变电站综合自动化技术所涉及的微机型继电保护子系统是电力系统教学的一个重要部分，也是运行和调度人员培训的核心内容。目前，在电力系统变电运行和调度自动化培训中，有关微机继电保护的培训内容还是以纯软件仿真为主〔1〕?各种事故处理及继电保护管理均在计算机上模拟操作，控制室仅有 1台仿真计算机，无继电保护装置、监控装置、电缆、保护屏等二次设备，无真实的二次信号，和现场相比有很大区别。为解决以上问题，本项目研制了 1套构成与现场类似、符合实际操作的微机继电保护培训系统。该系统采用真实的保护测控屏柜、继电保护装置和监控系统，利用微机继电保护测试仪产生与实际变电站相同的真实二次信号，多台测试仪可组态任意结构的变电站或电网，可任意设置故障点和故障类型，模拟一次和二次系统的运行〔2〕。利用该培训系统平台进行变电站一次系统组态、变电站二次设备操作和变电站综自监控实训等，接近于实际的变电站运行操作；同时该平台具有很好的组态功能和开放性，可根据需要组态真实的变电站，使培训具有很好的针对性。

1　系统设计

变电站微机继电保护培训系统平台可与国内不同厂家的微机继电保护装置接口，能够组成各种不同电压等级的培训系统。本项目应用该平台构建了1套 110ｋＶ变电站微机继电保护培训系统。项目采用 3台微机型继电保护测试装置联网同步模拟变电站的二次系统，为 4台保护和监站二次信号?并且通过与测试装置配套的电力网信号模拟系统软件进行二次开发，设计出相应的变电站微机保护培训项目。在系统设计中采用了许继的以太网 ＴＣＰ103协议?经 ＮＷＪ－801以太网关将 4台微机继电保护、测控装置接入以太网，并利用开放式变电站综合自动化监控系统软件实现与保护装置的通信。

1．1　变电站一次系统模型的建立

根据 110ｋＶ典型变电站一次接线图，本系统建立了仿真变电站的一次模型，基本包括：110ｋＶ单母分段的 2条进线、2台变比为 110ｋＶ／10ｋＶ的主变压器和 10ｋＶ单母分段的 4条出线。其构成示意图如图 1所示。在其中的 1条 110ｋＶ进线断路器处设置 1台继电保护测试仪作为信号源，使之与ＷＸＨ811微机线路保护装置联机完成线路保护物理仿真；采用 2台测试仪分别在 1台变压器高、低压侧断路器处作为信号源与 ＷＢＨ812微机变压器保护装置、ＷＢＨ813／Ｈ微机变压器后备保护装置和ＷＢＨ822微机变压器保护装置一起联机完成主变继电保护物理仿真控装置提供变电。

1．2　变电站微机保护培训系统的构成

培训系统分为二次信号系统、变电站保护测控系统和变电站监控系统 3部分〔3-4〕，各部分的组成和实现方式是：ａ．二次信号系统由 3台微机型继电保护测试装置构成，设备之间联成 ＲＳ485网络，同步产生变电站各主要节点的二次信号。其中测试仪 1作为变压器高压侧信号源，测试仪 2作为变压器低压侧信号源，测试仪 3作为 110ｋＶ线路信号源。ｂ．变电站保护测控系统由 2块保护屏构成：

110ｋＶ进线保护屏和主变保护屏?包括 4套继电保护装置 （ＷＸＨ811微机线路保护装置、ＷＢＨ812微机变压器保护装置、ＷＢＨ813／Ｈ微机变压器后备保护装置和 ＷＢＨ822微机变压器保护装置 ）。ｃ．变电站监控系统，利用 1台安装 “电力自动化监控系统 ” 软件的监控主机组成。

1．2．1　变电站保护测控系统

变电站 保 护 测 控 系 统 由 2块 保 护 屏 构 成：110ｋＶ进线保护屏和主变保护屏。其中，110ｋＶ进线保护屏上安装有 ＷＸＨ811微机线路保护装置，用于实现对 110ｋＶ线路的保护。主变保护屏上安装有 ＷＢＨ812，ＷＢＨ813／Ｈ和 ＷＢＨ822保护装置?分别用来实现变压器主保护、变压器高压侧后备保护测控和变压器低压侧后备保护测控功能。

1．2．2　二次信号系统

提供给变电站保护测控系统的二次信号 （二次模拟量?开关量 ） 由专用的信号源系统构成。根据一次系统的结构，本系统的信号源由 3台微机型继电保护试验测试仪组成，提供变电站系统的二次模拟量和开关量给保护测控系统，如图 2所示。

3台微机型继电保护试验测试仪分别作为110ｋＶ线路信号源、变压器高压侧信号源、变压器低压侧信号源。3台测试仪之间的硬同步信号线连接在一起，将其中 1台测试仪作为同步主机，实现变电站二次信号的同步。测试仪具有 ＲＳ485通信接口，3台测试仪联成 ＲＳ485通信网络，连接至485集线器上。485集线器*多可集中 10路 ＲＳ485信号，并转换成 ＲＳ232信号，与信号源控制主机相连。

该部分的工作过程是：利用信号源控制主机的电力网信号模拟仿真系统软件设置变电站模型，控制 3台测试仪发出信号，模拟系统正常运行和各种故障情况。变电站正常运行时， “电力网信号模拟仿真系统 ” 软件进行变电站潮流计算，控制主机将计算出的潮流信号通过网络通信同步下载到 3台信号源系统中，由信号源系统产生模拟量和各种开关量给保护测控系统；当模拟系统故障运行时，“电力网信号模拟仿真系统 ” 软件进行变电站故障运算，控制主机将计算出的故障信号同步下载到信号源系统中，提供给保护测控系统。

二次信号系统中的各测试仪与变电站保护测控系统的 2块保护屏之间应通过控制电缆进行连接，如图 3所示。

连接的信号包括：

（1） 主变高压侧信号源、主变低压侧信号源与主变保护屏的连接

具体包括高压侧、低压侧三相电流信号、高压侧、低压侧三相电压信号；变压器主保护、高压侧后备保护与低压侧后备保护的动作出口信号；变压器高压侧和低压侧断路器的位置信号；变压器本体

信号等。

（2） 110ｋＶ线路信号源与 110ｋＶ进线保护屏的连接具体包括线路三相电流信号、三相电压信号；线路保护的动作出口信号；110ｋＶ线路断路器的位置信号等。

（3） 110ｋＶ线路信号源与主变保护屏的连接由于主变本体信号较多，因此利用 110ｋＶ线路信号源提供部分主变本体信号。

“电力网信号模拟仿真系统 ” 软件具有强大的组态功能，可任意组态实际变电站的一次结构，如在各节点上配置测试仪，可模拟实际变电站的二次信号。

1．2．3　变电站监控系统

变电站监控系统由变电站监控计算机和 ＮＷＪ－801以太网关组成。变电站监控计算机上安装有“电力自动化监控系统 ” 软件，用来实现变电站监控功能。ＮＷＪ－801以太网关是变电站综合自动化系统中后台计算机与保护装置之间的规约转换器，它把不具备以太网接口而只有 ＲＳ485接口的继电保护装置和测控装置接入以太网。

变电站监控系统结构如图 4所示。该部分工作过程：系统正常运行时，测控单元将采集的各种信号上传至监控主机实时显示，监控主机可下发控制命令至测控单元；系统发生故障时，各保护单元可将动作信号上传到监控主机实时显示。

变电站监控系统具有的变电站监控功能：变电站组态、遥测、遥信、遥控、实时事件管理、报警信息管理、实时电气量趋势曲线、保护动作信息光字牌、报表查询、图像编辑、装置通信状态管理、保护定值管理与修改、远方投退保护软压板、操作票等。

3　结　论

该变电站微机继电保护培训系统平台具有很好的组态功能和开放性，可通过增加信号源和保护测控装置的数量，扩大仿真模拟的变电站的规模，模拟真实的变电站，达到良好的培训效果。本项目所做的研究工作填补了电力系统及其自动化专业变电站继电保护和综合自动化技术培训的空白。目前，项目已建成 1个 110ｋＶ小型变电站微机继电保护培训平台，通过 3台微机测试仪同步发出电压电流信号，对 4条线路和主变微机保护装置进行操作和监控，配合变电站仿真培训系统进行微机继电保护和综合自动化实验与实训教学，并且学院电力工程系的电力系统专业学生利用该系统平台能较好地完成继电保护毕业设计任务。利用该系统平台所提供的监控软件和通讯接口，本系统还可与国内不同厂家的不同电压等级的保护装置屏柜组合构建新的变电站微机继电保护培训系统。可广泛用于对电力系统的运行、调度人员进行岗位技术培训，对增强变电值班员的运行技术素质、提高电力系统安全运行水平发挥很好的作用。