变电站仿真培训系统的应用
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作者: 周平 王磊
摘要：主要介绍变电站仿真培训系统的特点和主要功能，以及仿真系统的操作实例，以说明仿真系统对变电站运行人员培训的重要作用。
关键词：变电站 培训仿真系统 应用
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)12-0161-01
变电站仿真培训系统能够全面，逼真，还原变电站实际一二次设备，如主控室、控制屏、保护屏及设备连接状况，可在计算机监控界面、三维设备场景进行相应操作，采用鼠标点击的操作方式，简单、直观、易学。准确的仿真扰动发生时刻和其后时间内继电保护及自动装置的动作情况，实时计算各种复杂故障和组合故障，事故设置更加灵活、更加随机，能设置成千种事故题目，具有很强的现场感和可操作性。
1、仿真系统的特点
(1)仿真范围全面，电压等级从330kV-10kV（包括380V所用部分），逼真，一二次设备均按实际设备比例设计，主接线典型，具有很强的现场感和可操作性。
(2)仿真系统采用带有数学模型的全范围仿真，能逼真地反映电网、变电站的运行工况及各种物理量的变化。
(3)基于Web技术的远程培训，学员可以在网络内的任何一台终端登录服务器利用仿真程序进行仿真培训，完成仿真操作培训、讨论和答疑等功能。
(4)实时故障计算可以计算各种复杂故障和组合故障，事故设置更加灵活、更加随机，能设置成千种事故题目。
(5)采用多媒体技术，仿真界面效果逼真。基于3D技术的多媒体变电站一次设备现场环境仿真，完成现场设备的操作和巡视。
2、仿真软件系统
2.1 系统模型
(1)通过一次建模和二次建模形成的虚拟变电站仿真系统中所有设备的建模，主要进行初始潮流运算、故障计算分析、一次设备状态、二次设备状态、设备操作的处理；
(2)负责与综合仿真系统其他功能模块的通讯和数据交换的功能；
(3)实现调试、复归、快照/导回、故障设置、培训计划及教案生成、状态监视、事件管理/记录、事件记录信息打印、五防措施投切等功能。
2.2 监控系统
模拟仿真变电站原厂家的监控后台系统，其界面和操作方法与实际系统一致，可培训运行人员对监控系统的使用和了解。能够实现：数据采集与处理、多种报警方式（简报信息窗报警与语音报警、故障推画面告警）、自动控制与调节、图形显示（接线图、潮流图及信息量图）、报表功能、记录功能、综合电压与无功调节功能，及完整再现四遥操作功能。
2.3 二次保护控制装置
继电保护、自动装置、中央信号、故障录波、测量仪表、直流系统、备用电源自投、远动装置、微机五防、安控装置等。包括上述各回路中的压板、试验端子、熔丝、按钮、信号灯。各种保护及控制屏的界面与实际设备一致，尽可能逼真地反映变电站控制系统、保护系统及自动装置等的各种运行工况、各种功能和操作切换。
2.4 一次设备三维场景
仿真系统的一次设备及就地操作采用三维虚拟现实视景仿真，逼真地再现变电站现场场地、变压器、母线、断路器、隔离开关、接地刀闸、操作机构、冷却系统、电压互感器、电流互感器、电抗器、电容器、高压熔断器、站用变压器以及整流机组、直流开关、直流隔离开关等一次设备及设备的操作过程、动作过程和正常运行是的设备状态。
3、仿真系统功能
3.1 日常操作、监盘培训
3.1.1 监盘和抄表
实现变电运行人员的监盘工作：包括一、二次系统的运行监视，站用电交流系统的运行监视，站用电直流系统的运行监视。
3.1.2 操作培训
涵盖变电站典型操作票中的所有操作，包括主接线图、虚拟现实系统中全部一次设备，及站用交、直流系统的倒闸操作；二次部分继电保护压板的投退；自动装置的投切、液晶面板的操作、打印、保护定值修改等；并包括验电、挂地线操作；各种操作的遥测、遥信量均实时响应。
3.1.3 巡视检查培训
按照运行规程所规定的项目和巡视周期,利用虚拟现实系统进行一、二次设备的巡视，包括巡视所用的所有专用工具。采用虚拟现实技术、以三维方式展现变电站所有设备，包括变电站正常、异常、非正常运行工况下的现象和声音等现场所有场景，逼真的仿真设备的正常与异常状态，达到身临其境的效果。
3.2 事故处理培训
设置事故分线路、变压器、母线、断路器、直流系统等五个方面。在设置的事故中其类型（如相间短路、接地短路、三相短路、两相接地短路、单相断线）、性质（永久或瞬间）、地点（线路从首端末端、反方向，下段线路的首端等）可以任意排列组合，同时还可以与断路器、继电保护及自动装置误动、拒动排列组合。利用设置事故可进行各种事故演练、重演，提高学员对事故处理的能力，运行人员通过正确的操作可缓和事故的影响或恢复系统正常运行，若处理不当，则将造成故障扩大。
3.3 三维交互式虚拟现实场景仿真
在仿真变电站的一次设备仿真和一次设备巡视系统中，利用3D虚拟现实技术实现变电站一次设备、二次设备的三维重现，可以对场景中的一次设备进行就地操作，并可对场景中的设备进行巡视、检查、记录等，形象逼真的模拟现场的挂牌、挂地线和验电等不同的工作方式。
在三维场景中的所有操作和巡视，仿真系统都有记录，教员可以根据这些操作记录并结合考核系统，对学员进行自动或者手动评分，科学公正的评价学员的培训效果。
4、结语
变电培训仿真系统在我院变电仿真中心已投入使用多年时间，为省公司范围内各基层单位的变电运行人员进行变电岗位培训、鉴定、技术比武和竞赛工作，并取得了显著效果。
总之，变电培训仿真系统能提高培训效率、缩短培训周期、降低培训成本、提高运行人员的技术业务素质，作为一种新型的培训方式，其经济效益和企业效益是显而易见的，具有广泛的应用前景。
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