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变电站运行仿真实验

一、目的

熟悉变电站运行人员的岗位职能，利用全数字运行仿真系统对变电站运行人员的工作任务进行培训，逐步掌握变电站运行监视、巡检的方法、基本操作、二次回路故障分析与电网故障分析的方法，综合运用电力系统分析、电力系统继电保护、发电厂电气工程、智能变电站等专业课程所学的知识分析问题和解决问题，培养学生的职业素养和工程实践能力。

二、实验内容

生产实习设置了变电站巡检、设备异常处理、设备操作、变电所倒闸操作、操作票填写、电网故障分析、二次回路故障分析等培训内容。

三、实验步骤

双击打开软件

点击鼠标右键，选择“一键启动”

图1启动界面

选择单机培训模式启动软件，待桌面出现“一键启动已经完成！

”时软件启动完毕。

1.运行监视培训

设备运行监视、负荷水平监视、电压水平监视等，利用计算机或人工填写各种记录、操作票。

1）观察主接线及潮流分布

双击打开主控台界面的教练台，点击复位工况之后点击运行，可观测到软件中预存了零工况（10工况）及基本运行工况（15工况），选择基本运行工况。

图2运行工况选择

监控中心即可观看220kV智能变电站的主接线图，由主接线图可知该智能站220kV、110kV为双母接线，35kV为单母分段接线。

双击打开主控台界面的教练台，点击复位工况之后点击运行，可观测到软件中预存了零工况（10工况）及基本运行工况（15工况），选择基本运行工况即可在监控中心观测到基本运行方式下的设备运行状态、负荷水平及电压水平。

图3运行状态显示结果

由监视图可以得到220kVI母相间电压为229.95kV、II母相间电压为229.95kV；110kVI母相间电压为109.05kV、II母相间电压为110.04kV；35kVI母相间电压为34.62kV，II母相间电压为35.17kV。

潮流分布及设备运行状态由图可得出（断路器绿色为分闸位，红色为合闸位）。

2）操作票的填写

以滨金412线路及开关由110kVⅡ母运行转线路检修及开关检修为例。

（1）打开主控台的“五防开票”软件；

（2）登录后选择图形开票方法；

图4开票方式选择结果

（3）进行开票

（3.1）单击412断路器进行图形开票，然后右键单击412断路器选择“增加提示项”，在对话框中输入“检查滨金412开关智能终端面板上开关位置信号正确”；之后依次单击4123隔离开关、4122隔离开关；

图5开关位置信号显示界面

（3.2）在4121刀闸上单击右键，在弹出的选项中选择“检查110kV滨金412线4121隔离开关确在断开位置”；右键单击412断路器添加提示项“检查滨金412开关智能终端面板上刀闸位置信号正确”；

（3.3）在412断路器上单击右键，在弹出的选项中选择“增加提示项”，在对话框中输入“退出110kV母差保护屏‘滨金412线出口软压板’”；再次添加提示项输入“断开滨金412开关智能终端柜内操作电源空气开关”；

（3.4）依次单击41230接地开关、41220接地开关、4120接地开关，添加提示项“检查滨金412开关智能终端面板上接地刀闸位置信号正确”；

（3.5）依次添加提示项“断开滨金412开关智能终端柜内刀闸及地刀操作电源”；“在滨金4123刀闸操作把手上挂‘禁止合闸，线路有人工作’标示牌一块”；“在滨金412开关操作把手上挂‘禁止合闸，线路有人工作’标示牌一块”；“在滨金4120接地刀闸操作把手上挂‘禁止分闸’标示牌一块”；“汇报”；

图6开出的操作票显示界面

（4）再次单击左上角的图形开票按钮结束图形开票；

（5）选择“预演该操作票”，核对操作是否正确；

图7操作票进程选择图8操作票有误显示

若在开票过程中出现步骤错误则软件会自动识别错误并弹出提醒窗口，以412断路器未断开时断开4122隔离开关为例，则会出现如图8的提醒。

（6）选择“导出该操作票”，依次选择电压等级“110kV”、运行方式类别“转检修”、运行方式内容“停电检修”、所操作线路名“110kV侧线路”，自动生成操作票名称；也可在生成的操作票名称上手动修改为“滨金412开关及线路由110kVⅡ母运行转检修”；选择路径保存操作票为word文档。

图9操作票导出显示界面

2.变电站设备的巡检

定期对变电站的各主要设备进行巡视，故障排查等，确保变电站的各设备正常运行。

培训中，教师会对各设备设置不同的异常状态，让学生熟悉设备状态，掌握设备消缺方法。

以巡视发现220kV五智2875线28751隔离开关接头发热为例

（1）在主控面板上双击打开“教练台”软件，在教练台中设置异常，右侧厂站选择“220kV智能变电站”，电压等级选择“220kV”，故障时间选择“永久故障”；在左侧选择“设备异常”、“刀闸缺陷”、“刀口发热”，最后选择“28751”；将该故障添加到教案列表，右击该故障选择发送，发送成功会显示在教练台下部的显示框中。

图10异常显示界面

（2）按照变电站要求进行日常巡视操作；在主控面板上双击打开“安全工器具软件”，在左侧下方选择“220kV智能变电站”，然后选择“黄色安全帽”，在右侧下方单击“使用”按钮，右侧栏中出现“黄色安全帽220kV智能变电站”则表示已经拿取并使用了“安全帽”，同样的操作，依次选择“220kV绝缘手套”、“220kV绝缘靴”。

图11工器具选择界面

（3）在主控面板是双击打开“3D场景”软件，按照变电站巡视项目及要求对变电站设备进行逐一巡视检查；

（4）当巡视到28751隔离开关时，发现28751隔离开关已经严重过热发红；

图12现场界面

（5）单击上部的“巡视模式”进入巡视模式，双击28751隔离开关任意位置，在弹出的对话框中，选择“异常检查”选项卡，依次选择当前设备“220kV五智2875线220kV28751隔离开关”、巡视点“本体异常”、发现缺陷“刀口发热”、危急程度“危急缺陷”，处理方式选择“1.立即汇报调度及工区”“8.倒母线”，单击提交按钮，提示提交成功。

图13巡视结果处理界面

（6）在主控面板上双击打开“监控中心”软件，在主接线图上单击2875断路器，在对话框中核对操作是否正确，然后单击“编号验证”，在弹出的对话框上单击“确定”按钮；继续单击“操作员验证”，选择“操作用户”，单击“确定”；最后在弹出的对话框中选择“监护员口令验证”，选择“监视用户”，单击“确定”完成对遥控设备的验证；之后依次单击“遥控选择”、“遥控执行”遥控断开2875断路器；

图14开关刀闸遥控操作界面

（7）切换至“安全工器具”软件，选择使用“紧急钥匙”；使用后返回“3D场景”，左上角会出现下面的图标；

图15紧急钥匙显示

（8）切换至“操作模式”，导航至28751隔离开关位置，单击五防锁，即可使用紧急钥匙对28751隔离开关紧急解锁，单击28751操作箱柜门打开柜门，调整位置和视角，单击“远方/就地”控制旋钮，将28751隔离开关打到“就地”状态，单击“分闸按钮”，拉开28751隔离开关；调整视角检查28751隔离开关三相确已分开，单击关闭柜门，锁上五防锁；

（9）导航至28752隔离开关位置，使用紧急钥匙对28752隔离开关紧急解锁，单击28752操作箱柜门打开柜门，调整位置和视角，单击“远方/就地”控制旋钮，将28752隔离开关打到“就地”状态，单击“合闸按钮”，合上28752隔离开关；调整视角检查28752隔离开关三相确已合上，单击关闭柜门，锁上五防锁；

（10）切换至“监控中心”软件，同6遥控合上2875断路器,紧急处理完毕后，从中断处继续进行巡视。

3.操作培训

涵盖变电站典型操作票中的所有操作，包括主接线图、虚拟现实系统中全部一次设备及保护和自动装置、站用电及系统的操作、直流系统等设备的各种操作；保护自动装置的投切、方式切换及其液晶面板的操作、保护定值修改等；并包括验电操作。

模拟误操作，给出相应的操作结果，深刻领会误操作的危险性，培训正确倒闸操作流程：

主要包括开操作票、拿钥匙、去现场、听调度指令再进行操作等严格的流程。

学生通过在3D试验平台进行操作，体验实际变电站的操作流程，为理解变电所运行规程，熟悉倒闸操作打下基础。

倒闸操作（以五智2875线I母运行态转II母运行态为例）：

在监控中心点开五智2875线可观测到界面进入220kV五智2875线界面，线路有如下几个运行状态：

（1）冷备用态

（2）I母运行态（3）II母运行态（4）I母热备用态（5）II母热备用态（6）开关检修态（7）线路检修态（8）开关及线路检修态。

图16母线运行状态显示界面

根据界面可知五智2875线基本运行工况下处于I母运行态，点击II母运行态即可由软件自动执行I母运行态转II母运行态（此处需注意教练台中软件状态处于运行态而非冻结态），由主接线图可观测到2875线按顺控票顺序执行，步骤如图17所示。

图17顺控票显示界面

执行操作中的元件会出现闪烁，上图中2875断路器正在执行操作，倒闸操作结束后五智2875线转II母运行。

图18顺控执行显示界面

其中各步骤也可手动在监控中心的主接线图上进行刀闸操作，以步骤1（断开220kV五智2875线2875开关）为例，在主接线图上左击2875断路器，进行编号验证、操作员验证、监护员验证后进行遥控选择和遥控执行即可断开220kV五智2875线2875开关，其它步骤也类似。

4.智能变电站二次回路仿真教学

利用主变、线路保护的二次回路结构以及3D模型进行介绍，使得学生掌握智能变电站的二次回路构成，其与常规变电站的区别。

软件可设置如CT二次开路、PT二次短路、保护装置拒动等多类二次回路故障。

以220kVI母PT二次短路为例：

将教案列表中已设置的220kVI母EVT设置PT二次短路故障，右击该故障选择发送。

图18PT二次短路故障设置

可观测到实时报警系统报警，显示220kVI母测量电压消失动作，220kVI母保护交流电压消失动作。

根据得到的报警信息来分析和判断故障情况。

图19PT二次短路故障后运行结果显示

5）电网故障分析

设置各种故障，由模拟故障录波器得到故障、故障切除、恢复供电过程中的电气量波形、保护及开关的动作情况分析故障点位置、故障相别及故障类型，分析保护的动作行为是否正确，分析断路器是否发生误动和拒动等。

在教练台复位工况后确认软件处于运行态而非冻结态。

选择教案列表中220kV智能变电站五智2875线距离20%处发生三相短路，故障类型为永久故障，右击该故障选择发送，可观测到实时报警中出现报警信息和保护动作信息（请确保故障发送时故障录波软件处于运行态）和相应的故障录波图，根据保护动作信息及故障录波图显示的电气量信息判断电网的故障。

图20发生短路故障后保护动作结果显示

双击打开主控台的故障录波界面，打开波形文件即可观测到故障时2875开关处的三相电压及零序电压、三相电流及零序电流的故障波形。

图21故障录波结果显示

四、实习考试

1）对指定操作列写操作票，完成操作；

2）利用获得的故障录波图进行故障分析；

3）根据给定的设备状态做出相应判断，完成巡检；

4）二次回路故障排查；

5）保护定值整定。