智能變電站二次設(shè)備仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的可視化

文/牛延 徐夢(mèng)潔 付燁 王炎軍

智能電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，很多新的技術(shù)和新設(shè)備已得到應(yīng)用，但智能變電站運(yùn)行的許多的工作人員對(duì)新技術(shù)、新設(shè)備的使用都不太了解，因此要對(duì)智能變電站的工作人員進(jìn)行全方面培訓(xùn)。這樣智能變電站仿真培訓(xùn)就能夠?qū)M(mǎn)足從業(yè)人員進(jìn)行模擬培訓(xùn)的要求。

1 仿真目標(biāo)和對(duì)象

1.1 仿真目標(biāo)

運(yùn)維人員不僅要熟知二次設(shè)備系統(tǒng)IED的工作流程（如圖1所示），還要掌握相關(guān)的事故應(yīng)急技能。因此，仿真培訓(xùn)系統(tǒng)不僅僅需要培養(yǎng)員工對(duì)IED設(shè)備的基本操作能力，同時(shí)還要進(jìn)行事故模擬，培養(yǎng)員工應(yīng)對(duì)事故的處理能力。

1.2 仿真對(duì)象

200kV智能變電站作為220kV智能變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的仿真對(duì)象，模擬日常工作情況，真實(shí)還原智能終端、合并單元等智能設(shè)備的工作原理，按照實(shí)際情況來(lái)模擬出三層結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，MMS網(wǎng)、SV網(wǎng)和GOOSE網(wǎng)的各項(xiàng)功能。

2 方案設(shè)計(jì)

采用數(shù)據(jù)插值方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，主要有以下幾種通用的插值方法：拉格朗日插值、牛頓插值、差商插值，這三種方法在精確度與處理速度上都有其各自的特點(diǎn)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，我們經(jīng)常采用現(xiàn)行拉格朗日插值法進(jìn)行分析。例如：設(shè)原始采樣模擬原始信號(hào)是：

設(shè)波形回放時(shí)的采樣頻率為fs，采樣周期為T(mén)s。設(shè)原始信號(hào)的采樣頻率為fs’，同理此時(shí)的采樣周期為T(mén)s’，這樣能夠得到一個(gè)采樣序列如下：

余項(xiàng)公式：

其中的μ∈（a，b），然后在xm與xm+1中進(jìn)行插值，那么就能使得拉格朗日插值線(xiàn)性公式變化為：yn=x（m）（m+1-n）+x（m+1）（n-m），它的余項(xiàng)式如下：

誤差值如下：

通過(guò)第（4）公式我們可以得出插值后的誤差與fs’并無(wú)關(guān)聯(lián)。也就是說(shuō)原始信號(hào)的采樣頻率高低、幅值變化、和諧波的變化能影響到插值的準(zhǔn)確性。同時(shí)可以通過(guò)MATLAB建立模型，把得到的數(shù)值繪制成數(shù)據(jù)圖，從而得出，原始信號(hào)采樣幅值中和諧波平方與插值誤差成正比。

3 SCD可視化設(shè)計(jì)

SCD文件能夠?qū)Χ卧O(shè)備的配置信息進(jìn)行仔細(xì)描述，能夠生成各類(lèi)型的連接圖，例如IED間的網(wǎng)絡(luò)連接圖。這樣可以更方便直觀的觀察到變電站中的各個(gè)設(shè)備的字節(jié)方式以及相互之間的關(guān)系。

如圖2所示，可以看出：GOOSE信息從智能終端發(fā)送到合并單元中，信號(hào)經(jīng)過(guò)PI與MU到達(dá)至仿真設(shè)備中去，從正面經(jīng)過(guò)母線(xiàn)保護(hù)等圖中的三個(gè)裝置，從而實(shí)現(xiàn)SCD的可視化設(shè)計(jì)。把實(shí)物IED與虛擬IED組合，進(jìn)行SCD可視化設(shè)計(jì)，能夠使系統(tǒng)在縮放的情況下，也保證其準(zhǔn)確性的效果，進(jìn)而保證了可視化設(shè)計(jì)的仿真效果。

4 結(jié)語(yǔ)

圖1：仿真培訓(xùn)流程圖

圖2：SCD可視化

智能變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)以IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)為基準(zhǔn)，可能會(huì)使工作人員不是很容易對(duì)運(yùn)維知識(shí)進(jìn)行理解。利用可視化方法設(shè)計(jì)，能夠使工作人員更好地掌握智能變電站的運(yùn)行原理，同時(shí)減少了電網(wǎng)故障產(chǎn)生的幾率，節(jié)省了人員成本的支出，具有強(qiáng)大的實(shí)際意義以及利用價(jià)值。