专利名称：变电所软件仿真平台搭建方法及不停电升级改造的方法
技术领域：
本发明属于电力变配电领域能够模拟变电所实际运行环境的仿真试验， 特别是多区域冶金变电所软件仿真平台搭建方法及不停电升级改造的方法。
背景技术：
电力变电所站控自动化系统主要是釆用计算机技术和通讯技术完成对变 电所/高压室内高压电气设备的"四遥(遥测、遥信、遥控、遥调)"功能， 范围涉及变电站的一、二次设备和后台监控系统。电力系统的枢纽变电所自 动化系统控制的正确性和功能的完整性必须经过严格的确认和现场验证，对 于新建或可以全站停电的变电所，可以通过与一、二次设备的配合调试，完 成对二次回路接线错误或后台监控系统配置错误的检查，并可以通过直接的 分/合闸操作和继电保护的校验过程对变电所自动化系统控制的正确性和完 整性进行确认验证，但对于不能够停电的变电所(如电力系统的核心变电所 和很多工矿企业的总降变电所)，在变电所自动化系统升级改造的过程中，如 何将已经过实际验证的原有自动化系统的"四遥"功能安全可靠地移植到升 级后的新系统中，成为系统升级转换的关键，而解决这一问题的关键技术就 是搭建一个能够模拟变电所实际运行环境的仿真试验平台，然后通过对原系 统和新系统的多次仿真测试，将原有自动化系统"四遥"功能的正确地转换 到新系统中。到目前为止，多数仿真软件只是模拟了监控后台的操作功能而 没有模拟变电所的一次、二次设备，不能保证电力系统的枢纽变电所自动化 系统控制的正确性和功能的完整性，为日后新系统的运行带来隐患。
发明内容
本发明的目的是提供多区域冶金变电所软件仿真平台搭建方法及不停电 升级改造的方法。通过搭建模拟变电所实际运行环境的软、硬件仿真平台， 实现变电所自动化系统"四遥"功能正确地转换，在不停电的情况下，安全 可靠地完成大型变电所的不停电在线升级改造，保证多区域冶金变电所自动 化系统不停电升级改造正确性和完整性，同时提供了变电所自动化系统实验 室调试的一种辅助工具。本发明解决技术问题所采用的技术方案是 多区域冶金变电所软件仿真平台搭建方法包括以下步骤-首先在仿真计算机上运行采用Delphi语言编制的仿真软件，该软件能够 正确地仿真变电所内常用的测控一体化保护单元，并通过调用配置文件和通 讯端口驱动文件，模拟现场各回路测控一体化保护单元的连接情况，仿真程序的输入输出通过MOXA多串口卡与通讯管理机的485端口和采用串口通讯的 原本地后台监控计算机的MOXA多串口卡对接，功能升级后的新本地后台监控 计算机通过网卡与通讯管理机的LAN1网口连接，远程监控系统通过网卡与通 讯管理机的LAN2网口连接，将主从两台通讯管理机的LAN4网口通过单独的 网线相连，实现主从管理机的数据同步。前述方法中所涉及的测控一体化保护单元，可以是施耐德的SEPAM 1000 系列的20、 40、 80保护和2000系列保护、GE系列保护、清华紫光保护中之多区域冶金变电所不停电升级改造的方法包括以下步骤 软件仿真平台搭建完毕后，首先关闭主、从两台通讯管理机的电源，禁 止通讯管理机工作，然后对照从原本地后台监控系统的数据库和操作画面的 脚本文件中整理出的设备配置表、遥信信息表、遥测信息表和遥控信息表， 完成对原本地后台监控系统的仿真测试，发现错误后要修改整理出的信息表
和仿真计算机的相关配置文件，直到用原本地后台监控系统进行四遥功能测 试没有错误，至此完成了原监控系统所有功能及信息正确无误且完整地转移到了仿真计算机，并形成完整的信息表；根据用原本地后台监控系统仿真测试后正确的信息表，完成对通讯管理 机、新本地后台监控系统、远程监控系统的编程设计；停止原本地后台监控系统运行，启动主从两个通讯管理机，对照己用原 后台测试后的信息表，在新本地后台监控系统和远程监控系统中依次执行各 回路的遥控操作，通过软件仿真计算机上的提示信息和断路器的实际合/分闸 状态返回，验证遥控操作的正确性；遥控操作验证完毕，通过在仿真计算机 上进行包括隔离开关、断路器状态和保护动作信号在内的遥信置位，设定各 回路的测量值，然后观察本地、远程监控两个后台监控系统的响应是否对应， 完成对遥信、遥测功能的验证。通过在仿真计算机上禁用某一个回路的保护单元，然后用与现场遥控出 口逻辑一致的真正的保护单元替代，进行实际的遥控操作验证，完成硬件仿 真测试。本发明的有益效果是通过仿真软件真实地模拟了变电所内的测控一体化保护单元，可从实际 的监控后台对相应通讯口的保护装置完成遥测、遥信、遥调及遥控，模拟任 一保护单元所代表线路的故障过程，并向监控后台提供故障信息和故障录波， 从而可实现以下功能1、 在非实际的变电所环境下，完成对升级后电力自动化系统配置正确性 和功能完整性的初步测试。即可以在实验室环境下完成对变电所自动化系统 功能的全面测试。2、 通过变电所软、硬件仿真平台的搭建，保证变电所自动化系统的"四 遥"功能由原有系统正确地移植到升级后的自动化系统，实现变电所升级改 造过程中自动化系统"四遥"功能正确性的仿真验证，实现变电所自动化系 统"四遥"功能的不停电现场验证和新旧自动化系统的不停电转换投运。3、无需停电就可以完成对变电所自动化系统配置正确性和功能完整性的 实际测试，实现变配电所不停电升级改造。
图1为本发明仿真平台测试的典型方案框图； 图2为本发明仿真验证流程图。
具体实施例方式根据已经经过实际验证的原有后台，通过软件仿真和硬件仿真技术，保 证新控制系统的通讯管理机配置文件，本地后台、远程监控系统的数据库和 画面组态的正确性。如图1仿真平台测试的典型方案框图。多区域冶金变电所软件仿真平台搭建方法包括以下步骤 首先在仿真计算机上运行采用Delphi语言编制的仿真软件，该软件能够 正确地仿真变电所内常用的测控一体化保护单元，如施耐德SEPAM 1000系列 的20、 40、 80保护和2000系列保护、GE系列保护、清华紫光保护，并通过 调用配置文件和通讯端口驱动文件，模拟了现场各回路测控一体化保护单元 的连接情况，仿真程序的输入输出通过MOXA多串口卡与主、从通讯管理机的 485端口及原本地后台监控计算机(简称原本地后台)的MOXA多串口卡对接； 功能升级后的新本地后台监控计算机(简称本地监控)通过以太网卡与通讯 管理机的LAN1网口连接，远程监控系统(中心监控)通过以太网卡与通讯管 理机的LAN2网口连接，为了实现通讯管理机的双机在线互备，将主从两台通 讯管理机的LAN4网口通过单独的网线相连，实现主从管理机的数据同步。
其仿真验证流程见附图2。软件仿真平台搭建完毕后，首先关闭主从两台通讯管理机的电源，禁止 通讯管理机工作，然后对照从原本地后台监控系统的数据库和操作画面的脚 本文件中整理出的设备配置表、遥信信息表、遥测信息表和遥控信息表，完 成对原本地后台监控系统的仿真测试，发现错误后要修改整理出的信息表和 仿真计算机的相关配置文件，直到用原本地后台监控系统进行四遥功能测试 没有错误，至此完成了原监控系统所有功能及信息正确无误且完整地转移到 了仿真计算机，并形成完整的信息表。根据用原本地后台监控系统仿真测试后正确的信息表，完成对通讯管理 机、新本地后台监控系统、远程监控系统的编程设计。停止原本地后台监控系统运行，启动主从两个通讯管理机，对照已用原 后台测试后的信息表，在新本地后台监控系统和远程监控系统中依次执行各 回路的遥控操作，通过软件仿真计算机上的提示信息和断路器的实际合/分闸 状态返回，验证遥控操作的正确性；遥控操作验证完毕，通过在仿真计算机 上进行遥信(包括隔离开关、断路器状态和保护动作信号)置位，设定各回 路的测量值，然后观察本地、远程监控两个后台监控系统的响应是否对应， 完成对遥信、遥测功能的验证。为了进一步验证遥控操作的可靠性，通过在仿真计算机上禁用某一个回 路的保护单元，然后用与现场遥控出口逻辑一致的真正的保护单元替代，进 行实际的遥控操作验证，完成硬件仿真测试。以上验证工作完成后，新建系统四遥功能的正确性得到保证。对于新本 地后台和远程监控系统的故障信息显示和故障录波功能是否完备，可以通过 在仿真计算机上预置保护动作状态、启动故障录波文件进行测试。经过软件仿真可以杜绝远程和本地两个监控系统在开发过程因人为原因
造成的通讯配置、数据库组态和画面编程配置错误；经过硬件仿真又杜绝了 因保护单元控制逻辑和出口继电器造成的遥控错误，消除了造成遥控操作误 动的可能性，因此现场验证时只需再次确认通讯通道与遥控命令的正确性， 系统就具备了上线运行条件。现场验证时，去掉仿真系统，将升级后的自动化系统同实际的设备连在 一起，采取相关措施确保各遥控、遥调设备元件即不实际动作，又能从回路 输出端子上真实地验证到遥控、遥调操作，逐一验证各回路的"四遥"功能。
权利要求
1、多区域冶金变电所软件仿真平台搭建方法，其特征是，包括以下步骤首先在仿真计算机上运行采用Delphi语言编制的仿真软件，该软件能够正确地仿真变电所内常用的测控一体化保护单元，并通过调用配置文件和通讯端口驱动文件，模拟现场各回路测控一体化保护单元的连接情况，仿真程序的输入输出通过MOXA多串口卡与通讯管理机的485端口和采用串口通讯的原本地后台监控计算机的MOXA多串口卡对接，功能升级后的新本地后台监控计算机通过网卡与通讯管理机的LAN1网口连接，远程监控系统通过网卡与通讯管理机的LAN2网口连接，将主从两台通讯管理机的LAN4网口通过单独的网线相连，实现主从管理机的数据同步。
2、根据权利要求1所述的多区域冶金变电所软件仿真平台搭建方法， 其特征是，所述的测控一体化保护单元，可以是施耐德的SEPAM 1000系列的 20、 40、 80保护和2000系列保护、GE系列保护、清华紫光保护中之一。
3、利用权利要求1所述方法搭建的仿真平台对多区域冶金变电所不停电 升级改造的方法，其特征是，包括以下步骤软件仿真平台搭建完毕后，首先关闭主、从两台通讯管理机的电源，禁 止通讯管理机工作，然后对照从原本地后台监控系统的数据库和操作画面的 脚本文件中整理出的设备配置表、遥信信息表、遥测信息表和遥控信息表， 完成对原本地后台监控系统的仿真测试，发现错误后要修改整理出的信息表 和仿真计算机的相关配置文件，直到用原本地后台监控系统进行四遥功能测 试没有错误，至此完成了原监控系统所有功能及信息正确无误且完整地转移 到了仿真计算机，并形成完整的信息表；根据用原本地后台监控系统仿真测试后正确的信息表，完成对通讯管理 机、新本地后台监控系统、远程监控系统的编程设计； 停止原本地后台监控系统运行，启动主从两个通讯管理机，对照已用原 后台测试后的信息表，在新本地后台监控系统和远程监控系统中依次执行各 回路的遥控操作，通过软件仿真计算机上的提示信息和断路器的实际合/分闸 状态返回，验证遥控操作的正确性；遥控操作验证完毕，通过在仿真计算机 上进行包括隔离开关、断路器状态和保护动作信号在内的遥信置位，设定各 回路的测量值，然后观察本地、远程监控两个后台监控系统的响应是否对应， 完成对遥信、遥测功能的验证；通过在仿真计算机上禁用某一个回路的保护单元，然后用与现场遥控出 口逻辑一致的真正的保护单元替代，进行实际的遥控操作验证，完成硬件仿 真测试；现场验证时，去掉仿真系统，将升级后的自动化系统同实际的设备连在 一起，采取相关措施确保各遥控、遥调设备元件即不实际动作，又能从回路 输出端子上真实地验证到遥控、遥调操作，逐一验证各回路的"四遥"功能。
全文摘要
多区域冶金变电所软件仿真平台搭建方法及不停电升级改造的方法，属于电力变配电领域。通过搭建模拟变电所实际运行环境的软、硬件仿真平台，实现变电所自动化系统“四遥”功能正确地转换，在不停电的情况下，安全可靠地完成大型变电所的不停电在线升级改造，保证多区域冶金变电所自动化系统不停电升级改造正确性和完整性，同时可以在实验室环境下完成对变电所自动化系统功能的全面测试。主要用于变电所升级改造。
文档编号G05B17/00GK101158847SQ20071001656
公开日2008年4月9日 申请日期2007年8月23日 优先权日2007年8月23日
发明者付春刚, 周广生, 孙海港, 徐有芳, 李建民, 炜 王, 耿晓宁, 昆 范, 逯志宏 申请人:济南钢铁集团总公司