CN105894887A - 一种配电网仿真实训系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种配电网仿真实训系统，包括动模仿真系统和与动模仿真系统通信连接的软件仿真系统，动模仿真系统包括配电电路、采集模块和控制模块，软件仿真系统包括教员台和多个与教员台通信连接的学员台，教员台与控制模块通信连接，学员台包括数据获取模块和处理模块。本发明还提供一种配电网仿真实训方法。本发明能够模拟实际配电网的运行状态，使受训者能够亲身体验实际应用的工作环境，既能够提高受训者的理论知识水平，又能锻炼其专业实践能力，仅需极少的专业培训人员即可培训、考核众多受训者，大幅提高培训效率，本发明的一次设备采用模拟设备代替真实设备，占地面积更小、设备费用投入更少、安装维护更方便。

Description

一种配电网仿真实训系统及方法

技术领域

本发明涉及一种配电网仿真实训系统及方法。

背景技术

随着配电自动化工作的持续开展和推进，对于配电自动化从业人员的培训工作逐渐成为一个迫切需要解决的问题。由于输电网和配电网的差异性，配电网的工作方式和流程也不同于输电网，因此输电网的培训方式也不再适用于配电网，配电系统目前的培训方式涉及配电自动化方面的内容较少，因此有必要建立一个多样化的配电网仿真培训系统，为配电自动化工作的持续推进培养更加专业的人才。

以往针对配电从业人员的集中培训、演示试验、书面考试、师徒一带一培训考核等方式存在很大的局限性，现场培训机会偏少，受训者很难通过培训达到实际应用技能水平。因此需创新一种简洁高效的并且密切结合实际的培训、考核手段，弥补以往培训、考核方式的不足。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种配电网仿真实训系统，模拟实际配电网的运行状态，使受训者能够亲身体验实际的工作环境，且大幅提高培训效率。

本发明还提供一种配电网仿真实训方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种配电网仿真实训系统，包括动模仿真系统和与动模仿真系统通信连接的软件仿真系统，动模仿真系统包括用于模拟配电网各种接线模式的配电电路、用于采集配电电路运行数据并反馈至软件仿真系统的采集模块和与软件仿真系统通信连接的控制模块，软件仿真系统包括与采集模块通信连接的可接收运行数据的教员台和多个与教员台通信连接的学员台，教员台与控制模块通信连接，可设置配电电路的运行参数并将运行参数传输至控制模块，控制模块根据运行参数确定配电电路的接线模式并控制配电电路进行故障模拟，学员台包括用于从教员台获取配电电路运行数据的数据获取模块、与控制模块通信连接用于根据该运行数据判断配电电路是否发生故障的处理模块，发生故障时，处理模块向控制模块发出故障处理指令，控制模块根据故障处理指令隔离及修复配电电路故障，采集模块采集配电电路的运行数据并反馈至教员台，教员台根据该运行数据对学员进行评分。

进一步的，所述配电电路包括第一至第四模拟变电站、第一、第二环网柜和若干负载，第一模拟变电站输出第一、第二供电支路，第二模拟变电站输出第三供电支路，各条供电支路上均串接有若干分段开关，第一供电支路与第三供电支路通过第一联络开关连接，第一供电支路和第二供电支路通过第二联络开关连接，第二供电支路通过第三联络开关与第二环网柜连接，第二供电支路与分布式电源连接，第三、第四模拟变电站与第一、第二环网柜之间采用两联络双π接线模式连接，负载连接在相邻分段开关之间和/或与第一环网柜和/或第二环网柜连接，各分段开关、各联络开关均受控于所述控制模块。

进一步的，所述配电电路还包括若干用于使配电电路实现故障模拟的故障开关，所述故障开关受控于所述控制模块。

进一步的，所述软件仿真系统还包括分别与所述教员台和学员台连接的虚拟实测模块，所述虚拟实测模块包括多个分别具有不同接线模式的虚拟配电电路，教员台选择某种接线模式的虚拟配电电路后，虚拟配电电路根据教员台设置的运行参数进行故障模拟，学员台可获取虚拟配电电路的虚拟运行数据并根据虚拟运行数据判断虚拟配电电路是否发生故障，发生故障时，对故障进行隔离及修复，学员台的故障处理信息反馈至教员台，教员台根据故障处理信息对学员进行评分。

进一步的，所述接线模式包括单电源线辐射模式、双电源供电模式、两联络双π模式或者含分布式电源模式。

进一步的，所述采集模块包括DTU和FTU。

进一步的，所述动模仿真系统设置在以组屏方式布置的若干个机柜中。

进一步的，所述第一至第四模拟变电站均为低压电压源。

本发明还通过以下技术方案实现：

一种配单网仿真实训方法，包括以下步骤：

A、教员台选择结合动模系统进行培训或者结合虚拟实测模块进行培训，若选择结合动模系统进行培训，进入步骤B，若选择结合虚拟实测模块进行培训，进入步骤I；

B、教员台设置配电电路的运行参数并将运行参数传输至控制模块；

C、控制模块根据运行参数控制联络开关动作以确定配电电路的接线模式，并根据运行参数控制配电电路进行故障模拟；

D、采集模块采集配电电路的运行数据并将运行数据传输至教员台；

E、学员台从教员台获取运行数据并根据运行数据判断配电电路是否发生故障的处理模块，发生故障时，处理模块向控制模块发出故障处理指令；

F、控制模块根据故障处理指令控制配电电路中相应的分段开关和故障开关动作，以隔离、修复故障；

G、采集模块采集配电电路的运行数据并反馈至教员台；

H、教员台根据运行数据对学员进行评分；

I、教员台选择某种接线模式的虚拟配电电路并设置运行参数，虚拟配电电路根据运行参数进行故障模拟；

J、学员台获取虚拟配电电路的虚拟运行数据并根据虚拟运行数据判断虚拟配电电路是否发生故障，发生故障时，对故障进行隔离及修复；

K、学员台的故障处理信息反馈至教员台，教员台根据故障处理信息对学员进行评分。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明能够模拟实际配电网的运行状态，使受训者能够亲身体验实际应用的工作环境，既能够提高受训者的理论知识水平，又能锻炼其专业实践能力。

2、本发明仅需极少的专业培训人员即可培训、考核众多受训者，大幅提高培训效率，大大减少培训考核工作的人力、物力和财力的投入。

3、本发明的动模仿真系统设置在以组屏方式布置的若干个机柜中，变电站等一次设备采用模拟设备代替真实设备，使本发明占地面积更小、设备费用投入更少、安装维护更方便。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明配电网仿真实训系统的原理框图。

图2为本发明配电电路的电路原理图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的配电网仿真实训系统包括动模仿真系统1和与动模仿真系统1通信连接的软件仿真系统2，动模仿真系统1包括用于模拟配电网各种接线模式的配电电路11、用于采集配电电路11运行数据并反馈至软件仿真系统2的采集模块12和与软件仿真系统2通信连接的控制模块13，配电电路11分别与采集模块12和控制模块13连接，软件仿真系统2包括教员台21、两个与教员台21通信连接的学员台22和分别与采集模块12通信连接的可接收运行数据的教员台21和学员台22连接的虚拟实测模块23，教员台21与控制模块13通信连接，可设置配电电路11的运行参数并传输至控制模块13，控制模块13根据运行参数确定配电电路11的接线模式并控制配电电路11进行故障模拟，学员台22包括用于从教员台21获取配电电路11运行数据的数据获取模块24、与控制模块13通信连接用于根据该运行数据断配电电路11是否发生故障的处理模块25，发生故障时，处理模块25向控制模块13发出故障处理指令，控制模块13根据故障处理指令隔离及修复配电电路11故障，采集模块12采集故障处理后的配电电路11的运行数据并反馈至教员台21，教员台21根据该运行数据对学员进行评分；虚拟实测模块23包括多个分别具有不同接线模式的虚拟配电电路26，教员台21选择某种接线模式的虚拟配电电路26后，设置虚拟配电电路26的运行参数，虚拟配电电路26根据运行参数进行故障模拟，学员台22可获取虚拟配电电路26的虚拟运行数据并根据虚拟运行数据判断虚拟配电电路26是否发生故障，发生故障时，对故障进行隔离及修复，学员台22的故障处理信息反馈至教员台21，教员台21根据故障处理信息对学员进行评分。其中，采集模块包括DTU开闭所终端设备和FTU馈线终端设备终端，运行数据包括配电电路11的电压、电流、功率、开关量等数据，虚拟运行数据包括虚拟配电电路26中电压、电流、功率开关量等数据。

配电电路11正常运行时，学员可学习多种接线模式，观察电路运行时的各项参数变化；配电电路11的故障模拟包括模拟电路断路、单相短路、两相短路、三相短路等形式的故障。

虚拟配电电路26正常运行时，采用潮流计算来进行仿真，定时启动潮流计算，根据仿真曲线的数据，模拟配电网运行状态随时间的变化，还包括含分布式电源的情况，潮流计算时要考虑分布式电源的功率输出；故障模拟可模拟电路断路、单相短路、两相短路、三相短路等形式的故障。

配电电路11包括第一模拟变电站14、第二模拟变电站15、第三模拟变电站16、第四模拟变电站17、第一环网柜18、第二环网柜19、若干负载20和若干用于使配电电路11实现故障模拟的故障开关，第一模拟变电站14输出第一供电支路141和第二供电支路142，第二模拟变电站15输出第三供电支路151，第一供电支路141上串接有出线开关K1和分段开关K21、K22、K23，第二供电支路142上串接有出线开关K1和分段开关K24、K25、K26、K27，第三供电支路143上串接有出线开关K1和分段开关K31、K32，第一供电支路141和第三供电支路151通过第一联络开关K3连接，第一供电支路141和第二供电支路142通过第二联络开关K4连接，第二供电支路142通过第三联络开关K5与第二环网柜19连接，第二供电支路142与分布式电源143连接，第三模拟变电站16、第四模拟变电站17与第一环网柜18、第二环网柜19之间采用两联络双π接线模式连接，负载20连接在分段开关K21和K22之间、K22和K23之间、K31和K32之间、K24和K25之间和/或与第一环网柜18和/或第二环网柜19连接，各分段开关、各联络开关、各故障开关均受控于控制模块13。

动模仿真系统1设置在以组屏方式布置的若干个机柜中，各个机柜均能完成独立的功能，如电源柜，配置了配电电路11等一次设备和线路保护测控等二次装置；电缆柜，配置了开关、模拟负载、FTU终端等，在配电电路11中，第一模拟变电站14、第二模拟变电站15、第三模拟变电站16、第四模拟变电站17均为220V低压电压源。

通过控制各联络开关的状态，可选择配电电路11的接线模式：

单电源线辐射模式:第一联络开关K3、第二联络开关K4和第三联络开关K5断开，第一供电支路141、第二供电支路142和第三供电支路151均为单电源线辐射模式；

双电源供电模式：第一联络开关K3、第二联络开关K4和第三联络开关K5闭合，第一供电支路141、第二供电支路142之间为双电源供电模式，第一供电支路141和第三供电支路151之间为双电源供电模式；

两联络双π模式：第三模拟变电站16、第四模拟变电站17与第一环网柜18、第二环网柜19之间为两联络双π模式；

含分布式电源模式：第二供电支路142与分布式电源DG连接，为含分布式电源模式。

虚拟配电电路26为多个厂站各条线路的模拟，这些线路的接线模式均为上述四种接线模式中的一种，教员台21可选择某一条具体线路，并设置这条线路的运行参数。

本发明的实训方法包括以下步骤：

本发明的工作原理为：

教员根据培训内容选择结合动模系统进行培训或者结合虚拟实测模块进行培训，其中，培训内容由教员根据教学计划从教案数据库中调取教案，根据教案内容制定；

选择结合动模系统进行培训，教员在教员台设置配电电路的运行参数并将该运行参数传输至控制模块，控制模块根据运行参数控制联络开关动作以确定配电电路的接线模式，并根据运行参数控制配电电路进行故障模拟，采集模块采集配电电路的运行数据并将运行数据反馈至教员台，学员台从教员台获取运行数据，并根据运行数据判断配电电路是否发生故障的处理模块，发生故障时，处理模块向控制模块发出故障处理指令；控制模块根据故障处理指令控制配电电路中相应的分段开关和故障开关动作，以隔离、修复故障；采集模块采集配电电路的运行数据，教员根据运行数据对学员进行评分；

选择结合虚拟实测模块进行培训，教员在教员台选择某厂站某条具体的线路，针对该线路设置运行参数，该线路根据运行参数进行故障模拟，学员可在学员台获取该线路的虚拟运行数据并根据虚拟运行数据判断虚拟配电电路是否发生故障，发生故障时，对故障进行隔离及修复，学员对故障的处理信息反馈至教员台，教员据此对学员进行评分。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种配电网仿真实训系统，其特征在于：包括动模仿真系统和与动模仿真系统通信连接的软件仿真系统，动模仿真系统包括用于模拟配电网各种接线模式的配电电路、用于采集配电电路运行数据并反馈至软件仿真系统的采集模块和与软件仿真系统通信连接的控制模块，软件仿真系统包括与采集模块通信连接的可接收运行数据的教员台和多个与教员台通信连接的学员台，教员台与控制模块通信连接，可设置配电电路的运行参数并将运行参数传输至控制模块，控制模块根据运行参数确定配电电路的接线模式并控制配电电路进行故障模拟，学员台包括用于从教员台获取配电电路运行数据的数据获取模块、与控制模块通信连接用于根据该运行数据判断配电电路是否发生故障的处理模块，发生故障时，处理模块向控制模块发出故障处理指令，控制模块根据故障处理指令隔离及修复配电电路故障，采集模块采集配电电路的运行数据并反馈至教员台，教员台根据该运行数据对学员进行评分。

2.根据权利要求1所述的一种配电网仿真实训系统，其特征在于：所述配电电路包括第一至第四模拟变电站、第一、第二环网柜和若干负载，第一模拟变电站输出第一、第二供电支路，第二模拟变电站输出第三供电支路，各条供电支路上均串接有若干分段开关，第一供电支路与第三供电支路通过第一联络开关连接，第一供电支路和第二供电支路通过第二联络开关连接，第二供电支路通过第三联络开关与第二环网柜连接，第二供电支路与分布式电源连接，第三、第四模拟变电站与第一、第二环网柜之间采用两联络双π接线模式连接，负载连接在相邻分段开关之间和/或与第一环网柜和/或第二环网柜连接，各分段开关、各联络开关均受控于所述控制模块。

3.根据权利要求2所述的一种配电网仿真实训系统，其特征在于：所述配电电路还包括若干用于使配电电路实现故障模拟的故障开关，所述故障开关受控于所述控制模块。

4.根据权利要求1所述的一种配电网仿真实训系统，其特征在于：所述软件仿真系统还包括分别与所述教员台和学员台连接的虚拟实测模块，所述虚拟实测模块包括多个分别具有不同接线模式的虚拟配电电路，教员台选择某种接线模式的虚拟配电电路后并设置运行参数，虚拟配电电路根据教员台设置的运行参数进行故障模拟，学员台可获取虚拟配电电路的虚拟运行数据并根据虚拟运行数据判断虚拟配电电路是否发生故障，发生故障时，对故障进行隔离及修复，学员台的故障处理信息反馈至教员台，教员台根据故障处理信息对学员进行评分。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种配电网仿真实训系统，其特征在于：所述接线模式包括单电源线辐射模式、双电源供电模式、两联络双π模式或者含分布式电源模式。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种配电网仿真实训系统，其特征在于：所述采集模块包括DTU和FTU。

7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种配电网仿真实训系统，其特征在于：所述动模仿真系统设置在以组屏方式布置的若干个机柜中。

8.根据权利要求2或3或4所述的一种配电网仿真实训系统，其特征在于：所述第一至第四模拟变电站均为低压电压源。

9.一种配单网仿真实训方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、教员台选择结合动模系统进行培训或者结合虚拟实测模块进行培训，若选择结合动模系统进行培训，进入步骤B，若选择结合虚拟实测模块进行培训，进入步骤I；

B、教员台设置配电电路的运行参数并将运行参数传输至控制模块；

C、控制模块根据运行参数控制联络开关动作以确定配电电路的接线模式，并根据运行参数控制配电电路进行故障模拟；

D、采集模块采集配电电路的运行数据并将运行数据传输至教员台；

E、学员台从教员台获取运行数据并根据运行数据判断配电电路是否发生故障的处理模块，发生故障时，处理模块向控制模块发出故障处理指令；

F、控制模块根据故障处理指令控制配电电路中相应的分段开关和故障开关动作，以隔离、修复故障；

G、采集模块采集配电电路的运行数据并反馈至教员台；

H、教员台根据运行数据对学员进行评分；

I、教员台选择某种接线模式的虚拟配电电路并设置运行参数，虚拟配电电路根据运行参数进行故障模拟；

J、学员台获取虚拟配电电路的虚拟运行数据并根据虚拟运行数据判断虚拟配电电路是否发生故障，发生故障时，对故障进行隔离及修复；

K、学员台的故障处理信息反馈至教员台，教员台根据故障处理信息对学员进行评分。