微机继电保护实验平台研制总结报告

微机继电保护实验平台研制总结报告
     
编 写:微机继电保护实验平台研究与实现项目组
湖南省电力公司中心培训部
二○○九年十一月
 
一、此项目的立项背景
变电站综合自动化系统是电力系统正常运行的一个重要环节,变电站综合自动化技术是电力系统培训的一个重要部分,也是变电站值班人员培训的核心内容。根据中心培训部现有的实训设备的情况,急需建设一个微机继电保护实训室,以满足变电运行技能培训中继电保护培训模块的需求,以及其他相关培训的需求。
目前在电力系统运行和应用场合中,对运行人员和技术人员变电站的培训以纯软件仿真模为主,各种事故处理及继电保护管理,均在计算机上模拟操作,控制室仅有一台仿真计算机,无继电保护装置、监控装置、电缆、保护屏等二次设备,无真实的二次信号,和现场相比有很大区别。因此培训设备和现场存在一定的差距,不能达到良好的培训效果。
本项目的研究就是为了解决以上问题,研制一套构成与现场类似、符合现场实际的微机继电保护实验平台系统。
本项目结合本中心培训部现有的微机继电保护装置——“800系列变压器保护装置”、“ WXH-811型线路保护装置”,研制一套与现场类似、符合现场实际的微机继电保护实验平台系统。该系统采用真实的保护屏柜、继电保护装置和监控系统,并用微机型继电保护试验测试仪产生与实际变电站相同的真实二次信号,多台测试仪可组态任意结构的变电站或电网,可任意设置故障点和故障类型,模拟一次和二次系统的运行。
本项目研制的系统可用于对电力系统的变电运行、检修人员进行岗位技术培训,对增强变电值班员的运行技术素质、提高电力系统安全运行水平发挥很好的作用。
二、系统的研制过程
整个研制过程分为以下几个阶段:
1.总体设计阶段
利用已有保护装置及欲购置的测试仪设备,结合电力系统变电站综合自动化培训及学校教学实训需要,设计变电站综合自动化培训系统构成方案如下:利用二次信号系统、变电站保护测控系统和变电站监控系统构成变电站综合自动化培训系统。
二次信号系统采用具有联网功能的多台测试仪构成,测试仪配置在变电站各主要节点上,互相之间联成RS485网络,在控制主机的控制下,同步产生变电站的二次正常运行和故障信号。经调研,购置长沙同庆电气信息有限公司生产的TQWX-III微机型继电保护测试仪。
变电站保护测控系统由两块保护屏构成:110kV进线保护屏和主变保护屏,包括4套继电保护装置:WXH811微机线路保护装置、WBH812微机变压器保护装置、WBH813/H微机变压器后备保护装置。
变电站监控系统采用C/S结构,包括1台服务器(作为教员机)、1台交换机和多台工作站(作为学员机),服务器和工作站上均安装有“变电站自动化监控系统”软件。经调研,购置CENTRA2000电力组态软件,进行二次开发,设计适用于本系统的变电站自动化监控系统软件。
2. 系统的详细研制阶段
1) 建立变电站一次模型
为了使培训具有较好的针对性,以新安变电气主接线为参考原型,并进行合理简化,建立变电站一次模型。包括:2条110kV进线、2台变比为110kV/10kV的主变压器、4条10kV出线,110kV母线和10kV母线均采用单母分段接线方式。如图1所示。
 
图1 仿真变电站电气主接线
2) 确定变电站二次信号系统的配置
根据一次变电站主接线和现有的保护装置,在3个主要节点上各配置1台TQWX-III微机型继电保护测试仪:测试仪1作为主变1#高压侧信号源,测试仪2作为主变1#低压侧信号源,测试仪3作为榔新线信号源。
3) 确定变电站保护测控系统的配置
将WXH811微机线路保护装置作为榔新线线路保护装置,WBH812微机变压器保护装置作为1#主变主保护装置、WBH813/H微机变压器后备保护装置作为1#主变高压后备保护测控装置、WBH822微机变压器后备保护装置作为1#主变低压后备保护测控装置。
4) 设计各构成部分之间的接线图
二次信号系统中的各测试仪与变电站保护测控系统的两块保护屏之间应通过控制电缆进行连接,连接的信号包括:
A. 主变高压侧信号源、主变低压侧信号源与主变保护屏的连接
具体包括高压侧三相电流信号、低压侧三相电流信号、高压侧三相电压信号、低压侧三相电流信号;变压器主保护、高压侧后备保护与低压侧后备保护的动作出口信号;变压器高压侧和低压侧断路器的位置信号;变压器本体信号等。
B. 110kV线路信号源与110kV进线保护屏的连接
具体包括线路三相电流信号、三相电压信号;线路保护的动作出口信号;110kV线路断路器的位置信号等。
根据以上连接信号,设计相应的接线图。
5) 构建二次信号系统控制模型
利用测试仪配套提供的电力网信号模拟仿真系统软件构建二次信号系统控制模型,其中包括:绘制电气一次主接线图、并建立元件之间的电气连接;信号源配置;潮流计算设置(用来进行潮流计算,并控制各测试仪同步产生信号,模拟变电站正常运行情况);榔新线及变压器等多处故障设置(用来进行故障计算,并控制各测试仪同步产生信号,模拟变电站故障情况);断路器操作设置等。
构建的二次信号系统控制模型界面如图2、图3所示。
 
图2 二次信号系统控制软件界面1
 
图3 二次信号系统控制软件界面2
6) 确定变电站综自监控系统结构
为方便进行变电站综自实训,设置一台教员机和多台学员机同时进行监控,教员机作为服务器,学员机作为工作站,教员机和学员机之间构成以太网,并通过NWJ-801网关与保护测控装置进行数据交换。
NWJ-801网关是服务器与保护装置之间的规约转换器,它把不具备以太网接口,而只有RS485接口的多台继电保护装置接入以太网。
变电站综自监控系统结构如图4所示。
 
图4 变电站综自监控系统结构示意图
7) 研究103规约,设计变电站综自监控软件
许继的继电保护装置采用TCP103通信规约,在研究许继TCP103通信规约上基础上,编写与保护装置接口的通信程序。
利用CENTRA2000电力组态软件平台进行二次开发,设计变电站综自监控软件,并利用监控主机和变电站综自监控软件构成变电站综自监控系统。
变电站综自监控系统与变电站的各保护测控装置通信,实现如下变电站监控功能:变电站组态、遥测、遥信、实时事件管理、报警信息管理、实时电气量趋势曲线、保护动作信息光字牌、报表查询、图像编辑、装置通信状态管理、保护定值管理与修改、远方投退保护软压板、操作票等。
变电站综自监控软件部分界面如图4、图5所示。
 
图4 变电站综自监控软件界面1
 
图5 变电站综自监控软件界面2
7) 系统联调
A. 二次信号源系统与变电站保护测控系统联调
利用二次信号系统控制软件控制各测试仪模拟输出系统正常运行及故障情况下的信号,测试变电站保护测控系统是否正确动作。
B. 变电站保护测控系统与变电站监控系统联调
测试通信是否正确建立,报文解析是否正确;变电站监控系统(含教员机和学员机)功能是否实现。
C. 变电站仿真培训系统统调
三、结束语
本项目所做的研究工作建成了微机继电保护实验平台,可用于变电运行和检修等电力技术人员的培训,也可为继电保护新技术的研究提供实验平台。
微机继电保护实验平台具有很好的组态功能和开放性,可通过增加信号源和保护测控装置的数量,扩大仿真模拟的变电站的规模,模拟真实的变电站,达到良好的培训效果。
现阶段由于现有资金和设备有限,仅建立了一个简化的变电站一次模型,而且测控设备和信号源配置还不完善。后续可展开的工作如下:
1. 配置110kV线路测控设备
现有的WXH811微机线路保护装置不具备测控功能,因此无法对110kV进线实现遥测、遥信及遥控。
2. 配置10kV线路保护测控装置及信号源
3. 配置电容器保护测控装置及信号源
4. 配置备用电源自动投入装置
这样,可构成与实际新安变结构完全相同的变电站仿真培训系统平台。

 

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