變電站多崗位技能實訓系統（裝置）的構建實踐

李春松 陳文軍 陳伏華

摘要： 本文針對目前電力系統崗位技能培訓系統的不足，進行了一項變電站多崗位技能實訓系統的構建實踐。該系統通過完整的物理模擬，構造了一個典型的110kV變電站電氣一次和二次部分，從而滿足實際變電站中各崗位技能訓練的需要，也滿足了電力類職業院校學生實訓的需要。

關鍵詞：變電站； 崗位技能；實訓系統；構建實踐

一、系統構建的整體思路和總體結構

現今，電力系統內投入了大量的調度員仿真實訓系統（DTS）和變電站運行人員仿真實訓系統 （OTS），它們對提高電力系統調度、運行人員的專業素質起到了一些作用。但它們往往只是單一功能的系統，而且，而且很大的程度上采用計算機仿真，少采用實際現場設備，它們不能提供給學員一個完整的實際變電站技術情境，對于變電站技能訓練層面的培訓，很難有好的培訓效果。

通過對變電站的崗位技能分析，我們發現變電站的幾個重要的技術崗位為變電站值班員、繼電保護工、儀器儀表工、變電檢修工；再進一步分析，這些崗位必須具備的共同的專業素養為：首先必須對變電站的一次系統和二次系統有全面的認識，對一次設備的配置、儀器儀表的配置、對變壓器、線路、無功補償裝置等一次設備的保護配置有正確的理解、對自動裝置、綜合自動化等要有深入的了解，另外，各崗位又有各自特殊的需求。

該多崗位技能實訓系統的整體構建思路為：參照實際變電站，一次設備采用模擬的方式，以小電流、低電壓的設備來模擬大電流高電壓的一次設備；二次設備采用實際的設備，二次設備的配備考慮所模擬的一次設備的容量和規模；系統設置運行狀態和檢修狀態兩個工況，在運行工況下，可以進行運行值班、倒閘操作、事故處理、監屏抄表等實訓；在檢修工況下，可以進行繼電保護裝置和自動裝置的校驗校核、儀器儀表的校核、二次回路的故障排查等實訓項目。從結構上來說，它具備變電站的完整結構，很容易培養員工的整體思維、全面思維，能滿足各崗位的大體需求?？傮w結構為：電氣一次系統、電氣二次系統、馬賽克可通訊主接線屏、計算機監控系統，遠動系統?？傮w結構圖如圖一。

二、電氣一次系統的構建

電氣一次系統的構建必須具有典型性，該系統模擬一個110kV變電站，具有110kV、

35kV、10kV三個電壓等級，具備單母線、雙母線、旁路母線、單母線分段等不同的接線形式，電氣主接線如圖二：

該典型的變電站主接線，方便學員樹立整體的全局的觀念，從而認知變電站一次設備的配置，特別是認知主變容量的確定規則；認知主接線形式的確定規則；認知了解電壓互感器、電流互感器、避雷器、隔離刀、接地刀的配置規則等。

本實訓系統配置了雙母線接線、單母線分段接線、帶旁路接線等不同的主接線形式，很適合進行各種不同的倒閘操作的培訓，運行值班崗位學員可以模擬不同的運行方式情境，進行倒閘操作訓練；變電檢修崗位學員可以模擬不同的運行方式考慮不同的檢修安全措施，進行檢修過程中的危險點分析等；繼電保護專業崗位學員可以根據不同的接線形式考慮繼電保護的配置方法、確定校核調試方案等。

本一次系統中，我們采用帶燈按鈕模擬隔離刀閘、接地刀閘；采用中間繼電器和接觸器來模擬斷路器，采用定制各種不同的變壓器來代替主變壓器、站用變壓器、電壓互感器等、采用低壓電流互感器代替高壓電流互感器等，采用低壓避雷器代替高壓避雷器，低壓熔斷器代替高壓熔斷器，低壓電容器和電抗代替高壓電容器和電抗，用電阻和電抗來模擬負載，這些一次設備都和下述二次系統設備組合在相應的屏柜上，分別構成2臺主變及保護測控屏、2臺站用變及保護屏、2臺110kV線路及保護屏、2臺35kV線路及保護屏、2臺10kV線路及保護屏、2臺補償電容及保護屏。

通過嚴格的設計計算，我們的所有的電流、電壓關系符合實際規范要求；五防操作關系符合實際規范要求，在發生誤操作時，操作不能成功，并有相應的提示。

三、電氣二次系統的構建

電氣二次系統的構建原則為：必須與模擬的一次系統配套，具體包括繼電保護和自動裝置子系統、信號子系統、調節子系統、直流子系統、綜合自動化監控子系統、遠動子系統，這些子系統必須符合所模擬的變電站的容量、規模、電氣一次接線、以及在電力系統中的位置。這樣，上述各崗位的學員，能夠全面理解和掌握變電站的各個專業崗位的核心技能。

該實訓系統根據這一原則，共配備了包括線路距離保護在內的22個繼電保護裝置、一個備用電源自動投入裝置、2個PT切換裝置、兼具重合閘、低頻減載、自動按電壓減負荷等功能、配備了變電站綜合自動化監控系統，配備了直流屏和遠動操作功能。

這些二次繼電保護和自動裝置基本上涵蓋了所有的電力系統自動化設備、便于各崗位工種的學員學習；而且二次回路的配線都嚴守規范，也有規范的回路編號，便于進行二次回路故障查找的訓練。

四、繼電保護和自動裝置子系統的功能配置

本系統的繼電保護和自動裝置配備完全符合國家標準《繼電保護和安全自動裝置技術規程GB/T142852006》，保護配備齊全，便于學員學習各種原理的保護。也符合現行各種繼電保護教材的章節內容，便于開展一體化教學。具體來說：

主變保護配備有差動保護作為主保護、主變高中低壓三側都配備了復合電壓過流保護、零序過電流保護、過負荷保護作為后備保護，還配備了各種非電量保護和測控裝置。

110kV線路保護配備有IIIIII段距離保護、零序保護、復合電壓過流保護、過負荷保護、等各種不同原理的保護、還具有低周減載、低壓減載和三相一次重合閘、故障錄波等自動裝置功能。

10kV，35kV線路配備有IIIIII段過流保護，可以設置電壓、負序電壓閉鎖功能，過負荷保護、零序保護等不同原理的保護、另外也具有低周減載和三相一次重合閘功能。

電容保護配備有過電壓保護、欠電壓保護、過電流保護、不平衡電壓保護等不同原理的保護。

站用變保護配備有III 段電流保護、零序過電流保護、零序反時限保護、過負荷保護等。

五、變電站綜合自動化的結構和功能

變電站結構參考圖一，該綜合自動化系統采用分層分布式結構，具體分為設備層、間隔層、站控層。間隔層包括上述繼電保護和自動裝置等各種智能型模塊，站控層包括變電站計算機監控軟件系統和2臺監控主機、1臺遠動控制主機，2臺監控主機分別監視和控制以1臺主變為核心的一次系統設備、遠動主機模擬調度進行監控，可以控制全站一次系統設備。監控軟件系統，采用電力監控的SCADA組態系統，可以實時采集電流、電壓、頻率等模擬量，開關量，脈沖量以及保護信息，可以實時控制各斷路器的投切，當故障情況下，軟件會自動彈跳出故障窗口和音響報警，實時處理數據，計算統計，支持CDT，1801，μ4F等在電力系統內流行的通訊規約，支持上傳調度系統，記錄各種事件，包括用戶操作，模擬量越限、復限，開關量變位，故障，事故等、聲音報警， 推畫面， 動態效果、能設置用戶權限管理。

該部分的設計，方便學員進行綜合自動化的實訓。

六、檢修調試工況的確定

運行狀態時，每個屏柜設置了一個常設電源開關，常設電源開關的輔助觸點串入檢修電源的控制回路，當處于檢修調試狀態時、屏柜中所有的常設電源應退出，檢修電源自動投入，系統進入調試狀態，如果有常設電源沒有退出，則檢修電源無法投入，這樣保證了檢修時，調試電源的安全性，不至于因為誤操作損壞設備。

配置智能繼電保護測試裝置，構成調試檢測屏，各種微機保護和自動裝置的端子同時引入調試檢測屏，該繼電保護測試裝置能夠連續輸出各種不同的電壓量、電流量、阻抗量、方向相位量、頻率量，模擬電力系統各種故障，加入相應故障量，能測試各種類型的繼電保護和自動裝置，和相關原理功能印證，調試校驗工作來的非常方便，保證了設備安全和人員安全，也加快了校驗效率。

七、結語

這一實訓系統，綜合考慮了電力系統多個崗位技能的特點，功能齊全，性能穩定，空間布局合理，操作維護方便。系統采用智能化、工業級的元器件、適合電力系統員工培訓，也可作為電力類職業院?！峨娏ο到y運行與管理》《發電廠和變電站電氣部分》《電力系統繼電保護》《電力系統自動裝置》《變電站綜合自動化》等課程的一體化實訓手段，受到了一致好評，市場反應熱烈，非常適合在電力類職業院校推廣。

參考文獻：

[1]丁書文，賀軍蓀.全國電力職業教育教材編審委員會.變電站綜合自動化技術，中國電力出版社.

[2]楊志輝，劉寶貴.普通高等教育“十一五”國家級規劃教材.電氣運行技術與管理，中國電力出版社.

[3]周愛東，楊紅曉.中試實驗室建設的思考.實驗技術與管理，2009 （10）：1 44 146.

[4]李麗嬌，齊云秋.教育部職業教育與成人教育司推薦教材職業教育電力技術類專業教學用書.電力系統繼電保護，中國電力出版社.

[5]李斌，袁訓奎.全國高職教育“十一五”規劃教材.電力系統自動裝置，高等教育出版社.

[6]黃益華.普通高等教育“十一五”國家級規劃教材.發電廠，變電站電氣設備重慶大學出版社.

[7]中國標準化委員會.繼電保護和安全自動裝置技術規程GB/T 142852006.

項目：本中心建設為省級財政資助項目，財政批文號粵財教【2016】66號，科目編號：2050305高等職業教育，項目名稱：電力與自動化專業群公共實訓中心

作者簡介：李春松 （1970），男，湖南瀏陽人，電氣工程師，主要研究方向：電力系統及其自動化技術；陳文軍（1974），男，湖北人，高級講師，主要研究方向 ：機電、電力類高職專業與課程建設；陳伏華（1973），女，湖南人，電氣工程碩士，講師，廣州華立科技職業學院機電學部， 研究方向：主要從事電力及電氣專業課的教學及研究。