CN107464467A - 变电站继电保护实训系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了变电站继电保护实训系统，包括仿真运算模块、教练台模块和三维虚拟现场模块，教练台模块、三维虚拟现场模块皆与仿真运算模块连接；所述的仿真运算模块用于模拟变电站一次设备和继电保护装置的运行，所述的教练台模块用于为实现教练员对学员培训过程的全程控制和管理，包括仿真运算模块的运行或冻结，工况的保存或复位，故障和异常的下达，制作发送教案、操作记录的解析评定；所述的三维虚拟现场模块用于建立继电保护作业虚拟场景，实现继电保护作业虚拟场景的仿真管理和显示控制，并支持继电保护虚拟作业场景的更新。本发明能够满足大规模变电站继电保护培训的要求，不存在安全隐患。

Description

变电站继电保护实训系统

技术领域

本发明涉及教学设备领域，具体涉及变电站继电保护实训系统。

背景技术

近年来，电网技术高速发展，变电站的继电保护装置的种类及型号越来越多，对工作人员的培训迫在眉睫。相关技术中，采用真实的变电站继电保护装置进行培训，无法满足大规模培训的要求，也因为实际带电，存在一定的安全隐患。VR虚拟现实和数字穿戴技术的发展，能够为仿真培训提供沉浸式的体验，增强培训效果。然而现有的数字仿真基本以电网、变电站仿真为主，并没有专门对继电保护装置的仿真。

发明内容

针对上述问题，本发明提供变电站继电保护实训系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了变电站继电保护实训系统，包括仿真运算模块、教练台模块和三维虚拟现场模块，教练台模块、三维虚拟现场模块皆与仿真运算模块连接；所述的仿真运算模块用于模拟变电站一次设备和继电保护装置的运行，所述的教练台模块用于为实现教练员对学员培训过程的全程控制和管理，包括仿真运算模块的运行或冻结，工况的保存或复位，故障和异常的下达，制作发送教案、操作记录的解析评定；所述的三维虚拟现场模块用于建立继电保护作业虚拟场景，实现继电保护作业虚拟场景的仿真管理和显示控制，并支持继电保护虚拟作业场景的更新。

优选地，所述的仿真运算模块包括一次设备仿真单元、继电保护仿真单元、继电保护定值计算单元、实时潮流计算单元、故障仿真模拟单元。

优选地，三维虚拟现场模块包括多媒体课件展示单元和实时数据通讯单元，多媒体课件展示单元用于对保护作业多媒体课件进行展示，实时数据通讯单元用于实现三维虚拟现场模块与仿真运算模块之间的数据通讯，包括向仿真运算模块发送从继电保护作业虚拟场景中操作产生的控制命令，接收仿真运算模块发送的仿真运算结果数据。

进一步地，三维虚拟现场模块还包括外部操作驱动单元，用于支持特定的操作杆和数据手套对继电保护作业虚拟场景的操作。

优选地，所述的教练台模块包括仿真控制单元、教案编辑和执行单元、操作记录解析和评分单元；所述的仿真控制单元用于控制仿真运算模块的运行或冻结，工况的保存或复位，还用于向仿真运算模块发送仿真设备的故障和异常信息，为继电保护培训学员设置考试学习课题；所述的教案编辑和执行单元用于编辑并形成特定的教案文件，控制仿真运算模块执行教案；所述的操作记录解析和评分单元用于记录继电保护培训学员的操作，读取并自动解析该操作，还用于提供评分标准编辑功能、根据评分标准对操作进行自动评分。

本发明的有益效果为：变电站继电保护实训系统通过仿真运算模拟变电站一次设备和继电保护装置运行，通过教练员台下达继电保护装置故障或操作任务，继电保护培训学员通过在虚拟三维场景中的继电保护装置三维模型上进行定值调整、压板投退、二次查线等作业进行继电保护培训学员日常工作培训，能够满足大规模培训的要求，不存在安全隐患；通过在虚拟三维场景中使用虚拟继电保护校验仪对继电保护装置进行端子接线、设置校验参数，通过校验结果对继电保护装置评定，实现对继电保护培训学员继电保护校验作业培训；通过多媒体课件展示单元进行多媒体方式的演示讲解，深化继电保护培训学员的知识吸收，从而达到全方位的培训效果。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1本发明一个实施例的结构连接示意图；

附图标记：

仿真运算模块1、教练台模块2、三维虚拟现场模块3。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本实施例提供的变电站继电保护实训系统，包括仿真运算模块1、教练台模块2和三维虚拟现场模块3，教练台模块2、三维虚拟现场模块3皆与仿真运算模块1连接；所述的仿真运算模块1用于模拟变电站一次设备和继电保护装置的运行，所述的教练台模块2用于为实现教练员对学员培训过程的全程控制和管理，包括仿真运算模块1的运行或冻结，工况的保存或复位，故障和异常的下达，制作发送教案、操作记录的解析评定；所述的三维虚拟现场模块3用于建立继电保护作业虚拟场景，实现继电保护作业虚拟场景的仿真管理和显示控制，并支持继电保护虚拟作业场景的更新。

在一个实施例中，所述的仿真运算模块1包括一次设备仿真单元、继电保护仿真单元、继电保护定值计算单元、实时潮流计算单元、故障仿真模拟单元。

其中，一次设备仿真单元用于采用数学物理方程，建立电力一次设备数字模型和电力设备连接拓扑模型，其中一次设备包括母线、变压器、线路、负荷。

其中，继电保护仿真单元用于采用数学物理方程按照真实的继电保护逻辑框图建立继电保护装置数字模型。该继电保护装置数字模型能自动适应继电保护装置间相配合的特性，包括定值配合和时序配合，并能够真实再现继电保护的原理和内部逻辑，以及外部操作特性。继电保护仿真单元还用于仿真继电保护背板接线端子和端子接线逻辑，实现和继电保护校验仪的接线以及继电保护的二次查线，还用于仿真继电保护装置异常，实现单一继电保护或模块的误动和拒动，并正确反映继电保护误动和拒动造成的结果。

其中，继电保护定值计算单元用于根据不同的运行方式和配置计算继电保护的电量定值、时间定值、保护控制值、压板的投退。

其中，实时潮流计算单元用于采用机电暂态和电磁暂态相结合的暂态算法，将机电暂态的结果作为电磁暂态的边界条件进行详细计算，输出各节点各支路的电压电流，频率，波形数据。

其中，故障仿真模拟单元用于对变电站设备的各种故障进行仿真，包括故障类型、故障性质、线路地点。其中故障的性质包括永久故障、瞬间故障；故障类型包括相间短路，单相接地、三相短路、二相短路接地、线路断线，系统在运行过程中产生主变过负荷、主变油温高、跳闸造成的部分电源失电或者全部电源失电；所述性质指永久或瞬间。当异常、故障发生后，故障仿真模拟单元仿真的动态反应与实际故障后的动态反应一致。电网及设备的异常、事故可任意排列组合，同时还可与断路器、继电保护及自动装置等设备的异常、误动、拒动组合。所有异常、故障可在任意工况和运行方式下设置。

在一个实施例中，三维虚拟现场模块3包括多媒体课件展示单元和实时数据通讯单元，多媒体课件展示单元用于对保护作业多媒体课件进行展示，实时数据通讯单元用于实现三维虚拟现场模块3与仿真运算模块1之间的数据通讯，包括向仿真运算模块1发送从继电保护作业虚拟场景中操作产生的控制命令，接收仿真运算模块1发送的仿真运算结果数据；三维虚拟现场模块3还包括外部操作驱动单元，用于支持特定的操作杆和数据手套对继电保护作业虚拟场景的操作。

在一个实施例中，所述的教练台模块2包括仿真控制单元、教案编辑和执行单元、操作记录解析和评分单元；所述的仿真控制单元用于控制仿真运算模块1的运行或冻结，工况的保存或复位，还用于向仿真运算模块1发送仿真设备的故障和异常信息，为继电保护培训学员设置考试学习课题；所述的教案编辑和执行单元用于编辑并形成特定的教案文件，控制仿真运算模块1执行教案；所述的操作记录解析和评分单元用于记录继电保护培训学员的操作，读取并自动解析该操作，还用于提供评分标准编辑功能、根据评分标准对操作进行自动评分。

其中，操作的读取包括本地读取和远程读取。

其中，评分标准编辑包括设定继电保护培训学员的操作得分和未操作扣分分值，能够添加当前操作的前提条件，并设定各前提条件的操作得分和未操作扣分分值。

其中，教练员通过选择相应的评分标准能够给当前的操作记录自动评分。当前的操作记录和评分能够导出为Excel文件保存和打印。

上述实施例中，变电站继电保护实训系统通过仿真运算模拟变电站一次设备和继电保护装置运行，通过教练员台下达继电保护装置故障或操作任务，继电保护培训学员通过在虚拟三维场景中的继电保护装置三维模型上进行定值调整、压板投退、二次查线等作业进行继电保护培训学员日常工作培训；通过在虚拟三维场景中使用虚拟继电保护校验仪对继电保护装置进行端子接线、设置校验参数，通过校验结果对继电保护装置评定，实现对继电保护培训学员继电保护校验作业培训；通过多媒体方式的演示讲解，深化继电保护培训学员的知识吸收，从而达到全方位的培训效果。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明继电保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.变电站继电保护实训系统，其特征是，包括仿真运算模块、教练台模块和三维虚拟现场模块，教练台模块、三维虚拟现场模块皆与仿真运算模块连接；所述的仿真运算模块用于模拟变电站一次设备和继电保护装置的运行，所述的教练台模块用于为实现教练员对学员培训过程的全程控制和管理，包括仿真运算模块的运行或冻结，工况的保存或复位，故障和异常的下达，制作发送教案、操作记录的解析评定；所述的三维虚拟现场模块用于建立继电保护作业虚拟场景，实现继电保护作业虚拟场景的仿真管理和显示控制，并支持继电保护虚拟作业场景的更新。

2.根据权利要求1所述的变电站继电保护实训系统，其特征是，所述的仿真运算模块包括一次设备仿真单元、继电保护仿真单元、继电保护定值计算单元、实时潮流计算单元、故障仿真模拟单元。

3.根据权利要求1所述的变电站继电保护实训系统，其特征是，三维虚拟现场模块包括多媒体课件展示单元和实时数据通讯单元，多媒体课件展示单元用于对保护作业多媒体课件进行展示，实时数据通讯单元用于实现三维虚拟现场模块与仿真运算模块之间的数据通讯，包括向仿真运算模块发送从继电保护作业虚拟场景中操作产生的控制命令，接收仿真运算模块发送的仿真运算结果数据。

4.根据权利要求3所述的变电站继电保护实训系统，其特征是，三维虚拟现场模块还包括外部操作驱动单元，用于支持特定的操作杆和数据手套对继电保护作业虚拟场景的操作。

5.根据权利要求1所述的变电站继电保护实训系统，其特征是，所述的教练台模块包括仿真控制单元、教案编辑和执行单元、操作记录解析和评分单元；所述的仿真控制单元用于控制仿真运算模块的运行或冻结，工况的保存或复位，还用于向仿真运算模块发送仿真设备的故障和异常信息，为继电保护培训学员设置考试学习课题；所述的教案编辑和执行单元用于编辑并形成特定的教案文件，控制仿真运算模块执行教案；所述的操作记录解析和评分单元用于记录继电保护培训学员的操作，读取并自动解析该操作，还用于提供评分标准编辑功能、根据评分标准对操作进行自动评分。