CN114063471A - 一种电力混合仿真培训系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电力混合仿真培训系统，用于模拟变电站，包括：三相大电流源、一次设备、二次设备、程控电源、上位机以及监控设备；所述一次设备包括程控变压器模拟系统、继电保护装置、模拟断路器以及模拟隔离开关；所述上位机通过所述监控设备监控所述电力混合仿真培训系统的各个设备；所述程控电源用于为所述各个设备提供电气稳态量、故障量以及正常运行所需要的电流及电压，解决了因变压器绕组阻抗太大而无法通入常用频率(50HZ)大电流的问题，本设备采用输入一次大电流模拟一、二次设备实际运行方式来模拟变电站的各种运行情况，因此能够快速判断变压器的接线组别及电流互感器的接线是否正确。

Description

一种电力混合仿真培训系统

技术领域

本申请涉及变电站仿真技术。

背景技术

现有的变电站仿真系统采用常规50Hz频率电流源，因为变压器绕组感抗很大，所以无法从变压器绕组对一次设备通入大电流，大多数是采用对二次设备通流方式进行试验，因而无法快速判断变压器的接线组别及电流互感器的接线是否正确。

发明内容

本申请的目的在于克服上述问题或者至少部分地解决或缓减解决上述问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种电力混合仿真培训系统，所述电力混合仿真培训系统用于模拟变电站，所述电力混合仿真培训系统包括：三相大电流源、一次设备、二次设备、程控电源、上位机以及监控设备；

所述一次设备包括程控变压器模拟系统、继电保护装置、模拟断路器以及模拟隔离开关；

所述上位机通过所述监控设备监控所述电力混合仿真培训系统的各个设备；

所述程控电源用于为所述各个设备提供电气稳态量、故障量以及正常运行所需要的电流及电压。

可选地，所述电力混合仿真培训系统还包括水轮发电机组，所述水轮发电机组用于在并网时为所述一次设备提供电源。

可选地，所述电力混合仿真培训系统的各设备采用电气一次接线方式连接而成。

可选地，所述电气一次接线方式为：三侧电压分别为220kV、110kV、10kV，高压侧双母线分段，中、低压侧均为单母线分段。

可选地，所述上位机用于控制所述程控电源输出多路电流源和多路电压源、同步改变所述电流源输出电流的各项参数、以及同步改变所述电压源输出电压的各项参数。

可选地，程控变压器模拟系统通过监测电流互感器二次电流值及相位角，判断一次设备和二次设备的接线方式是否正确。

可选地，所述监控设备监测所述一次设备正常运行及故障运行的各稳态量，并将所述各稳态量通过所述上位机展示给用户，所述上位机根据监测到的各稳态量控制继电保护装置跳开一次设备开关。

本申请的一种电力混合仿真培训系统，由于采用程控电源作为三相大电流源，能够输出频率可调的电压及电流，解决了因变压器绕组阻抗太大而不能通入通用频率(50HZ)电流的问题，本系统可实现给变压器绕组通入大电流，采用输入一次大电流模拟一、二次设备实际运行方式来模拟变电站的各种运行情况，因此能够快速判断变压器的接线组别及电流互感器的接线是否正确。

根据下文结合附图对本申请的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本申请的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本申请一个实施例的一台变压器单元的结构示意图，图中1、2、3分别表示三个试验仪。

具体实施方式

本申请一个实施例的一种电力混合仿真培训系统由一次设备、二次设备、程控电源、以及仿真软件等组成。一次设备的一部分是真实设备，另一部分为模型仿制(一次设备缩小版)，二次设备及监控系统全部为真实设备。以变电站一台变压器单元(包括三侧母线、线路及二次测控部分)为例，如图1所示，该变压器单元包括：一台三圈变压器、高中低三侧母线及出线、变压器三侧断路器及线路断路器、隔离刀闸、变压器三侧母线电压互感器和电流互感器，图中1DL、2DL、3DL、4DL、5DL及6DL表示断路器，d1、d2及d3表示短路点，采用具代表性的电气一次接线方式，三侧电压分别为220kV、110kV、10kV，高压侧双母线分段，中、低压侧均为单母线分段，三侧均有多条出线，相当于一个完整的变电站。试验仪作为三相大电流源给变压器三侧一次设备通入大电流，其采用电子元件及软件结合的方式实现，能够输出电流大小、相位、频率可同步调节的电气量，可模拟不同的接线组别变压器各测电流相位差。对于新投运设备，可以通过通流试验判断变压器的接线组别及电流互感器的接线是否正确。在实际运行过程中，有些变压器高、低压侧电流互感器变比较大，要求给一次设备长时间通入较大电流(约300A)，所以电流源必须具有一定大的容量才能满足需求，本实施方式的试验仪采用更大功率的电子元件及强迫风冷方式制冷，能够长时间提供较大电流。

本发明实施例中，一次接线方式，三侧电压分别为220kV、110kV、10kV(对于混合仿真系统可以任意设定各侧电压等级)高压侧为双母线分段，(可以取消母线分段)中、低压侧均为单母线分段，高压侧二回进线，中、低压侧条母线可设一回出线。

二次设备的配置，可用现有的闲置设备，只是这里需要说明的是如220kV二路进线保护(光纤分相电流差动保护)，二次设备可以作为220kV进线保护用，也可以作为对侧变电站和本站配对保护之用，配置十分灵活，220kV线路和主变压器的保护也可以配置一套，无需配置二套不同类型的保护。有条件则采用双保护配置。

仿真培训系统采用三层网络分布式结构，包括主机管理层、网络通讯层和模拟装置层。主机管理层是人机交互界面，实现对整个仿真培训系统所有设备的监测控制及通讯，是系统最上层控制部分；网络通讯层，实现各层间的数据传输及传达上位机对模拟设备的各种程序控制命令；模拟装置层，用来模拟程控仿真变压器系统、继电保护装置、模拟断路器及隔离开关等。程控电源是仿真系统的核心部分，能够输出用于模拟各电气设备的各种电气稳态量、故障量以及正常运行所需要的电压和电流参数，能够输出多路电流源和电压源，并可同步改变电流及电压的幅值、相位、频率，还可以模拟设备运行的正常量、故障量，从而模拟设备各种事故动作试验。

本发明实施例具有模拟真正运行的各种模拟量和故障量，配置程控电源，在每个断路器接入一个电流源，每个电压等级母线接入一个电压源。每个电流源由后台程控输出，每个电量、幅值、频率、和相位可以同步改变，满足各种故障模拟和运行模式的转换及负荷潮流分配。根据模拟试验需要，通入二次实际电流电压，也可以在一次通入300A左右的电流，电压可在PT二次(或一次)通入，使之与正常变电站的运行工况一模一样，在一次接线图中，系统任意一点故障(各种短路单相接地、二相接地、二相短路和三相短路)故障，反映出变电站的母线电流及电压变化情况。保护可以设在任何一条线路或N条线路，故障后断开一条线路或N条线路(人为设置)系统是否还能够得到稳定运行，做到系统运行的预先告知。

上述电力混合仿真培训系统具有以下特点：

1、可对变压器各侧一次设备通入大电流(约300A)，通过改变相位模拟变压器的不同接线组别，反映与正常运行时相同的电流相位。

2、可设置模拟各种性质的电气故障，供学员分析学习，提高认识。

3、电源采用电子元件实现，相比电磁型电源重量更轻、体积更小、造价更低。

4、设备可实现倒闸操作(按照实际变电站的倒闸操作方式进行，通过人机交互界面的主接线图界面来操作断路器、隔离刀闸、以及接地刀闸的分合，并遵循五防操作逻辑)。

5、可通过人机交互界面设置负荷潮流、线损、倒闸操作、以及各种短路故障，能实现遥控遥测，可视、可进行远程教学培训。

6、程控三相大电流源，整个设备组装成便携移动箱式，方便搬运，散热采用强迫风冷方式，造价低。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种电力混合仿真培训系统，用于模拟变电站，包括：三相大电流源、一次设备、二次设备、程控电源、上位机以及监控设备；

所述一次设备包括程控变压器模拟系统、继电保护装置、模拟断路器以及模拟隔离开关；

所述上位机通过所述监控设备监控所述电力混合仿真培训系统的各个设备；

所述程控电源用于为所述各个设备提供电气稳态量、故障量以及正常运行所需要的电流及电压。

2.根据权利要求1所述的一种电力混合仿真培训系统，其特征在于，还包括水轮发电机组，所述水轮发电机组用于在并网时为所述一次设备提供电源。

3.根据权利要求1所述的一种电力混合仿真培训系统，其特征在于，所述电力混合仿真培训系统的各设备采用电气一次接线方式连接而成。

4.根据权利要求3所述的一种电力混合仿真培训系统，其特征在于，所述电气一次接线方式为：三侧电压分别为220kV、110kV、10kV，高压侧双母线分段，中、低压侧均为单母线分段。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的一种电力混合仿真培训系统，其特征在于，所述上位机用于控制所述程控电源输出多路电流源和多路电压源、同步改变所述电流源输出电流的各项参数、以及同步改变所述电压源输出电压的各项参数。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的一种电力混合仿真培训系统，其特征在于，程控变压器模拟系统通过监测电流互感器二次电流值及相位角，判断一次设备和二次设备的接线方式是否正确。

7.根据权利要求4所述的一种电力混合仿真培训系统，其特征在于，所述监控设备监测所述一次设备正常运行及故障运行的各稳态量，并将所述各稳态量通过所述上位机展示给用户，所述上位机根据监测到的各稳态量控制继电保护装置跳开一次设备开关。

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