低電壓配電系統的監控平臺在教學中的應用

黎安軍

[摘 要] 以某典型客戶配電系統為實踐教學硬件設施，通過降低配電系統運行電壓確保教學過程的安全，給學員提供安全而且真實帶電的實操環境。同時，教師還可以通過配電監控平臺的上位機下發故障指令，設置各種不同類型的故障實現反事故演練。

[關 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、產生的背景

電力系統具有一定的特殊性，它的日常運行必須保持高度的可靠性，運行中的電力網絡絕不允許某一開關支路隨意分合。電力網的故障和人為操作失誤都有可能給電力系統造成不可估計量的損失。因此，培養熟練的運行操作能手是電網公司培訓機構或電類專業學校責無旁貸的任務。既要通過反復操作培養熟練的運行操作能手，又要保證電力系統不受影響，并且還要確保每一個學員練習的人身安全。種種條件迫使低電壓配電系統仿真教學平臺的誕生。傳統的平臺會利用一些不帶電的硬件仿真讓學員模擬操作。這種模擬操作只能讓學員領悟操作開關的邏輯順序，未能聽、看、聞到操作帶來的電流動態效應，只仿真，但不實。本文介紹的監控教學平臺通過電能接入—降壓（降為36V）—配電—升壓—接入負荷，實行實操配電系統在低電壓中調度，保證操作人員安全。在配電系統中降低電壓運行會升高電流，既可以保證操作人員安全，又可以使操作學員在大電流中分/合開關，感受動態效應與真實電網系統一致，操作環境真實。

電力系統是一個龐大的網絡系統，由于網路長、跨越的地理環境復雜、受外界影響大等因素決定了電網經常性發生各種各樣的故障，配網出現故障幾率大。因此，低電壓監控教學平臺還必須具備可反復設置不同的故障類型，用于培養學員的反事故能力。

二、系統組成

文中介紹的監控平臺有兩大功能：（1）用于配電系統常規運行，實時監測典型客戶配電系統的電能流向，實時控制典型客戶配電系統的任一斷路器的分合，實現合理電能調度。（2）用于配電系統常規故障的設置，故障設置指令發出后，安裝在典型客戶配電系統配電柜里的故障硬件設置板會立刻響應，制造故障。其故障產生時的各種聲、光、電效果與實際現場一樣。

系統組成共分三大部分：（1）降壓部分。電源通過380V交流接入，經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計母線電壓為10KV和380V的典型配電系統，電能經過配電調度后在出口斷路器后接入升壓變壓器，使系統輸出電壓回歸380V交流，接入負載。（2）二次回路部分。配電系統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，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有故障點。產生這些故障的硬件裝設在配電系統的配電柜內，通信線路與配電柜的監控通信線路分開。故障設置采用RS485工業控制總線通信。當接收到上位機下發的故障指令后硬件馬上執行。如，PT二次回路斷線故障的“斷線”斷口由串聯在PT二次回路的模擬故障繼電器產生，這個故障繼電器動作猶如把PT二次回路“剪斷”，與真實現象一致。

三、功能特點

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

（二）配網系統真實，可有效調配供電負荷。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練考核配電柜實操環節，還同時擔任一定的配電任務。教學培訓機構可以利用該配電柜作為所在實操訓練場的動力電源分配電柜。如，使用該配電柜控制實操訓練場內空調動力，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生一定的電流磁場聲，系統盡顯真實。

（三）設有各種實操功能。（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；電能調度控制程序；模擬用電管理操作流程。能實現現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試等功能。（2）模擬故障。通過系統設置可以虛擬一次系統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、電工作業操作證、高壓進網許可證等考試培訓，系統可以啟動考核平臺，根據某些典型故障案例設置故障。讓學員通過現場設備故障現象，結合學員機上的監控系統運行數據進行判斷。并且要求在規定的有限時間內把故障排除。學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中心數據庫，系統自動進行判斷，給出評分結果。

四、展望

隨著我國工業的迅速發展，國家電網對一線實操技術員需求量大。教學培訓及考核單位為了給學員提供安全、真實的硬件環境，必然會大量建設低電壓配電系統的監控教學平臺。

參考文獻：

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