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一种智能变电站数字仿真培训系统

阅读：922发布：2021-04-13

专利汇可以提供一种智能变电站数字仿真培训系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种智能变电站数字仿真培训系统，包括教员系统、一次设备模拟系统、二次设备模拟系统、服务器、学员系统、GOOSE交换机、外置显示装置和输入装置。所述外置显示装置、输入装置、GOOSE交换机和一次设备模拟系统分别与教员系统相连接，学员系统通过服务器与教员系统相连接，一次设备模拟系统和二次设备模拟系统都通过GOOSE/SV网与GOOSE交换机相连接。本实用新型采用仿真技术和模块化设计，成本较低，功能齐全，在不改变原有系统结构的情况下能方便增减一次和二次设备，为变电站运维人员提供培训和考核平台。，下面是一种智能变电站数字仿真培训系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种智能变电站数字仿真培训系统，其特征在于，包括教员系统、一次设备模拟系统、二次设备模拟系统、服务器、学员系统、GOOSE交换机、外置显示装置和输入装置，所述外置显示装置、输入装置、GOOSE交换机和一次设备模拟系统分别与教员系统相连接，学员系统通过服务器与教员系统相连接，一次设备模拟系统和二次设备模拟系统都通过GOOSE/SV网与GOOSE交换机相连接，教员系统包括ARM模块、DSP模块、显示模块、IEC61850通信模块、VGA 接口和多口以太网模块，ARM模块与DSP模块相连接，显示模块和多口以太网模块分别与ARM模块相连接，VGA接口和IEC61850通信模块分别与DSP模块相连接。
2.根据权利要求1所述的智能变电站数字仿真培训系统，其特征在于，所述显示模块采用具有触摸功能的TFT彩色显示屏，与ARM模块连接，用于相关信息的显示。
3.根据权利要求1或2所述的智能变电站数字仿真培训系统，其特征在于，一次设备模拟系统和二次设备模拟系统由一个或多个单元模拟装置组成，分别用于模拟一种或多种设备。
4.根据权利要求3所述的智能变电站数字仿真培训系统，其特征在于，单元模拟装置包括MCU模块、通信模块、以太网模块和存储模块，所述通信模块、以太网模块和存储模块分别与MCU模块相连接。
5.根据权利要求4所述的智能变电站数字仿真培训系统，其特征在于，所述MCU模块采用ARM或DSP处理器。
6.根据权利要求4所述的智能变电站数字仿真培训系统，其特征在于，所述通信模块采用485或CAN总线通信模块。
7.根据权利要求4所述的智能变电站数字仿真培训系统，其特征在于，所述存储模块采用FLASH芯片，用于存放相关信息和数据。
8.根据权利要求1或2所述的智能变电站数字仿真培训系统，其特征在于，所述输入装置为键盘和鼠标，与DSP模块相连接，用于系统参数的设置和修改。
9.根据权利要求1或2所述的智能变电站数字仿真培训系统，其特征在于，所述外置显示装置采用具有VGA接口的显示装置，用于仿真过程的展示，与DSP模块通过VGA接口相连接。
10.根据权利要求1或2所述的智能变电站数字仿真培训系统，其特征在于，所述学员系统采用台式或便携式计算机，通过以太网口与服务器相连接，实现各类培训和考核操作。

说明书全文

一种智能变电站数字仿真培训系统

技术领域

[0001] 本实用新型属于智能变电站仿真领域，尤其涉及一种智能变电站数字仿真培训系统。

背景技术

[0002] 随着新一代智能变电站的扩大示范和推广建设，对新一代智能变电站技术、调试和运维等方面的培训亟需提上议事日程。目前大多运维人员对智能变电站的新技术、新设备等缺乏了解，不能熟练掌握智能变电站的运行和检修技术。而目前面向传统变电站的培训系统远远不能满足智能变电站的发展需要，因此，有必要开发一套基于智能变电站的仿真培训系统。

[0003] 目前，针对智能变电站的仿真系统研究仍停留在理论层面，成熟的商业成品较少。现有的智能变电站仿真系统功能较为简单，多数都采用大量的实体硬件，成本较高，且一次设备和二次设备一旦成型，较难更换或更换成本较高。这种固定模式的设备连接方式只能重复一些固定连接方式的试验情况，且设备重复投资，造成硬件和财力上的浪费。而目前的智能变电站纯软件仿真系统多数采用的是基于软件架构的模式，所有功能都在一台计算机上实现。这种纯软件的仿真系统无法体现智能变电站IEC61850标准，和设备之间的物理通信过程。
实用新型内容

[0004] 本实用新型针对现有技术中的问题，提供一种智能变电站数字仿真培训系统，该系统体积较小，采用模块化设计，在不改变原有系统结构的情况下能方便增减一次和二次设备。

[0005] 本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种智能变电站数字仿真培训系统，包括教员系统、一次设备模拟系统、二次设备模拟系统、服务器、学员系统、GOOSE交换机、外置显示装置和输入装置，所述外置显示装置、输入装置、GOOSE交换机和一次设备模拟系统分别与教员系统相连接，学员系统通过服务器与教员系统相连接，一次设备模拟系统和二次设备模拟系统都通过GOOSE/SV网与GOOSE交换机相连接，教员系统包括ARM模块、DSP模块、显示模块、IEC61850通信模块、VGA 接口和多口以太网模块，ARM模块与DSP模块相连接，显示模块和多口以太网模块分别与ARM模块相连接，VGA接口和IEC61850通信模块分别与DSP模块相连接。

[0006] 按上述技术方案，所述显示模块采用具有触摸功能的TFT彩色显示屏，与ARM模块连接，用于相关信息的显示。

[0007] 按上述技术方案，一次设备模拟系统和二次设备模拟系统由一个或多个单元模拟装置组成，分别用于模拟一种或多种设备。

[0008] 按上述技术方案，单元模拟装置包括MCU模块、通信模块、以太网模块和存储模块，所述通信模块、以太网模块和存储模块分别与MCU模块相连接。

[0009] 按上述技术方案，所述MCU模块采用ARM或DSP处理器。

[0010] 按上述技术方案，所述通信模块采用485或CAN总线通信模块。

[0011] 按上述技术方案，所述存储模块采用FLASH芯片，用于存放相关信息和数据。

[0012] 按上述技术方案，所述输入装置为键盘和鼠标，与DSP模块相连接，用于系统参数的设置和修改。

[0013] 按上述技术方案，所述外置显示装置采用具有VGA接口的显示装置，用于仿真过程的展示，与DSP模块通过VGA接口相连接。

[0014] 按上述技术方案，所述学员系统采用台式或便携式计算机，通过以太网口与服务器相连接，实现各类培训和考核操作。

[0015] 本实用新型产生的有益效果是：首先，能为培训和考核人员提供完整的仿真实验平台，且能产生真实电网中的电流和电压等信号，模拟各类设备故障；第二，一次设备和二次设备采用仿真技术和模块化设计，能方便增减各类设备，而无需改动系统结构，第三，系统结构简单、便于移动和维护。附图说明

[0016] 下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

[0017] 图1是本实用新型实施例智能变电站数字仿真培训系统的结构示意图；

[0018] 图2为本实用新型教员系统的结构示意图；

[0019] 图3为本实用新型一次和二次设备模拟系统的单元模拟装置结构示意图。

[0020] 其中，1-教员系统，2-一次设备模拟系统，3-二次设备模拟系统，4-服务器，5-学员系统，6-GOOSE交换机，7-外置显示装置，8-输入装置，21-MCU模块，22-通信模块，23-以太网模块，24-存储模块，11-ARM模块，12-DSP模块，13-显示模块，14-IEC61850通信模块，15-VGA接口，16-多口以太网模块。

具体实施方式

[0021] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

[0022] 本实用新型实施例中，本实用新型一种智能变电站数字仿真培训系统，如图1所示，包括教员系统1、一次设备模拟系统2、二次设备模拟系统3、服务器4、学员系统5、GOOSE交换机6、外置显示装置7和输入装置8。所述外置显示装置7、输入装置8、GOOSE交换机6和一次设备模拟系统2分别与教员系统1相连接，学员系统5通过服务器4与教员系统1相连接，一次设备模拟系统2和二次设备模拟系统3都通过GOOSE/SV网与GOOSE交换机6相连接。提供一种智能变电站数字仿真培训系统，该系统的一次设备和二次设备均有一个或多个单元模拟装置构成，采用分立架构，且均在嵌入式硬件上进行软件模拟。该系统的仿真主机也采用嵌入式架构，具有实时显示功能，能实现学员操作过程的实时监控。如图3，教员系统1，包括ARM模块11、DSP模块12、显示模块13、IEC61850通信模块14、VGA接口15和多口以太网模块16。所述ARM模块11与DSP模块12相连接，显示模块13和多口以太网模块16分别与ARM模块11相连接，VGA接口15和IEC61850通信模块14分别与DSP模块12相连接。

[0023] 进一步地，显示模块13采用具有触摸功能的TFT彩色显示屏，与ARM模块11连接，用于相关信息的显示。

[0024] 如图2，一次设备模拟系统2和二次设备模拟系统3由一个或多个单元模拟装置组成，分别用于模拟一种或多种设备。

[0025] 进一步地，单元模拟装置包括MCU模块21、通信模块22、以太网模块23和存储模块24。所述通信模块22、以太网模块23和存储模块24分别与MCU模块21相连接。

[0026] 进一步地，MCU模块21采用处理功能较强的ARM或DSP处理器。

[0027] 进一步地，通信模块22采用485或CAN总线通信模块。

[0028] 进一步地，存储模块24采用FLASH芯片，用于存放相关信息和数据。

[0029] 进一步地，输入装置8为键盘和鼠标，与DSP模块12相连接，用于系统参数的设置和修改。

[0030] 进一步地，外置显示装置7采用具有VGA接口15的显示装置，用于仿真过程的展示，与DSP模块12通过VGA接口15相连接。

[0031] 进一步地，学员系统5采用台式或便携式计算机，通过以太网口与服务器4相连接，实现各类培训和考核操作。

[0032] 在本实用新型的较佳实施例中，外置显示装置7采用具有VGA接口的投影仪，用于展示学员的实时仿真过程；输入装置8采用具有USB接口的104键键盘和具有USB接口的光电鼠标，用于输入各种仿真参数和配置；MCU模块21采用三星公司型号为s3c2440的ARM芯片，其具有丰富的引脚和接口电路，能满足相关的处理需求；通信模块22采用型号为MCP2515TJA1050的CAN总线控制器，用以向外部提供系统的相关信息；存储模块24采用型号为NAND256W3A2CZA6的NAND 存储器，用于存储相关配置和参数；ARM模块11采用三星公司型号为s3c6410的ARM芯片；DSP模块12采用TI公司型号为TMS320C6748的DSP芯片；显示模块13采用具有触摸功能的10寸串口彩色显示屏，用于显示相关配置信息。

[0033] 在本实用新型的较佳实施例中，一次设备模拟系统2采用3个单元模拟装置，分别用于模拟断路器装置、刀闸装置和电子式互感器装置。二次设备模拟系统3采用5个单元模拟装置，分别用于模拟保护装置、测控装置和故障录波装置。

[0034] 在上述实施例中，教员系统1采用电磁暂态实时仿真技术完整模拟智能变电站的各种运行工况，包括正常和故障状态。教员系统1将计算得到的相关电压和电流信号打包成符合IEC61850-9-1或IEC61850-9-2通讯协议的数据包信号，并通过IEC61850通信模块14传送至一次设备模拟系统2中。二次设备模拟系统3通过GOOSE/SV网获取相关的数据信息，并控制相应的一次模拟设备动作，如断路器断开，刀闸跳闸等。最后将装置的动作信息通过GOOSE交换机6传送至教员系统1中，并通过外置显示装置7投影显示。待教员系统设置完毕后，学员系统5可通过服务器4对相应的装置进行操作，以满足变电站或电网的实际需要。

[0035] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

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