變電站綜合自動化技術所涉及的微機型繼電保護子系統(tǒng)是電力系統(tǒng)教學的一個重要部分，也是運行和調(diào)度人員培訓的核心內(nèi)容。目前，在電力系統(tǒng)變電運行和調(diào)度自動化培訓中，有關微機繼電保護的培訓內(nèi)容還是以純軟件仿真為主〔1〕?各種事故處理及繼電保護管理均在計算機上模擬操作，控制室僅有 1臺仿真計算機，無繼電保護裝置、監(jiān)控裝置、電纜、保護屏等二次設備，無真實的二次信號，和現(xiàn)場相比有很大區(qū)別。為解決以上問題，本項目研制了 1套構(gòu)成與現(xiàn)場類似、符合實際操作的微機繼電保護培訓系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用真實的保護測控屏柜、繼電保護裝置和監(jiān)控系統(tǒng)，利用微機繼電保護測試儀產(chǎn)生與實際變電站相同的真實二次信號，多臺測試儀可組態(tài)任意結(jié)構(gòu)的變電站或電網(wǎng)，可任意設置故障點和故障類型，模擬一次和二次系統(tǒng)的運行〔2〕。利用該培訓系統(tǒng)平臺進行變電站一次系統(tǒng)組態(tài)、變電站二次設備操作和變電站綜自監(jiān)控實訓等，接近于實際的變電站運行操作；同時該平臺具有很好的組態(tài)功能和開放性，可根據(jù)需要組態(tài)真實的變電站，使培訓具有很好的針對性。

1　系統(tǒng)設計

變電站微機繼電保護培訓系統(tǒng)平臺可與國內(nèi)不同廠家的微機繼電保護裝置接口，能夠組成各種不同電壓等級的培訓系統(tǒng)。本項目應用該平臺構(gòu)建了1套 110ｋＶ變電站微機繼電保護培訓系統(tǒng)。項目采用 3臺微機型繼電保護測試裝置聯(lián)網(wǎng)同步模擬變電站的二次系統(tǒng)，為 4臺保護和監(jiān)站二次信號?并且通過與測試裝置配套的電力網(wǎng)信號模擬系統(tǒng)軟件進行二次開發(fā)，設計出相應的變電站微機保護培訓項目。在系統(tǒng)設計中采用了許繼的以太網(wǎng) ＴＣＰ103協(xié)議?經(jīng) ＮＷＪ－801以太網(wǎng)關將 4臺微機繼電保護、測控裝置接入以太網(wǎng)，并利用開放式變電站綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)軟件實現(xiàn)與保護裝置的通信。

1．1　變電站一次系統(tǒng)模型的建立

根據(jù) 110ｋＶ典型變電站一次接線圖，本系統(tǒng)建立了仿真變電站的一次模型，基本包括：110ｋＶ單母分段的 2條進線、2臺變比為 110ｋＶ／10ｋＶ的主變壓器和 10ｋＶ單母分段的 4條出線。其構(gòu)成示意圖如圖 1所示。在其中的 1條 110ｋＶ進線斷路器處設置 1臺繼電保護測試儀作為信號源，使之與ＷＸＨ811微機線路保護裝置聯(lián)機完成線路保護物理仿真；采用 2臺測試儀分別在 1臺變壓器高、低壓側(cè)斷路器處作為信號源與 ＷＢＨ812微機變壓器保護裝置、ＷＢＨ813／Ｈ微機變壓器后備保護裝置和ＷＢＨ822微機變壓器保護裝置一起聯(lián)機完成主變繼電保護物理仿真控裝置提供變電。

1．2　變電站微機保護培訓系統(tǒng)的構(gòu)成

培訓系統(tǒng)分為二次信號系統(tǒng)、變電站保護測控系統(tǒng)和變電站監(jiān)控系統(tǒng) 3部分〔3-4〕，各部分的組成和實現(xiàn)方式是：ａ．二次信號系統(tǒng)由 3臺微機型繼電保護測試裝置構(gòu)成，設備之間聯(lián)成 ＲＳ485網(wǎng)絡，同步產(chǎn)生變電站各主要節(jié)點的二次信號。其中測試儀 1作為變壓器高壓側(cè)信號源，測試儀 2作為變壓器低壓側(cè)信號源，測試儀 3作為 110ｋＶ線路信號源。ｂ．變電站保護測控系統(tǒng)由 2塊保護屏構(gòu)成：

110ｋＶ進線保護屏和主變保護屏?包括 4套繼電保護裝置 （ＷＸＨ811微機線路保護裝置、ＷＢＨ812微機變壓器保護裝置、ＷＢＨ813／Ｈ微機變壓器后備保護裝置和 ＷＢＨ822微機變壓器保護裝置 ）。ｃ．變電站監(jiān)控系統(tǒng)，利用 1臺安裝 “電力自動化監(jiān)控系統(tǒng) ” 軟件的監(jiān)控主機組成。

1．2．1　變電站保護測控系統(tǒng)

變電站 保 護 測 控 系 統(tǒng) 由 2塊 保 護 屏 構(gòu) 成：110ｋＶ進線保護屏和主變保護屏。其中，110ｋＶ進線保護屏上安裝有 ＷＸＨ811微機線路保護裝置，用于實現(xiàn)對 110ｋＶ線路的保護。主變保護屏上安裝有 ＷＢＨ812，ＷＢＨ813／Ｈ和 ＷＢＨ822保護裝置?分別用來實現(xiàn)變壓器主保護、變壓器高壓側(cè)后備保護測控和變壓器低壓側(cè)后備保護測控功能。

1．2．2　二次信號系統(tǒng)

提供給變電站保護測控系統(tǒng)的二次信號 （二次模擬量?開關量 ） 由專用的信號源系統(tǒng)構(gòu)成。根據(jù)一次系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，本系統(tǒng)的信號源由 3臺微機型繼電保護試驗測試儀組成，提供變電站系統(tǒng)的二次模擬量和開關量給保護測控系統(tǒng)，如圖 2所示。

3臺微機型繼電保護試驗測試儀分別作為110ｋＶ線路信號源、變壓器高壓側(cè)信號源、變壓器低壓側(cè)信號源。3臺測試儀之間的硬同步信號線連接在一起，將其中 1臺測試儀作為同步主機，實現(xiàn)變電站二次信號的同步。測試儀具有 ＲＳ485通信接口，3臺測試儀聯(lián)成 ＲＳ485通信網(wǎng)絡，連接至485集線器上。485集線器*多可集中 10路 ＲＳ485信號，并轉(zhuǎn)換成 ＲＳ232信號，與信號源控制主機相連。

該部分的工作過程是：利用信號源控制主機的電力網(wǎng)信號模擬仿真系統(tǒng)軟件設置變電站模型，控制 3臺測試儀發(fā)出信號，模擬系統(tǒng)正常運行和各種故障情況。變電站正常運行時， “電力網(wǎng)信號模擬仿真系統(tǒng) ” 軟件進行變電站潮流計算，控制主機將計算出的潮流信號通過網(wǎng)絡通信同步下載到 3臺信號源系統(tǒng)中，由信號源系統(tǒng)產(chǎn)生模擬量和各種開關量給保護測控系統(tǒng)；當模擬系統(tǒng)故障運行時，“電力網(wǎng)信號模擬仿真系統(tǒng) ” 軟件進行變電站故障運算，控制主機將計算出的故障信號同步下載到信號源系統(tǒng)中，提供給保護測控系統(tǒng)。

二次信號系統(tǒng)中的各測試儀與變電站保護測控系統(tǒng)的 2塊保護屏之間應通過控制電纜進行連接，如圖 3所示。

連接的信號包括：

（1） 主變高壓側(cè)信號源、主變低壓側(cè)信號源與主變保護屏的連接

具體包括高壓側(cè)、低壓側(cè)三相電流信號、高壓側(cè)、低壓側(cè)三相電壓信號；變壓器主保護、高壓側(cè)后備保護與低壓側(cè)后備保護的動作出口信號；變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)斷路器的位置信號；變壓器本體

信號等。

（2） 110ｋＶ線路信號源與 110ｋＶ進線保護屏的連接具體包括線路三相電流信號、三相電壓信號；線路保護的動作出口信號；110ｋＶ線路斷路器的位置信號等。

（3） 110ｋＶ線路信號源與主變保護屏的連接由于主變本體信號較多，因此利用 110ｋＶ線路信號源提供部分主變本體信號。

“電力網(wǎng)信號模擬仿真系統(tǒng) ” 軟件具有強大的組態(tài)功能，可任意組態(tài)實際變電站的一次結(jié)構(gòu)，如在各節(jié)點上配置測試儀，可模擬實際變電站的二次信號。

1．2．3　變電站監(jiān)控系統(tǒng)

變電站監(jiān)控系統(tǒng)由變電站監(jiān)控計算機和 ＮＷＪ－801以太網(wǎng)關組成。變電站監(jiān)控計算機上安裝有“電力自動化監(jiān)控系統(tǒng) ” 軟件，用來實現(xiàn)變電站監(jiān)控功能。ＮＷＪ－801以太網(wǎng)關是變電站綜合自動化系統(tǒng)中后臺計算機與保護裝置之間的規(guī)約轉(zhuǎn)換器，它把不具備以太網(wǎng)接口而只有 ＲＳ485接口的繼電保護裝置和測控裝置接入以太網(wǎng)。

變電站監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 4所示。該部分工作過程：系統(tǒng)正常運行時，測控單元將采集的各種信號上傳至監(jiān)控主機實時顯示，監(jiān)控主機可下發(fā)控制命令至測控單元；系統(tǒng)發(fā)生故障時，各保護單元可將動作信號上傳到監(jiān)控主機實時顯示。

變電站監(jiān)控系統(tǒng)具有的變電站監(jiān)控功能：變電站組態(tài)、遙測、遙信、遙控、實時事件管理、報警信息管理、實時電氣量趨勢曲線、保護動作信息光字牌、報表查詢、圖像編輯、裝置通信狀態(tài)管理、保護定值管理與修改、遠方投退保護軟壓板、操作票等。

3　結(jié)　論

該變電站微機繼電保護培訓系統(tǒng)平臺具有很好的組態(tài)功能和開放性，可通過增加信號源和保護測控裝置的數(shù)量，擴大仿真模擬的變電站的規(guī)模，模擬真實的變電站，達到良好的培訓效果。本項目所做的研究工作填補了電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)變電站繼電保護和綜合自動化技術培訓的空白。目前，項目已建成 1個 110ｋＶ小型變電站微機繼電保護培訓平臺，通過 3臺微機測試儀同步發(fā)出電壓電流信號，對 4條線路和主變微機保護裝置進行操作和監(jiān)控，配合變電站仿真培訓系統(tǒng)進行微機繼電保護和綜合自動化實驗與實訓教學，并且學院電力工程系的電力系統(tǒng)專業(yè)學生利用該系統(tǒng)平臺能較好地完成繼電保護畢業(yè)設計任務。利用該系統(tǒng)平臺所提供的監(jiān)控軟件和通訊接口，本系統(tǒng)還可與國內(nèi)不同廠家的不同電壓等級的保護裝置屏柜組合構(gòu)建新的變電站微機繼電保護培訓系統(tǒng)?？蓮V泛用于對電力系統(tǒng)的運行、調(diào)度人員進行崗位技術培訓，對增強變電值班員的運行技術素質(zhì)、提高電力系統(tǒng)安全運行水平發(fā)揮很好的作用。