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摘要：变电站综合自动化系统是一个复杂的分布式系统，涉及多学科的知识。介绍开设变电站综合自动化实训的过程，参照变电站综合自动化系统的设计、施工、编辑、调试和操作运行等工作环节开发实训任务，对实训任务进行教学设计，并进行了实践。
关键词：变电站综合自动化；项目开发；实践
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1变电站自动化的发展历程
最开始的变电站综合自动化系统是一个集中控制式远方终端（简称RTU），通过一些变送器和数字接口电路采集变电站二次设备的一些测量数据和状态信号，并将其发送到单片机（简称MCU）或工控计算机（简称IPC）中进行集成化的加工处理。随着传感器技术、现代通信技术和计算机科学的不断进步，变电站综合自动化系统通过高速通信网络把各自独立的间隔继电保护装置和间隔控制装置组网协调动作，既实现了各个间隔层的相互独立，又实现了层间的数据共享。共享数据交由上位机集中进行加工处理和传输，形成一个集数据采集、传输、处理、输出执行指令等多功能的有机整体。这样一套相对独立且功能完善的系统才称得上变电站综合自动化系统。经过几十年来对变电站综合自动化技术的深入探索和实践，我国的电力系统内部也逐渐形成了一整套的变电站综合自动化系统设计原则、工作模式、标准体系，并逐步缩小了与发达国家在这一领域的技术差距。
2变电站综合自动化的结构和功能
变电站综合自动化系统采用分层分布式结构，具体分为设备层、间隔层、站控层。间隔层包括上述继电保护和自动装置等各种智能型模块，站控层包括变电站计算机监控软件系统和2台监控主机、1台远动控制主机，2台监控主机分别监视和控制以1台主变为核心的一次系统设备、远动主机模拟调度进行监控，可以控制全站一次系统设备。监控软件系统，采用电力监控的SCADA组态系统，可以实时采集电流、电压、频率等模拟量，开关量，脉冲量以及保护信息，可以实时控制各断路器的投切，当故障情况下，软件会自动弹跳出故障窗口和音响报警，实时处理数据，计算统计，支持CDT，1801，μ4F等在电力系统内流行的通讯规约，支持上传调度系统，记录各种事件，包括用户操作，模拟量越限、复限，开关量变位，故障，事故等、声音报警，推画面，动态效果、能设置用户权限管理。
3系统构建的整体思路和总体结构
现今，电力系统内投入了大量的调度员仿真实训系统（DTS）和变电站运行人员仿真实训系统（OTS），它们对提高电力系统调度、运行人员的专业素质起到了一些作用。但它们往往只是单一功能的系统，而且，而且很大的程度上采用计算机仿真，少采用实际现场设备，它们不能提供给学员一个完整的实际变电站技术情境，对于变电站技能训练层面的培训，很难有好的培训效果。通过对变电站的岗位技能分析，我们发现变电站的几个重要的技术岗位为变电站值班员、继电保护工、仪器仪表工、变电检修工；再进一步分析，这些岗位必须具备的共同的专业素养为：首先必须对变电站的一次系统和二次系统有全面的认识，对一次设备的配置、仪器仪表的配置、对变压器、线路、无功补偿装置等一次设备的保护配置有正确的理解、对自动装置、综合自动化等要有深入的了解，另外，各岗位又有各自特殊的需求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该多岗位技能实训系统的整体构建思路为：参照实际变电站，一次设备采用模拟的方式，以小电流、低电压的设备来模拟大电流高电压的一次设备；二次设备采用实际的设备，二次设备的配备考虑所模拟的一次设备的容量和规模；系统设置运行状态和检修状态两个工况，在运行工况下，可以进行运行值班、倒闸操作、事故处理、监屏抄表等实训；在检修工况下，可以进行继电保护装置和自动装置的校验校核、仪器仪表的校核、二次回路的故障排查等实训项目。从结构上来说，它具备变电站的完整结构，很容易培养员工的整体思维、全面思维，能满足各岗位的大体需求。总体结构为：电气一次系统、电气二次系统、马赛克可通讯主接线屏、计算机监控系统，远动系统。
4变电站综合自动化实训
实训环节的开发变电站综合自动化实训相关的实训环节开发应该按照系统设计、施工、监控界面编辑、调试、运行操作几个模块来进行。系统设计环节：该环节的主要任务是认识系统中各种装置，了解系统相关原理，然后完成系统结构图和网络连接图。系统施工环节：该环节的主要任务是完成系统中各个部分的电缆连接和通信连接，掌握电缆敷设和通信测试的一些基本知识。界面编辑环节：该环节的主要任务是在监控主机上编辑监控界面并做好数据链接，包括系统的主接线图、各间隔分图、报表等，编辑过程中可以了解各装置的实现原理以及各部分之间的数据交互等知识。系统调试环节：该环节的主要任务是检查系统的各部分是否正常，以及数据交互是否正常，包括模拟量通道测试、开关量通道测试、四遥信息对点测试、保护功能测试等子环节。该环节利于理解变电站综合自动化系统的整体概念，对于微机保护装置与自动装置的原理理解也有一定帮助。运行操作环节：该环节在整个系统搭建调试过后进行。可以通过继电保护测试仪或者混合仿真系统模拟变电站中的数据及状态，观测系统的运行状况，并且可以通过输出一些常见的电力系统状态来进行后台端的常规及紧急操作训练。
5展望未来
（一）室温超导体。电阻对于电力系统与电子设备来说是一个绕不过的障碍，如果能够应用超导体，那么与电有关的很多问题可以迎刃而解或者被大大弱化。当然现在已经研究出了低温超导体和高温超导体，但这些材料毕竟需要在很低或较低的温度下才能表现出超导的特性。如果能够大规模生产出在常温下具备超导特性，而且生产成本又不高的超导材料，那么对人类文明来说是一个伟大的创造。试想一下电流通过而不会有压降，当然也不会有发热，零损耗，那是多么完美，扔掉散热片吧，电子设备的寿命也会大大延长了。（二）小型化高精度多功能传感器。目前变电站用到的很多设备的体积比较大，而且测量的精度、反应速度方面还不够理想。如果发明一种小型化高精度且集多种数据采集功能于一身的传感器和测量设备，把它应用到变电站中，那会不会大大降低系统的复杂性呢？（三）人工智能。如果把人工智能技术应用到电力系统，从发电、输电、配电、用电各个环节通过通信网络和人工智能技术集成为一个整体，利用人工智能算法来指导协调控制整个系统的运转，那么我想无论是在供电质量、运转安全性、平衡电力供应、降耗节能、系统检修等各个方面都会带来极大的好处。
结语
变电站综合自动化系统是一个复杂的分布式系统，通过理论教学环节来讲解显得过于抽象，只有通过理实一体化的教学来进行教授效果更好。文章介绍了两种变电站综合自动化实训系统的搭建方法，并开发了相关的实训环节，开设了变电站综合自动化实训课程，通过理实一体的教学来讲解变电站综合自动化实训系统，取得了很好的教学效果。
参考文献：
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［2］王宇，陈铸华．变电站微机继电保护培训系统的研制［J］．湖南电力，2010（1）：16－19．
［3］张迎峰，王敏．基于发电厂变电站综合自动化实训中心的变电运行学习领域设计［J］．广东水利电力职业技术学院学报，2010（1）：57－61．
论文作者:吴玉然
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第21期
论文发表时间:2019/5/7
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