CN105405334A - 一种配电自动化系统及其仿真方法 - Google Patents

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何湘宁
何光健
罗强
杨凤生
杨皓然
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Guiyang Power Supply Bureau Guizhou Power Grid Co ltd
Training Service Center Of Guizhou Vocational And Technical College
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    • G—PHYSICS
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    • G09B23/18—Models for scientific, medical, or mathematical purposes, e.g. full-sized devices for demonstration purposes for physics for electricity or magnetism
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Abstract

本发明涉及一种具有在线仿真功能的配电自动化系统及其仿真方法，本发明通过具有在线仿真功能的配电终端实现配网调度的操作仿真、运行方式倒换、事故反演以及故障恢复等仿真培训功能。可以用于配电自动化系统培训场地建设来满足电力部门培训职工的需求，也可用于实际配电自动化系统中，具有较高的使用价值。

Description

一种配电自动化系统及其仿真方法
技术领域
本发明涉及配电自动化领域，具体涉及一种具有在线仿真功能的配电自动化系统及其仿真方法。
背景技术
配电自动化系统是实现配电网运行监视和控制的自动化系统，具备配电SCADA、故障处理、分析应用及与相关应用系统互连等功能，主要由配电自动化系统主站(以下简称“配电主站”)、配电自动化终端(以下简称“配电终端”)和通信网络等部分组成。
作为配电自动化系统监控对象的10kV及以下配网是系统内事故频发的高危区，通过对这部分运行人员进行全方位培训，以提升配网运行人员技能水平，对降低配电网事故的发生率和提高配网的供电可靠性具有重要意义。而用实际投运的配电自动化系统来培训成本高、风险大。
配电主站功能错综复杂，如何对其功能及各项性能指标进行测试、验收、事件追溯、问题分析也是摆在用户面前的难题，尤其是如何考评其当配电网有故障时的故障定位、隔离和恢复对非故障区域的供电的馈线自动化功能缺少切实可行的办法。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种具有在线仿真功能的配电自动化系统及其仿真方法。
为解决上述问题，本发明采取的技术方案为：一种配电自动化系统，包括配电主站、配电终端、通信模块及主站仿真系统，其中所述的配电终端包括在线仿真处理模块；主站仿真系统可与配电终端通讯，控制配电终端工作方式与其协同建立仿真环境。
本发明开发了一种具有在线仿真功能的新型配电自动化终端，该终端不仅具有常规的配电终端的所有功能，还具有在线仿真功能。该终端工作在在线仿真模式下可以与主站仿真系统协作仿真出相对于配电主站来说的各种配电网运行状态。基于该终端构建成的配电自动化教学培训系统可以较好地满足电力职工培训需求；具备在线仿真功能的配电终端构建成的实际配电网自动化系统能够对配电主站进行仿真测试。
为方便用户维护，配电终端具有无线维护功能，所述的配电终端可通过蓝牙与手持设备通信。手持设备通过GPRS和配电主站通讯可以实现运维软件巡检定位、设备定位、远程协助。
根据配电自动化系统进行的仿真方法，主站仿真系统针对配电网不同的运行方式和故障场景进行时域仿真，并将仿真数据和故障数据下发或赋值给配电终端；配电终端将主站仿真系统下发或赋值的仿真数据和故障数据传送给配电主站。
配电终端正常情况下担当常规的配电终端满足配网自动化要求，切入仿真状态后可以对配电主站进行测试与考评。
主站仿真系统启动仿真时，下发进入仿真命令给配电终端。配电终端接到仿真命令后，配电终端的在线仿真处理模块被激活，进入仿真状态。此状态下终端不采集线路的实际状态、不实际操作开关，而是接收主站仿真系统下发的仿真数据、设置的故障点、故障类型和故障仿真动态数据，并上送到配电主站实时系统。
主站仿真系统能够对实际线路进行潮流模拟，能根据电网中的各个参数例如阻抗模拟正常运行方式下的电网潮流，能够计算故障情况下的短路电流。主站仿真系统中预先储备了大量有代表性的仿真用例。当操作人员选定了一个仿真用例并启动仿真通讯后，主站仿真系统将源源不断地将仿真数据传送给配电终端，配电终端在此状态下接收主站仿真系统下发或赋值的各类数据，上送给配电主站。此时配电主站在仿真数据的激励下会做出相应的反映。反映是否符合逻辑、是否达到设计预期将会在此仿真环境下得到考评。通过此平台，也可以开展研究工作。配电自动化系统的仿真方法，包括如下步骤：
步骤一、配电主站向配电终端发送遥控选择命令；
步骤二、配电终端将接收到的遥控选择命令发送给主站仿真系统；
步骤三、主站仿真系统接收到遥控选择命令后根据情况向配电终端发送返校成功命令或返校失败命令；
步骤四、若配电终端接收到主站仿真系统发送的返校成功命令，则将其发送给配电主站；若配电终端收到主站仿真系统发送的返校失败命令，则将其发送给配电主站，本次遥控过程结束；
步骤五、配电主站接收到返校成功命令后，配电主站向配电终端发送遥控执行或撤销命令；
步骤六、若配电终端接收到遥控执行命令则将其发送至主站仿真系统；若配电终端接收到遥控撤销命令，则配电终端回复配电主站遥控撤销确认，本次遥控过程结束；
步骤七、主站仿真系统接收到遥控执行命令后，根据情况向配电终端发送遥信变位帧，若主站仿真系统模拟开关拒动时则无遥信变位；
步骤八、配电终端向配电主站发送遥控执行确认帧、遥控执行结束帧，若配电终端接收到遥信变位帧后，则向配电主站发送遥信变位帧。
优选的，配电主站与配电终端通过以太网的2404端口采用标准IEC60870-5-104规约进行通信。
优选的，配电终端与主站仿真系统通过以太网的2406端口以仿照IEC60870-5-104通讯规约衍生的专用规约通信。
在线仿真系统能够在不影响系统正常运行的情况下，利用平台提供的多态多应用机制建立模拟环境，能够给操作人员提供具有真实感的仿真环境，达到对调度员的培训作用。在线仿真能在配调工作站上运行，且模拟运行不能影响系统的正常监控，实现配网调度的操作仿真、运行方式倒换、事故反演以及故障恢复等仿真培训功能。
采用此方式，相比动模的好处是不需要实际的故障点，节省了投入，并且没有安全危险。相比单纯的仿真软件，此系统是在不影响真实系统的情况下进行的，可以在被培训人员不知情的情况下，模拟电力系统各种运行状态，起到真正的实践作用，大大提高了被训人员的实战能力和水平。
通过此平台，也可以开展研究工作。主站仿真模块的测试用例可以随意增加，启动用例后，就可以在实时系统上进行仿真，展开研究。
本发明通过具有在线仿真功能的配电终端实现配网调度的操作仿真、运行方式倒换、事故反演以及故障恢复等仿真培训功能。可以用于配电自动化系统培训场地建设来满足电力部门培训职工的需求，也可用于实际配电自动化系统中，具有较高的使用价值。
附图说明
图1为配电自动化系统示意图；
图2为仿真模式下配电终端与配电主站及主站仿真系统的数据交互图。
具体实施方式
一种配电自动化系统，如图1所示，包括配电主站、可通过蓝牙与手持设备通信的配电终端、通信模块及主站仿真系统，其中所述的配电终端包括在线仿真处理模块；主站仿真系统可与配电终端通讯，控制配电终端工作方式与其协同建立仿真环境。配电主站与配电终端通过以太网的2404端口采用标准IEC60870-5-104规约进行通信。配电终端与主站仿真系统通过以太网的2406端口以仿照IEC60870-5-104通讯规约衍生的专用规约通信。
主站仿真系统针对配电网不同的运行方式和故障场景进行时域仿真，并将仿真数据和故障数据下发或赋值给配电终端；配电终端将主站仿真系统下发或赋值的仿真数据和故障数据传送给配电主站。
根据配电自动化系统的仿真方法，如图2所示，仿真状态下遥控仿真详细流程如下：
步骤一、配电主站向配电终端发送遥控选择命令；
步骤二、配电终端将接收到的遥控选择命令发送给主站仿真系统；
步骤三、主站仿真系统接收到遥控选择命令后根据情况向配电终端发送返校成功命令或返校失败命令；
步骤四、若配电终端接收到主站仿真系统发送的返校成功命令，则将其发送给配电主站；若配电终端收到主站仿真系统发送的返校失败命令，则将其发送给配电主站，本次遥控过程结束；
步骤五、配电主站接收到返校成功命令后，配电主站向配电终端发送遥控执行或撤销命令；
步骤六、若配电终端接收到遥控执行命令则将其发送至主站仿真系统；若配电终端接收到遥控撤销命令，则配电终端回复配电主站遥控撤销确认，本次遥控过程结束；
步骤七、主站仿真系统接收到遥控执行命令后，根据情况向配电终端发送遥信变位帧，若主站仿真系统模拟开关拒动时则无遥信变位；
步骤八、配电终端向配电主站发送遥控执行确认帧、遥控执行结束帧，若配电终端接收到遥信变位帧后，则向配电主站发送遥信变位帧。

Claims (6)

1.一种配电自动化系统，其特征在于：包括配电主站、配电终端、通信模块及主站仿真系统，其中所述的配电终端包括在线仿真处理模块；主站仿真系统可与配电终端通讯，控制配电终端工作方式与其协同建立仿真环境。
2.根据权利要求1所述的配电自动化系统，其特征在于：所述的配电终端可通过蓝牙与手持设备通信。
3.根据权利要求1所述的配电自动化系统进行的仿真方法，其特征在于：主站仿真系统针对配电网不同的运行方式和故障场景进行时域仿真，并将仿真数据和故障数据下发或赋值给配电终端；配电终端将主站仿真系统下发或赋值的仿真数据和故障数据传送给配电主站。
4.根据权利要求3所述的配电自动化系统的仿真方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一、配电主站向配电终端发送遥控选择命令；
步骤二、配电终端将接收到的遥控选择命令发送给主站仿真系统；
步骤三、主站仿真系统接收到遥控选择命令后根据情况向配电终端发送返校成功命令或返校失败命令；
步骤四、若配电终端接收到主站仿真系统发送的返校成功命令，则将其发送给配电主站；若配电终端收到主站仿真系统发送的返校失败命令，则将其发送给配电主站，本次遥控过程结束；
步骤五、配电主站接收到返校成功命令后，配电主站向配电终端发送遥控执行或撤销命令；
步骤六、若配电终端接收到遥控执行命令则将其发送至主站仿真系统；若配电终端接收到遥控撤销命令，则配电终端回复配电主站遥控撤销确认，本次遥控过程结束；
步骤七、主站仿真系统接收到遥控执行命令后，根据情况向配电终端发送遥信变位帧，若主站仿真系统模拟开关拒动时则无遥信变位；
步骤八、配电终端向配电主站发送遥控执行确认帧、遥控执行结束帧，若配电终端接收到遥信变位帧后，则向配电主站发送遥信变位帧。
5.根据权利要求3或4所述的配电自动化系统仿真方法，其特征在于：配电主站与配电终端通过以太网的2404端口采用标准IEC60870-5-104规约进行通信。
6.根据权利要求3或4所述的配电自动化系统仿真方法，其特征在于：配电终端与主站仿真系统通过以太网的2406端口以仿照IEC60870-5-104通讯规约衍生的专用规约通信。
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