高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，包括：220kV電網(wǎng)模擬系統(tǒng)；保護(hù)室，其中設(shè)置有故障設(shè)置系統(tǒng)，以進(jìn)行220kV電網(wǎng)模擬系統(tǒng)的故障設(shè)置；二次設(shè)備接口，其連通保護(hù)室與真實(shí)二次設(shè)備，根據(jù)保護(hù)室內(nèi)的故障設(shè)置，控制真實(shí)二次設(shè)備的狀態(tài)變化，在真實(shí)二次設(shè)備上造成故障；故障處理終端，其由受訓(xùn)者操縱，接收受訓(xùn)者的處理信息，將處理信息傳遞給保護(hù)室，進(jìn)行處理信息與故障設(shè)置的比對(duì)，若比對(duì)一致，則撤銷(xiāo)該故障設(shè)置，控制真實(shí)二次設(shè)備的狀態(tài)再次變化，解除故障，若比對(duì)不一致，則保留該故障設(shè)置；受訓(xùn)者識(shí)別模塊；和評(píng)分系統(tǒng)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)更為真實(shí)的高壓變電站模擬，而帶來(lái)更好的培訓(xùn)效果。
【專(zhuān)利說(shuō)明】高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種模擬系統(tǒng)，具體涉及在培訓(xùn)教學(xué)中使用的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]安全生產(chǎn)是電網(wǎng)運(yùn)行的首要任務(wù)。為保證電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，必須提高電網(wǎng)調(diào)度員、變電站運(yùn)行人員的技術(shù)素質(zhì)和技能水平，加強(qiáng)變電站運(yùn)行人員和電網(wǎng)調(diào)度員的培訓(xùn)。變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和電力用戶(hù)的中間環(huán)節(jié)，是電力網(wǎng)的連接樞紐。變電站內(nèi)各種電氣設(shè)備都為運(yùn)行設(shè)備，其操作都有嚴(yán)格規(guī)定。變電站值班人員的培訓(xùn)大多都是通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件仿真實(shí)現(xiàn)。變電站軟件仿真系統(tǒng)雖然在一定程度上模擬了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，但與變電站現(xiàn)場(chǎng)還有較大的差距。為提高培訓(xùn)效果，模擬真實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境，需要建設(shè)高壓，如220kV變電運(yùn)行實(shí)訓(xùn)場(chǎng)，其一次設(shè)備、二次設(shè)備及后臺(tái)機(jī)均采用真實(shí)設(shè)備，各環(huán)節(jié)與變電站相同，使培訓(xùn)環(huán)境與真實(shí)環(huán)境基本一致，并且要在一次部分加載電壓，后臺(tái)及保護(hù)等設(shè)備反映的要反應(yīng)通電后可能出現(xiàn)的故障系統(tǒng)狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)。變電站一次模擬系統(tǒng)的主要任務(wù)是產(chǎn)生變電站正常運(yùn)行及故障信號(hào)，并提供與二次設(shè)備的接口，它是變電站培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，也是變電站保護(hù)仿真的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。
[0004]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種更加真實(shí)有效的變電站運(yùn)行模擬系統(tǒng)；
[0005]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種真實(shí)的故障環(huán)境；
[0006]本發(fā)明的又一個(gè)目的在于在提供更加良好的人員培訓(xùn)效果。
[0007]為此，本發(fā)明提供了一種高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，包括:
[0008]220kV電網(wǎng)模擬系統(tǒng)，其為采用交流380V電壓在變電站上模擬220kV系統(tǒng)電壓，由此形成的模擬系統(tǒng)分為:電容型設(shè)備介質(zhì)損耗及電容量模擬單元、系統(tǒng)電壓及其諧波分量模擬單元、避雷器全電流及阻性電流模擬單元、表面泄漏電流及環(huán)境溫濕度模擬單元、變壓器鐵芯電流模擬單元、和斷路器狀態(tài)模擬單元，將各單元裝配在不銹鋼密封配電箱內(nèi)，并分散在戶(hù)外相應(yīng)的真實(shí)設(shè)備附近，利用相應(yīng)真實(shí)設(shè)備的端子箱，將模擬量和開(kāi)關(guān)量送到保護(hù)室;
[0009]保護(hù)室，其中設(shè)置有故障設(shè)置系統(tǒng)，以進(jìn)行220kV電網(wǎng)模擬系統(tǒng)的故障設(shè)置；
[0010]二次設(shè)備接口，其連通保護(hù)室與真實(shí)二次設(shè)備，根據(jù)保護(hù)室內(nèi)的故障設(shè)置，控制真實(shí)二次設(shè)備的狀態(tài)變化，在真實(shí)二次設(shè)備上造成故障；
[0011]故障處理終端，其由受訓(xùn)者操縱，接收受訓(xùn)者的處理信息，將處理信息傳遞給保護(hù)室，進(jìn)行處理信息與故障設(shè)置的比對(duì)，若比對(duì)一致，則撤銷(xiāo)該故障設(shè)置，控制真實(shí)二次設(shè)備的狀態(tài)再次變化，解除故障，若比對(duì)不一致，則保留該故障設(shè)置；
[0012]受訓(xùn)者識(shí)別模塊，其設(shè)置在故障處理終端上，以登錄賬號(hào)的方式進(jìn)行身份識(shí)別；[0013]評(píng)分系統(tǒng)，其根據(jù)故障處理狀況對(duì)故障處理終端上識(shí)別的特定身份進(jìn)行評(píng)分，以檢驗(yàn)培訓(xùn)質(zhì)量；
[0014]其中，二次設(shè)備包括線(xiàn)路保護(hù)測(cè)控柜、主變壓器保護(hù)測(cè)控柜、匯控柜、頻率電壓緊急控制裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)柜、電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設(shè)備柜、升壓站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、電壓無(wú)功控制裝置、通信接口柜、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備、衛(wèi)星對(duì)時(shí)裝置、視頻監(jiān)視及門(mén)禁系統(tǒng)、光端機(jī)、綜合配線(xiàn)柜、程控調(diào)度交換機(jī)、和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)設(shè)備；且
[0015]控制真實(shí)二次設(shè)備的狀態(tài)變化是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的:在接線(xiàn)時(shí)，將模擬系統(tǒng)的交流二次模擬量送到線(xiàn)路保護(hù)測(cè)控柜和主變壓器保護(hù)測(cè)控柜，將模擬斷路器的合閘、跳閘機(jī)構(gòu)接到真實(shí)二次設(shè)備的匯控柜合閘和跳閘接口，以形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，當(dāng)手動(dòng)或保護(hù)動(dòng)作合閘、跳閘時(shí)，真實(shí)系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)同步動(dòng)作。
[0016]優(yōu)選的是，所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)中，故障設(shè)置系統(tǒng)以手動(dòng)的方式操作，或通過(guò)后臺(tái)機(jī)軟件設(shè)置，或兩種方式切換進(jìn)行。
[0017]優(yōu)選的是，所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)中，二次設(shè)備的供電電源有兩路，第一路從保護(hù)室引出，第二路從不銹鋼密封配電箱弓丨出，兩路電源互為備用。
[0018]優(yōu)選的是，所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)中，交流380V電源與二次設(shè)備的供電電源為彼此互相獨(dú)立的電源。
[0019]優(yōu)選的是，所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)中，所述故障設(shè)置系統(tǒng)模擬瞬時(shí)或永久性的單相接地、兩相接地、兩相短路、三相短路故障和永久性的單相斷線(xiàn)。
[0020]優(yōu)選的是，所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)中，斷路器狀態(tài)模擬單元包括由無(wú)觸點(diǎn)的TMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管作為大功率開(kāi)關(guān)，用在模擬斷路器的跳、合閘回路的模擬斷路器。
[0021]優(yōu)選的是，所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)中，其特征在于，控制中心與變電站間隔的配電柜之間采用485總線(xiàn)方式連接。
[0022]優(yōu)選的是，所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)中，用真實(shí)的隔離開(kāi)關(guān)的輔助節(jié)點(diǎn)控制模擬隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)作，使得模擬隔離開(kāi)關(guān)的操作也能受真實(shí)系統(tǒng)的閉鎖控制。
[0023]優(yōu)選的是，所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)中，故障設(shè)置系統(tǒng)采用雙重配置:手動(dòng)操作設(shè)置各種故障；和計(jì)算機(jī)控制設(shè)置各種故障，兩種方式可以切換。
[0024]利用本發(fā)明的培訓(xùn)系統(tǒng)，在培訓(xùn)過(guò)程中，在故障處理終端上設(shè)置變電站一次和二次設(shè)備故障，使相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作后，可對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行反事故演習(xí)，讓運(yùn)行人員積累事故處理經(jīng)驗(yàn)。事故分析及處理的培訓(xùn)。可進(jìn)行斷路器、刀閘、變壓器、母線(xiàn)、線(xiàn)路、發(fā)電機(jī)組、電容器等各種設(shè)備及其相關(guān)的故障處理培訓(xùn)，培訓(xùn)變電站運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)事故、異常，依據(jù)仿真的電網(wǎng)環(huán)境判斷故障和處理故障；并在訓(xùn)練結(jié)束后對(duì)事故進(jìn)行分析，重放事故發(fā)生和處理的全過(guò)程。通過(guò)仿真訓(xùn)練可以使運(yùn)行人員了解各種事故發(fā)生的現(xiàn)象、原因及變化過(guò)程，總結(jié)積累處理經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)他們事故處理時(shí)的自信心。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明的變電站主接線(xiàn)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明書(shū)文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0027]請(qǐng)見(jiàn)圖1，其為本發(fā)明的變電站主接線(xiàn)的示意圖。對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0028]220kV變電站一次模擬系統(tǒng)從功能上劃分由兩大部分組成:220kV電網(wǎng)模擬系統(tǒng)和故障設(shè)置系統(tǒng)。
[0029]根據(jù)用戶(hù)的實(shí)際情況，220kV電網(wǎng)模擬系統(tǒng)采用物理模型和實(shí)際設(shè)備相結(jié)合的方式:將能利用的真實(shí)設(shè)備都用起來(lái)，與物理模型部分結(jié)合成一體。物理模型按照功能分組裝配在多個(gè)不銹鋼密封配電箱內(nèi)，分散放在戶(hù)外真實(shí)設(shè)備附近，利用戶(hù)外一次設(shè)備的端子箱，將模擬量、開(kāi)關(guān)量送到保護(hù)室。
[0030]故障設(shè)置系統(tǒng)放在保護(hù)室內(nèi)，故障設(shè)置方式既可以手動(dòng)(裝設(shè)按鈕)操作，又可以通過(guò)后臺(tái)機(jī)軟件設(shè)置，兩種方式可以切換進(jìn)行。
[0031]一次系統(tǒng)實(shí)際電壓:采用交流380V(線(xiàn)電壓)模擬220kV系統(tǒng)電壓。系統(tǒng)電源有兩路，第一路從保護(hù)室引出，第二路從實(shí)訓(xùn)場(chǎng)動(dòng)力箱引出，兩路電源可以互為備用。系統(tǒng)電源經(jīng)切換控制從主變I進(jìn)線(xiàn)接入一次系統(tǒng)。(如圖1)
[0032]交流控制電源:系統(tǒng)中用到的交流控制電源，與主系統(tǒng)電源分開(kāi)，以免相互影響。
[0033]直流控制電源:系統(tǒng)中用到的直流控制電源，取自各間隔的控制電源。直流電源分為兩組，電源I作為主電源，控制斷路器的合閘和主跳閘，電源2作為副電源，控制斷路器的副跳閘回路。信號(hào)回路采用切換控制后的直流電源。
[0034]主變I進(jìn)線(xiàn)間隔:因?yàn)橄到y(tǒng)電源要從這里引入，故應(yīng)放一臺(tái)模擬變壓器與系統(tǒng)隔離，系統(tǒng)變比為500kV/220kV/35kV，模擬變比為:380V/380V/380V，接線(xiàn)方式為:YN/Yn/d。根據(jù)實(shí)際需要做成兩卷變或三卷變，為今后的培訓(xùn)做儲(chǔ)備。
[0035]按照實(shí)際系統(tǒng)配置，主變間隔有6組電流互感器(但不能用于培訓(xùn)系統(tǒng)電流的變換，因變比太大)。這6組電流互感器都要用模擬互感器代替，利用實(shí)際主變I的CT端子箱和二次電纜將模擬量送到保護(hù)室。
[0036]電壓互感器TV間隔:按照實(shí)際系統(tǒng)配置，I號(hào)母線(xiàn)、II號(hào)母線(xiàn)各有一臺(tái)電壓互感器。用兩組模擬電壓互感器(務(wù)/罟/100)代替，利用原設(shè)備的端子箱和二次電纜將模擬量送到保護(hù)室。TV—次利用原設(shè)備的開(kāi)關(guān)投、切，二次斷線(xiàn)在端子箱設(shè)置。在這個(gè)間隔，可以進(jìn)行TV 二次斷線(xiàn)設(shè)置。
[0037]出線(xiàn)I間隔:線(xiàn)路I模型:線(xiàn)路I做成雙端電源供電的線(xiàn)路模型，線(xiàn)路對(duì)側(cè)電源應(yīng)有一臺(tái)模擬變壓器，變比為380V/380V，線(xiàn)路對(duì)側(cè)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)用由模擬元件代替。線(xiàn)路模型的首端、末端設(shè)兩個(gè)故障點(diǎn)，各故障點(diǎn)可以模擬瞬時(shí)或永久性的單相接地、兩相接地、兩相短路、三相短路故障和永久性的單相斷線(xiàn)。但如果線(xiàn)路是單電源輻射線(xiàn)路，則不能真實(shí)反映RCS-931的光差保護(hù)、RCS-902高頻保護(hù)裝置的動(dòng)作情況。本側(cè)用真實(shí)斷路器、隔離開(kāi)關(guān)帶線(xiàn)路的物理模型，
[0038]若要真實(shí)反映RCS-931的光差保護(hù)、RCS-902高頻保護(hù)的動(dòng)作情況，保護(hù)室內(nèi)應(yīng)增設(shè)線(xiàn)路對(duì)側(cè)的保護(hù)(與本側(cè)相同:RCS-931、RCS-902)。線(xiàn)路兩端加裝模擬阻波器、耦合電容
器、結(jié)合濾波器等。
[0039]斷路器(真實(shí)的和模擬的)可以設(shè)置跳閘失靈，壓力異常禁止操作等狀態(tài)。
[0040]按照實(shí)際系統(tǒng)配置，線(xiàn)路I間隔有6組電流互感器，對(duì)側(cè)也應(yīng)有6組電流互感器(但不能用于培訓(xùn)系統(tǒng)電流的變換，因變比太大)。這12組電流互感器要用模擬的互感器代替。
[0041]線(xiàn)路I模型裝兩個(gè)配電箱，本側(cè)元件裝一個(gè)箱，放在戶(hù)外出線(xiàn)I間隔處。對(duì)側(cè)元件裝一個(gè)箱，放在戶(hù)外另外的地方。線(xiàn)路本側(cè)利用原來(lái)設(shè)備的端子箱和二次電纜，對(duì)側(cè)用新加的端子箱、新敷設(shè)的二次電纜將模擬量送到保護(hù)室(本次只建了線(xiàn)路本側(cè))。
[0042]母聯(lián)兼旁路間隔:按照實(shí)際系統(tǒng)配置，有6組電流互感器(但不能用于培訓(xùn)系統(tǒng)電流的變換，因變比太大)。這6組電流互感器要用模擬的互感器，利用原來(lái)間隔的端子箱將模擬量送到保護(hù)室。
[0043]在這個(gè)間隔的斷路器與電流互感器之間設(shè)置保護(hù)死區(qū)故障點(diǎn)，設(shè)置各種類(lèi)型的短路。
[0044]主變II進(jìn)線(xiàn)間隔:主變II間隔按照主變I間隔配置，加模擬電流互感器、斷路器隔尚開(kāi)關(guān)等。
[0045]出線(xiàn)2間隔:出線(xiàn)2間隔按照出線(xiàn)I間隔配置，加模擬電流互感器、斷路器隔離開(kāi)關(guān)等(這次也只建了本側(cè)。)
[0046]模擬斷路器:本次模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，采用的模擬斷路器為分相操作，設(shè)雙跳閘線(xiàn)圈，對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的雙直流電源。合閘與主分閘回路接第一組操作電源，副分閘回路接第二組操作電源。
[0047]該斷路器的創(chuàng)新點(diǎn)主要在于由無(wú)觸點(diǎn)的TMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管作為大功率開(kāi)關(guān)，用在模擬斷路器的跳、合閘回路。
[0048]我們知道，真實(shí)的斷路器的跳合閘回路的操作電流是由斷路器的輔助觸點(diǎn)斷開(kāi)的，要求輔助觸點(diǎn)要有足夠的切斷容量。而我們?cè)谀M斷路器中用了 TMOS管，只要用模擬斷路器的輔助觸點(diǎn)控制管子的門(mén)極，即可達(dá)到導(dǎo)通、切斷跳合閘回路操作電流的目的。TMOS管速度快，功率大，體積小，很好的解決了直流斷弧的難題。
[0049]此外，該模擬斷路器設(shè)計(jì)了模擬彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)工作的模塊。可以模擬合閘彈簧儲(chǔ)能一動(dòng)作一釋放能量一再儲(chǔ)能的工作過(guò)程。模擬斷路器本體設(shè)計(jì)了防跳功能，三相不一致保護(hù)功能等。
[0050]斷路器的輔助觸點(diǎn)以無(wú)源空節(jié)點(diǎn)形式送出。用在物理仿真電力系統(tǒng)中，用常開(kāi)觸點(diǎn)起動(dòng)交流接觸器，控制交流主回路。
[0051]真實(shí)系統(tǒng)與模擬系統(tǒng)的互動(dòng):本次模擬系統(tǒng)的研究，一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)在于將真實(shí)系統(tǒng)與模擬系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。
[0052]如上所述，真實(shí)系統(tǒng)是按照實(shí)際變電站的規(guī)格建的，其每個(gè)間隔的斷路器、隔離開(kāi)關(guān)是可以操作的，但一次主系統(tǒng)是不帶電的。
[0053]我們?cè)诮泳€(xiàn)時(shí)，將模擬系統(tǒng)的交流二次模擬量送到保護(hù)、測(cè)控裝置，將模擬斷路器的合閘、跳閘機(jī)構(gòu)接到真實(shí)系統(tǒng)間隔的匯控柜合閘、跳閘接口。這樣就形成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。當(dāng)手動(dòng)或保護(hù)動(dòng)作合閘、跳閘時(shí)，真實(shí)系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)就能同步動(dòng)作。另外，用真實(shí)的隔離開(kāi)關(guān)的輔助節(jié)點(diǎn)控制模擬隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)作，使得模擬隔離開(kāi)關(guān)的操作也能受真實(shí)系統(tǒng)的閉鎖控制。
[0054]故障設(shè)置系統(tǒng)方案:根據(jù)主系統(tǒng)所設(shè)置的故障點(diǎn)、故障類(lèi)型進(jìn)行故障系統(tǒng)設(shè)計(jì)。故障設(shè)置系統(tǒng)采用雙重配置:1.手動(dòng)操作設(shè)置各種故障；2.計(jì)算機(jī)(工控機(jī))控制設(shè)置各種故障。兩種方式可以切換。[0055]故障設(shè)置系統(tǒng)作兩個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，一個(gè)用于手動(dòng)操作，一個(gè)用于計(jì)算機(jī)控制。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制中心在運(yùn)彳丁部。
[0056]控制中心與變電站間隔的配電柜之間采用485總線(xiàn)方式連接。
[0057]工控機(jī)配置USB轉(zhuǎn)485轉(zhuǎn)換器，通過(guò)485總線(xiàn)與每個(gè)配電柜進(jìn)行通訊。除PT柜之外每個(gè)配電柜有兩個(gè)遙控板和一個(gè)遙信板，PT柜配置一個(gè)遙信板和遙控板,遙控板的作用是模擬手動(dòng)操作，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件控制，達(dá)到每一個(gè)操作的自動(dòng)進(jìn)行。遙信板的作用是把相應(yīng)的的動(dòng)作接點(diǎn)采集上來(lái)，并以SOE的方式發(fā)給計(jì)算機(jī)，這樣受培訓(xùn)人員可以清晰的知道每個(gè)元器件動(dòng)作的情況。
[0058]下位機(jī)控制部分:下位機(jī)控制部分的主控單片機(jī)采用ATMEL公司生產(chǎn)的高性能、微功耗8位AVR系列微控制器ATMEGA16。
[0059]主要性能:
[0060].先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)
[0061]-131條指令-大多數(shù)指令執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期
[0062]-32個(gè)8位通用工作寄存器
[0063]-全靜態(tài)工作
[0064]-工作于16MHz時(shí)性能高達(dá)16MIPS
[0065]-只需兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器
[0066].非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
[0067]-16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash
[0068]擦寫(xiě)壽命:10,000次
[0069]-具有獨(dú)立鎖定位的可選Boot代碼區(qū)
[0070]通過(guò)片上Boot程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程
[0071]真正的同時(shí)讀寫(xiě)操作
[0072]-512 字節(jié)的 EEPROM
[0073]擦寫(xiě)壽命:100，000次
[0074]-1K字節(jié)的片內(nèi)SRAM
[0075]-可以對(duì)鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶(hù)程序的加密
[0076].JTAG 接口(與 IEEEl 149.1 標(biāo)準(zhǔn)兼容)
[0077]-符合JTAG標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描功能
[0078]-支持?jǐn)U展的片內(nèi)調(diào)試功能
[0079]-通過(guò)JTAG接口實(shí)現(xiàn)對(duì)Flash、EEPR0M、熔絲位和鎖定位的編程
[0080].外設(shè)特點(diǎn)
[0081]-兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器
[0082]-一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器
[0083]-具有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器RTC
[0084]-四通道PWM
[0085]-8 路 10 位 ADC
[0086]8個(gè)單端通道
[0087]TQFP封裝的7個(gè)差分通道[0088]2個(gè)具有可編程增益(lx，IOx,或200x)的差分通道
[0089]-面向字節(jié)的兩線(xiàn)接口
[0090]-兩個(gè)可編程的串行USART
[0091]-可工作于主機(jī)/從機(jī)模式的SPI串行接口
[0092]-具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門(mén)狗定時(shí)器
[0093]-片內(nèi)模擬比較器
[0094].特殊的處理器特點(diǎn)
[0095]-上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測(cè)
[0096]-片內(nèi)經(jīng)過(guò)標(biāo)定的RC振蕩器
[0097]-片內(nèi)/片外中斷源
[0098]-6種睡眠模式:空閑模式、ADC噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、Standby模式以及
[0099]擴(kuò)展的Standby模式
[0100].I/O 和封裝
[0101]-32個(gè)可編程的I/O 口
[0102]-40弓丨腳ΗΠΡ封裝，44引腳TQFP封裝，與44引腳MLF封裝
[0103]?工作電壓:
[0104]-ATmegal6L:2.7-5.5V
[0105]-ATmegal6:4.5-5.5V
[0106].速度等級(jí)
[0107]-0-8MHz ATmegal6L
[0108]-0_16MHz ATmegal6
[0109].ATmegal6L 在 1MHz，3V，25°C 時(shí)的功耗
[0110]-正常模式:1.1mA
[0111]-空閑模式:0.35mA
[0112]-掉電模式:<1μΑ
[0113]在硬件上完全滿(mǎn)足現(xiàn)有系統(tǒng)的要求，我們采用40引腳ΗΠΡ封裝的芯片來(lái)完成我們的下位機(jī)控制部分。
[0114]硬件設(shè)計(jì)方面充分考慮到電磁兼容的影響，主CPU電源和遙信遙控電源隔離，并加光耦。布線(xiàn)設(shè)計(jì)充分考慮強(qiáng)電和弱電的間距。保證之間不會(huì)相互干擾。通訊回路采用MAXIM公司生產(chǎn)的MAX485芯片，實(shí)現(xiàn)總線(xiàn)通訊。與上位機(jī)的通訊機(jī)制采用標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)自動(dòng)化規(guī)約M0DBUS，實(shí)現(xiàn)遙控遙信的操作。
[0115]上位機(jī)控制
[0116]上位機(jī)軟件使用VB語(yǔ)言編寫(xiě)。主要功能是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的一次系統(tǒng)圖及各個(gè)配電柜的原理圖生動(dòng)、清晰的完成每一個(gè)操作。達(dá)到不僅使受培訓(xùn)者能直觀了解真正二次設(shè)備的動(dòng)作原理，而且也明白整個(gè)模擬系統(tǒng)的模擬原理。所有的操作都有動(dòng)畫(huà)或者圖形顯示。方便而且直觀。
[0117]每個(gè)下位機(jī)都有自己的單元地址(地址直接寫(xiě)入單片機(jī))，上位機(jī)采用輪詢(xún)問(wèn)答的方式，依次對(duì)每個(gè)地址的微控制器進(jìn)行通訊。通訊方式采用MODBUS規(guī)約。[0118]220kV變電站一次模擬系統(tǒng)，構(gòu)建了一個(gè)實(shí)際綜合自動(dòng)化變電站的工作環(huán)境，功能齊全，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電壓、電流、功率等信號(hào)的模擬，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了變電站單相接地、兩相短路、三相短路、兩相短路接地、單相斷相、兩相斷相故障及復(fù)雜故障的模擬，可進(jìn)行變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和微機(jī)保護(hù)裝置的安裝調(diào)試及運(yùn)行維護(hù)方面的培訓(xùn)。220kV變電站一次模擬系統(tǒng)能夠極大地改善電網(wǎng)培訓(xùn)設(shè)施，同時(shí)在網(wǎng)公司生產(chǎn)技能人員培訓(xùn)和在校學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)發(fā)揮重要作用。
[0119]換言之，本發(fā)明提供了一種高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，包括:
[0120]220kV電網(wǎng)模擬系統(tǒng)，其為采用交流380V電壓在變電站上模擬220kV系統(tǒng)電壓，由此形成的模擬系統(tǒng)分為:電容型設(shè)備介質(zhì)損耗及電容量模擬單元、系統(tǒng)電壓及其諧波分量模擬單元、避雷器全電流及阻性電流模擬單元、表面泄漏電流及環(huán)境溫濕度模擬單元、變壓器鐵芯電流模擬單元、和斷路器狀態(tài)模擬單元，將各單元裝配在不銹鋼密封配電箱內(nèi)，并分散在戶(hù)外相應(yīng)的真實(shí)設(shè)備附近，利用相應(yīng)真實(shí)設(shè)備的端子箱，將模擬量和開(kāi)關(guān)量送到保護(hù)室;
[0121]保護(hù)室，其中設(shè)置有故障設(shè)置系統(tǒng)，以進(jìn)行220kV電網(wǎng)模擬系統(tǒng)的故障設(shè)置；
[0122]二次設(shè)備接口，其連通保護(hù)室與真實(shí)二次設(shè)備，根據(jù)保護(hù)室內(nèi)的故障設(shè)置，控制真實(shí)二次設(shè)備的狀態(tài)變化，在真實(shí)二次設(shè)備上造成故障；
[0123]故障處理終端，其由受訓(xùn)者操縱，接收受訓(xùn)者的處理信息，將處理信息傳遞給保護(hù)室，進(jìn)行處理信息與故障設(shè)置的比對(duì)，若比對(duì)一致，則撤銷(xiāo)該故障設(shè)置，控制真實(shí)二次設(shè)備的狀態(tài)再次變化，解除故障，若比對(duì)不一致，則保留該故障設(shè)置；
[0124]受訓(xùn)者識(shí)別模塊，其設(shè)置在故障處理終端上，以登錄賬號(hào)的方式進(jìn)行身份識(shí)別；
[0125]評(píng)分系統(tǒng)，其根據(jù)故障處理狀況對(duì)故障處理終端上識(shí)別的特定身份進(jìn)行評(píng)分，以檢驗(yàn)培訓(xùn)質(zhì)量；
[0126]其中，二次設(shè)備包括線(xiàn)路保護(hù)測(cè)控柜、主變壓器保護(hù)測(cè)控柜、匯控柜、頻率電壓緊急控制裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)柜、電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設(shè)備柜、升壓站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、電壓無(wú)功控制裝置、通信接口柜、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備、衛(wèi)星對(duì)時(shí)裝置、視頻監(jiān)視及門(mén)禁系統(tǒng)、光端機(jī)、綜合配線(xiàn)柜、程控調(diào)度交換機(jī)、和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)設(shè)備；且
[0127]控制真實(shí)二次設(shè)備的狀態(tài)變化是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的:在接線(xiàn)時(shí)，將模擬系統(tǒng)的交流二次模擬量送到線(xiàn)路保護(hù)測(cè)控柜和主變壓器保護(hù)測(cè)控柜，將模擬斷路器的合閘、跳閘機(jī)構(gòu)接到真實(shí)二次設(shè)備的匯控柜合閘和跳閘接口，以形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，當(dāng)手動(dòng)或保護(hù)動(dòng)作合閘、跳閘時(shí)，真實(shí)系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)同步動(dòng)作。
[0128]優(yōu)選的是，所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)中，故障設(shè)置系統(tǒng)以手動(dòng)的方式操作，或通過(guò)后臺(tái)機(jī)軟件設(shè)置，或兩種方式切換進(jìn)行。
[0129]優(yōu)選的是，所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)中，二次設(shè)備的供電電源有兩路，第一路從保護(hù)室引出，第二路從不銹鋼密封配電箱引出，兩路電源互為備用。
[0130]優(yōu)選的是，所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)中，交流380V電源與二次設(shè)備的供電電源為彼此互相獨(dú)立的電源。
[0131]優(yōu)選的是，所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)中，所述故障設(shè)置系統(tǒng)模擬瞬時(shí)或永久性的單相接地、兩相接地、兩相短路、三相短路故障和永久性的單相斷線(xiàn)。
[0132]優(yōu)選的是，所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)中，斷路器狀態(tài)模擬單元包括由無(wú)觸點(diǎn)的TMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管作為大功率開(kāi)關(guān)，用在模擬斷路器的跳、合閘回路的模擬斷路器。
[0133]優(yōu)選的是，所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)中，其特征在于，控制中心與變電站間隔的配電柜之間采用485總線(xiàn)方式連接。
[0134]優(yōu)選的是，所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)中，用真實(shí)的隔離開(kāi)關(guān)的輔助節(jié)點(diǎn)控制模擬隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)作，使得模擬隔離開(kāi)關(guān)的操作也能受真實(shí)系統(tǒng)的閉鎖控制。
[0135]優(yōu)選的是，所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)中，故障設(shè)置系統(tǒng)采用雙重配置:手動(dòng)操作設(shè)置各種故障；和計(jì)算機(jī)控制設(shè)置各種故障，兩種方式可以切換。
[0136]盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開(kāi)如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書(shū)和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，包括: 220kV電網(wǎng)模擬系統(tǒng)，其為采用交流380V電壓在變電站上模擬220kV系統(tǒng)電壓，由此形成的模擬系統(tǒng)分為:電容型設(shè)備介質(zhì)損耗及電容量模擬單元、系統(tǒng)電壓及其諧波分量模擬單元、避雷器全電流及阻性電流模擬單元、表面泄漏電流及環(huán)境溫濕度模擬單元、變壓器鐵芯電流模擬單元、和斷路器狀態(tài)模擬單元，將各單元裝配在不銹鋼密封配電箱內(nèi)，并分散在戶(hù)外相應(yīng)的真實(shí)設(shè)備附近，利用相應(yīng)真實(shí)設(shè)備的端子箱，將模擬量和開(kāi)關(guān)量送到保護(hù)室； 保護(hù)室，其中設(shè)置有故障設(shè)置系統(tǒng)，以進(jìn)行220kV電網(wǎng)模擬系統(tǒng)的故障設(shè)置； 二次設(shè)備接口，其連通保護(hù)室與真實(shí)二次設(shè)備，根據(jù)保護(hù)室內(nèi)的故障設(shè)置，控制真實(shí)二次設(shè)備的狀態(tài)變化，在真實(shí)二次設(shè)備上造成故障； 故障處理終端，其由受訓(xùn)者操縱，接收受訓(xùn)者的處理信息，將處理信息傳遞給保護(hù)室，進(jìn)行處理信息與故障設(shè)置的比對(duì)，若比對(duì)一致，則撤銷(xiāo)該故障設(shè)置，控制真實(shí)二次設(shè)備的狀態(tài)再次變化，解除故障，若比對(duì)不一致，則保留該故障設(shè)置； 受訓(xùn)者識(shí)別模塊，其設(shè)置在故障處理終端上，以登錄賬號(hào)的方式進(jìn)行身份識(shí)別； 評(píng)分系統(tǒng)，其根據(jù)故障處理狀況對(duì)故障處理終端上識(shí)別的特定身份進(jìn)行評(píng)分，以檢驗(yàn)培訓(xùn)質(zhì)量； 其中，二次設(shè)備包括線(xiàn)路保護(hù)測(cè)控柜、主變壓器保護(hù)測(cè)控柜、匯控柜、頻率電壓緊急控制裝置、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)柜、電力調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)接入設(shè)備柜、升壓站微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、電壓無(wú)功控制裝置、通信接口柜、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備、衛(wèi)星對(duì)時(shí)裝置、視頻監(jiān)視及門(mén)禁系統(tǒng)、光端機(jī)、綜合配線(xiàn)柜、程控調(diào)度交換機(jī)、和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)設(shè)備；且 控制真實(shí)二次設(shè)備.的狀態(tài)變化是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的:在接線(xiàn)時(shí)，將模擬系統(tǒng)的交流二次模擬量送到線(xiàn)路保護(hù)測(cè)控柜和主變壓器保護(hù)測(cè)控柜，將模擬斷路器的合閘、跳閘機(jī)構(gòu)接到真實(shí)二次設(shè)備的匯控柜合閘和跳閘接口，以形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，當(dāng)手動(dòng)或保護(hù)動(dòng)作合閘、跳閘時(shí)，真實(shí)系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)同步動(dòng)作。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，故障設(shè)置系統(tǒng)以手動(dòng)的方式操作，或通過(guò)后臺(tái)機(jī)軟件設(shè)置，或兩種方式切換進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求2所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，二次設(shè)備的供電電源有兩路，第一路從保護(hù)室引出，第二路從不銹鋼密封配電箱弓丨出，兩路電源互為備用。
4.如權(quán)利要求3所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，交流380V電源與二次設(shè)備的供電電源為彼此互相獨(dú)立的電源。
5.如權(quán)利要求4所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，所述故障設(shè)置系統(tǒng)模擬瞬時(shí)或永久性的單相接地、兩相接地、兩相短路、三相短路故障和永久性的單相斷線(xiàn)。
6.如權(quán)利要求5所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，斷路器狀態(tài)模擬單元包括由無(wú)觸點(diǎn)的TMOS功率場(chǎng)效應(yīng)管作為大功率開(kāi)關(guān)，用在模擬斷路器的跳、合閘回路的模擬斷路器。
7.如權(quán)利要求6所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，控制中心與變電站間隔的配電柜之間采用485總線(xiàn)方式連接。
8.如權(quán)利要求7所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，用真實(shí)的隔離開(kāi)關(guān)的輔助節(jié)點(diǎn)控制模擬隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)作，使得模擬隔離開(kāi)關(guān)的操作也能受真實(shí)系統(tǒng)的閉鎖控制。
9.如權(quán)利要求8所述的高壓變電站模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，其特征在于，故障設(shè)置系統(tǒng)采用雙重配置:手動(dòng)操作設(shè)置各 種故障；和計(jì)算機(jī)控制設(shè)置各種故障，兩種方式可以切換。
【文檔編號(hào)】G09B23/18GK103440800SQ201310236345
【公開(kāi)日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月14日
【發(fā)明者】馬文建, 蘇慶民, 陶蘇東, 霍永紅, 王曉玲, 辛俊峰, 劉豐蓮 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)技術(shù)學(xué)院, 北京殷圖仿真技術(shù)有限公司