智能变电站自动化技术实训实验室建设立项申请书
一、可行性分析报告
1、系（部）与建设项目相关的现有实验条件
本系已经建成多个专业实验室，但现有实验室都是针对单一课程建设的，严重缺乏一个综合性的实验实训室；整体实验室管理相对较为成熟，实验室利用率高，整体实验效果明显。
本系师资力量充足，年龄结构偏年轻化，教师专业能力强，精力充足，继续学习研究的意愿强，能够充分利用实验室资源进行优秀课程的开发、实验内容的开发以及相关科研项目的研究，另外本专业教师学习能力强，具有多名双师型教师，实践教学经验丰富，能够快速掌握先进的实验设备，并且充分利用实验设备。
2、建设项目的必要性
智能变电站的建设是电力行业新技术发展的一个巨大进步，是将现代化智能技术应用于电力行业的具体体现。相对于传统的变电站来说，智能变电站是一个全新的综合性智能化控制体系，是在计算机技术、信息技术、通信技术、输配电技术的等基础上融合发展起来的综合智能化设备的集合。智能变电站能够通过自身的智能化设备，对所需信息进行采集、分析、整合、处理，进而实现信息共享，同时还能对电网系统进行监控和智能化调节，并且兼备保护、测量、控制、计算、检测等多种功能。智能变电站从性能上来说具有可靠性、交互性、集成性、环保性、综合性的特点，总之智能变电站是传统变电站的升级版、完善版。所以智能变电站自然是时代发展的趋势。
随着智能变电站的发展，自然需要大量掌握智能变电站相关知识的应用技术型人才。就需要高校的相关专业根据行业动向的变化及时调整并增加与此有关的教学。以此为依据，本系已经对传统电气、建筑电气、自动化等专业进行了调整，另外还开设了智能电网的新专业，以适应行业的变化。调整中最重要的环节是对教学内容进行调整，而在相关教学内容中，实践教学又是其中最重要的一个环节之一，现已增加《变电站岗位实训》、《继电保护课设》等实践内容。
但是本系现有实验室大部分针对性比较单一，不能够满足上述实践教学综合性的要求，迫切需要一个能够进行综合性实训的实验室实训室，所以总之智能变电站自动化技术实训实验室的建设是非常必要的。
3、建设项目的意义和作用
3.1建设项目的目的和意义
1、该实验实训室建成后，可以提升整个人才的培养。该实验实训室以提升应用技术型人才的实践能力为核心，培养一批职业道德良好、专业素质优秀，熟悉业内行业标准，掌握相关专业知识，把握行业发展趋势，能针对性地解决实际问题和复杂工程问题的应用技术型人才，更好地适应社会经济发展的需要；
2、可以更好的进行课程整体融合，学科交叉融合，实现综合型、设计型、体验型课程开发与科研相结合的整体建设格局；
3、有助于提升教师的教学技能，提升教师的业务能力，在教学内容和教学方法方面进行改进，加强理论与实践结合的力度，培养创新人才，提高教学质量；
4、有助于提升专业建设和学科建设，本系中电气工程及其自动化专业2017年获批河南省民办品牌专业，电气工程及其自动化专业和自动化专业在2017年获批河南省第九批重点学科，该实验室实训室的建成有利于以上两个项目的建设。
3.2建设项目的作用
总体来说，该实验室的建设能够起到以下作用：
1、加强电气工程省级品牌专业与重点学科的建设，实现理论与实践的有机结合。
2、使学生通过实验，掌握强电方面有关操作。
3、配合相关课程的学习实现实训教学和实验。
4、通过实物模型，完成学生认知多种继电器。
5、培养学生的独立思考能力和动手能力，使学生在学校阶段完成相关实习项目。
6、完成相关创新实践的工作和产品。
7、能够满足目前的教学基本需要
8、另该实验室的建设还能够使教学工作和实践环节正常进行。适应电气工程（含专升本）、智能电网专业等的教学需要。且这些工科专业实践性较强，为满足实践教学需要，建设该实验室必要、可行。
3.3实验项目在课程中的地位
本实验项目属于实践课程体系里的综合实践类课程，从某角度来讲，可以解决电气、自动化等相关工程专业实习难的问题。该装置属于综合性实验设备，涵盖了开设的“继电保护”、“电气设备”、“电力工程”、“电力系统综合自动化”、“工厂供电”及“电力系统分析”、“ 电力工程综合课设”、“ 自动控制系统实训”、“ 变电站运行岗位实训”等专业课程所要求的实验项目，涵盖面广，能够满足日常教学要求。本实验项目可以把实际场景搬入课堂，让学生有机会接触实际情况，既了解变电站运行的实际情况，又能够深入理解复杂抽象的理论知识点，提升学生的实际动手能力。本实验实训室项目综合性强，实践内容丰富，弥补了现有实验室实验项目比较单一的缺点。
4、本实验装置的特点简介
本实验实训室所用设备“智能变电站自动化技术实训实验装置”具有以下特点：
（1）综合性强 综合了目前国内各类院校相关课程的主要实验实训项目，一些课程可在实验室现场开设、讲授。设备利用率高。
（2）适应性强 能满足各类学校相应课程的实验教学，实验的深度与广度可根据需要作灵活调整，普及与提高可根据教学的进程作有机地结合。装置采用组件式结构，更换便捷，如需要扩展功能或开发新实验，只需添加部件即可。
（3）整套性强 从仪器仪表、专用电源、电机及其它实验部件到实验连接专用导线等均配套齐全，配套部件的性能、规格等均密切结合实验的需要进行配置。
（4）直观性强 各实验挂件采用分隔结构形式，组件面板示意、图线分明，各挂件任务明确，操作、维护方便。
（5）科学性强 装置占地面积少，节约实验用房，减少基建投资；配套的小电机均经特殊设计，可模拟中小型电机的特性和参数；小电机耗电少，节约能源；实验噪声小，整齐美观，改善实验环境；电气控制实验，内容丰富，设计合理，除了加深理论知识外，还为学生走向社会打下良好的基础。
（6）开放性强 控制屏供电隔离（浮地设计），并设有内、外电压型漏电保护装置和电流型漏电保护装置，确保操作者的安全；各电源输出均有监示及短路保护等功能，使用方便；各测量仪表均有保护功能。拟购进设备共1台，基本可以满足教学要求。设备价格从某品牌产品宣传册上查到。
5、建设项目调研情况
本系教师项目申请过程中去郑州轻工业大学进行了调研，该校现已开设智能电网专业并已经建成相关实验室。
6、建设项目适用学科专业
本实验实训室建成后适用电子信息学科，电气、智能电网、电气专升本、自动化、建电专业，应用面广，利用率高。
7、项目完成预期的效果
通过本实验实训课程的学习，达到以下预期教学效果：
（1）知识能力的提升
通实验实训，掌握智能变电站的工作原理，了解智能变电站运行的相关应用场景；进一步理解变电站运行中抽象复杂的理论知识，掌握行业发展最新应用技术。
（2）综合能力的提升
通过实验实训，使得学生熟悉业内行业标准，把握行业发展趋势，提升动手能力，提升解决实际问题和复杂工程问题的综合能力，更好地适应社会经济发展的需要。
（3）素质能力的提升
通过实验实训，提升学生团队协作、资料查找、工具运用、报告撰写、人际交往等各方面的素质都有所提升，成为受企业欢迎的高素质人才。
8、项目教学模式
本项目可进行的教学模式多样，能够满足各类实践教学的需求。其教学模式有：
（1）传统的验证型实验：继电器的认识、电气设备的性能、先进传感器的性能、智能变电站智能终端实验等；
（2）综合型实验实训：变电站运行岗位实训、智能变电站实训、电力系统综合课设、智能变电站自动控制实验等；
（3）设计型实验：继电保护课设、智能电网通信系统实验、变电站自动化系统网络及监控实验等；
（4）开放型实验：可供学生和教师对本学科内容进行进一步的研究探索，参加学科竞赛等。
一、 概 述
该变电站综合自动化实训系统由一次系统屏、二次保护柜、变电站后台系统三部分组成。一次系统采用典型的110kV变电站工程为模型，设两台主变，均为有载调压型；设两路进线，110kV侧和10kV侧采用单母分段,35kV侧采用单母分段带旁母接线。变电站综合自动化实训系统二次部分全部采用微机型继电保护装置和测控装置，分为四个保护柜安装；能上传数据，接受监控主机命令，完全满足“四遥”功能和远动的要求。同时采用多串口卡，很好地解决了保护装置与后台系统间通讯瓶颈问题。
二、 特 点
1. 变电站综合自动化实训系统设有典型完整的一次系统，开关、刀闸采用不同类型开关操作，互锁设置完备。 电气回路可设置多种类型故障；
2. 二次继电保护装置配置完整；
3. 间隔层设备性能良好，运行可靠；
4. 通信系统具备独立的通信信道，满足无人值班要求；
5. 成套性好，一次系统、二次系统、监控系统配置齐全；
6. 开放性强，保护测控装置采用标准通讯协议，软件系统采用工业组态软件，开放协议。
三、实训项目
线路保护类
(1) 系统正常﹑最大﹑最小运行方式
(2) 电气系统短路
(3) 微机保护装置基本功能测试
(4) 微机定时限过电流保护
(5) 微机无时限电流速断保护
(6) 微机带时限电流速断保护
(7) 阶段式电流保护
(8) 运行方式对保护灵敏度的影响及灵敏度校验
(9) 电流电压连锁保护
(10) 反时限保护实验
(11) 阶段式过电流保护与自动重合闸前加速
(12) 阶段式过电流保护与自动重合闸后加速
(13) 功率方向过电流保护
(14) 零序电流保护
(15) 过负荷保护
(16) 低压减载
线路设计性实训（自行设计、接线、动作试验）
(1) 电流电压连锁速断保护与过电流保护
(2) 电流电压连锁速断﹑过电流综合保护与自
动重合闸
(3) 反时限电流保护与过电流保护
(4) 反时限﹑过电流综合保护与自动重合闸
(5) 电流电压连锁保护与自动重合闸前加速
(6) 电流电压连锁保护与自动重合闸后加速
(7) 反时限过电流与自动重合闸前加速保护
(8) 反时限过电流与自动重合闸后加速保护
线路综合保护
(9) 110kV线路综合保护（中性点直接接地）
(10) 35kV线路综合保护（中性点通过线圈接地）
(11) 10kV线路综合保护（中性点不接地）
变压器保护
(12) 系统正常运行及不平衡电流的测量
(13) 模拟变压器瓦斯保护
(14) 变压器的电流速断保护
(15) 微机变压器纵差动保护整定
(16) 变压器的二次谐波制动实验
(17) 变压器差动速断保护
(18) 三绕组变压器差动保护
(19) Y/Y-12双绕组变压器差动保护
(20) Y/△-11双绕组变压器差动保护
(21) 对比率制动特性的研究
(22) 双绕组变压器的过电流保护
(23) 三绕组变压器的过电流保护
(24) 变压器低电压起动过电流保护
(25) 变压器复合电压起动过电流保护
(26) 中性点直接接地运行变压器零序保护
(27) 部分中性点接地运行变压器零序保护
(28) 双绕组变压器的过负荷保护
(29) 三绕组组变压器的过负荷保护
变压器设计性实训（自行设计、接线、动作试验）
(30) Y/△-11双绕组变压器过电流保护
(31) Y/△-11双绕组变压器过负荷保护
(32) 双绕组变压器综合保护
(33) 三绕组变压器综合保护
10kV电容器组保护
(34) 三段电流保护
(35) 过电压保护
(36) 低电压保护
(37) 不平衡电压保护
(38) 不平衡电流保护
(39) 零序电流保护
(40) 电容器组综合保护
自动装置
(41) 自动重合闸（前加速、后加速、检同期、检无压）
(42) 备用电源自动投入（进线备投、母联备投）
(43) 电压无功自动控制（后台软件实现）
一次系统倒闸操作
变电站综合自动化系统
四、 主要配置清单
|
序号 |
名称 |
规格型号 |
单位 |
数量 |
|
1 |
35/10KV系统控制屏 |
1240×600×1800 |
台 |
1 |
|
2 |
10/0.4KV系统控制屏 |
1240×600×1800 |
台 |
1 |
|
3 |
保护测控柜 |
800×600×1800 |
台 |
4 |
|
4 |
电压表 |
6L2 |
|
4 |
|
5 |
多功能智能仪表 |
液晶显示 |
|
4 |
|
6 |
模拟断路器开关 |
按钮开关，旋钮开关 |
套 |
41 |
|
7 |
电压互感器 |
|
套 |
1 |
|
8 |
电流互感器 |
|
套 |
16 |
|
9 |
无功补偿控制器 |
指月 4路 |
套 |
1 |
|
10 |
微机线路保护 |
DB-8001 |
|
3 |
|
11 |
微机变压器后备保护 |
DB-8003 |
|
3 |
|
12 |
微机变压器差动保护 |
DB-8004 |
|
4 |
|
13 |
微机备自投装置 |
DB-8005 |
|
2 |
|
14 |
微机电容器组保护装置 |
DB-8008 |
|
2 |
|
15 |
模拟有载调压装置 |
|
套 |
1 |
|
16 |
附件 |
|
批 |
1 |
|
17 |
电力后台监控软件（非组态版） |
配套微机保护 |
套 |
1 |
|
18 |
电力系统微机保护装置开发平台 |
|
套 |
1 |
|
19 |
实训指导书 |
|
本 |
1 |
变电站监控软件
1、概述
电力综合自动化监控系统支持基于多种通讯方式的分布式体系结构，采用对象化的设备描述方法，系统的描述由传统的面向远动的数据列表方式变为层次方式，对象层次可以任意嵌套，能够更直观更方便地反映电力系统的构成。
2、监控系统的主要功能模块
数据采集处理SCADA 模块
事件显示/打印/报警模块
图形画面历史报表显示打印模块
图形编辑器模块
数据库定义模块
报表编辑器模块
规约管理器模块
历史存档模块
3、监控系统的特点
1） 嵌入式实时库与商用库MS SQL Server 的无缝连接方式，以实时库为核心，实时数据的读写完全从内存获得，系统实时数据库是层次半关系型结构，满足计算机监控系统对实时性的要求，数据及进程可动态迁移，保证系统负载的动态平衡，提高了系统的可靠性，优化了系统性能。
2） 采用独特的网络事件驱动技术，在多种协议之上建立有用于网络消息传送的SoftBus信道，系统中各网络结点均可通过它传送和接收消息，从而扩充了Windows 事件驱动的技术，使系统在网络分布的形式下更好的遵守面向对象的设计思想，结构更加清晰。
3） 系统可根据不同的行政管理划分、地理位置信息、传输量及实时性要求，提供多种手段和方法构筑一个完善的分布式应用拓扑网络体系。
4） 采用组件对象模型的系统架构，其规范为IEC 61970 IEC 61968， 其中IEC 61970为SCADA/EMS 组件架构标准基础是美国电科院的CCAPI IEC 61968 ，为 DMS/LMS 配网电能计量负荷管理的组件架构标准，它们均是CORBA 在电力系统自动化领域的实现。上述优点是提供统一的应用接入标准，提供统一信息交换通道，即过去的SOFTBUS 技术，提供统一命令操作接口，优化分布式系统的效率。
5） 在与厂站或远方其他客户服务族互联时，支持多种标准网络通信协议，如TCP/IP X.25 ATM PPP SLIP 等并提供防火墙Firewall 机制有效隔离广播风暴。
6） 软件开发是利用建立在ActiveX 基础上的32 位的软件编译平台，采用面向对象的设计思想，软件功能模块可重新组态，保证了系统的可扩展性及可维护性。
7） 具有多种类型的规约库，包括部颁POLLING CDT SC-1801 IEC 870-5-101(102 103)规约等，可按透明半透明不透明方式进行规约转换或转发。
8） 系统具有远程维护系统调试软件更新故障排除等功能。
9） 基于SVG 图形标准的统一界面，SVG 图形标准被AUTOCAD IE 等支持各种ActiveX控件，能够将它嵌入到其它的应用中，可以通过Web 向Internet 发布界面，与应用系统无关，仅仅是工程画面操作界面的制作便于统一管理。
10） 在采用双网结构时不单纯完成双机热备用的目的还增加了平衡网络负载的功能，在进行扰动数据传输时此功能能更好地保证系统的实时性。
11） 提供一种功能强大直观的高级计算处理语言，它所计算处理的对象直接选自实时数据库，计算结果可带时标存入数据库，使用户能方便灵活地增加新功能，高级计算处理环境提供的语言主要包括加、减、乘、除、幂运算、三角函数、LOG 函数、逻辑运算、位操作、系统时钟条件判断、循环语句、自定义过程调用、返回语句、函数调用、数据库操作、用户定义变量等。
12） 数据库能在线生成、修改和扩充，所有数据按名称访问，数据读写与数据处理对象绑定，与数据驻存地无关。
13） 监控系统包含了变电站的一些高级应用软件模块：电压无功控制VQC 应用模块、故障录波显示分析应用模块、小电流接地选线应用模块、五防系统应用模块等各个应用模块。既可与监控系统一体化运行，也可自成系统单独运行。
14） 具有网络拓扑分析和动态着色功能，动态着色是根据电网拓扑监视出的设备状态信息，以不同的颜色直观地显示出电力系统各个设备的电气状态。
4、主要功能
4.1、数据采集及处理功能
按电气间隔分布配置或集中配置综合测控终端完成开关量模拟量脉冲量等信息的采集及处理，并将处理后的信息上传。
4.2、控制操作功能
控制各电气间隔的断路器、电动隔离刀闸的分闸/合闸操作，控制操作可由站级工作站实现，也可在各间隔层测控终端通过手动操作完成。
4.3、防误操作闭锁控制功能 防误操作闭锁控制功能 防误操作闭锁控制功能 防误操作闭锁控制功能可以设计操作闭锁逻辑，达到防误操作。
4.4、报警及事件记录功能
将遥测越限、正常遥信变位、事故变位、SOE 、保护信息、遥控记录、操作记录等信息集中统一管理分类记录并处理。
4 .5、历史记录功能
负责定期地将处理后的数据保留入历史库以供趋势分析统计计算之用。
4.6、显示打印功能
支持多窗口分层显示各种接线图、地理图、系统图、曲线潮流图、事件列表、保护信息报表、三维棒图等，可人工自动或定时打印各种报表曲线事件等。
4.7、 操作票系统功能
能生成预演执行管理及打印操作票
4.8、保护设备管理功能
保护设备库管理、定值召唤及设置保护信息的处理等。
4.9、故障录波分析功能
对系统采集的扰动数据处理保存并进行波形显示故障分析打印等
4.10、 电压无功控制功能
按十五区图以手动或自动方式进行电压无功控制VQC
4.11 、小电流接地选线功能
发生小电流单相接地时系统自动报警并显示出接地的线路及相别
4.12、系统自诊断与自恢复功能
系统会不断的进行自我诊断，如发生错误，会自行修复
4.13、远动功能
可以实现数据的上传及远方控制
4.14 、远程监视和维护功能
利用Modem 实现远程监视及维护
4.15、 OPC服务器功能
可以作为OPC服务器使用，实现数据的无界限共享
5、主要技术指标
5.1、系统最大容量
遥测量2048 个
遥信量4096 个
遥控量256 个
遥调量128 个
电度量128 个
5.2、测控精度
5.2.1、模拟量测量准确度
交流电流电压量 0.2%
直流电流电压量 0.2%
功率电度量 0.5%
频率 0.02Hz
5.2.2 脉冲输入量
允许脉冲宽度 10ms
允许脉冲电平 30V
5.2.3 事故顺序记录
记录分辨率 2ms
5.2.4 遥控动作成功率
遥控动作成功率 100%
5.3有实时数据的画面整幅调出响应时间
画面调入 2s
数据刷新 1s(可设定)
5.4数据处理速度
从数据采集到主站显示 3s
遥调命令传输时间 2s(可设定)
遥控命令选择执行或撤销传输时间1s(可设定)
5.5数据通信
5.5.1 站内通信
以太网结构网络、ModBus-RTU
5.5.2远方转发
主备信道自动切换
速率300～64000 bps
5.6 历史数据存档
测量数据存档最小时间间隔为1Min 生存周期为2年
保护信息事件记录越限记录等生存周期为1年
5.7 系统可用率
系统可用率 99.98%
5.8 平均无故障时间
平均无故障时间(MTBF) 50000h
5.9 使用环境
环境温度 间隔层设备-20℃～+60℃
相对湿度 32%
X
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