[發明專利]一種基于硬件在環的智能變電站虛擬現實仿真培訓系統

在審

• 申請號: 201611132166.4
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN106781910A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 卜京;楊陽;張夢月;鄧遠;周榮;李蔚清
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 朱寶慶

技術領域

本發明涉及一種智能變電站技術，特別是一種基于硬件在環的智能變電站虛擬現實仿真培訓系統。

背景技術

隨著智能電網技術的快速發展，智能高壓電氣、光纖以太網絡和IEC61850標準通信等技術在智能變電站中逐步得到了推廣應用。現場運行維護人員對于智能電網的新技術、新設備缺乏了解，大多數運維人員沒有掌握智能變電站的運行和檢修技術，急需對變電站運維人員進行全面的智能變電站培訓。現有面向傳統變電站的培訓系統遠遠不能滿足智能變電站發展的要求，有必要研法智能變電站仿真培訓系統。

通常智能變電站是由一次設備和二次設備組成的，圖1所示為現有智能變電站的組成結構圖。

一次設備包括系統電源、變壓器、母線、輸電線路、電子式互感器、斷路器和刀閘等，二次設備包括合并單元、智能終端、保護裝置、測控裝置和后臺監控系統等，其中保護、測控裝置之間通過MMS(制造報文規范)網與后臺監控系統相連。電子式互感器將電網一次電流、電壓電信號變為二次電流、電壓光信號后通過光纜接入二次設備中的合并單元的輸入端，合并單元通過SV(采樣值)網與保護、測控裝置連接；保護、測控裝置通過GOOSE(面向通用對象的變電站事件)網與智能終端相連；智能終端通過電纜與斷路器和刀閘相連。

目前，對于智能變電站的培訓，有一種全數字仿真系統可用，但是該系統雖然可以模擬變電站的正常運行和操作過程，但由于是全數字仿真，沒有真實的設備，不能達到培訓維護和檢修技能的目的。另一種全物理仿真系統，需要使用物理設備模擬實際電網一次系統，接線方式不靈活、故障不能任意設置、一次設備建設投資大且維護較困難。而智能變電站混合仿真培訓系統功能更加復雜，由于變電站一次仿真軟件與智能二次保護設備通訊接口不同，基于軟硬結合的變電站仿真培訓系統也沒有取得很好的發展。研究和開發智能變電站軟硬混合仿真培訓系統，具有重大的理論意義和實用價值。

發明內容

本發明的目的是提供一種智能變電站一次仿真模型與二次保護設備有機結合的混合仿真培訓系統，該系統將變電站數字仿真系統與真實的智能變電站二次設備置于同一個仿真系統中，各設備之間有機連接、靈活配置、營造了逼真的運行環境，適應智能變電站的建設和發展的需求，為運行維護人員進行全范圍、全過程、全場景的仿真培訓。

一種基于硬件在環的智能變電站虛擬現實仿真培訓系統，包括變電站一次仿真系統、信號轉換接口和智能變電站二次設備；所述變電站一次仿真系統包括通過以太網相互連接的變電站三維仿真系統、教員機、學員機；所述智能變電站二次設備包括通過MMS網連接的保護測控裝置、后臺監控系統；所述教員機或學員機上設置電網常見的故障，所述變電站三維仿真系統根據故障情況計算出故障時電網應有的電流、電壓、頻率信號，所述保護測控裝置對電網故障處進行保護動作并形成信號，所述后臺監控系統進行后臺檢測，所述信號轉換接口對三維仿真系統產生的信息進行格式轉換發送至保護測控裝置，及對保護測控裝置產生的信息進行格式轉換發送至變電站三維仿真系統。

采用上述系統，所述信號轉換接口包括依次連接的一次側接收模塊、信號解析重組模塊和二次側發送模塊，以及依次連接的二次側接收模塊、信號解析重組模塊和一次側發送模塊；其中一次側接收模塊與變電站三維仿真系統通訊，二次側發送模塊與保護裝置、測控裝置通訊，二次側接收模塊與保護、測控裝置通訊，一次側發送模塊與變電站三維仿真系統通訊，信號解析重組模塊將接收的信息轉換格式后發出。

本發明所述的一種基于硬件在環的智能變電站虛擬現實仿真培訓系統，變電站一次系統采用數字化仿真，利用3D虛擬技術實現變電站一次設備的三維重現，如刀閘、斷路器、變壓器、瓷片、表記等，能逼真地模擬各天氣狀況，形象地反映設備的正常、異常、事故狀態及其動作過程，可以實現在場景中任意漫游，對一次設備進行就地操作，實現各種操作功能和故障現象。仿真系統中的線路潮流數據通過信號轉換接口傳送給實際的智能二次保護測控裝置，保護測控裝置根據當前系統數據發送跳閘出口信號，通過信號轉換接口傳給變電站三維仿真系統，仿真系統內的斷路器根據具體情況動作。實現了仿真軟件與保護硬件的有機結合。并且針對智能變電站培訓建立了綜合培訓系統，可以實現變電站運維人員的全范圍、全過程、全場景的仿真培訓。本發明開發的信號轉換接口作為一次仿真系統和智能二次設備連接和通訊的橋梁，模擬了合并單元和智能終端的功能。在滿足培訓維護和檢修技能的同時大大減少了培訓系統的成本，使其更加適用于電力部門的培訓課程。

下面結合說明書附圖對本發明作進一步描述。

附圖說明