一种微网智能变电站协同创新平台装置

摘要

本发明公开了一种微网智能变电站协同创新平台装置。该平台装置包含仿真计算机、移动终端、显示大屏、智能变电站录波装置、对时网络装置、智能电网一次模拟系统接口装置、智能变电站模拟系统、网络设备，该平台系统包含智能电网一体化监控信息平台及电力网信号仿真软件。该平台装置实现对一次模拟设备和二次系统设备的集中管理和配置，同时基于智能电网设备及电力网信号仿真软件等技术实现对智能电网的全面模拟。为电力自动化技术研究、新原理保护算法的应用研究、站域保护的研究、微网综合保护的研究、电能质量分析的研究、行波小电流接地选线技术的研究提供了一个高度自动化的多功能平台。

说明书

技术领域

本发明涉及智能电网仿真技术领域，尤其涉及一种微网智能变电站协同创新平台装置。

背景技术

近年来，智能变电站得到了高速发展应用，智能电网、智能变电站的发展方向开始向新技术及新设备的工程化应用转移。在该过程中，原有智能变电站仿真系统没有针对智能变电站的新技术和新架构进行动态调整，缺乏全面的智能变电站模型支撑，同时不能兼容新设计的智能变电站的设计新要求。同时在不断采用新技术、新设备之后，对于实际操作人员的技术滞后，不能做到完善的实操培训。

如何做到智能变电站仿真系统适应电力行业作业的特点，有效的将计算机技术、网络技术、虚拟现实技术结合在一起，并合理的将相关的电力生产专业知识融入其中，为电力行业提供一个功能强大、内容丰富的系统，满足新技术和新设备的仿真要求，满足操作人员的实操培训要求，成为目前需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种微网智能变电站协同创新平台装置，实现对信息数字化、通信网络化、规约标准化的智能电网的全面物理模拟。

本发明的技术解决方案是：提供一种微网智能变电站协同创新平台装置，包含仿真计算机、移动终端、显示大屏、智能变电站录波装置、对时网络装置、智能电网一次模拟系统接口装置、若干智能变电站模拟系统、网络设备，其中：

所述仿真计算机通过网络设备分别与智能电网一次模拟系统接口装置、若干智能变电站模拟系统、智能变电站录波装置、对时网络装置和移动终端相连，所述仿真计算机接收智能电网一次模拟系统接口装置、若干智能变电站模拟系统、智能变电站录波装置、对时网络装置和移动终端通过网络设备发送的数据，并通过网络设备发送反馈数据到智能电网一次模拟系统接口装置、若干智能变电站模拟系统、智能变电站录波装置、对时网络装置和移动终端；

所述智能电网一次模拟系统接口装置还与若干智能变电站模拟系统相连，将通过网络设备接收的仿真计算机的仿真数据发送到若干智能变电站模拟系统，接收若干智能变电站模拟系统的运行数据，并通过网络设备发送至仿真计算机；

所述仿真计算机通过视频信号通道与显示大屏相连，输出视频数据到显示大屏。

进一步的，所述仿真计算机上部署智能电网一体化监控信息平台及电力网信号仿真软件。

进一步的，所述仿真计算机上存储智能变电站系统配置文件，仿真计算机通过网络设备下发智能变电站系统配置文件到智能电网一次模拟系统接口装置，智能电网一次模拟系统接口装置再将该智能变电站系统配置文件下发至智能变电站模拟系统进行设置，智能变电站模拟系统依据该变电站系统配置文件的信息调整内部组件的实际配置，模拟不同智能变电站仿真环境。

进一步的，所述智能电网一次模拟系统接口装置包含光数字继电保护仪、智能网关，其中光数字继电保护仪的一端与智能网关相连，另一端通过SV和GOOSE网络与智能变电站模拟系统相连，智能网关的另一端与网络设备相连，其中SV为电子式互感器网络，GOOSE为客户端网络。

进一步的，所述智能变电站模拟系统包含数字化变压器保护测控装置、主变压器模拟装置、数字化线路保测控护装置、线路模拟装置：

数字化变压器保护测控装置的一端和主变压器模拟装置的一端相连，其另一端与网络设备相连，主变压器模拟装置的另一端与网络设备相连；

数字化线路保护测控装置的一端和线路模拟装置的一端相连，其另一端与网络设备相连，线路模拟装置的另一端与网络设备相连；

数字化线路保护测控装置及线路模拟装置可设置不同电压等级。

进一步的，所述所述线路模拟装置包含智能终端、合并单元、若干电子式互感器模拟装置，其中：

所述智能终端与合并单元的网络端、若干电子互感器模拟装置的网络端分别相连，将从网络设备接收的控制指令发送到合并单元及若干电子互感器模拟装置，并接收合并单元发送的数字电压、电流数据，且将其发送至网络设备；

所述合并单元的模拟端与若干电子互感器模拟装置模拟端相连，合并单元接收若干电子互感器模拟装置发送的电压、电流信号，对接收的信号进行处后，将处理后的数字电压、电流数据通过合并单元的网络端发送至智能终端；

所述合并单元的模拟端与数字化线路保护测控装置的模拟端相连，将处理后的模拟电压、电流信号发送至数字化线路保护测控装置的模拟端。

进一步的，所述数字化变压器保护测控装置包含主变压器数字化线路保护测控装置、后备保护数字化线路保护测控装置，其中：

主变压器数字化线路保护测控装置及后备保护数字化线路保护测控装置分别与网络设备相连，接收网络设备发送的数据，并发送数据到网络设备；

主变压器数字化线路保护测控装置与后备保护数字化线路保护测控装置相连，后备保护数字化线路保护测控装置接收主变压器数字化线路保护测控装置的控制指令，并发送状态数据到主变压器数字化线路保护测控装置；

主变压器数字化线路保护测控装置和后备保护数字化线路保护测控装置与线路模拟装置相连，接收线路模拟装置发送的电压、电流信号。

进一步的，所述移动终端部署移动终端APP，通过网络设备接收仿真计算机提供的数据，并通过网络设备发送反馈数据到仿真计算机。

进一步的，所述智能变电站录波装置包含智能电网录波及网络记录装置、分布式大容量存储设备，智能电网录波及网络记录装置与分布式大容量存储设备相连，用于写入数据到分布式大容量存储设备中，智能电网录波及网络记录装置与网络设备相连。

本发明还提供一种微网智能变电站协同创新平台，包含智能电网一体化监控信息平台和电力网信号仿真软件，其中：

所述智能电网一体化监控信息平台包含数据库管理子系统、网络管理子系统、图形管理子系统、报表管理子系统及安全管理子系统；

图形管理子系统分别与数据库管理子系统、网络管理子系统、报表管理子系统、安全管理子系统相连，接收数据库管理子系统、网络管理子系统、报表管理子系统、安全管理子系统发送的数据并以图形化进行展示；

数据库管理子系统接收网络管理子系统、报表管理子系统、安全管理子系统的数据进行存储，并提供数据供网络管理子系统、报表管理子系统、安全管理子系统访问；

所述电力网信号仿真软件包含图模一体化组态模块、计算分析模块、潮流计算模块、短路计算模块、同步输出模块、故障或异常信号输出模块、通信模块，其中：

图模一体化组态模块与计算分析模块相连，输出图模组态数据到计算分析模块；

计算分析模块分别与潮流计算模块及短路计算模块相连，输出建模数据到潮流计算模块和短路计算模块；

潮流计算模块与同步输出模块相连，输出计算数据到同步输出模块；

短路计算模块与故障或异常信号输出模块相连，输出计算数据到故障或异常信号输出模块；

同步输出模块和故障或异常信号输出模块还分别与通信模块；

通信模块与网络设备相连，输出数据到外部网络设备。

本发明产生的有益效果是：本发明自主研发了一种微网智能变电站协同创新平台装置与系统，通过基于数字化的线路保护测控装置，智能变电站模拟系统，网络对时装置，电力网信号仿真软件等设备和技术，组建了包含智能电网发电、输电、变电、配电、用点和调度6个环节，实现对信息数字化、通信网络化、规约标准化的智能电网的全面物理模拟，同时通过智能变电站系统配置文件模拟任意智能变电站，实现对多种不同类型站的模拟，通过微网智能变电站协同创新平台实现了所有仿真的可视化分析。

附图说明

图1为本发明提供的一种微网智能变电站协同创新平台装置整体框图；

图2为本发明提供的智能变电站模拟系统框图；

图3为本发明提供的智能电网一体化监控信息平台整体框图；

图4位本发明提供的电力网信号仿真软件整体框图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

参见图1，图1为本实施例提供一种微网智能变电站协同创新平台装置，包含仿真计算机、移动终端、显示大屏、智能变电站录波装置、对时网络装置、智能电网一次模拟系统接口装置、若干智能变电站模拟系统、网络设备，其中：

所述仿真计算机通过网络设备分别与智能电网一次模拟系统接口装置、若干智能变电站模拟系统、智能变电站录波装置、对时网络装置和移动终端相连，所述仿真计算机接收智能电网一次模拟系统接口装置、若干智能变电站模拟系统、智能变电站录波装置、对时网络装置和移动终端通过网络设备发送的数据，并通过网络设备发送反馈数据到智能电网一次模拟系统接口装置、若干智能变电站模拟系统、智能变电站录波装置、对时网络装置和移动终端；

优选的，所述智能变电站录波装置采用高速ARM处理器，嵌入式实时操作系统，智能变电站录波装置还包含集中管理单元，用于管理多个采集单元，同时将各个采集单元采集的数据进行合成，能自动识别IEC61850-MMS、IEC61850-9-1、IEC61850-9-2、GOOSE、IP等多种网络通信协议，智能变电站录波装置具有网口和光纤接口。

优选的，所述对时网络装置提供智能变电站的GPS对时，采用B码对时方式，采用嵌入式工业级主板，嵌入式操作系统，所述对时装置采用时间频率测控技术与智能驯服算法，选用高精度恒温晶体振荡器，时装误差不超过0.6毫秒；采用GPS/BD2双系统精密授时，支持单GPS、单北斗、双GPS、双北斗、GPS/北斗联合授时多种授时方式，并可通过串口、面板菜单等途径修改授时方式。

所述智能电网一次模拟系统接口装置还与若干智能变电站模拟系统相连，将通过网络设备接收的仿真计算机的仿真数据发送到若干智能变电站模拟系统，接收若干智能变电站模拟系统的运行数据，并通过网络设备发送至仿真计算机；

优选的，所述智能电网一次模拟系统接口装置包含光数字继电保护测试仪、智能网关，其中光数字继电保护测试仪的一端与智能网关相连，另一端通过SV和GOOSE网络与智能变电站模拟系统相连，智能网关的另一端与网络设备相连，其中SV为电子式互感器网络，GOOSE为客户端网络；

所述光数字继电保护测试仪接收智能网关发送的由电力网信号仿真软件得到的智能变电站模拟系统计算数据，然后将接收的数据进行分发，分发到电子式互感器模拟装置；

所述智能网关接收光数字继电保护测试仪发送的数据，基于DL/T 860规范，实现站内通信标准化，对接收的光数字继电保护测试仪发送的数据进行数学运算和逻辑运算，信号合并计算，将运算结果数据发送到网络设备，同时智能网关接收网络设备发送的对时指令，支持多种方式对时。

所述智能电网一次模拟系统接口装置包含至少8路光纤通讯接口，一个以太网通讯接口，一个对时接口。

所述智能变电站模拟系统的一端与智能电网一次模拟系统接口装置相连，另一端与网络设备相连；

优选的，参考图2，所述智能变电站模拟系统包含数字化变压器保护测控装置、主变压器模拟装置、数字化线路保测控护装置、线路模拟装置：

数字化变压器保护测控装置的一端和主变压器模拟装置相连，另一端与网络设备相连，主变压器模拟装置的另一端与网络设备相连；

数字化线路保护测控装置的一端和线路模拟装置相连，另一端与网络设备相连，线路模拟装置的另一端与网络设备相连；

数字化线路保护测控装置及线路模拟装置可设置不同电压等级，包含35KV、110KV、220KV。

优选的，所述线路模拟装置包含智能终端、合并单元、电子式互感器模拟装置，其中：

所述智能终端与合并单元的网络端、若干电子互感器模拟装置的网络端分别相连，将从网络设备接收的控制指令发送到合并单元及若干电子互感器模拟装置，并接收合并单元发送的数字电压、电流数据，且将其发送至网络设备；

所述合并单元的模拟端与若干电子互感器模拟装置模拟端相连，合并单元接收若干电子互感器模拟装置发送的电压、电流信号，对接收的信号进行处后，将处理后的数字电压、电流数据通过合并单元的网络端发送至智能终端；

所述合并单元的模拟端与数字化线路保护测控装置的模拟端相连，将处理后的模拟电压、电流信号发送至数字化线路保护测控装置的模拟端。

优选的，所述数字化变压器保护测控装置包含主变压器数字化线路保护测控装置、后备保护数字化线路保护测控装置，其中：

主变压器数字化线路保护测控装置及后备保护数字化线路保护测控装置分别与网络设备相连，接收网络设备发送的数据，并发送数据到网络设备；

主变压器数字化线路保护测控装置与后备保护数字化线路保护测控装置相连，后备保护数字化线路保护测控装置接收主变压器数字化线路保护测控装置的控制指令，并发送状态数据到主变压器数字化线路保护测控装置；

主变压器数字化线路保护测控装置和后备保护数字化线路保护测控装置与线路模拟装置相连，接收线路模拟装置发送的电压、电流信号。

所述移动终端通过无线网络与网路设备相连。

优选的，所述移动终端部署移动终端APP，通过网络设备接收仿真计算机提供的数据，并通过网络设备发送反馈数据到仿真计算机。

所述仿真计算机通过视频信号通道与显示大屏相连，用于显示智能电网一体化监控信息平台界面，显示SCADA电力监控界面，显示主接线图，实时监控断路器及刀闸位置等。

一种微网智能变电站协同创新平台，其特征在于，包含智能电网一体化监控信息平台和电力网信号仿真软件，其中：

参考图3，所述智能电网一体化监控信息平台包含数据库管理子系统、网络管理子系统、图形管理子系统、报表管理子系统及安全管理子系统；

图形管理子系统分别与数据库管理子系统、网络管理子系统、报表管理子系统、安全管理子系统相连，接收数据库管理子系统、网络管理子系统、报表管理子系统、安全管理子系统发送的数据并以图形化进行展示；

数据库管理子系统接收网络管理子系统、报表管理子系统、安全管理子系统的数据进行存储，并提供数据供网络管理子系统、报表管理子系统、安全管理子系统访问；

参考图4，所述电力网信号仿真软件包含图模一体化组态模块、计算分析模块、潮流计算模块、短路计算模块、同步输出模块、故障或异常信号输出模块、通信模块，其中：

图模一体化组态模块与计算分析模块相连，输出图模组态数据到计算分析模块，依据该模块，用户可以自行编辑图形界面以适应电网主接线(输电网、配电网、变电站)的潮流变化，可以添加删除设备，修改线路、主变压器、电容器和电抗器等各个设备的参数；

计算分析模块与潮流计算模块及短路计算模块相连，输出建模数据到潮流计算模块和短路计算模块，该模块能根据图形组态形成的电网系统，自行形成电力网络拓扑图，便于进行计算分析；

潮流计算模块与同步输出模块相连，输出计算数据到同步输出模块，该模块根据仿真变电站的主接线图，利用牛顿—拉夫逊方法计算分析系统的各点各线的正常潮流；

短路计算模块与故障及异常信号输出模块相连，输出计算数据到故障及异常信号输出模块，该根据仿真变电站的主接线图上设定的故障类型，计算系统故障时的电压、电流；

同步输出模块与通信模块相连，输出数据到通信模块，该模块实现电力网信号仿真软件与多台合并单元、智能终端、智能组件的连接，同时同步功能可使多台合并单元、智能终端、智能组件接收模拟电子式互感器信号和开关位置；

故障或异常开关模块与通信模块相连，输出故障或异常开关量信号到通信模块；

通信模块与网络设备相连，输出数据到外部网络设备。

上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。

总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。