关于变电站自动化仿真系统构建的研究

【摘 要】变电站综合自动化系统为多系统整合，为主流系统同网仿真奠定了理论和结构基础。仿真系统应用灵活组网和系统组态的自由配置理论，依据电力系统仿真控制原理的真实性、一致性、灵活性、开放性和实用性理论，构建起一整套变电站综合自动化仿真培训系统。该系统可以应用到变电站综合自动化技术领域，实现“专业仿真培训、故障处置练兵、模拟现场控制系统、备品备件储备、新技术开发运用”等功能。

【关键词】自动化；仿真系统；组网

引言

仿真系统的设计思路是基于变电站综合自动化监控系统理论和电力系统仿真控制原理。变电站综合自动化监控系统随着电子技术、计算机技术、通信技术和网络技术的发展，其体系结构在不断发生变化。根据变电站综合自动化监控系统目前的应用情况，其基本结构可分为集中式和分层分布式。其中，分层分布式计算机监控系统已经成为变电站综合自动化监控系统发展的主流。分层分布式监控系统是以变电站内的电气间隔和元件（变压器、电抗器、电容器等）为对象开发、生产、应用的变电站计算机监控系统。所谓分层是指一种将元素按不同级别组织起来的方式，其上下级元素具有控制和被控制的关系。分层分布式变电站监控系统可以分成三层结构，即站控层、间隔层和过程层，每层由不同的设备和子系统组成，完成相应的功能。通常，变电站计算机监控系统由站控层和间隔层两个基本部分组成。

1 技术方案

首先进行多系统同网理论的分析，在同一个以太网结构下，按不同功能地址和装置进行组网，进行同网地址冲突的试验检测，进行地址划分。

其次进行应用系统的组态分析，根据组态的差异性合理安排相应的测控装置上网。同时分析适应于仿真应用的人机界面，、数据库制作的功能，满足灵活性和与现场一致性的要求。

第三步，在满足实用性需求基础上进行研究实施工作计划，为了真实地形成一个整体的制作过程，并使这一制作过程得到验证，采用模拟断路器的构建模式，使该系统能够真实地反映变电站的整体运行环境。

第四步，站内备份的灵活恢复，能够满足自由恢复站内数据库、人机界面，进而达到在这一平台上，掌握站内运行参数，在实际环境下的相关功能扩展试验的效果。

第五步，整体组网，完成所有装置的二次配线。同步解决系统使用工作直流电源问题，利用小型整流系统，为整个系统的装置和网络设备提供电源。

2 系统结构

系统采用Unix/Windows混合平台，综合自动化演示和操作平台采用Windows平台，远动工作站功能采用Unix操作系统。

3 解决方案

（1）第一阶段的研究和实施过程中，遇到了6套系统网络通信和地址分配重复的问题，该问题将导致在同一网络结构下，不能同时使用部分系统的困难。

采取的对策：进行同网地址冲突的试验检测，进行地址划分，划分出6个不同的地址段络，对部分系统的地址设定程序的地址规定做了修改。

通过该试验，得出的结论，原有系统设定的IP地址和装置地址是出于各系统研发的习惯和定义习惯，在实际应用中，独立系统应用出于系统应用的统一而定。在该项目中，将重复的地址设定统一到表1，并没有影响到系统的正常运行，只是部分系统的地址定义和数据库设定做了相应的调整。

（2）人机界面对应装置间隔配置不对等问题，由于仿真系统的规模所限，只能按照主系统的配置规模配置测控装置，监控系统数据库和人机界面过大，导致实用性较差。

采取的对策：简化现有系统的人机界面和数据库配置，按照现有配置组态，并且预留灵活扩充接口。该问题的解决，正是应用了目前综合自动化系统的灵活组态的特点。

（3）仿真平成试验功能，需要具有现场对等的库模和界面。

采取的措施：通过备份程序的库模和应用系统的完全恢复，恢复出现场环境，提供一个完备的试验环境。通过采用模拟断路器组合技术，形成20路的多路模断，保证遥控试验的应征功能实现。

（4）系统工作直流电源的解决，由于是仿真系统，在创新室中无法组建直流系统

采取的措施：利用小型整流系统，为整个系统的装置和网络设备提供电源。

4 技术关键与创新点

第一、该项目创新性的完成目前北京四方、南瑞科技、许继、南瑞继保、东方电子、南自6大主流综合自动化系统不同厂家不同系统的同一网络仿真，解决了多系统单一仿真培训的困难。

第二、该项目创新性的解决了变电站综合自动化系统现场培训的困难，提升了变电站综合自动化、调度自动化专业的业务技能，打破了该专业技术完全依赖厂家的瓶颈，降低维护成本。

第三、该项目完全达到了与现场运行环境的一致性、真实性，可以在这一平台上灵活组态，完全恢复现场备份、真是还原运行环境。

第四、该项目的实施具有组网灵活、多系统组态自由，在整个仿真系统中，可以随意组合各种型号的硬件产品，对于新型号的智能装置完全向上兼容。

参考文献：

[1]电力系统计算分析软件包 PSD-BPA 暂态稳定程序用户手册[S].北京：中国电力科学研究院，2008.

[2]周伟，陈金富，段献忠.基于组件的电力系统综合分析程序[J].电力自动化设备，2002，（10）.

[3]励刚，苏寅生，陈陈.电力系统软件体系结构和框架设计[J].计算机应用，2001 （9）.

[4]桂勋，刘志刚，钱清泉.一种具有良好扩展性的电力系统通用分析软件体系结构研究[J].继电器，2008（11）.