变电站多岗位技能实训系统（装置）的构建实践

李春松 陈文军 陈伏华

摘要： 本文针对目前电力系统岗位技能培训系统的不足，进行了一项变电站多岗位技能实训系统的构建实践。该系统通过完整的物理模拟，构造了一个典型的110kV变电站电气一次和二次部分，从而满足实际变电站中各岗位技能训练的需要，也满足了电力类职业院校学生实训的需要。

关键词：变电站； 岗位技能；实训系统；构建实践

一、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）和變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。

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。总体结构图如图一。

二、电气一次系统的构建

电气一次系统的构建必须具有典型性，该系统模拟一个110kV变电站，具有110kV、

35kV、10kV三个电压等级，具备单母线、双母线、旁路母线、单母线分段等不同的接线形式，电气主接线如图二：

该典型的变电站主接线，方便学员树立整体的全局的观念，从而认知变电站一次设备的配置，特别是认知主变容量的确定规则；认知主接线形式的确定规则；认知了解电压互感器、电流互感器、避雷器、隔离刀、接地刀的配置规则等。

本实训系统配置了双母线接线、单母线分段接线、带旁路接线等不同的主接线形式，很适合进行各种不同的倒闸操作的培训，运行值班岗位学员可以模拟不同的运行方式情境，进行倒闸操作训练；变电检修岗位学员可以模拟不同的运行方式考虑不同的检修安全措施，进行检修过程中的危险点分析等；继电保护专业岗位学员可以根据不同的接线形式考虑继电保护的配置方法、确定校核调试方案等。

本一次系统中，我们采用带灯按钮模拟隔离刀闸、接地刀闸；采用中间继电器和接触器来模拟断路器，采用定制各种不同的变压器来代替主变压器、站用变压器、电压互感器等、采用低压电流互感器代替高压电流互感器等，采用低压避雷器代替高压避雷器，低压熔断器代替高压熔断器，低压电容器和电抗代替高压电容器和电抗，用电阻和电抗来模拟负载，这些一次设备都和下述二次系统设备组合在相应的屏柜上，分别构成2台主变及保护测控屏、2台站用变及保护屏、2台110kV线路及保护屏、2台35kV线路及保护屏、2台10kV线路及保护屏、2台补偿电容及保护屏。

通过严格的设计计算，我们的所有的电流、电压关系符合实际规范要求；五防操作关系符合实际规范要求，在发生误操作时，操作不能成功，并有相应的提示。

三、电气二次系统的构建

电气二次系统的构建原则为：必须与模拟的一次系统配套，具体包括继电保护和自动装置子系统、信号子系统、调节子系统、直流子系统、综合自动化监控子系统、远动子系统，这些子系统必须符合所模拟的变电站的容量、规模、电气一次接线、以及在电力系统中的位置。这样，上述各岗位的学员，能够全面理解和掌握变电站的各个专业岗位的核心技能。

该实训系统根据这一原则，共配备了包括线路距离保护在内的22个继电保护装置、一个备用电源自动投入装置、2个PT切换装置、兼具重合闸、低频减载、自动按电压减负荷等功能、配备了变电站综合自动化监控系统，配备了直流屏和远动操作功能。

这些二次继电保护和自动装置基本上涵盖了所有的电力系统自动化设备、便于各岗位工种的学员学习；而且二次回路的配线都严守规范，也有规范的回路编号，便于进行二次回路故障查找的训练。

四、继电保护和自动装置子系统的功能配置

本系统的继电保护和自动装置配备完全符合国家标准《继电保护和安全自动装置技术规程GB/T142852006》，保护配备齐全，便于学员学习各种原理的保护。也符合现行各种继电保护教材的章节内容，便于开展一体化教学。具体来说：

主变保护配备有差动保护作为主保护、主变高中低压三侧都配备了复合电压过流保护、零序过电流保护、过负荷保护作为后备保护，还配备了各种非电量保护和测控装置。

110kV线路保护配备有IIIIII段距离保护、零序保护、复合电压过流保护、过负荷保护、等各种不同原理的保护、还具有低周减载、低压减载和三相一次重合闸、故障录波等自动装置功能。

10kV，35kV线路配备有IIIIII段过流保护，可以设置电压、负序电压闭锁功能，过负荷保护、零序保护等不同原理的保护、另外也具有低周减载和三相一次重合闸功能。

电容保护配备有过电压保护、欠电压保护、过电流保护、不平衡电压保护等不同原理的保护。

站用变保护配备有III 段电流保护、零序过电流保护、零序反时限保护、过负荷保护等。

五、变电站综合自动化的结构和功能

变电站结构参考图一，该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，站控層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。

该部分的设计，方便学员进行综合自动化的实训。

六、检修调试工况的确定

运行状态时，每个屏柜设置了一个常设电源开关，常设电源开关的辅助触点串入检修电源的控制回路，当处于检修调试状态时、屏柜中所有的常设电源应退出，检修电源自动投入，系统进入调试状态，如果有常设电源没有退出，则检修电源无法投入，这样保证了检修时，调试电源的安全性，不至于因为误操作损坏设备。

配置智能继电保护测试装置，构成调试检测屏，各种微机保护和自动装置的端子同时引入调试检测屏，该继电保护测试装置能够连续输出各种不同的电压量、电流量、阻抗量、方向相位量、频率量，模拟电力系统各种故障，加入相应故障量，能测试各种类型的继电保护和自动装置，和相关原理功能印证，调试校验工作来的非常方便，保证了设备安全和人员安全，也加快了校验效率。

七、结语

这一实训系统，综合考虑了电力系统多个岗位技能的特点，功能齐全，性能稳定，空间布局合理，操作维护方便。系统采用智能化、工业级的元器件、适合电力系统员工培训，也可作为电力类职业院校《电力系统运行与管理》《发电厂和变电站电气部分》《电力系统继电保护》《电力系统自动装置》《变电站综合自动化》等课程的一体化实训手段，受到了一致好评，市场反应热烈，非常适合在电力类职业院校推广。

参考文献：

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[6]黄益华.普通高等教育“十一五”国家级规划教材.发电厂，变电站电气设备重庆大学出版社.

[7]中国标准化委员会.继电保护和安全自动装置技术规程GB/T 142852006.

项目：本中心建设为省级财政资助项目，财政批文号粤财教【2016】66号，科目编号：2050305高等职业教育，项目名称：电力与自动化专业群公共实训中心

作者简介：李春松 （1970），男，湖南浏阳人，电气工程师，主要研究方向：电力系统及其自动化技术；陈文军（1974），男，湖北人，高级讲师，主要研究方向 ：机电、电力类高职专业与课程建设；陈伏华（1973），女，湖南人，电气工程硕士，讲师，广州华立科技职业学院机电学部， 研究方向：主要从事电力及电气专业课的教学及研究。