院校配網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建策略

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配電主站系統(tǒng)方案探析

1.主站平臺(tái)一體化設(shè)計(jì)

在總結(jié)國(guó)內(nèi)配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)實(shí)施多年經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，[3，4]為了配電主站系統(tǒng)更加實(shí)用化，根據(jù)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)思路，將配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)分為配電圖資維護(hù)模塊、配電SCADA兩大系統(tǒng)模塊。將配電圖資維護(hù)、配電SCADA從根本上進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，以便形成一個(gè)具有空間概念（地理環(huán)境信息）和基礎(chǔ)信息（電網(wǎng)資料及用戶(hù)資料）的分層管理基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。既能為電力系統(tǒng)配電運(yùn)行管理提供具有地理信息的網(wǎng)絡(luò)模型，又能實(shí)時(shí)監(jiān)控配電網(wǎng)的運(yùn)行，支撐系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)和其他功能的實(shí)現(xiàn)。

2.配電主站物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

配電網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室主站物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在充分考慮主站系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)主干網(wǎng)系統(tǒng)信息的前提下，承擔(dān)著系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理、功能實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)交換等重要功能，對(duì)數(shù)據(jù)處理、計(jì)算、交換速度有著非常高的要求，為此，采用了支持多操作系統(tǒng)平臺(tái)的運(yùn)行開(kāi)放機(jī)制，以及Client/Server（客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器）分布式體系結(jié)構(gòu)。硬件平臺(tái)建立在工作站和服務(wù)器等設(shè)備環(huán)境上，在建設(shè)資金充裕的情況下，配電網(wǎng)主站可按標(biāo)準(zhǔn)物理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如圖2所示。另外，在滿(mǎn)足實(shí)際數(shù)據(jù)處理功能要求的情況下，亦可采用把四臺(tái)服務(wù)器整合為一臺(tái)、打印機(jī)不設(shè)置或低標(biāo)設(shè)置等某些經(jīng)濟(jì)手段。

實(shí)驗(yàn)室配網(wǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)建方案探析

實(shí)際運(yùn)行中的配電網(wǎng)絡(luò)不僅有架空線(xiàn)，同樣也存在大量的電纜，且具有條數(shù)眾多、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣等特點(diǎn)。但總體上來(lái)說(shuō)，在配電網(wǎng)絡(luò)體系中，網(wǎng)絡(luò)接線(xiàn)以雙母、輻射狀網(wǎng)、樹(shù)狀網(wǎng)及環(huán)網(wǎng)為主要形式存在。對(duì)于一個(gè)具體的配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)而言，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)可以是多種網(wǎng)絡(luò)形式的組合，并且線(xiàn)路稠密。其網(wǎng)絡(luò)形式主要由用戶(hù)性質(zhì)、數(shù)量及供電可靠性的要求決定。欲在一個(gè)空間有限的實(shí)驗(yàn)室中同時(shí)全方位的體現(xiàn)現(xiàn)實(shí)模型幾乎是不可能的，也沒(méi)必要。因此，在配電網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，擬建設(shè)10條配電線(xiàn)路及其配套通信設(shè)施，實(shí)現(xiàn)手拉手環(huán)網(wǎng)。實(shí)驗(yàn)室配網(wǎng)結(jié)構(gòu)構(gòu)建方案如圖3所示。從擬建方案易知，通過(guò)改變開(kāi)關(guān)的狀態(tài)，可靈活多變的組合出各種電纜線(xiàn)路、架空線(xiàn)路、網(wǎng)絡(luò)接線(xiàn)的接線(xiàn)方式，基本上可涵蓋現(xiàn)階段我國(guó)常見(jiàn)的聯(lián)絡(luò)方式。

配網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室仿真系統(tǒng)建設(shè)方案探析

利用仿真及多媒體進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，不僅可把課本上大量枯燥的文字?jǐn)⑹鲛D(zhuǎn)變?yōu)樯鷦?dòng)直觀(guān)的圖形、數(shù)據(jù)說(shuō)明，[5，6]而且可為學(xué)生在配電實(shí)踐教學(xué)方面提供一個(gè)安全、真實(shí)、再現(xiàn)的實(shí)訓(xùn)環(huán)境。使學(xué)生了解配電設(shè)備、運(yùn)行、檢修操作規(guī)程，從而達(dá)到提升教學(xué)效果的目的。

1.仿真系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室仿真系統(tǒng)在充分利用主站物理器件的基礎(chǔ)上，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、硬件及其軟件配置都需遵循開(kāi)放性的原則，以達(dá)到可維護(hù)性、可擴(kuò)充性的目的。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示，教員機(jī)、服務(wù)器分別由圖2的兩個(gè)工作站、服務(wù)器兼任。教員機(jī)既可完成所有學(xué)員的操作，也可完成教案編制、系統(tǒng)維護(hù)管理、故障設(shè)置和學(xué)員監(jiān)管等功能。各學(xué)員臺(tái)既可獨(dú)立運(yùn)行，亦可分組協(xié)調(diào)運(yùn)行。主要用于配網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)、遠(yuǎn)動(dòng)控制、變電站自動(dòng)化、饋線(xiàn)自動(dòng)化、模擬倒閘操作、監(jiān)盤(pán)及事故處理等的仿真。

2.仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)思想在配電自動(dòng)化主站平臺(tái)一體化軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用其數(shù)據(jù)，結(jié)合分布式仿真軟件支撐平臺(tái)RTI（RunTimeInfrastructure）[7，8]、教員系統(tǒng)軟件、仿真應(yīng)用軟件和多媒體培訓(xùn)系統(tǒng)軟件組成一套交互式、分布式仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。其中，仿真應(yīng)用軟件整體結(jié)構(gòu)如圖5所示。分別由變電站仿真軟件、電網(wǎng)仿真軟件、變電站監(jiān)控仿真軟件及設(shè)備巡視仿真軟件構(gòu)成。各個(gè)仿真應(yīng)用軟件僅與其所對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)中RTI駐留軟件進(jìn)行接口，但相對(duì)整個(gè)仿真系統(tǒng)而言，整個(gè)仿真系統(tǒng)內(nèi)的相互交互任務(wù)全部由RTI來(lái)完成。由于仿真系統(tǒng)引入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的全工況仿真及主站平臺(tái)一體化軟件設(shè)計(jì)的思想，若再輔以先進(jìn)的電力系統(tǒng)仿真技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)和虛擬建模技術(shù)，則可實(shí)現(xiàn)變電站仿真和電網(wǎng)仿真一體化。仿真系統(tǒng)具有平臺(tái)化、通用性很強(qiáng)的特點(diǎn)，同時(shí)具備了強(qiáng)大的組態(tài)功能，適用于任意結(jié)構(gòu)的變電站和配電網(wǎng)絡(luò)的培訓(xùn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的現(xiàn)場(chǎng)操作能力、專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能。

結(jié)束語(yǔ)

“配電網(wǎng)自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案”硬件配置規(guī)模宏大，仿真培訓(xùn)功能齊全，物理實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)相互補(bǔ)充，可滿(mǎn)足電氣工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，有助于學(xué)生對(duì)供配電自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備及運(yùn)行維護(hù)中相關(guān)理論知識(shí)的理解及實(shí)際工程體系的認(rèn)識(shí)。掌握配電運(yùn)行、檢修和調(diào)試的專(zhuān)業(yè)技能，可大大增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，為走上工作崗位打下較好的基礎(chǔ)。

作者：王強(qiáng)孫堅(jiān)單位：三峽大學(xué)電氣與新能源學(xué)院