交直流电源故障模拟仿真系统的制作方法

本发明涉及故障模拟仿真技术领域，具体涉及一种交直流电源故障模拟仿真系统。

背景技术：

在变电站的安全运行工作中，变电站运维人员是变电站运行工作的直接操作者，他们操作行为的规范程度直接影响着变电站运行的安全性与稳定性。人为故障往往会给变电站带来严重后果，严重威胁着操作人员、变电设备和电网的安全。变电运维人员作涉及的设备多、工作内容繁杂，容易导致运维人员操作失误，这些失误轻则给社会和企业造成一定的经济损失，重则会造成人员、设备、甚至电网的安全事故。

因此，对变电站运维人员进行变电站设备的理论知识和实际操作技能培训是预防变电站事故非常重要的一个环节。传统的变电站运维培训模式直观性不强，无法让运维人员切身感受故障发生时的具体现象，培训效果达不到预期要求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种更为直观具象的交直流电源故障模拟仿真系统，提高培训效果。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为：交直流电源故障模拟仿真系统，包括控制模块连接的交流电源仿真模块、直流电源仿真模块、ups仿真模块、故障仿真模块及监控中心模块，所述控制模块包括理论培训单元、仿真操作单元、故障模拟筛选与处理单元、考试单元及远程监控单元；

所述交流电源仿真模块用于提供电源及模拟交流电源系统的真实环境；

所述直流电源仿真模块用于提供电源及进行直流故障模拟；

所述ups仿真模块用于提供电源并模拟ups交流输入故障的情况；

所述故障仿真模块用于模拟还原站用电源系统中存在的若干故障；

所述监控中心模块用于对交流电源仿真模块、直流电源仿真模块、ups仿真模块及故障仿真模块进行监控；

所述理论培训单元用于进行交、直流电源的理论知识培训；

所述仿真操作单元用于提供实际操作流程接收实际操作指令；

所述故障模拟筛选与处理单元用于模拟实际操作过程中出现的故障并提供相应解决方案；

所述考试单元用于建立存储试题库，进行考试有关管理；

所述远程监控单元用于接收所述监控中心模块的监控信息并展示。

本发明通过各仿真模块模拟变电站交直流运维环境，结合控制模块建立更为完善的交直流电源故障模拟仿真系统，学员通过模块中的各个单元进行理论知识及实际操作的培训学习，实现更为直观、具象的体验培训，实现更好的培训效果。

所述交流电源仿真模块采用单母线分段接线形式，每个单母线分别连接一路低压交流电源，各单母线均连接有站外电源。如图2所示，本实施例通过交流电源仿真模块模拟500kv和220kv等级变电站站用交流电源系统的真实环境，站用电系统采用单母线分段接线形式，如图2中的i段低压母线及ii段低压母线，两路低压交流电源即图中的l1及l2模拟为两台站用工作变压器，进线及分段开关实现手动切换。两台站用工作变压器分列运行，站用电系统具备放置站用电合环闭锁的功能。站外电源即图中l0连接i段低压母线及ii段低压母线做为备用电源。交流电源仿真模块主要是为整套仿真系统提供电源。

所述直流电源仿真模块采用dc220v电源系统配置两组蓄电池和三套高频开关电源模块。直流电源仿真模块主要为直流系统提供电源，为学员培训所有直流系统标准规程操作及故障模拟，包括远程和本地内阻测试及规程培训、远程和本地遥控开关及规程培训、远程和本地核对性放电及规程培训等，直流相关故障模拟及相关解决方案培训等。

所述ups仿真模块采用主机双套冗余配置。ups仿真模块采用主机双套冗余配置，分列运行方式，ups双套同时供电，各带一半主要负荷，两套供电仿真系统间相互独立，不作为自动投切，当其中一套ups电源供电系统故障时，另一半系统能够保证正常运行，并能实现手动投切。

所述故障仿真模块模拟的故障情况包括绝缘接地故障、交流输入故障、蓄电池故障、直流母线过欠压模拟、熔断器故障模拟等。通过现有电气模拟软件模拟还原站电源系统常见的多种故障，可通过手动或操作电操的方式控制故障的植入与退出，使运行维护人员直观的了解变电站设备故障时的真实状态；同时，对电源系统常见故障排查方法的操作进行培训，提升正确分析处理电源系统异常和故障情况的能力。主要为学员培训模拟仿真该系统多种的故障情况和反措中的典型事故案例做为培训内容。

所述理论培训单元存储有蓄电池基础知识、充电装置基础知识、直流电源基础知识、典型实操知识及直流系统常用仪器仪表使用常识。为学员进行交、直流电源各个方面的理论知识进行培训，如断路器级差配合保护、施工及验收规范、“五通一措”等。

所述仿真操作单元包括提供充电机模块故障时操作标准流程、直流母线过压欠压故障时操作标准流程、绝缘降低故障的操作标准流程、蓄电池接地故障的操作标准流程、内阻测试操作标准流程、内阻增大故障的操作标准流程、核容放电操作标准流程、开关操作标准及万用表测量的操作标准流程。仿真操作单元主要显示一下有关的标准操作，如充电机模块故障时操作标准流程、直流母线过压、欠压故障时操作标准流程、绝缘降低故障的操作流程、蓄电池接地故障的操作流程、内阻测试操作标准、内阻增大故障的操作标准、核容放电操作标准、开关操作标准及万用表测量的操作标准，通过设置相应实际操作的相关流程界面，学员可以根据标准进行实际的操作，并具有自动提醒与纠错功能。以示意图的形式展示核对性放电的操作标准和倒闸操作的流程，并显示各个操作之间的逻辑关系。

所述故障模拟筛选与处理单元模拟实际操作过程中出现的故障包括交流缺项故障、熔断器故障、交流过欠压故障、负载短路故障、蓄电池开路内阻增大脱离母线和接地故障、级差配合保护模拟、交流窜入故障、直流接地故障、室外场地端子箱故障模拟。根据要求模拟现场实际运行过程中出现的故障，并对故障可能产生的原因给出相应的解决方案。

所述考试单元包括知识点管理、题型管理、题库管理、考试类别管理、试卷管理及学院信息管理。可以设置对题库进行实时更新。根据题库进行随机出题考试、自主命题考试，从而进行有关仿真操作的考试，并进行实际操作的打分。通过考试单元进行题库的导入、导出、自主命题和随机考试等，对题型管理设置、对题库信息进行管理、考试类别管理、对考试管理规则进行设置和学院基本信息的管理。

所述交直流电源故障模拟仿真系统通过显示屏建立交互界面进行人机交互。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供一种交直流电源故障模拟仿真系统，对学员进行理论教学、故障实操及考试检验的一体化培训，增加培训的全面性，实现更好的培训效果，通过各模块设置更够更为直观具象的模拟出变电站的真实环境及可能出现的多种故障情况，引导学员更为直观的了解故障时的情况，并引导学员解决该故障，从而实现对学员的知识及实操培训。

附图说明

图1是本发明结构框图。

图2是本发明交流电源仿真模块线路图。

图3是本发明ups仿真模块线路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例做进一步描述：

实施例

如图1至图3所示，交直流电源故障模拟仿真系统，包括控制模块连接的交流电源仿真模块、直流电源仿真模块、ups仿真模块、故障仿真模块及监控中心模块，控制模块包括理论培训单元、仿真操作单元、故障模拟筛选与处理单元、考试单元及远程监控单元；

交流电源仿真模块用于提供电源及模拟交流电源系统的真实环境；

直流电源仿真模块用于提供电源及进行直流故障模拟；

ups仿真模块用于提供电源并模拟ups交流输入故障的情况；

故障仿真模块用于模拟还原站用电源系统中存在的若干故障；

监控中心模块用于对交流电源仿真模块、直流电源仿真模块、ups仿真模块及故障仿真模块进行监控；监控中心模块通过现有的仿真监控设备或仿真监测装置进行监控；

理论培训单元用于进行交、直流电源的理论知识培训；

仿真操作单元用于提供实际操作流程接收实际操作指令；

故障模拟筛选与处理单元用于模拟实际操作过程中出现的故障并提供相应解决方案；

考试单元用于建立存储试题库，进行考试有关管理；

远程监控单元用于接收监控中心模块的监控信息并展示。远程监控单元用于真实展示变电站内直流系统接入有关设备后的所有监控数据，进行远程监测和设备运行监测。

交流电源仿真模块采用单母线分段接线形式，每个单母线分别连接一路低压交流电源，各单母线均连接有站外电源。如图2所示，本实施例通过交流电源仿真模块模拟500kv和220kv等级变电站站用交流电源系统的真实环境，站用电系统采用单母线分段接线形式，如图2中的i段低压母线及ii段低压母线，两路低压交流电源即图中的l1及l2模拟为两台站用工作变压器，进线及分段开关实现手动切换。两台站用工作变压器分列运行，站用电系统具备放置站用电合环闭锁的功能。站外电源即图中l0连接i段低压母线及ii段低压母线做为备用电源。交流电源仿真模块主要是为整套仿真系统提供电源。

直流电源仿真模块采用dc220v电源系统配置两组蓄电池和三套高频开关电源模块。本实施例设置蓄电池为2v200ah阀控式密封铅酸蓄电池，高频电源开关电源模块为3×10+10a(n+1的配置原则)高频开关电源模块，采用单母线分段接线，事故停电二次负荷按2h放电容量考虑，系统仅限于模拟电源特性、运行操作习惯，可模拟500kv及220kv电压等级变电站内直流电源系统。直流电源仿真模块主要为直流系统提供电源，为学员培训所有直流系统标准规程操作及故障模拟，包括远程和本地内阻测试及规程培训、远程和本地遥控开关及规程培训、远程和本地核对性放电及规程培训等，直流相关故障模拟及相关解决方案培训等。

ups仿真模块采用主机双套冗余配置。如图3所示，ups仿真模块作为微机监控、调度数据网、电能计量等重要负荷提供可靠的交流电源，同时也用来模拟当ups交流输入故障时由220v直流通过ups提供交流电源这一情况。在交直流电源故障模拟仿真系统中设置ups仿真模块实现变电站内不间断交流电源系统仿真模拟，也为培训中心提供应急保安电源。ups仿真模块采用主机双套冗余配置，分列运行方式，ups双套同时供电，各带一半主要负荷，两套供电仿真系统间相互独立，不作为自动投切，当其中一套ups电源供电系统故障时，另一半系统能够保证正常运行，并能实现手动投切。

故障仿真模块模拟的故障情况包括绝缘接地故障、交流输入故障、蓄电池故障、直流母线过欠压模拟、熔断器故障模拟等。通过现有电气模拟技术模拟还原站电源系统常见的多种故障，可通过手动或操作电操的方式控制故障的植入与退出，使运行维护人员直观的了解变电站设备故障时的真实状态；同时，对电源系统常见故障排查方法的操作进行培训，提升正确分析处理电源系统异常和故障情况的能力。主要为学员培训模拟仿真该系统多种的故障情况和反措中的典型事故案例做为培训内容。

理论培训单元存储有蓄电池基础知识、充电装置基础知识、直流电源基础知识、典型实操知识及直流系统常用仪器仪表使用常识。为学员进行交、直流电源各个方面的理论知识进行培训，如断路器级差配合保护、施工及验收规范、“五通一措”等。

仿真操作单元包括提供充电机模块故障时操作标准流程、直流母线过压欠压故障时操作标准流程、绝缘降低故障的操作标准流程、蓄电池接地故障的操作标准流程、内阻测试操作标准流程、内阻增大故障的操作标准流程、核容放电操作标准流程、开关操作标准及万用表测量的操作标准流程。仿真操作单元主要显示一下有关的标准操作，如充电机模块故障时操作标准流程、直流母线过压、欠压故障时操作标准流程、绝缘降低故障的操作流程、蓄电池接地故障的操作流程、内阻测试操作标准、内阻增大故障的操作标准、核容放电操作标准、开关操作标准及万用表测量的操作标准，通过设置相应实际操作的相关流程界面，学员可以根据标准进行实际的操作，并具有自动提醒与纠错功能。以示意图的形式展示核对性放电的操作标准和倒闸操作的流程，并显示各个操作之间的逻辑关系。

故障模拟筛选与处理单元模拟实际操作过程中出现的故障包括交流缺项故障、熔断器故障、交流过欠压故障、负载短路故障、蓄电池开路内阻增大脱离母线和接地故障、级差配合保护模拟、交流窜入故障、直流接地故障、室外场地端子箱故障模拟。根据要求模拟现场实际运行过程中出现的故障，并对故障可能产生的原因给出相应的解决方案。

考试单元包括知识点管理、题型管理、题库管理、考试类别管理、试卷管理及学院信息管理。可以设置对题库进行实时更新。根据题库进行随机出题考试、自主命题考试，从而进行有关仿真操作的考试，并进行实际操作的打分。通过考试单元进行题库的导入、导出、自主命题和随机考试等，对题型管理设置、对题库信息进行管理、考试类别管理、对考试管理规则进行设置和学院基本信息的管理。

交直流电源故障模拟仿真系统通过显示屏建立交互界面进行人机交互。

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