
着重研究这两种型号的微机保护装置的保护原理及其所需的输入量、各个保护模块、
出口信号、定值设置、各个保护的投切功能、装置面板显示和操作功能等,并且文
本还研究了仿真 NS2000 后台数据修改的操作(一次接线图绘制、运行人员名单更
改、后台定制更改等)。作者对研究的内容作出了下列的安排:
1.首先搭建电力系统仿真平台的间隔层,主要材料为退出营运使用的 RCS-941A
线路保护装置、RCS-978 主变保护装置、NSD500 测控装置。
2.实现 RCS-941A 型和 RCS-978 型继电保护装置的仿真。
3.建立 RCS-941A 型以及 RCS-978 型继电保护装置的距离保护、零序保护、纵
差保护等各种保护模型,通过故障判定模块仿真保护装置,在图形界面模块中输出
保护装置的动作行为。
4.熟练操作仿真系统,对相关工作人员进行安全操作、回路故障排查的教育与
培训。
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第二章 仿真平台的物理模型搭建
第二章 仿真平台的物理模型搭建
二次设备主要由两部分组成,一是间隔层设备,二是站控层设备。本章所述的
间隔层设备是由三部分装置构成:测控、继电保护以及与站控层网络接口的装置;
本章所述的站控层设备主要由后台主机及其配件、远动发生装置、交换机装置及其
他相关的构建所组成。
2.1 间隔层的概念
变电站和电厂两者对于电力系统的控制目前主要是分为站控层以及间隔层,而
在数字化变电站被普及之后,则又出现了新的“过程层”。在这三个层次当中,间隔
层是核心部分,主要作用于一次设备的保护控制;采集本层实时信息的数据;推进
本间隔闭锁;优先发出控制、统计运算和数据收集的命令;操作同期控制和其它控
制;发挥通信功能的纽带作用。与此同时,从安全角度出发考虑,双口全双工设计
的信息传输网络接口能有效提升数据传输的冗余,以确保网络通信的可靠性。
间隔层装置指的是按变电站内电气间隔配置,实现对相应电气间隔的测量、监
视、控制、保护及其他间隔层装置,可以通过对操作现场的原始数据进行直接采集
并传输到站控计算机,实现网络同步。同时,间隔层对站控层发出的控制操作命令
进行收集、判别、闭锁以及同步检测后,然后开始操作和控制装置。间隔层也能够
独立控制和操作隔离开关和断路器。间隔层装置的安装地点普遍设置在各继电器小
室中,测控装置连接通信网,间隔装置也可按电气设备间隔配置,安装在各自独立
的测控装置中。
2.1.1 间隔层装置的优点
一般来说,间隔层装置具有以下优点:按电气间隔配置的原则使得因间隔层装
置故障所产生的影响被限定,不会超出本层而影响到其他的电气间隔;另一方面,
监控对象不再是变电站的整体,而仅仅是其中的某一个电气间隔,由于单个装置所
需配备的 I/O 点数量较少,从而缩减了整套装备的体积,增加了装置安装的灵活性。
间隔层装置除具备传统的输入输出功能外,还集成了同期合闸、防误联锁等高级功
能,保护测控综合装置更是把监控功能和微机保护功能合而为一,实现了功能与效
率的提升,并且降低了装置成本。
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2.1.2 间隔层装置分类
按照使用的功能进行分类,间隔层装置在分层分布式变电站的综合自动化系统
中,主要由以下六大类所组成:
1)保护测控装置。一般情况下,保护测控装置在电压小于 110KV 的中低压电
力系统中使用,如:站用变压器综合保护测控装置、电感器综合保护测控装置、电
容器综合保护测控装置、输电线路综合保护测控装置等等。这些装置会主要作用于
保护及测量电气间隔中的设备、断路器和隔离开关等,以及保护与之对应的电气间
隔相关的其它任务,这不但能降低装置的成本,而且还能够增加动力电缆的占用比
例,减少二次电缆的应用比率。
2)测控装置。该类型装置用于测量某一间隔的电气量、控制这个间隔及与其对
应的其它电气间隔的任务,这种装置面向的对象主要是断路器或直接面向变压器等,
测控装置是变电站自动化系统中至关重要的组成部分。
3)保护装置。顾名思义,该类型的装置的主要作用就是保护某一间隔装置。保
护装置的种类有母线、短引线以及输电线路等线路保护装置,还有断路器保护装置
等其它保护装置。
4)公用间隔层装置。不同的生产厂家会对该类型装置给予不同出厂配置,实际
工作过程当中,部分公共信号需要在变电站中的一个或者多个公共间隔层装置以开
展信息的收集或处理的步骤,可集中处理,也可以分散处理。
5)自动装置。在此用备用电源自动投入装置作例,当线路或用电设备发生故障
的时候,该装置能够迅速、准确地自动把备用电源投入用电设备中,或把设备切换
到备用电源上,以免用户断电的情况发生。
6)操作切换装置。在功能上甚至是软件开发的层面上说,测控装置与微机保护
装置属于完全不同的两个概念,但两者在输出/输入接口和 CPU 逻辑运算模块等硬
件回路上有很多设计共同点。电力系统发展至今,电子计算机的 CPU 运算能力得到
不断提升,系统中也逐渐出现越来越多的超大规模集成电路,保护和测控功能必定
随着社会发展的要求融为一体,将来保护测控合一装置必定会逐步应用在高压、超
高压的电气间隔中。
此外,还有其他的智能装置和附属设备,这类型装备与上述装备共同作用,形
成了整体运行当中不可或缺的组成部分。
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第二章 仿真平台的物理模型搭建
2.2 站控层的概念
本文所述的站控层是指厂站级的监控,最常见的就是变电站中的监控系统。站
控层的主要设备包括后台机,规约转换器,五防机,远动机等。本文所搭建的平台
由于仅需对子站内的通信实现,故远动机的安设不作考虑。
2.2.1 后台机
后台机的主要功能是提供当地的现场监控以及远动总控,另外还能提供后台转
发功能(比较少用特例砚都站 存在弊端)负责整个系统的协调和管理,保持工程数据
库的最新最完整备份;(后台及远动总控数据库分开)负责组织各种历史数据并将其
保存在历史数据库服务器。后台机提供了大部分功能的操作界面,能够显示多种视
图、文档、告警提示信息及管理信息;提供远程控制、远程调控等的操作界面,提
供监护界面并可按需求开展人机交换,为操作员提供了很大的方便。
2.2.2 规约转换器
规约转换器的作用是接收实时数据,这些数据有可能来自不同的厂家机器。规
约转换器对这些数据进行相应的预处理以及规约转换,然后通过网络传送到后台机,
一备一用的双前置机在工作时互为热备用状态,如果其中一台工作站发生机械故障,
系统将自动切换另一台工作站进行工作。通常来说,规约转换器均与串口通信的设
备连接,接收到的均为软报文信号,出现转发调度的状况很少,常常仅上送到后台
机。
2.2.3 五防工作站
在主接线图上对生成的操作票采取模拟执行,在操作票生成的过程中检测操作
条件;对新加入的操作票模板进行编辑,新操作票的生成仅需更改设备对象中的部
分数据;对操作票中的设备对象进行查询、信息修改、对象存储和资料管理;与电
脑钥匙进行通讯。五防工作站有 2 种类型:一种是独立五防系统,另一种是监控系
统与五防一体化系统,两者的操作和维护界面有较大的不同。
2.3 面向对象技术简介
二十世纪 60 年代,面向对象技术的概念已经诞生,直至发展到 80 年代才开始
被引进于计算机应用范畴,然后被广泛应用于系统工程、计算机软件、人工智能等
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方面。面向对象技术在 90 年代初进行了深度发展,包括对象、实例、类、锁闭、
继承、多态等的理论概念被深度探讨描述,协助人类客观上认识模拟范畴,有助于
人类实现复杂的大型工程,为工程提供了客观的模拟基础以供评价。
面向对象技术以对象为基本因素分析客观的世界,深入仿真事件的组织结构,
高度模拟客观世界,通过抽象来实现模拟对象与对象之间的相互关系和作用,这种
思想首先诞生于计算机程序语言的设计当中,然后随着人们模拟仿真技术的发展以
及对对象的了解深入,该项技术慢慢覆盖至诸如信息管理系统、工具开发、操作系
统以及用户界面和数据库管理等等的各种复杂的工程领域当中。
对象作为面向对象技术的核心,也可描述为对其中一个信息和该信息的相应处
理。研究人员将对象划分成两大类,一类存在于客观世界当中,另一类存在于目标
系统当中。客观世界中的对象是一种实体存在于现实当中,例如:一部手机、一幢
别墅、一台电脑、一包纸巾,也可以是线性代数中的数字矩阵,或者可以是真实存
在的任意处理过程。目标系统当中的对象可用公式表示为:对象=数据+操作。这种
类型的对象是面向对象的程序设计当中的对象,可以说是属于特殊的数据结构,这
类型数据结构包括对象的一系列形状数据,以及对这些数据实施的各类型操作。
面向对象技术是运用抽象的方式对客观世界当中的对象以及各对象彼此间的联
系、相互之间的作用实现了映射,将客观世界的对象映射到目标系统当中,用以模
拟仿真,通过运用类、聚合、继承等多态性概念构造软件开发的方法。从系统内部
的结构为出发点,面向对象技术以类和对象作为基本单元对复杂的系统进行剖析,
这样的分析方法能使设计出来的计算机软件实现模块化[6]、易于维护、可重复使用,
大大地降低了研发和数据更改时产生的成本,提高了软件的实用性和质量。总体而
言,面向对象技术的设计方法原始思想就是从现实世界中的客观存在的事物出发进
行模拟仿真。
下文对面向对象技术中的对象、类、封装性、继承性以及框架这些概念进行描
述:
(1) 对象。面向对象技术的核心组成部分,是仿真系统的最原始的单位。通过对
客观实体进行模型化和抽象化,将客观世界的对象映射到目标系统当中。对象名称、
对象属性、对该对象实施的操作可以同称为对象。这三者之间的关系是,对象属性
被对该对象实施的操作封装,对外屏蔽,仅可以实现封装的操作。对象与对象之间
12
第二章 仿真平台的物理模型搭建
的信息传递是由信息来实现的。
(2) 类。不同对象之间具备相同的对象属性,或具备相同的数据,或被实施同样
的操作的对象,或具有相同模板的对象的集合称为类。每一对象均由类来实施创建,
在类当中创建一个对象,就是创建一个类的实例。
(3) 封装性。为实现隐藏对象的相关信息,将一个客观实体的属性、数据或对其
的操作措施合并成一个整体,并令其成为对象模型,对象之间仅可以在设定的操作
界面上实行信息传递,这种方法称之为封装。这种做法能限制在对象的内部进行对
象修改,不会产生整体性的骨牌效应,使得数据调用灵活方便,增加了数据操作过
程中的可靠性。
(4) 框架。由类来实现的对象的高级形态表现为由框架来实现的对象。框架的最
重要的一个属性是可重复性,设计类别是属于可重用的种类,依照实际工程而设计
目标,计算机程序员能够对程序框架进行扩展、制定以及应用。框架[7]具有非常良
好的设计性能,不但在设计上可以重复使用,而且还可以实施代码的重复使用。
(5) 继承性。继承是指对象类与另外对象类之间进行数据同步或者动作同步的原
理,这种机制发生在对象类与关联对象类之间[8]。为实施数据与操作同步,父类能
将部分甚至全部属性让子类对象继承,子类对象还可以新增自己的属性。对象类之
间的继承性一方面能够减少代码冗余,另一方面还可以借助协调性以降低对象与对
象间接口的数量。
综上所述,若在系统当中使用面向对象技术的设计方法,对象就能对应客观存
在的各个事物,对象间的内部属性、相互间的联系能表现事物的静态及动态特征,
客观事物之间实际存在的各种联系能够直接地映射到系统当中,这个映射是通过对
象类之间的消息关联、继承关系以及聚合关系等方式进行表达。
在当今计算机仿真技术发展迅猛的时代,面向对象技术方法以及毫无疑问地成
为了当代的主流技术。直接的映射,作为模型对问题域之间的一种直接反映,方便
的性能造就了这种技术成为主流。这种直接映射能客观保持了过渡过程当中的自然
和连续,从分析设计到编程测试的各个阶段实现无缝连接,大大降低了软件开发难
度,降低了程序人员的工作量,提高了软件的准确性。
面向对象技术并不局限于特定的一种语言,作为一种思维概念,VC 是应用面向
对象技术的最好工具。利用 VC 能够实现多种应用程序、底层各种平台以及直接面
13
华南理工大学工程硕士学位论文
向客户的计算机程序软件的研发,鉴于 VC 使用 C++语言以及与 Win32 紧密相连,
本文所涉及的所有程序的编写,为方便研究与统一程序语言,均采用微软系统的
VC++6.0 来实现。
2.4 仿真平台的物理搭建
研究过程中,要搭建仿真实验室,就必须配置这两部分的设备,而原继保实验
室中的设备并不完善。原继保实验室只有一台 RCS-941A 线路保护装置(南瑞继保
电气有限公司)、一台 RCS-978 主变保护装置作为间隔层设备,而并没有如图 2.1 所
示的站控层设备。为解决研究设备的空缺,弥补设备配置所需已顺利完成课题的研
究,研究团队通过利用 NSC300 规约转换器、DELL 后台机、交换机各一台以及部
分通信和电源线路,按照相关电力系统的规范搭建完善一个实验室,该实验室基本
具备齐整的间隔层和站控层设备。后台机采用如图 2.2 所示的 NS2000 系统。搭建后
实验室设备列表如下:
间隔层:NSD500 测控装置(国电南瑞科技股份有限公司),1 台;RCS-941A
线路保护装置(南瑞继保电气有限公司),1 台;RCS-978 主变保护装置,1 台。
站控层:NSC300 规约转换器(国电南瑞科技股份有限公司),1 台;DELL 后台
机主机,1 台;交换机,1 台。
图 2.1 站控层设备示意图
Fig. 2.1 Schematic Diagram of Equipment in Station Control Floor
14
第二章 仿真平台的物理模型搭建
实验室
后台监控主机
网络交换机
串口1
RCS-941A保护
串口2
RCS-978保护
NSD500测控 NSC300保护总控
图 2.2 NS2000 系统示意图
Figure 2.2 Schematic Diagram of NS2000 System
在使用国家以及行业标准的前提下,我司在搭建仿真培训系统的时候主要是采
用与现场实际运行型号一致的主流设备,并且会使用行业和企业最新的技术实施规
范,由此搭建而成的仿真系统,具备有设备比较齐全的间隔层以及站控层。如下图
2.3 可以看到,后台机的监控系统是由南瑞科技厂家提供的 NSC-2000 系统,该系统
与目前运行的主流配置基本一致,可以基本满足员工技能培训的需求。
15
华南理工大学工程硕士学位论文
图 2.3 二次仿真培训系统示意图
Figure 2.3 Schematic Diagram of Secondary Simulation Training System
2.5 仿真实验室的搭建注意事项
在仿真实验室的搭建过程当中需要注意以下的几个方面:(1)、应该在具备良
好通风及散热条件、设备布局合理且紧凑的地方搭建实验室;(2)、应尽可能选用
公司内的主流设备运用到系统当中,而且,在设计二次回路的时候应该尽可能使设
计与现场保持相同或者尽量一致,尽可能确保仿真培训吻合于现场实际;(3)、仿
真实验室需要具备一定的可扩展性,能够使多个厂家的设备得以兼容,可以满足到
不同的培训以及学习的需求,有一定的预留地,可以满足到日后的仿真系统扩充。
2.6 本章小结
二次设备主要由间隔层设备以及站控层设备两部分组成。间隔层设备由测控、
继电保护以及与站控层网络接口的装置三部分构成;站控层设备主要由后台主机及
其配件、远动发生装置、交换机装置及其他相关构建所组成。
面向对象技术以对象为基本因素分析客观的世界,深入仿真事件的组织结构,
高度模拟客观世界,通过抽象来实现模拟对象与对象之间的相互关系和作用,这种
思想首先诞生于计算机程序语言的设计当中,然后慢慢覆盖至信息管理系统、工具
开发系统、操作系统以及用户界面和数据库管理等等的各种复杂的工程领域当中。
16
第二章 仿真平台的物理模型搭建
原继保实验室只有一台 RCS-941A 线路保护装置、一台 RCS-978 主变保护装置
作为间隔层设备,为了补充实验室中的设备配置不足,研究团队通过利用 NSC300
规约转换器、DELL 后台机、交换机各一台以及部分通信和电源线路,按照相关电
力系统的规范搭建完善一个实验室,该实验室基本具备齐整的间隔层和站控层设备。
后台机采用 NS2000 系统。
在仿真实验室的搭建过程当中需注意在具备良好通风及散热条件、设备布局合
理且紧凑的地方搭建实验室;尽可能选用公司内流设备,设计二次回路时应尽可能
使设计与现场保持一致,确保仿真培训吻合于现场实际;仿真实验室需具备一定的
可扩展性,可满足日后仿真系统扩充。
17
华南理工大学工程硕士学位论文
第三章 继电保护装置仿真的实现
3.1 概述
为了充分让培训人员学习 RCS-941A 微机线路保护装置的基本原理,使培训对
象熟悉此装置在系统各种工况下的有可能发生的情况,令培训人员学会通过此装置
用于为事故后的辅助分析,本文主要考虑现场使用比较广泛,适用面较广的装置进
行研究[9],最终采用 RCS-941A 型继电保护装置进行仿真。在现阶段,采用多单片
机组合的多 CPU 硬件结构的微机保护装置,在高压和超高压线路领域当中已经成为
了参照的指标[10],由于需要同时照顾相互兼容的仿真系统,这些仿真装置的设计还
有实现措施的基准,已经都被限定成这种结构的微机保护装置。培训人员在使用此
微机装置时,需要先学习该装置的内部结构,装置的结构框图由下图 3.1 所展示:
图 3.1 微机保护装置的结构框图
Fig. 3.1 Structure Diagram of Microcomputer Protection Device
由于数据采集系统属于公共部分,在装置中到处都适用电压频率转换原理,装
置分别向每个保护插件发出指示,要求发送输出信号,然后由每个独立的保护插件
各自完成收集信号、对值标度进行变换、完善测频、保护功能运算等各项程序[11]。
最后,保护插件按照命令,实现了各种程度的保护作用。而保护插件中的起动元件
因采用“三取二”回路,起动各套保护装置的出口回路,在有电力故障发生的时候,
装置若要输出动作命令,每次都至少需要完成两种保护的起动元件动作。这样便能
增加保护装置的安全性能。
这套装置采用拥有方便的菜单控制和操作界面的液晶显示屏作为显示出口,真
18
第三章 继电保护装置仿真的实现
正实现了人机对话的方便且适用性强,无需使用独立的打印机。基于上述所有特点,
根据各个保护模块的流程图而进行的微机保护仿真就是基于实际模型的,通过使用
程序来模拟实现其保护功能。由此可知,仿真系统应能做到如下要求[12]:
1)可视性
要求保护屏的正面布置图、微机保护装置的正面布置图可视。微机用户在液晶
屏上进行设置,控制各种保护的投入和退出,通过运算,用户可以在保护出口处获
取输出信号。保护装置上的指示灯应在保护动作完成后亮起,信号继电器此时应显
示掉牌信息,相应的故障信息也应显示于液晶屏上。
2)实用性
技术员在操作过程当中,应充分考虑仿真的覆盖性,在各种运行模式下均设置
多个故障,经过数据处理,校核并确保保护动作的精确。
3)真实性
保护的动作行为应该在设置中尽量与仿真系统的图形界面一致。
RCS-941A 装置的快速主保护元件有两部分组成,一种是工频变化量方向元件,
另一种是零序方向元件,前者构成快速Ⅰ段保护,下图 3.2 表示保护程序的结构框
图:
图 3.2 保护程序逻辑框图
Fig. 3.2 Logical Block Diagram of Protection Program
19
华南理工大学工程硕士学位论文
进入判断环节之前,系统的主干程序需要接受电压和电流等的试验数据,如图
3.2 所示,系统在判断程序中的时候,一般来说,将根据指示命令判断是否满足起动
条件,然而选择进入正常运行程序或者进入故障运算程序。进入正常运行程序后,
系统将会对收集的数值进行自动零漂,并且会对系统的运行状态进行检查,系统进
行检查的内容包括交流电压断线检测、准备手动判别、变化量制动电压形成测试、
重合闸充电检测等等[13]。系统运行异常时,程序会通过报警指示发出告警信号。故
障计算程序将会对各种故障进行保护算法的平行计算,而且系统故障计算程序还会
进行跳闸逻辑判断验证,并且整理好事件报告、故障报告等。整体来说,数学建模
在继电保护仿真中的地位非常重要。下文将分别对各元件的数学建模进行介绍。
3.2 继电保护仿真的实现
3.2.1 微机保护仿真原理
微机保护在进行仿真运算的过程中,为获取每条线路的电流和电压,需要利用
数据库中的数据进行潮流和短路计算,然后将运算结果传输至微机保护以判断这些
输入的数据量是否引起保护动作。基于逻辑动作仿真的思路[14],该运算系统以微机
保护装置的实际构造原理为对象,能仿真系统的各个部分得以实现,下文是具体的
运算过程:
a.首先是触发起动条件,系统运算根据比较输入的数据与所设定的定值,判断
是否满足故障计算程序的准入条件,若保护具备主要和备用的关系,这还需要依照
系统设定的时间顺序,为各个保护设置延时动作。
b.然后是故障计算程序开始判断,故障计算程序进行各种平行的保护算法的运
算、进行跳闸逻辑的判断并且给出被判断事件的故障报告。在故障计算程序中涉及
的算法主要有三种:变化量方向计算、距离测量计算以及零序方向测量计算。在跳
闸逻辑判断中,系统原有设置保护的定值 33,与算法计算过程输入的运算数据进行
比较判断,决定是否引起保护动作,如果保护动作,系统则发出跳闸信号,信号发
出的信息会存档并且记录在事件报告之中。
c.在保护动作后,跳闸信号发出后,该动作的信息会在保护的控制面板上表现
出来,电网图形中的断路器模块会显示断开,动作元件、动作时间、故障相、故障
类型等系列信息也会在控制面板上显示。接着要进行拓扑连接的支路关联属性修正,
进行故障检查,然后重复进行步骤 a ,再判断启动元件的动作。
20
第三章 继电保护装置仿真的实现
d.最后,保护恢复到正常运行状态的途径有两种,一个是完成上述步骤后的自
动恢复,另一种是通过手动复归恢复。经过上述逻辑运算,从引起启动到切除故障
点一直到保护恢复到正常运行状态的全过程均可以实现继电保护动作的仿真。
3.2.2 微机保护仿真实现
本系统为以下系统实现了仿真:保护原理的仿真;保护装置面板;保护装置的
保护屏;RCS-941A 线路。下文将对如何实现这些仿真分别进行介绍。
1)保护运行模块仿真
数学模型通过面向对象技术进行封装,依照电力系统继电保护的工作原理,这
些数学模型转变成继保仿真的类模块。装置运行过程中,由于保护原理配置客观不
但反映了保护装置的保护对象,也是保护装置在不同的工作条件下做出相应动作情
况[15] 的客观反映,因此,保护运行模块为保护原理配置方案予以实际保护。
通常来说,根据保护装置的保护对象所提出条件,保护运行模块应该由对照条
件相应的功能元件,结合逻辑单元和时间单元组建构建起保护装置的保护原理配置
程序,共同发挥作用以保护装置的特定功能。在微机保护运行的过程中,保护模块
能够彻底使实际微机保护装置的保护元件模型实现,保护元件能够产生启动,选相、
工频变化量阻抗、接地阻抗等的作用,这些保护元件构成能够被运用形成与之对应
的保护配置文案。将保护装置中的多相选择模块、启动模块、方向判断模块及出口
信号这些共同的处理模块都放到保护运行模块的基类中,然后从中获得(距离保护、
零序保护、高频保护等其它保护类,能够方便对模块进行维护,并能提高保护运行
模块的可重用性。综上而言,仿真系统通过对象的映射,能够对实际微机保护装置
及其各种运行情况进行比较完整的模拟,重合闸的仿真在保护运行模块当中不得缺
少。多年以来,电力系统的运行经验可以得知,由于供电线路发生故障的特性属于
瞬时性,自动重合闸的功能实现能够大幅度增强保护的仿真程度[16]。研究人员可以
在故障设置中设置测量短路持续的时间,通过实践进行判断,判断该故障的类型属
于瞬时性还是永久性,以此实现自动重合闸的功能。另外,可以通过保护的压板设
置来确定是否安装重合闸功能。
2)保护屏、面板的仿真
人机交互部分在保护仿真、实现仿真中的地位非常重要。在实际操作当中,人
机交互部分主要由微机保护装置的保护屏控制及显示、面板控制和信号显示等方面
21
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组成。人机交互部分是进行封装设计的过程中,主要的方针对象是实际保护装置的
保护屏以及整个控制面板,而这些部分成为仿真系统中人机交互部分的重要内容。
为了增加了在系统仿真图中仿真的可视性,同时也为了能通过控制界面上的图形进
入保护装置,系统在线路的两端设置了专属的保护标志,当操作板控制指针移动至
保护标志上,点击鼠标,就可以直接进入保护屏界面,完成控制界面进入到保护装
置的操作。
3.2.3 RCS-941A 型微机保护运行情况
在实际的工程条件当中,RCS-941A 型继电保护装置普遍使用于电力系统的各
大型工程当中,故因其使用的广泛性,为了充分让培训人员学习 RCS-941A 微机线
路保护装置的基本原理,使培训对象熟悉此装置在系统各种工况[18]下的有可能发生
的情况,令培训人员学会通过此装置用于为事故后的辅助分析,本文面向对象技术
的仿真主要采用 RCS-941A 型继电保护装置实施。
RCS-941A 微机型保护装置属于数字式电路快速保护装置,装置的保护过程由微
机实现。该保护装置设置有三段相间以及接地距离保护、四段过流保护和低周保护。
与此同时,该装置装配有重合闸功能、负载过荷告警功能、频率跟踪以及采样功能。
另外,该保护装置还配置了交流电压切换以及跳合闸操作回路[18],可使用于 110KV
的输电线路中,作为主保护及后备保护。
3.3 RCS-941A 型微机线路保护装置调试功能的实现
为了检验继电保护装置的运作功能模块是否正常运动,为了对继电保护装置的
运行状态进行检查和设置,同时也要将继电保护装置的实际动作情况与保护设计的
原理进行比对,在正常使用 RCS-941A 型微机保护装置之前,需要对继电保护装置
进行调试[19]。
3.3.1 前期校验与检查
首先要进行交流回路的校验,点击菜单列表中的“保护状态”,在子级菜单中点
选“DSP 采样值”,然后在弹出的新窗口上依次输入额定电流电压的数值,采样值的
所得运算结果应该等同于实际加入量,允许的误差可以在百分之五以内。
然后,对各组输入节点进行检查。点击菜单列表中的“保护状态”,在子级菜单
中点选“开入状态”,在操作界面上对各输入接点进行接通,开入量的数据会有相应
22
第三章 继电保护装置仿真的实现
的调整。
开展调试工作之前,还需要进行整组试验,为保证内部压板有效,整定压板定
值在试验前应将“投闭锁重合压板”选项设为 0 选项,除该选项以外,其它内部保
护压板的投退控制字选项都应设为 1 选项。在进行整组试验的过程中,仅靠外部硬
压板进行投退保护。试验开展时,零序电流需接入至试验组当中,在做反方向故障
时,应当确保所投加的故障电流应小于额定电压与阻抗Ⅰ段定值的比值[20]。
3.3.2 距离保护
操作过程简单描述:首先在操作屏中整定保护定值中分别找到“投Ⅰ段接地距
离”、“投Ⅰ段相间距离”、“投重合闸”以及“投重合闸不检”这四个选项,并将这
四个选项均设为 1 选项,然后等待保护装置充电至灯亮,向系统中加入故障电流 5
安培,加入故障电压数值为距离Ⅰ段阻抗定值的 4.75 倍伏特,模拟发生三相正方向
的瞬时故障,控制面板上相应的指示灯亮起,距离Ⅰ段动作的动作时间显示为 10 至
30 毫秒,动作相显示为”ABC”。
接着,向系统中加入故障电流 5 安培,加入故障电压数值为距离Ⅰ段阻抗定值
的 4.75*(1+零序补偿系数)倍伏特,模拟发生单相接地正方向的瞬时故障,控制面
板上相应的指示灯亮起,距离Ⅰ段动作的动作时间显示为 10 至 30 毫秒,
重复上述步骤开展距离Ⅱ、Ⅲ段的保护,在此过程中,注意设置故障量的时间
长于保护定值的时间。
最后,输入故障电流 20 安倍,故障电压 0 伏特,对单相接地、两相和三相反方
向故障进行分别模拟,距离保护不动作。
值得注意的是,在进行前加速逻辑校验时,距离Ⅱ段的前加速功能投入[21]同时,
试验过程中必须带着开关进行;而当距离Ⅱ段的前加速功能不投时,可以只带合位
进行各项试验。
3.3.3 零序过流保护
操作过程简单描述:首先在操作屏中整定保护定值中分别找到“投Ⅰ段零序方
向”、“投重合闸”以及“投重合闸不检”这三个选项,并将这三个选项均设为 1 选
项,然后等待保护装置充电至灯亮,向系统中加入故障电压 30 伏特,加入故障电流
数值为零序过流Ⅰ段定值的 1.05 倍安培,模拟发生单相正方向故障,控制面板上相
23
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应的指示灯亮起,液晶屏幕显示为“零序过流Ⅰ段”。
接着,向系统中加入故障电压 30 伏特,然后加入故障电流数值为零序过流Ⅰ段
定值的 0.95 倍安培,模拟发生单相正方向故障,零序过流Ⅰ段保护不动;
再向系统中加入故障电压 30 伏特,然后加入故障电流数值为零序过流Ⅰ段定值
的 0.95 倍安培,模拟发生单相反方向故障,零序过流保护不动;
最后,重复上述步骤分别校验Ⅱ~Ⅳ段,值得注意的是,设定故障量的时间要比
保护定值的时间更长,校验时,需要把零序功率方向灵敏角固定设置在 3°,该灵敏
角与定值无关联。
3.3.4 低周保护
操作过程可简单描述如下:仅投压板,首先在操作屏中整定保护定值中分别找
到“投低周保护”、“投重合闸”以及“投重合闸不检”这三个选项,并将这三个选
项均设为 1 选项,投加三相对称电压以及三相电流模拟正常的系统状态,加入的三
个相间电压都要大于低周低压闭锁定值,加入的电流应大于 0.06IN,然后等待保护
装置充电至灯亮。
将模拟系统中的频率调低至低周保护低频定值,允许误差少于 0.03Hz,直至控
制面板上的相应的跳闸灯亮起,充电指示灯熄灭,液晶屏幕显示为“低周动作”。
将“低周保护滑差闭锁”选项设为 1 选项,重复投加三相对称电压以及三相电
流模拟正常的系统状态步骤以及逐渐调低频率的步骤,
根据试验所加的滑差与低周滑差闭锁定值的大小,后者高的时候,保护开放低
周保护,前者高的时候,保护应靠近闭锁低周保护。试验过程中所使用的试验仪的
调频步长和算法影响着所测滑差的精度,在实际的系统中,频率是连续平滑变化的,
模拟的精度将更高。
3.3.5 输出接点检查
接点开闭描述:首先应该令装置处于电源关闭的状态,调节 903、904、909、
910 以及 911 闭锁接点至闭合状态;当装置处于正常运行状态时,闭锁接点断开;
当装置 TV 断线时,所有报警接点应处于闭合状态。
当保护装置的出口跳闸回路处于断开状态时,将 B 型主保护、距离保护以及零
序过流保护压板设置投入状态,为了模拟三相故障的情况,此时需要输入故障电流
24
第三章 继电保护装置仿真的实现
10 安培,输入故障电压 0 伏特,此时发信以及跳闸接点应闭合。
断开出口跳闸回路,将主保护、距离保护、零序过流保护压板设置投入状态,
将重合闸整定调节至“不检”,重合闸充电后,为了模拟三相故障的情况,向系统输
入故障电流为 10 安培,输入故障电压为 0 伏特,此时保护重合闸动作,合闸接点应
由断开状态转为闭合[22] ,合闸接点编号为 903-906、908-910、916-917 以及 922-923;
将保护装置的出口跳闸回路设置成断开状态,为模拟线路处于过负荷状态,投
入相电流过负荷控制字,输入负荷电流超过过负荷定值,过负荷接点应由断开状态
转为闭合,过负荷接点编号为 918-919、920-921。
3.3.6 打印动作报告
在操作屏幕上选择打印动作报告按钮,可通过控制面板上的菜单或显示屏幕上
的按钮完成打印指令,显示屏上完成打印指令只可打印最后一次动作的动作报告。
打印内容包括:起动开入量及其变位、故障波形、起动过程中自检变位以及保护动
作时的定值等。
值得注意的是,在线路保护装置中,当跳闸脉冲发出后一个周波内的数据之后
进行故障选相及测距的计算。在进行试验时,实验仪器应在收到保护跳闸命令 20 毫
秒之后再将故障电流切断,确保断路器的跳闸时间不少于 20 毫秒。
3.4 完成输出仿真结果
保护动作的结果将会在仿真运算完成之后会在显示屏上表示。动作序号、保护
的类型、故障相、动作以及跳闸时间等的保护动作信息都会被表示在显示屏上。如
图 3.3 所示,距离保护会将故障的位置信息显示出来。用户可以通过选择按钮翻看
动作及故障位置等的信息。在保护装置的控制面板上也会显示保护装置的动作信息,
同时也会在面板上有相应的指示灯亮起。
图 3.3 保护动作信息
Figure 3.3 Information of Protection Action
25
华南理工大学工程硕士学位论文
动作信息的实时记录是在微机保护当中必不可少的,这些信息不但可以方便继
保工作人员了解动作的情况,而且当用户有翻看旧的故障信息时,系统可记录下所
有历史动作信息情况。为实现系统的整体调试提供了坚实的数据支持。
3.5 本章小结
为充分使培训人员熟知 RCS-941A 微机线路保护装置的基本原理,使培训对象
熟悉此装置在系统各种工况下的有可能发生情况,令培训人员学会通过此装置用于
为事故后的辅助分析。本文综合多方面原因考虑,一方面考虑现场使用的广泛性,
另一方面考虑到该装置适用于研究的领域较广,最终决定采用 RCS-941A 型继电保
护装置进行仿真。
RCS-941A 型继电保护装置的菜单控制方便,而且操作界面简易,能够真正实
现了适用性强的人机对话方式。基于上述所有特点,根据各个保护模块的流程图而
进行的微机保护仿真就是基于实际模型进行的仿真,通过使用程序来模拟实现其保
护功能。仿真系统能做到如下主要要求:
1.可视性。要求保护屏的正面布置图、微机保护装置的正面布置图可视。
2.实用性。在各种运行模式下设置多个故障,校核并确保保护动作精确。
3.真实性。保护的动作行为应在设置中尽量与仿真系统的图形界面一致。
26
第四章 自动化设备仿真的实现
第四章 自动化设备仿真的实现
4.1 通信规约的定义
4.1.1 通信规约定义和内容
通信规约,也称通信协议、通信控制规程或者传输控制规程。该规约指的是进
行通信的双方必须共同恪守的相关条例和约定。
通信规约格式上包括:收发方式、传送速率、帧结构、帧同步字、位同步方式、
干扰措施等内容。具体步骤包含:信息分类、分循环周期传送,系统对时数据收集
方式和设备状态监视方式等内容。
4.2 通信规约分类
按照传输模式对通信规约进行分类,可以分为循环传输规约以及问答式传输规
约。按照传输的基本单位进行分类,通讯规约可以分为面向字符的通信规约以及面
向比特的通信规约。本节将对这四种通讯规约的模式进行介绍:
4.2.1 循环传输规约 [23,24]
循环传输规约是一种同步通信方式,在往调度端输送数据的时候,这种规约因
其以厂站为主动,可以通过稳定的速率循环上传,依照约定的帧格式,实现数据连
续循环不间断地传输。单循环若出现内容复杂,信息量大导致传输延时过长,该种
规约方式可在下个循环将上一循环中出现错误的传输内容补传。
循环传输规约的帧长度可以改变,不同的循环周期可以实现传送多种帧类别,
重要信息的传送时,如遥测量则可优先通过变位遥信传送,这样的实施方法可令平
均循环时间缩短,区分循环量、随机和插入量均可采用不同的形式进行信息传送。
图 4.1 表示循环式传输帧格式:
功能 校验
 信息码
码 码
图 4.1 循环式传输帧格式
Figure 4.1 Frame Format of Cyclic Transmission
27
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功能码区储存了各种信息字于这区形成不同的信息内容,大小为 8bit,信息码
区表示此区储存了的信息内容, 大小为 32bit,校验码区用于信息码的检查和对错误
信息码的纠正,避免了传输过程当中受到外界的干扰,校验的方法是循环冗余法,
此区大小为 8bit.
4.2.2 问答式传输规约
问答式传输规约是一种非同步通信方式,信息传输需要调度端先向厂站端主动
给出查询命令,子站反馈响应后,信息才可以开始输送。调度端会不断向子站召唤
接收一种信息,直至接收到新的输送指令,调度端才会开始发起另一次新的询问。
厂站端对信息若进行优先传送[25],尤其是当模拟量超出范围时进行信息传送的
时候。信息在传输过程中,主站可以发送信息传送指令,向子站要求接收远动信息,
也可以向子站发出发送某种其他类型的信息[26],使用于多点交互工作的场合,每个
独立的工作点可独立地进行信息接收,打破了传统点对点的信息传送方式,实现了
多点对多点的远动通信系统信息传输网络,但这种方式必须采用全双工或半双工信
道。下图 4.2 展示了问答式信息传输所需的报文格式。
图 4.2 问答式传输的报文格式
Figure 4.2 Message Format of Q&A Transmission
4.2.3 面向字符的通信规约
面向字符的通信规约的传输基本单位是字符。这种规约方式需要添加数据传输
的起始位以及停止位,该方式将所需传输的控制信息和数据都转码成为字符这一基
本单位,信息的传输是通过字符这一基本单位进行的。字符以及字符与字符的组合
28
第四章 自动化设备仿真的实现
能够形成独立完整的信息传输结构,出于这一原因,字符在信息传递的过程中会出
现字符间隔,因此,非同步通信规约也是属于面向字符的通信规约。
面向字符的规约当中有一种类称为二进制同步通信规程,这种规约与非同步通
信规约相比较,不同之处在于,二进制同步通信规程将字符组合组成数据块,以打
包的方式进行数据或信息的传输。
二进制同步通信中的数据单元是由数据块、块校验字符、控制字符以及标题字
符所构成的。二进制同步通信在进行数据传输时,若出现长数据传输的时候,该种
规约能把长数据划分成若干个数据块,再以数据块作为单位进行数据传输。系统会
将打包好的数据块进行组别编号,每个数据块都有独立的序号码,不但可以理清数
据块与数据块之间的逻辑关系,还可以降低数据传输过程中出现重复发送和接收的
问题,提高了数据传输的准确性。
当规约选取水平垂直奇偶校验的时候,校验的过程应该先面向字符,进行水平
偶校验,然后面向整个数据块,进行垂直偶校验。规约校验的内容是标题、正文、
一直到组终字符(DLE ETB)或者文终字符(DLE ETX);数据块的需要附上校验
结果再进行数据传输。若选取循环冗余校验进行校验时,校验的生成式应该选取
[27,28,29]:
g(x)=x16+x12+X5+1
校验的内容与上文一致。
下文将介绍数据块的格式以及所涉及的控制字符:
数据块的基本格式
(内容有标题和正文) SYN SYN SOH 标题 DLE STX 正文 DLE ETX 校验码
无标题的格式 SYN SYN DLE STX 正文 DLE ETX 校验码
SYN SYN DLE SOH 标题 DLE STX 正文组 1 DLE ETB 成组组合的格式 校验码......SYN SYN DLE STX 正文组 n DLE ETX 校验
图 4.3 数据块的格式以及控制字符
Figure 4.3 Data Block Format and Control Character
SYN 表示同步字符,实现接点之间点的字符同步,有单同步以及双同步的同步方
式;
29
华南理工大学工程硕士学位论文
SOH 表示序始字符,报文的标题信息或者报头开始常用的字符,序始字符在标
题中包含的信息有源与目的地址以及路由指示等。
STX 表示文始字符,习惯在正文或者数据块的开始的位置作标志。
ETB 表示组终字符,表示报文分成多个数据块的结束。
ETX 表示文终字符,通常用于标志报文文本的结束。
4.2.4 面向比特的通信规约
下文将介绍面向比特的通信规约中所涉及的控制字符以及控制序列的信息:
确认已正确接收到的目标发送数据
块;确认有关监控信息,表示具有
接收数据的能力。
确认字符(ACK) SYN SYN 0/1 DEL ACK
否认已经正确接收到目标发送的数 否认字符(NAK) SYN SYN DLE NAK
据块;否认有关监控信息,表示不
具有接收数据的能力
询问字符(ENQ) SYN SYN 站地址 DLE ENQ 在发生轮询或者选择控制序列的时
候使用
拆链字符(EOT) SYN SYN DLE EOT 表示数据传输已经结束,收发关系
要被拆除,收发双方不再有关系
图 4.4 比特的通信规约中所涉及的控制字符以及控制序列的信息表
Figure 4.4 Information of Control character and Sequence in Bit Communication Protocol
面向比特的通信规约中,转义字符(DLE)被增加至控制字符之前,避免数据
二义性的发生,这种行为称作字符转义。
二进制同步通信不但能支持字符数据的传输,还能够支持二进制数据的输送,
但在传送二进制的据过程中,数据必须被组合成数据块。与此同时,因为二进制控
制字符组合具有随机性,字符组合的过程中,很有可能出现位串,为避免该情况的
发生,保证数据传输过程中的准确性以及透明性,使得控制字符组的位串不会导致
控制的混乱,二进制同步通信添加应用了字符填充法,发送方可以在有机会产生争
议的位串前方加入一个转义字符,接收方一旦收到连续的两个 DLE 时,则只选取其
中一个 DLE。这样能够避免了位串所产生的影响。
面向比特的通信规约中的二进制同步通信规程,因为其规程简单,只需占用很
30
第四章 自动化设备仿真的实现
少的缓存容量就能实现,有着相当多的优点。但其兼容性不佳,控制规程与特定的
字符编码集的关系难以分割,数据块与控制序列的编码格式有异,容易产生二义性,
使用不便,传输效率较低,控制序列中的差错校验能力可靠性低,依赖性强。在实
际应用中,对于该规程仍需选择性使用。
4.3 NS2000 后台数据修改的实现
在使用仿真实验室的过程当中,若需要更改数据库的资料或者修改各个组态的
配置,可以通过进入自动化后台监控 NS2000 进行模拟操作予以实现。员工在进行
培训的过程当中,可以对自动化后台监控 NS2000 进行操作,随意修改数据库的信
息,检测每个设置参数的功能,理解这些参数的影响范围,大大地增强了员工的互
动性能。对 NS2000 后台数据进行修改,不但不必顾虑错误地修改数据从而引发误
操作,错误的操作将带来整套系统发生难以预测的崩溃局面,而且后台数据的修改
不会影响设备的正常运行,甚至设备的运作是保持在安全运作的状态当中不受后台
数据改变而影响。
相反地,企业员工在仿真实验室中通过培训,能快速提升技能水平、迅速掌握
专业知识,这样还能够更好地反馈于实验室,提高后台信息修改的准确率,实现后
台信息修改与员工业务水平提升的良性循环,最大限度地提高培训效果,增强员工
的工作能力。
4.4 本章小结
通信规约,也称通信协议。通信规约涉及的内容比较广泛,主要包括信息传送
格式以及信息传送的具体步骤两个方面。
在使用仿真实验室的过程当中,若需要更改数据库的资料或者修改各个组态的
配置,可以通过进入自动化后台监控 NS2000 进行模拟操作来实现。员工在培训的
过程当中,可以对自动化后台监控 NS2000 进行操作,随意修改数据库的信息,检
测每个设置参数的功能,理解这些参数的影响范围,大大地增强了员工的互动性能。
员工在掌握专业知识后,还能够更好地提高后台信息修改的准确率,实现后台信息
修改与员工业务水平提升的良性循环。
31
华南理工大学工程硕士学位论文
第五章 继保自动化仿真应用情况
5.1 仿真实验室的应用情况
仿真实验室主要以推动肇庆供电局职工乃至供电系统内职工广泛而深入地开展
继保自动化技术技能创新、解决生产现场实际问题、培育一批高技能的人才为主要
的目标。仿真实验室主要分成三个组别:技术创新组、技能提升组以及培训课件开
发组。技术创新组职能包括:“移动”自动化的工作指南创新、继保自动化入门基础
知识创新以及研制二次电缆屏蔽层“免焊接”接地器创新;技术提升组职能包括:
理论培训技能提升、实操培训技能提升以及职业规划技能提升;培训课件开发组职
能包括:继保类课件或软件开发、安自类课件或软件开发、直流类课件或软件开发
以及自动化类课件或软件开发。
仿真实验室主要应用成果分为三类:技能竞赛类成果、标准编制类成果以及技
术创新类成果。
图 5.1 仿真实验室实景图
Figure 5.1 View of Simulation LAB
5.1.1 技能竞赛类成果
仿真实验室主要承接南方电网公司、广东电网公司、广东省职工协会以及市级
电网系统公司的各种技能竞赛,自搭建以来,实验室参与技能竞赛 10 余项,获得南
方电网公司“同心杯”调度自动化厂站调试检修技能竞赛团体一等奖、广东电网公
32
第五章 继保自动化仿真应用情况
司继电保护工职业技能竞赛团体三等奖以及广东省职工职业技能竞赛团体三等奖等
多项殊荣。
5.1.2 标准编制类成果
仿真实验室按照南方电网的标准编制了《南方电网公司 220kV 继电保护标准化
作业指导书》、《南方电网公司继电保护验收作业规范》、《南方电网公司继电保护定
检作业规范》、《南方电网公司厂站二次接线标准》、《500kV、220kV 系统二次原理接
线图集》、《南方电网公司电网建设施工作业指导书和验评标准(第五部分:继电保
护)》、《南方电网公司 500kV 系统继电保护典型屏图》、《南方电网公司 220kV 系统
继电保护典型屏图》以及《南方电网公司 110kV 系统继电保护典型屏图》等标准。
5.1.3 技术创新类成果
仿真实验室的技术创新方面主要体现在专利和技术创新竞赛方面。仿真实验室
自创办以来,成功申请“小水电联切系统及其小水电无线远跳控制装置”和“二次
电媒专用工具”两项国家实用新型专利;荣获广东电网公司职工技术创新奖项三次,
项目分别为:“提高受小水电影响的线路重合闸和备自投成功率”、“母线保护投入的
风险管控和规范操作步骤”和“搭建二次系统仿真实验室,创建培训和技术研究新
平台”;荣获肇庆供电局职工技术创新一等奖 2 次,分别是站端自动化系统操作员工
作站运行状态监测和主变保护出口检测仪的研发。
5.2 经济效益和社会效益分析
二次仿真培训系统为我司员工提供了一个非常好的经验分享以及技术交流的平
台。可对新加入继保自动化班组及工作经验不足的员工进行安全措施执行、回路故
障排除、设备定期检验、设备验收的培训,使这些员工充分熟悉二次回路的有关细
节、理解二次设备的原理、掌握现场工作技术技能,降低现场作业风险;同时,也
能够召集技术能手一起针对操作现场所出现的疑难杂症进行探讨研究。
5.2.1 减少系统搭建费用
由于在本项目的搭建过程当中,使用了大量的公司退运设备,可以非常有效地
减少了仿真系统的搭建费用。使到原来动辄数十万的继自专业试验室,现在只需数
万即可完成。除此之外,利用本系统可随时进行各种中小规模的继自专业培训,不
33
华南理工大学工程硕士学位论文
但有良好的培训成效,同时也可以有效地节约员工培训所产生的成本。
5.2.2 有效开展员工培训
通过搭建本二次仿真系统,可以对班组成员、新进员工、其他县区同事以及新
调岗员工进行具有针对性的培训,如:入职培训、赛前培训、继保夜校、岗评培训
等,大大提高了员工的技能水平,从而提高营运安全性保障,更好地为电网的安全
稳定运行工作。
5.3 仿真实验室的应用不足之处
仿真实验室在参与技能竞赛类和编制规范的过程中,技术能手在操作的过程中
会发现出有一系列的问题[30,31,32],现阶段,技术能手工作小组在获得已知数据的基
础上,已经针对这些问题对仿真实验室进行积极的改造。直至目前,上一阶段运行
的过程当中,仿真实验室主要出现的问题在下文列出。
5.3.1 系统稳定性不足
仿真实验室现主要参与技能竞赛类比赛为主,在运行过程当中发现系统运行的
稳定性能不足,致使实验室参与技能竞赛获得的奖项等级时高时低,在同等参数条
件下出现的实验结果精度不高,所得输出结果稳定性较低,故有该系统仍存在改进
空间。现我司技术能手工作室针对系统之前的不足,分析各部件之间的内在联系,
查找各部件之间可能出现问题的原因,最终在问题部件上进行修复和更替,以求提
升系统的稳定性能。下图 5.2 展示了仿真实验室升级改造的现场。
图 5.2 仿真实验室升级改造现场图
Figure 5.2 Upgrading of Simulation LAB
34
第五章 继保自动化仿真应用情况
5.3.2 承纳人员不足
鉴于仿真实验室现主要应用于编制南方电网的使用标准以及参与我司职工的技
能竞赛,部分可供使用的功能并未能彻底展开,未能承接我司以外的职工进行技能
培训。虽然仿真实验室设计容纳职工量较大,但在管理人员有限的情况下,未能充
分接纳既有我司员工使用,又要承接友司技术人员培训的任务。因此,仿真实验室
计划将设计容纳人员数量增加,并且增加管理人员数量,以充分满足计划以外的额
外人员进行培训的需求。
5.4 仿真实验室的扩建计划
针对现阶段不足,结合专家意见,综合该仿真实验室的预留建设用地以及现有
的设备和规章制度,对本系统下阶段的修缮提出的搭建计划由下文阐述。
5.4.1 工程概述
本期工程为职工创新项目,工程内容包括屏柜共有 14 面:
1)电源试验屏 1 面。
2)500kV 线路保护屏 4 面:
南瑞继保 500kV 线路保护屏型号:PRC31D-58(包含 RCS-931DMM、RCS-925A、
FOX-41A 装置),2 面;
国电南自 500kV 线路保护屏型号:GPSL603GA-T(包含 PSL-603GW、SSR-530A、
GXC-01 装置),2 面。
3)220kV 线路保护屏 4 面:
南瑞继保 220kV 线路保护屏型号:主一:PRC31BM-02(包含 RCS-931BM、
CZX-12R2 装置),2 面; 主二:PRC31BM-06Y(包含 RCS-931BM、RCS-923A、
电压切换 CZX-12R2 装置),2 面。
4)220kV 主变保护屏 1 面:屏型号:PRC78G2-GD(包含 RCS-978G2、CZX-12R
装置)
5)110kV 线路保护屏 1 面:屏型号:PRC43A-03(包含 RCS-943A 装置)。
6)模拟接口屏 I 面、备自投保护屏 I 面、通信交换屏 I 面。
施工内容:二次电缆铺设、二次接线安装、二次回路调试。
35
华南理工大学工程硕士学位论文
5.4.2 质量控制
5.4.2.1 旧保护屏及其相关电缆拆除
断开旧保护屏柜装置电源、控制回路电源等。
二次回路检查、拆除:
1) 旧保护屏内二次线拆除前需先查清所有电缆的来龙去脉,并写入“二次回路
拆除措施单”内,拆除时严格按照“二次回路拆除措施单”执行。
2) 跳闸回路、信号回路、电流电压回路等拆除前应用万用表测量相关端子均
无出现电位,并对好线芯。拆除时应将电缆两端均予以拆除。拆除过程中每拆除一
个接线,马上用绝缘胶布包裹并固定好接线口。
3) 在运行屏侧拆除相关回路二次线前,用安全警示带将不相关的回路端子排
封装,再以透明胶布粘贴。
4) 将旧屏内已拆除的电缆拉到电缆层,运行屏侧小心抽取已退出运行电缆(注
意电缆层尾纤、消防感温电缆、数据线)。
拆除屏柜:
1) 检查屏柜与基础槽钢连接方式是通过焊接或螺栓连接。如是螺栓连接则用
扳手扭开螺栓,如是通过焊接连接则用磨光机磨切焊接点,现场做好防火措施,准
备好灭火器。
2) 使用撬杠并运用手摇千斤顶作为工具,将屏柜撬离地面,并且慢慢移动离
开原有基础所属的地平面,切忌不能与运行屏发生任何撞击。
5.4.2.2 电缆敷设
电缆敷设前要检查电缆的型号、长度及其外观有无损坏。电缆敷设时要有专人
指挥,号令统一,电缆沟内的电缆要排列整齐,避免交叉;电缆敷设完固定后,应
恢复电缆盖板或填土,电缆穿墙或地板时,电缆敷设后,在其出口处必须用耐火材
料严密封堵。
5.4.2.3 新屏安装、电缆排线及接线
检查阶段:检查盘柜的盘面应平整,内、外表面的漆层应保持完好,盘的外形
36
第五章 继保自动化仿真应用情况
尺寸、仪表安装孔尺寸,盘装仪表和电气设备的型号及规格等应符合设计的规定。
引入新保护屏盘内的电缆及线芯应排列整齐,并对电缆和相应的线芯进行明确
的号码标识,使电线排列科学合理,尽量不交叉,成束捆绑存放。
每次下班前,都必须做好清洁卫生,确保电缆孔洞均都使用了耐火材料进行封
堵,杜绝隐患的发生。
5.4.2.4 二次线接入及调试
二次回路接入之前需要检查装置的绝缘性能。对于接入直流屏电源回路,应在
继保人员的监护下测量电缆是否有接地及短路现象,确认无误之后才可以接入,以
防止直流接地及短路;新二次回路接线时原则上先接新保护屏侧,后接运行系统侧
(接口屏)。接接口屏侧时应用万用表检查接至运行屏端的电缆芯确无电压,跳闸回
路应正确无误后方可接入。
转接前进行新装置本体功能校验。校验流程如下:
1)校验前检查装置各合闸回路及跳闸回路是否已拆除,若没拆除,必须将其拆
除并用胶布包好;
2)屏柜检查及清扫;
3)压板、屏蔽接地及插件外观检查;
4)绝缘检查及反措执行检查;
5)通电初步检查;
6)装置交流元件零漂测试;
7)装置交流量精度测试;
8)装置开入量检查;
9)装置开出触点检查;
10)装置定值校验;
11)装置各种方式下的动作逻辑校验;
12)整组检验;
13)恢复安全措施。
5.5 本章小结
肇庆供电局的仿真实验室主要以推动公司职工或供电系统内职工开展继保自动
37
华南理工大学工程硕士学位论文
化技术技能创新、解决生产现场实际问题、培育一批高技能的人才、提高人才培育
的整体效能为主要目标。仿真实验室主要分成三个组别:技术创新组、技能提升组
以及课件开发组。仿真实验室主要应用成果分为三类:技能竞赛类成果、标准编制
类成果以及技术创新类成果。
二次仿真培训系统为我司员工提供了一个非常好的经验分享以及技术交流的平
台。在经济效益上表现为减少系统搭建费用,充分使用了公司的退运设备,降低了
投资成本;在社会效益上表现为有效地开展员工的技能培训,提高电力系统运行能
力,提高营运安全保障,更好地为电网的安全稳定运行工作。
仿真实验室在参与技能竞赛类和为行业订制技术规范的过程中,发现了一些问
题,亟需技术能手工作室进行改造,这些问题主要表现为:系统稳定性不足以及承
纳人员不足。
38
总结与展望
总结与展望
按照南方电网公司对于一体化战略的工作要求,变电站端自动化系统运维管理
工作已经由原来隶属调度中心的自动化班组划归到变电管理所继保班。相应地,合
并后班组转变为继保自动化班,负责变电所管辖范围内变电站的保护、安自装置、
自动化、直流等所有二次设备的运行维护工作。
由于新技术在电力系统,特别是在二次系统中自动化设备的应用越来越多,继
保自动化班组人员也需要不断地进行学习,更换知识的储备,才能更快地掌握新技
术、新技能,适应电力系统不断发展的新要求。就目前来说,原继保班组人员的自
动化系统技能知识水平与自动化现场工作要求还存在较大的差距,需要进行较系统
全面的学习培训,才能满足新的工作要求。从原调度中心转入继保班的自动化人员
在继电保护方面的技能水平也需要提升,才能满足继电保护和自动化一体化的要求。
而且,每年新分配到班组的员工和县局的新员工也需要在继保自动化班组实习,更
需要对他们进行系统地岗前培训和实操技能培训,这样才能有助于他们更快更好地
适应新的工作和环境。
现在,设备原始、功能单一的继保实验室已经无法满足目前班组人员日益提升
的培训和研究学习需求,随着肇庆供电局对于技能培训,创新培训,员工综合素质
的要求不断增强,一个设备齐全、功能完善而且设计人性化、培训项目合理化、操
作简化的新型实验室的需求将会日益增大。由此可见,若班组内能建立一个功能完
备的实验室,继保自动化人员就可以在这个环境下进行大胆的操作和试验,无需疲
惫奔于各个变电站进行培训,也不必担心害怕发生错误操作的风险,既不会影响设
备的正常运作,也可以其较强的互动性能从而快速提升专业技能,令受训人员迅速
牢固地掌握专业实操技能,提高处理故障的工作效率,进而使工作质量提升。综上
所述,搭建二次系统仿真实验平台,对提升继保自动化班组人员专业技术水平,具
有非常重大的现实意义。
在今后的工作当中,由于继电保护以及自动化设备间兼容和配合程度已经与日
俱增,研究人员已经可以在现存的继保试验室的基础上,通过配备自动化硬件设备
及软件系统,通过与试验室内的现存的继保及自动化备品备件相结合,从而形成一
个成熟的二次系统模拟仿真实验平台,这个平台尝试模拟变电站二次系统的各种运
39
华南理工大学工程硕士学位论文
行参数,供继保自动化班组人员进一步深入培训及研究学习使用。
在实验室的搭建过程中,应充分考虑到区县级单位的待培训人员对新建实验室
的培训使用情况。可考虑对实验室预留地进行报批、开发使用,增设等候室和操作
演练室等,将简单的操作步骤视频化播放教学,提高培训效率,既能解决承纳人员
不足的问题,又能充分使用实验室的预留用地,提高实验室的使用效率。
40
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