10 kV配网自动化培训系统的优化设计

2019 No.14

Electric System电力系统

Electric Power System Equipment电力系统装备

10 kV配网自动化培训系统的优化设计

黄超强

（深圳供电局有限公司，广东深圳 518001）

［摘 要］随着城市配网的高速发展，开展培养配电自动化人才的工作已刻不容缓，需要提高配网作业人员熟练使用配电自动化系统处理各种实际问题的能力。当前配网自动化系统应用计算机控制技术实现自动化控制、高可靠性，配电设备实现智能通讯监测，才可以使配网安全高效运行。开展大量的仿真培训工作是培养一个或一组熟练的配网作业人员的有效途径。本系统

有效促进电力培训工作顺利开展，全面提升培训水平，具有极高的实用价值。的设计和研发可以弥补传统培训方式中存在的问题，

［关键词］配网自动化；仿真培训；故障模拟；智能配网［中图分类号］TM73　　　　　［文献标志码］A　　　　　［文章编号］1001–523X（2019）14–0006–02

Optimum Design of 10 kV Distribution Network Automation Training System

Huang Chao-qiang

［Abstract］With the rapid development of urban distribution network, it is urgent to develop the work of training distribution automation talents. It is necessary to improve the ability of distribution network operators to skillfully use distribution automation system to deal with various practical problems. The current distribution automation system, the application of computer control technology to achieve automation control, high reliability distribution equipment to achieve intelligent communication monitoring, can make it possible. Distribution network operates safely and efficiently. Developing a large number of simulation training is an effective way to train one or a group of skilled distribution network operators. The design and development of this system can remedy the problems existing in traditional training methods, effectively promote the smooth development of electric power training, and comprehensively improve the training level, which has very high practical value.

［Keywords］distribution automation; simulation training; fault simulation; intelligent distribution network1 现状

随着我国社会经济的快速发展，全社会对电力的需求持续增长，各大行业对电力能源需求日益呈现出高标准、严要

求的趋势，因此为保证高质量电能的供应，建设智能配网以确保电力安全稳定运行。

早期的培训大都是理论讲解和现场实习，通过实际操作获

共用接地网。这样相互连接以后，增加水平接地体地网面积，降低了共用接地网的接地电阻值，提高了整个接地网的雷电散流能力，使大电流（如雷电流）能均匀分布地流入大地，使其电位降的梯度比较平缓，对雷电防护十分有利。

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2.3 合理布线与电磁封锁

（1）碳五装置的电源电缆、仪表电源和信号线缆等移开至距离防雷引下线，或采用穿钢管进行屏蔽；电缆桥架的走向应尽量远离电磁场较强且变化较大的地方，同时要求电缆桥架多点接地，在进出控制室前15 m距离要求采用埋地或穿金属钢管、金属线槽敷设。

（2）装置的供电电缆或配电电缆的金属铠装及保护管两端均应可靠接地。

（3）对安装在4座高塔上的变送器等电子设备的I/O电缆，改用双层双绞屏蔽电缆（第一屏蔽层两端接地，第二屏蔽层在仪表端单端接地）。

2.4 雷电浪涌防护及SPD安装

（1）我国建筑物防雷设计规范（GB50057—2010）中规定应在低压变电所的电源线总配电箱处装设I级试验的电涌保护

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器。因此，在碳五装置的电源进线开关处设置符合I级分类试验的SPD，雷电流幅值 10/350 μs，通流量大于65 kA作为一级保护。

（2）在DCS系统供配电箱的进线开关处设置SPD雷电流幅值 8/20 us，通流量大于60 kA作为第二级保护。

（3）DCS系统的AI卡以及测量元件、变送器等现场仪表设备等的出线端（包括电源和信号）安装SPD（德国V20-C/2 8 kA）作为第三级保护。

（4）因碳五装置的塔较高，因此安装设备上的控制仪表：压力变送器、温度变送器、可燃气体探测器等终端（包括电源和信号）安装适配的SPD，作为第四级保护。3 结语

（1）将地网改造为环状共用接地网非常关键，低阻共用接地网有利于缩短将绝大部分雷电流泄散入地的时间和降低地网泄散雷电流形成的地网电压，更重要的是降低浪涌电位差，是电子信息系统防雷的关键。

（2）共用接地网是等电位连接的基础，在此基础上实现等电位连接，完善合理布线、电磁屏蔽和安装SPD，对防护雷电浪涌脉冲干扰非常有效。

综上所述，共用接地网保障不会因为雷电流通过接地极时产生毁坏性的电位差。采取环状共用接地网、等电位连接、合理布线、电磁屏蔽和安装SPD等防雷措施对石化装置雷电浪涌防护十分有利。该装置按以上防雷措施完成改造后，投运至今十多年来收到非常理想的防雷效果。

参考文献

[1] SH/T 31-2012，石油化工仪表系统防雷设计规范[S].

电力系统装备

Electric Power System EquipmentElectric System电力系统

2019年第14期

2019 No.14

取经验的积累。这种培训方式在实际运行的系统上进行操作，不仅危险性大、培训成本高、培训时间长，而且恶性误操作是不允许进行事故模拟的。鉴于传统的培训模式致使配网作业培训缺乏直观认识，无法起到很好的技能提升效果。随着电网规模的扩大、设备系统复杂程度的提高，工作任务繁重，配网作业人员因技能低下引发恶性误操作、麻痹大意引发的人身事故，将给企业、社会、家庭带来不可估量的严重后果。

开展培养配电自动化人才的工作已刻不容缓。为让配网从业人员能够进一步了解配电自动化系统的意义、功能、使用，3.2 培训功能实现方法

配网自动化培训软硬件系统组成一个有机的整体，配网自动化培训软硬件系统的系统结构和运行工况与配电网络保持一致，其具备极高的系统整合能力、故障仿真模拟、动作实时反馈等要素，功能实现反映配电网作业的培训要求。（1）模拟系统带负荷运行。

利用综合保护装置、程控负荷电压源、程控负荷电流源、故障模拟器等设备高度模拟实际配网系统带负荷运行工况，通过对系统配电网络的选择及二次回路数据的实时采集和显示，配网典型网架及配电自动化一二次设备的应用等内容，以及提高配网作业人员熟练使用配电自动化系统处理各种实际问题的能力，从而满足从事配网从业人员的培训需求。

为了弥补传统培训方式中存在的问题，有效促进电力培训工作顺利开展，全面提升培训水平，紧密围绕电力培训的需求开展，通过引入基于虚拟仿真培训技术构建一体化仿真培训平台，弥补传统培训中理论培训与现场实操培训中的发展瓶颈，形成“理论培训、仿真培训、现场培训、学习交流、教学评价”为一体的电力安全培训新模式。2 系统优化点分析

通过充分利用多媒体信息技术、网络技术建设的网络培训平台，可以有效地解决当前教育培训资源有限，难以满足不断增长的需求以及生产单位日趋严重的工学矛盾，为全面形成高效、综合、创新的培训新体系，打造专业培训平台。基于急迫需求，提出如下优化点。

（1）针对配电系统真实的运行场景，分别配置高低压设备，并开发监控系统对配网运行状况进行事故仿真和实施监测，以数字化、自动化的形式直观地模拟配网系统的正常和非正常运行工况；

（2）实现10 kV典型客户高低压配电装置实际运行状态故障加载模拟考核，解决现有系统不能有效模拟系统各种故障的难题，培训成效大大提高；

（3）整合培训中心现有电气设备，模拟典型配网架构，满足不同配网架构下配电自动化故障处理的培训需求；解决10 kV配电相关工作人员的技术培训和能力考核的难题，实现从故障模拟、工作票签发、故障定位、故障分析、故障排除的闭环培训流程；

（4）以信息网络技术为平台、多媒体教材为基础、培训课题为中心，提升培训效率，拓展培训范围；解决了传统教学内容陈旧的，可以及时捕捉培训专业的最新发展动态、理念、新知识、新技术等内容。（5）可针对不同专业、不同层次人员开展系统的专项培训，提供多方位的学习、训练、考核、管理等功能。3 整体设计方案

3.1 功能设计

本系统按照功能分类主要分为两大组成部分，第一部分为与真实作业现场规格参数相同的电气设备组成，主要包括10 kV柱上开关、10 kV中压柜（可用环网柜/中置柜）及变压器、低压柜等；第二部分为功能控制设备监测软件组成，主要包括计算机系统、综合保护装置、程控负荷电压源、程控负荷电流源、故障模拟器、以太网控制器及定制开发的监控系统软件等。通过软硬件结合形成一套功能完整的配网自动化培训系统。

由于本系统的功能设计是面向职业技能有待提升的配网作业人员的培训工作，运行电压均由程控负荷源模拟，无须升至10 kV，且程控负荷源具备完善的参数调节和保护功能，系统软件功能设计全面，除了可进行配网的运行工况监控、故障点设置等功能以外，还可以开展配电管理培训、操作票、工作票和交记录填写培训，以及集中式馈线自动化功能培训。

实现系统带负荷运行的模拟和监测。（2）模拟一次系统故障。

一次系统故障主要包括单相接地故障、相间接地故障、相间短路故障，过流故障、零序电流故障等。一次故障的出现原因通常表现为运行电压和电流的异常，通过客户端控制软件调整程控负荷源的电压和电流输出，即可实现对一次系统故障的模拟。同时培训人员可以通过数据采集和显示来判断故障类型和故障点，并作为技能考核依据。（3）模拟二次系统故障。

二次系统故障主要包括远程控制无效、断路器不能合闸、开关拒动、保护拒动、控制开关不起作用、闭锁装置无效、系统误动作等。二次故障的出现原因通常是由于二次线路断路、短路或设备损坏等原因引起的。通过客户端控制软件控制故障模拟回路增加开断点，以实现故障点设置的目的，同时，培训人员可以通过数据采集和显示来判断故障类型和故障点，并作为技能考核依据。

3.3 客户端软件系统设计

软件系统基于Windows操作系统平台开发，其开发工具为Delphi 2007，数据库采用Microsoft SQL Server 2000，其运行于计算机系统并通过网络连接，构成一套实时性好、稳定性高、可扩展性强的、高效的、实用的软件系统。4 系统优化总体特点

以10 kV典型配电系统为基础，为配电系统配置一套客户端控制软件，本系统具备以下特点。

（1）真实。本系统完全采用真实的环网柜、配网自动化终端和变压器，只是在其设备内部增加数据采集、功能控制及仿真特效等设备，确保学员的培训操作过程与真实配网作业一致，可以直观感受误操作引发的严重后果。

（2）安全。本系统运行电压和电流均由程控负荷源模拟，无须升至10 kV，且程控负荷源具备完善的参数调节和保护功能，确保系统的运行安全和培训者的体验安全。

（3）高效。培训人员可以在培训室内开展配网运行事故模拟，直观地监测配网系统的运行工况的变化，根据事故现象快速识别故障原因，熟练掌握事故的应急处置技能，可以高效地让受训者掌握配网作业技能。

（4）全面。本系统软件功能设计全面，除了可进行配网的运行工况监控、故障点设置等功能以外，还可以开展配电管理培训、操作票、工作票和交记录填写培训，以及集中式馈线自动化功能培训。5 结语

10 kV配电自动化培训系统通过对配网自动化系统的结构模型、运行状态和设备参数等关键要素的综合分析和严格计算，以实现对配网系统的正常和非正常运行工况的高度真实模拟。对配网运行状况进行事故模拟和实施监测，对配网作业技术人员进行技能培训和能力考核，解决了相关人员现场培训困难，考核难以全面的问题。系统提供了一种新的手段，不受环境因素的影响，可提供全天候培训。相对于传统培训可增加较多的教学时长，减少培训投资，可大大降低培训成本，具有很高的社会效益和经济效益。

2019.14 电力系统装备丨7