基于变电站的综合监控自动化实训系统的设计

刘 娴张传羽（.南京机电职业技术学院，江苏 南京 0000；.国电南瑞科技股份有限公司，江苏 南京 06）



基于变电站的综合监控自动化实训系统的设计

刘 娴1张传羽2
（1.南京机电职业技术学院，江苏 南京 210000；2.国电南瑞科技股份有限公司，江苏 南京 211106）

摘 要：随着信息化与智能化电气的不断发展，变电站监控系统日益复杂，对人员的自动化技术水平要求不断提高，但目前缺乏相应的实训系统来提高人员的技术水平。本系统的设计是以NS2000系统为基础，具有一个完整的工作过程，实现了专业知识的全覆盖，具有较强的实战意义，有效提高人员经验技术。

关键词：智能变电站；自动化实训系统；设计思路

一、应用背景

随着我国智能化电气的不断发展，变电站监控系统日益复杂，在国网公司“大运行”、“大检修”的新型体制下对于变电站运维人员的自动化技术水平要求有极大的提高。

在各大专院校的电力及自动化专业中，院校没有条件在实验实训过程中，进行真实的变电站监控检测。因此学生的技能训练只能流于表面，不能与企业的岗位技能需求接轨，无法体验真实的工作过程。另一方面，在电力行业内部，运维人员的培训工作需求不断。在职人员要不断学习新的知识技术，个人技术能力也要不断地培养提升，没有一套切实可行的技术方案来支持工作人员的培训，帮助人员技术的提高。因此需要一套能够模拟变电站综合监控系统的实训系统来满足这一需求。

二、变电站综合监控系统的发展

随着智能化电气的不断发展，尤其是电子式互感器和智能化开关等机电一体化设备的出现、现代计算机高速网络技术在实时系统中的开发利用以及变电站运行操作培训仿真等技术的日趋成熟等，变电站进入了数字化的新阶段。自动化监测系统已经变成了变电站建设中最不可或缺的二次应用系统。

图1变电站自动化实训系统的系统架构图

变电站监控系统的功能在变电站内一次开关刀闸位置状态、遥测值实时变化、告警窗实时告警、光字牌提示告警信息、语音告警、对开关刀闸遥控等基本功能的基础上，还具备遥测越线告警、事故追忆、遥测曲线绘制、各类报表自动生成、事故反演、停电拓扑着色等功能。

随着信息技术发展与监控系统智能化的要求日益增强，现在的变电站监控系统还具备智能告警专家分析系统、AVQC电压无功自动调节系统、CVT电流电压调节系统、历史告警系统查询系统等。

三、系统设计思路

实训系统是基于NS2000变电站自动化监控系统平台软件，并进行适用于培训的需求的简化与修改，是变电站的实际操作系统的原样重现，具有较强的实战意义。实训系统包括站控层和间隔层，它是通过数据交换机连接在一个通信网络中，如图1所示。站控层包括NS2000变电站系统模拟服务器，NS2000变电站系统模拟操作员工作站，NS2000变电站系统工程师工作站。间隔层包括测控装置、保护装置、模拟断路器和模拟测试源。NS2000系统配合的调度端模拟软件，用于数据的分析处理、画面显示、遥控下发等。

测试源通过输出电压电流数据用于模拟真实环境中的电压电流输出，拟断路器用于真实的模拟断路器的跳合闸时间，从而实现系统对真实工作环境的模拟。

测控装置用于采集运行设备的电压电流等电气参数，进行电能监测、分析、控制等。变电站系统模拟服务器，通过IEC61850前置通信模块与测控装置通过前置规约程序通信，采集测控装置上遥信、遥测数据，并且通过前置模块从规约下行遥控、遥调命令对装置进行控制。

操作员站通过以太网将遥控、遥调命令传递给主服务器前置下行，NS2000模拟变电站工作站通过内部协议加载服务器的数据库和前置实时数据，供操作人员对二次设备进行状态监视和控制。模拟操作员工作站通过网络从主服务器上同步实时数据（包括四遥量和画面报表等）。

四、具体内容

在NS2000工作站上通过监控画面可对模拟断路器发出遥控命令。在画面上根据某个对象发出控制命令后，NS2000工作站首先发出遥控预置命令，确认遥控对象和遥控对象的位置，装置回复返校报文，预置命令确认无误后，NS2000工作站发出遥控执行命令控制装置出口，从而带动模拟断路器变位。当通过操作模拟断路器发生位置变化时，遥信cos和soe信号会通过IEC61850协议上送相应的变化位置，NS2000服务器，服务器前置收到遥信变化时一方面把变化遥信记录入库，一方面发送给告警窗和画面以及音响程序，使得运维人员可以更加直接地看到位置变化。

根据保护装置整定值，利用模拟实验源对保护装置加量模拟保护动作环境，模拟保护装置故障跳闸，触发保护事件和开关跳闸信号通过IEC61850前置通道上送给NS2000服务器。

通过以上一些模拟操作真实的再现，变电站自动化系统运行实况，具体功能和配置如下：

1 配置测控和保护的IEC61850装置cid模型，分配装置的IP地址。利用装置的cid模型生成后台所需的SCD模型。利用SCD模型使用NS2000系统自带软件自动生成NS2000变电站自动化监控系统的后台数据库。

2 在数据库中配置NS2000变电站自动化服务器、工作站、工程师站与装置必须在统一网段上，配置前置通信协议为IEC61850。

3 当模拟断路器发生位置变化时，可以在菜单/图形浏览中观察相关的开关刀闸位置变化的情况，可以在菜单/前置监测中观察到上送的soe报文和遥信位置变化报文。在菜单/画面浏览里可以找到相应的开关刀闸图形，点击右键在弹出的右键菜单中选择遥控合/分选项，对开关进行遥控操作。遥控控制成功后，模拟断路器会上送相应的变化位置显示在画面上。

4 利用模拟实验源加遥测量时，同样可以在菜单/前置监测中看到遥测报文变化的情况，菜单/画面浏览中看到当前的遥测值。遥测值可以在菜单/数据库维护中找到相应的遥测测点，对其进行遥测系数、遥测死区值、遥测限值等的配置。用模拟试验源配合模拟保护动作事件，在告警窗中可以看到相应的保护事件上送。若是故障跳闸，则在画面上可以看到相应开关位置分开。画面上右键点击任一遥测值，在弹出菜单上可以选择历史曲线，可以根据需求显示该遥测值某段时间里的遥测变化曲线。

结语

该系统还可以稍作升级和配升级变成高级培训系统，只需要添加相应的功能模块，NS2000变电站监控平台，还可以拥有智能告警专家分析系统、一体化五防、VQC电压无功调节、画面停电信息现实、事故反演等高级功能。适合于不同级别的学生、新进员工、在岗运维人员、高级运维人员进行培训、测试、练兵及比武。

参考文献

［1］赵丽莉，赵众元.论智能变电站技术及有效应用［J］.中国新技术新产品，2015 （24）：118-119.

［2］刘剑.集中控制变电站的运行管理模式探讨［J］.通信电源技术，2014（1）：96-97.

［3］张逸婕，祁明，施伟成，周晨曦.新建变电站监控信息验收方式的创新探讨［J］.电力安全技术，2014（2）：62-64.

中图分类号：TM63

文献标识码：A

Abstract：With the development of information technology and intelligent electrical， Substation supervisory system become more complex， the automation level of personnel requirements continue to increase. But there is a lack of appropriate training system to improve the technical level of personnel. The design of this system is based on NS2000 system， including a complete work process，to achieve full coverage of professional knowledge， with strong practical significance， effectively improve the experience of technical personnel.

Keywords：Intelligent substation； Automation training system； Design idea