低電壓配電系統(tǒng)的監(jiān)控平臺在教學(xué)中的應(yīng)用

黎安軍

[摘 要] 以某典型客戶配電系統(tǒng)為實踐教學(xué)硬件設(shè)施，通過降低配電系統(tǒng)運行電壓確保教學(xué)過程的安全，給學(xué)員提供安全而且真實帶電的實操環(huán)境。同時，教師還可以通過配電監(jiān)控平臺的上位機下發(fā)故障指令，設(shè)置各種不同類型的故障實現(xiàn)反事故演練。

[關(guān) 鍵 詞] 帶電實操；低電壓；反事故演練

[中圖分類號] G712 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）13-0154-01

一、產(chǎn)生的背景

電力系統(tǒng)具有一定的特殊性，它的日常運行必須保持高度的可靠性，運行中的電力網(wǎng)絡(luò)絕不允許某一開關(guān)支路隨意分合。電力網(wǎng)的故障和人為操作失誤都有可能給電力系統(tǒng)造成不可估計量的損失。因此，培養(yǎng)熟練的運行操作能手是電網(wǎng)公司培訓(xùn)機構(gòu)或電類專業(yè)學(xué)校責無旁貸的任務(wù)。既要通過反復(fù)操作培養(yǎng)熟練的運行操作能手，又要保證電力系統(tǒng)不受影響，并且還要確保每一個學(xué)員練習的人身安全。種種條件迫使低電壓配電系統(tǒng)仿真教學(xué)平臺的誕生。傳統(tǒng)的平臺會利用一些不帶電的硬件仿真讓學(xué)員模擬操作。這種模擬操作只能讓學(xué)員領(lǐng)悟操作開關(guān)的邏輯順序，未能聽、看、聞到操作帶來的電流動態(tài)效應(yīng)，只仿真，但不實。本文介紹的監(jiān)控教學(xué)平臺通過電能接入—降壓（降為36V）—配電—升壓—接入負荷，實行實操配電系統(tǒng)在低電壓中調(diào)度，保證操作人員安全。在配電系統(tǒng)中降低電壓運行會升高電流，既可以保證操作人員安全，又可以使操作學(xué)員在大電流中分/合開關(guān)，感受動態(tài)效應(yīng)與真實電網(wǎng)系統(tǒng)一致，操作環(huán)境真實。

電力系統(tǒng)是一個龐大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由于網(wǎng)路長、跨越的地理環(huán)境復(fù)雜、受外界影響大等因素決定了電網(wǎng)經(jīng)常性發(fā)生各種各樣的故障，配網(wǎng)出現(xiàn)故障幾率大。因此，低電壓監(jiān)控教學(xué)平臺還必須具備可反復(fù)設(shè)置不同的故障類型，用于培養(yǎng)學(xué)員的反事故能力。

二、系統(tǒng)組成

文中介紹的監(jiān)控平臺有兩大功能：（1）用于配電系統(tǒng)常規(guī)運行，實時監(jiān)測典型客戶配電系統(tǒng)的電能流向，實時控制典型客戶配電系統(tǒng)的任一斷路器的分合，實現(xiàn)合理電能調(diào)度。（2）用于配電系統(tǒng)常規(guī)故障的設(shè)置，故障設(shè)置指令發(fā)出后，安裝在典型客戶配電系統(tǒng)配電柜里的故障硬件設(shè)置板會立刻響應(yīng)，制造故障。其故障產(chǎn)生時的各種聲、光、電效果與實際現(xiàn)場一樣。

系統(tǒng)組成共分三大部分：（1）降壓部分。電源通過380V交流接入，經(jīng)過降壓變壓器把電壓降到36V（安全電壓）交流。36V交流電直接接入原設(shè)計母線電壓為10KV和380V的典型配電系統(tǒng)，電能經(jīng)過配電調(diào)度后在出口斷路器后接入升壓變壓器，使系統(tǒng)輸出電壓回歸380V交流，接入負載。（2）二次回路部分。配電系統(tǒng)二次回路包含特定變比的CT/PT，如PT，一次測電壓為36V，二次側(cè)電壓為5V。二次回路中所有的指示燈額定電壓為36V，所有測控模塊、保護裝置模塊的輸入電壓均在36V以內(nèi)，確保操作人員安全。（3）模擬故障部分。在配電柜的一次回路和二次回路上均設(shè)有故障點。產(chǎn)生這些故障的硬件裝設(shè)在配電系統(tǒng)的配電柜內(nèi)，通信線路與配電柜的監(jiān)控通信線路分開。故障設(shè)置采用RS485工業(yè)控制總線通信。當接收到上位機下發(fā)的故障指令后硬件馬上執(zhí)行。如，PT二次回路斷線故障的“斷線”斷口由串聯(lián)在PT二次回路的模擬故障繼電器產(chǎn)生，這個故障繼電器動作猶如把PT二次回路“剪斷”，與真實現(xiàn)象一致。

三、功能特點

（一）系統(tǒng)真實、安全、可靠。整個配電系統(tǒng)不加載超過36V的電壓，配電柜運行狀態(tài)與真實10kV（或380V）環(huán)境一致；配電系統(tǒng)配備低電壓過流、過載、剩余電流、缺相等保護，學(xué)員誤操作不會影響人身及系統(tǒng)安全。

（二）配網(wǎng)系統(tǒng)真實，可有效調(diào)配供電負荷。在平臺中額定電壓380V（實際運行36V）的配電柜不但可以用于訓(xùn)練考核配電柜實操環(huán)節(jié)，還同時擔任一定的配電任務(wù)。教學(xué)培訓(xùn)機構(gòu)可以利用該配電柜作為所在實操訓(xùn)練場的動力電源分配電柜。如，使用該配電柜控制實操訓(xùn)練場內(nèi)空調(diào)動力，若按制冷負荷為20千瓦計算，折算到36V交流母線，流入該配電柜的總電流約320A左右，配電柜會因為大電流流過產(chǎn)生一定的電流磁場聲，系統(tǒng)盡顯真實。

（三）設(shè)有各種實操功能。（1）兩票三制。平臺具有工作票和操作票管理流程；五防閉鎖程序；電能調(diào)度控制程序；模擬用電管理操作流程。能實現(xiàn)現(xiàn)場工作票和操作票辦理、停送電、倒閘操作、工作許可、缺陷處理、一次元器件的更換和繼電保護調(diào)試等功能。（2）模擬故障。通過系統(tǒng)設(shè)置可以虛擬一次系統(tǒng)故障和二次回路故障、保護回路、計量回路、變壓器瓦斯故障等各類在電力系統(tǒng)中常見但又無法演練的故障。（3）典型故障案例考核。針對變電站值班員、電工作業(yè)操作證、高壓進網(wǎng)許可證等考試培訓(xùn)，系統(tǒng)可以啟動考核平臺，根據(jù)某些典型故障案例設(shè)置故障。讓學(xué)員通過現(xiàn)場設(shè)備故障現(xiàn)象，結(jié)合學(xué)員機上的監(jiān)控系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)進行判斷。并且要求在規(guī)定的有限時間內(nèi)把故障排除。學(xué)員的操作動作及流程順序均被計算機記錄在案并上傳給系統(tǒng)中心數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)自動進行判斷，給出評分結(jié)果。

四、展望

隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展，國家電網(wǎng)對一線實操技術(shù)員需求量大。教學(xué)培訓(xùn)及考核單位為了給學(xué)員提供安全、真實的硬件環(huán)境，必然會大量建設(shè)低電壓配電系統(tǒng)的監(jiān)控教學(xué)平臺。

參考文獻：

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