论文部分内容阅读
摘要：本文通过对多级变电站/调度联合仿真培训系统主要功能的介绍，分析了其应用在调度和变电运行专业技术技能培训中的优势。联合仿真培训系统必将成为一种重要的培训手段，在技术技能培训工作中起到积极的作用。
关键词：多级变电站；调度；联合仿真培训系统
作者简介：周纯莹（1984-），女，吉林松原人，辽宁省电力有限公司锦州培训中心，助理讲师，主要研究方向：变电运行仿真培训。（辽宁 锦州 121001）
随着仿真技术及计算机技术的飞速发展，调度和变电运行仿真培训系统将成为电力行业技术技能培训的重要手段。先进的仿真培训系统不仅可以提高现场人员的技术水平、确保电力企业安全生产，而且能够提高培训效率、降低培训成本。
近年来，辽宁省电力有限公司与中国电力科学研究院北京科东电力控制系统有限责任公司联合开发了一套综合性较强、功能比较完善的多级变电站／调度（省、地区、县级)联合仿真培训系统。该系统于2009年7月在辽宁省电力有限公司实训基地进行安装，自运行至今，较好地满足了培训需求，实用性强、效果初显，现对该系统的应用阐述如下。
一、多级变电站/调度(省、地区、县级)联合仿真培训系统概述
多级变电站／调度（省、地区、县级)联合仿真培训系统是集电网仿真、调度系统仿真、集控中心仿真和变电站仿真为一体的TS2000综合仿真培训系统（以下简称TS2000系统）。
1.技术支持
TS2000系统采用基于物理机理的一体化设计，正确反映电网、集控中心和变电站之间的相互作用、相互影响的关系，实现辽宁省电力有限公司电网生产运行全过程、全范围的仿真。采用图模库一体化建模方式，具备方便、灵活的修改、扩充、升级功能，根据电网结构、规模、新建和改造变电站的具体情况，能对仿真培训系统的仿真范围和功能进行灵活、方便的修改和扩充，以随时跟踪电网、变电站实际运行情况。系统在网络结构、硬件和软件的配置、网络设备、操作系统、开发环境以及关系数据库系统的选型上均选用符合国际标准的产品，实现了系统的开放性、兼容性、可移植性和可维护性。
2.系统组成
（1）硬件系统。培训系统的硬件系统是由服务器、教员台、学员台、投影系统、通讯系统、交换机和网络附件、电源系统、打印机以及各种环境仿真设备等部分组成。TS2000系统是一套分布式仿真系统，整个仿真系统采用对等结构，教员台和学员台可以相互替换。
硬件系统结构示意图如图1所示。
省级调度中心仿真系统的主要硬件配置：屏幕显示，2台投影机（幕）；仿真操作台，2台计算机（一机双屏）；电话机，2部。
地区（县级）调度中心仿真系统的硬件配置：屏幕显示，2台投影机（幕）；仿真操作台，1台计算机（一机双屏）；学员终端，12台多媒体计算机（一机双屏）；交换机，2台；电话机，4部。
集控中心仿真系统的硬件配置同地区（县级）调度中心仿真系统的硬件配置。
变电站仿真系统的硬件配置：屏幕显示，2台投影机（幕）；服务器，l台PC型服务器：仿真操作台，2台计算机；学员终端，48台多媒体计算机；交换机，3台；电话机，5部。
（2）软件系统。TS2000系统的软件系统由以下几个主要部分组成：计算机系统软件、仿真支撑系统软件、变电站仿真软件、监控系统仿真软件、电网仿真软件、教员和学员系统软件、多媒体培训系统。
变电站仿真软件、监控系统仿真软件、电网仿真软件、多媒体培训系统和教员与学员系统软件通过交互式、分布式仿真软件支撑平台的运行管理系统有机结合在一起，组成整个培训仿真系统，软件系统结构如图2所示。
3.仿真范围
本联合仿真培训系统将电网、调度、集控中心和变电站作为一个整体统一仿真。以辽宁省局部电网500kV、220kV电压等级区为基本电网框架进行仿真，包括地区区域网（220kV、66kV电压等级）、10kV配网、各电源点和负荷点、外部电网、联络线、一、二次设备、继电保护和自动装置等。
（1）省、地、县三级调度部分。以辽宁省级调度自动化系统（科东CC2000）、营口供电公司的地区调度系统和营口地区区域电力网内的一个县级调度系统为代表，根据该三级调度管辖的实际电网进行详细仿真。系统以具有“四遥”功能的调度自动化系统的功能和界面作为仿真对象，实现电力网络计算的实时性和灵活性。
（2）变电站部分。该系统对辽宁省内最具代表性的6座变电站进行了全范围详细仿真，具体为：500kV枢纽变电站1座，220kV综合自动化变电站1座，220kV GIS变电站1座，220kV常规变电站1座和66kV无人值班变电站2座。仿真内容包括各变电站的一、二次设备、站用电、交直流系统、继电保护和自动装置等。
（3）集控中心部分。随着电网发展方式的转变，辽宁省的集控中心和无人值班变电站越来越多，因此，该联合仿真培训系统增设了集控中心仿真部分，对上述变电站仿真部分的其中五个站采用集控中心模式进行仿真。系统以具有“五遥”功能的监控系统和界面作为仿真对象，通过模拟仿真系统对所辖变电站实行遥测、遥信、遥控、遥调和遥视。
二、多级变电站/调度(省、地区、县级)联合仿真培训系统功能
1.省、地、县三级调度仿真培训系统可实现的功能
（1）调度运行人员基本技能培训。多级调度联合仿真培训系统可实现电网调度员的监视、调度和分析功能，包括对系统频率、联络线潮流和系统负荷、电压的调整，倒闸操作，报表统计等调度员的日常工作。对于各种调度令，调度员可通过电话向变电站值班学员下达，调度员通过仿真调度系统能看到相应操作，也可通过多级调度仿真系统直接进行操作。
（2）调度运行人员调度决策能力、事故分析及处理能力培训。该系统可模拟电网中设备的运行状况、动作行为以及在各种运行方式及事故状态下的系统变化过程，通过对典型事故和预想事故的设置，使学员了解各种事故发生的现象、原因及变化过程，再现电网静态或动态运行特性，总结积累处理经验，培养调度人员在电网正常、事故和恢复等情况下的调度决策能力，从而更好地进行事故预想分析、反事故演习、电网安全稳定分析、制定运行计划等；为辽宁电网、变电系统技术改造、运行方式调整优化、事故分析判断、参数整定等提供技术服务支持。
2.变电站仿真培训系统可实现的功能
（1）变电站的正常监视。实现变电运行人员的监盘工作，包括变电站一、二次设备的运行状态、保护和自动装置，站用电、交直流系统的相关信号，表计、指示灯的实时变化等。
（2）变电站的日常巡视。利用虚拟现实一、二次场景系统对一、二次设备进行巡视，对设备的正常运行、异常和缺陷进行判别和处理。
（3）变电站的倒闸操作。涵盖变电站典型操作票中的所有操作，包括利用微机开票系统开写操作票，在仿真模拟屏上进行预演，在虚拟变电站的一、二次设备上进行倒闸操作，并布置安全措施等。
（4）变电站的异常与缺陷处理。利用仿真培训系统在虚拟变电站一、二次设备上设置相应的缺陷及现象，培养变电站运行人员查找缺陷、缺陷定性及异常与缺陷处理的能力。
（5）变电站的事故处理。仿真培训系统可设置线路故障、母线故障、变压器故障等典型事故现象，利用设置的事故可进行各种演练，提高变电站运行人员应对和处理事故的能力。
3.集控中心仿真培训系统可实现的功能
（1）正常监视及巡视。实现集控站运行人员的监盘工作，包括所管辖各站一、二次设备的电压、电流、有功、无功、频率，变压器运行状态，开关刀闸状态，保护及自动装置的信号指示灯、光字牌、报警等信号的监视工作。同时，可以利用仿真系统进行一、二次设备的遥视，对设备运行的正常、异常、缺陷进行判别和处理。
（2）日常操作。涵盖集控中心的各种典型操作，可用于培训集控中心和集控中心模式下操作队人员日常操作的正确性和规范性。对于各种调度令，集控中心可通过电话接收，并向所管辖变电站下达，集控中心人员可通过仿真系统看到相应操作，也可通过模拟监控系统对各变电站设备进行遥控、遥调。
（3）缺陷、异常及事故处理。利用仿真培训系统在各个虚拟变电站一、二次设备上设置相应的缺陷、异常及典型的事故，培养集控中心人员查找缺陷、处理缺陷及各种异常的能力，同时，利用设置的事故进行演练，提高集控中心人员应对和处理事故的能力。
三、多级变电站/调度(省、地区、县级)联合仿真培训系统的几大优势
1.仿真方式先进，降低投资成本
以往的硬仿真系统采用硬件装置模拟变电站的各种运行设备，主控室中的监控装置、保护及自动装置、交直流屏以及变压器、开关、刀闸等一次设备都是真实设备，系统建设复杂、适应性差、改动困难、投资较高，且训练时操作频繁，加大了设备的磨损率。而多级变电站/调度（省、地区、县级)联合仿真培训系统是用计算机软件来虚拟变电站的全部一、二次设备及监控自动化系统，采用图模库一体化建模方式，易实现设备控制及逻辑关联，修改容易、适应性好、易于拷贝和移植，具有良好的性能价格比和实用性，充分考虑了使用的方便性和可维护性。大大降低了成本，提高了经济效益。
2.仿真对象典型，适度超前生产现场
本联合仿真培训系统所仿内容均适应当前辽宁省电网发展方式和电力系统自动化技术发展的要求，特别是电网、集控中心和变电站一、二次设备的发展要求，在一定时期内保持其设备的代表性和技术的先进性，满足不同电压等级、不同类型以及层次的集控中心、变电站运行人员和省、地、县级调度运行人员的培训需要。此外，联合仿真培训系统还具有一定的升级功能，可根据电网结构、规模、新建和改造变电站的具体情况，对仿真培训系统的仿真范围和功能进行灵活、方便的修改和扩充，以随时跟踪电网、变电站实际运行情况，并适度超前生产现场，满足远期规划要求。
3.仿真规模强大，培训方式灵活
TS2000系统集电网、调度、集控中心和变电站为一体，实现了电网仿真、调度系统仿真、集控中心仿真和变电站仿真的联合，这种联合在辽宁省内尚属第一家。各部分系统均具有相对独立性，配置灵活，可根据不同培训需要调整培训方式，针对性强，效果显著。不但可以配置成多组各自独立的各电压等级变电站仿真系统，使其相互独立、互不干扰地运行，也可以配置成电网、变电站联合仿真培训系统，同时支持多教员台、多学员台，对学员的操作进行监视和控制。因此，既可以满足各电压等级集控中心、变电站运行人员和省、地、县三级调度运行人员的单独培训，又可以做较大范围的联合反事故演习，对调度、集控中心和变电站运行人员同时进行培训。
（责任编辑：麻剑飞）
关键词：多级变电站；调度；联合仿真培训系统
作者简介：周纯莹（1984-），女，吉林松原人，辽宁省电力有限公司锦州培训中心，助理讲师，主要研究方向：变电运行仿真培训。（辽宁 锦州 121001）
随着仿真技术及计算机技术的飞速发展，调度和变电运行仿真培训系统将成为电力行业技术技能培训的重要手段。先进的仿真培训系统不仅可以提高现场人员的技术水平、确保电力企业安全生产，而且能够提高培训效率、降低培训成本。
近年来，辽宁省电力有限公司与中国电力科学研究院北京科东电力控制系统有限责任公司联合开发了一套综合性较强、功能比较完善的多级变电站／调度（省、地区、县级)联合仿真培训系统。该系统于2009年7月在辽宁省电力有限公司实训基地进行安装，自运行至今，较好地满足了培训需求，实用性强、效果初显，现对该系统的应用阐述如下。
一、多级变电站/调度(省、地区、县级)联合仿真培训系统概述
多级变电站／调度（省、地区、县级)联合仿真培训系统是集电网仿真、调度系统仿真、集控中心仿真和变电站仿真为一体的TS2000综合仿真培训系统（以下简称TS2000系统）。
1.技术支持
TS2000系统采用基于物理机理的一体化设计，正确反映电网、集控中心和变电站之间的相互作用、相互影响的关系，实现辽宁省电力有限公司电网生产运行全过程、全范围的仿真。采用图模库一体化建模方式，具备方便、灵活的修改、扩充、升级功能，根据电网结构、规模、新建和改造变电站的具体情况，能对仿真培训系统的仿真范围和功能进行灵活、方便的修改和扩充，以随时跟踪电网、变电站实际运行情况。系统在网络结构、硬件和软件的配置、网络设备、操作系统、开发环境以及关系数据库系统的选型上均选用符合国际标准的产品，实现了系统的开放性、兼容性、可移植性和可维护性。
2.系统组成
（1）硬件系统。培训系统的硬件系统是由服务器、教员台、学员台、投影系统、通讯系统、交换机和网络附件、电源系统、打印机以及各种环境仿真设备等部分组成。TS2000系统是一套分布式仿真系统，整个仿真系统采用对等结构，教员台和学员台可以相互替换。
硬件系统结构示意图如图1所示。
省级调度中心仿真系统的主要硬件配置：屏幕显示，2台投影机（幕）；仿真操作台，2台计算机（一机双屏）；电话机，2部。
地区（县级）调度中心仿真系统的硬件配置：屏幕显示，2台投影机（幕）；仿真操作台，1台计算机（一机双屏）；学员终端，12台多媒体计算机（一机双屏）；交换机，2台；电话机，4部。
集控中心仿真系统的硬件配置同地区（县级）调度中心仿真系统的硬件配置。
变电站仿真系统的硬件配置：屏幕显示，2台投影机（幕）；服务器，l台PC型服务器：仿真操作台，2台计算机；学员终端，48台多媒体计算机；交换机，3台；电话机，5部。
（2）软件系统。TS2000系统的软件系统由以下几个主要部分组成：计算机系统软件、仿真支撑系统软件、变电站仿真软件、监控系统仿真软件、电网仿真软件、教员和学员系统软件、多媒体培训系统。
变电站仿真软件、监控系统仿真软件、电网仿真软件、多媒体培训系统和教员与学员系统软件通过交互式、分布式仿真软件支撑平台的运行管理系统有机结合在一起，组成整个培训仿真系统，软件系统结构如图2所示。
3.仿真范围
本联合仿真培训系统将电网、调度、集控中心和变电站作为一个整体统一仿真。以辽宁省局部电网500kV、220kV电压等级区为基本电网框架进行仿真，包括地区区域网（220kV、66kV电压等级）、10kV配网、各电源点和负荷点、外部电网、联络线、一、二次设备、继电保护和自动装置等。
（1）省、地、县三级调度部分。以辽宁省级调度自动化系统（科东CC2000）、营口供电公司的地区调度系统和营口地区区域电力网内的一个县级调度系统为代表，根据该三级调度管辖的实际电网进行详细仿真。系统以具有“四遥”功能的调度自动化系统的功能和界面作为仿真对象，实现电力网络计算的实时性和灵活性。
（2）变电站部分。该系统对辽宁省内最具代表性的6座变电站进行了全范围详细仿真，具体为：500kV枢纽变电站1座，220kV综合自动化变电站1座，220kV GIS变电站1座，220kV常规变电站1座和66kV无人值班变电站2座。仿真内容包括各变电站的一、二次设备、站用电、交直流系统、继电保护和自动装置等。
（3）集控中心部分。随着电网发展方式的转变，辽宁省的集控中心和无人值班变电站越来越多，因此，该联合仿真培训系统增设了集控中心仿真部分，对上述变电站仿真部分的其中五个站采用集控中心模式进行仿真。系统以具有“五遥”功能的监控系统和界面作为仿真对象，通过模拟仿真系统对所辖变电站实行遥测、遥信、遥控、遥调和遥视。
二、多级变电站/调度(省、地区、县级)联合仿真培训系统功能
1.省、地、县三级调度仿真培训系统可实现的功能
（1）调度运行人员基本技能培训。多级调度联合仿真培训系统可实现电网调度员的监视、调度和分析功能，包括对系统频率、联络线潮流和系统负荷、电压的调整，倒闸操作，报表统计等调度员的日常工作。对于各种调度令，调度员可通过电话向变电站值班学员下达，调度员通过仿真调度系统能看到相应操作，也可通过多级调度仿真系统直接进行操作。
（2）调度运行人员调度决策能力、事故分析及处理能力培训。该系统可模拟电网中设备的运行状况、动作行为以及在各种运行方式及事故状态下的系统变化过程，通过对典型事故和预想事故的设置，使学员了解各种事故发生的现象、原因及变化过程，再现电网静态或动态运行特性，总结积累处理经验，培养调度人员在电网正常、事故和恢复等情况下的调度决策能力，从而更好地进行事故预想分析、反事故演习、电网安全稳定分析、制定运行计划等；为辽宁电网、变电系统技术改造、运行方式调整优化、事故分析判断、参数整定等提供技术服务支持。
2.变电站仿真培训系统可实现的功能
（1）变电站的正常监视。实现变电运行人员的监盘工作，包括变电站一、二次设备的运行状态、保护和自动装置，站用电、交直流系统的相关信号，表计、指示灯的实时变化等。
（2）变电站的日常巡视。利用虚拟现实一、二次场景系统对一、二次设备进行巡视，对设备的正常运行、异常和缺陷进行判别和处理。
（3）变电站的倒闸操作。涵盖变电站典型操作票中的所有操作，包括利用微机开票系统开写操作票，在仿真模拟屏上进行预演，在虚拟变电站的一、二次设备上进行倒闸操作，并布置安全措施等。
（4）变电站的异常与缺陷处理。利用仿真培训系统在虚拟变电站一、二次设备上设置相应的缺陷及现象，培养变电站运行人员查找缺陷、缺陷定性及异常与缺陷处理的能力。
（5）变电站的事故处理。仿真培训系统可设置线路故障、母线故障、变压器故障等典型事故现象，利用设置的事故可进行各种演练，提高变电站运行人员应对和处理事故的能力。
3.集控中心仿真培训系统可实现的功能
（1）正常监视及巡视。实现集控站运行人员的监盘工作，包括所管辖各站一、二次设备的电压、电流、有功、无功、频率，变压器运行状态，开关刀闸状态，保护及自动装置的信号指示灯、光字牌、报警等信号的监视工作。同时，可以利用仿真系统进行一、二次设备的遥视，对设备运行的正常、异常、缺陷进行判别和处理。
（2）日常操作。涵盖集控中心的各种典型操作，可用于培训集控中心和集控中心模式下操作队人员日常操作的正确性和规范性。对于各种调度令，集控中心可通过电话接收，并向所管辖变电站下达，集控中心人员可通过仿真系统看到相应操作，也可通过模拟监控系统对各变电站设备进行遥控、遥调。
（3）缺陷、异常及事故处理。利用仿真培训系统在各个虚拟变电站一、二次设备上设置相应的缺陷、异常及典型的事故，培养集控中心人员查找缺陷、处理缺陷及各种异常的能力，同时，利用设置的事故进行演练，提高集控中心人员应对和处理事故的能力。
三、多级变电站/调度(省、地区、县级)联合仿真培训系统的几大优势
1.仿真方式先进，降低投资成本
以往的硬仿真系统采用硬件装置模拟变电站的各种运行设备，主控室中的监控装置、保护及自动装置、交直流屏以及变压器、开关、刀闸等一次设备都是真实设备，系统建设复杂、适应性差、改动困难、投资较高，且训练时操作频繁，加大了设备的磨损率。而多级变电站/调度（省、地区、县级)联合仿真培训系统是用计算机软件来虚拟变电站的全部一、二次设备及监控自动化系统，采用图模库一体化建模方式，易实现设备控制及逻辑关联，修改容易、适应性好、易于拷贝和移植，具有良好的性能价格比和实用性，充分考虑了使用的方便性和可维护性。大大降低了成本，提高了经济效益。
2.仿真对象典型，适度超前生产现场
本联合仿真培训系统所仿内容均适应当前辽宁省电网发展方式和电力系统自动化技术发展的要求，特别是电网、集控中心和变电站一、二次设备的发展要求，在一定时期内保持其设备的代表性和技术的先进性，满足不同电压等级、不同类型以及层次的集控中心、变电站运行人员和省、地、县级调度运行人员的培训需要。此外，联合仿真培训系统还具有一定的升级功能，可根据电网结构、规模、新建和改造变电站的具体情况，对仿真培训系统的仿真范围和功能进行灵活、方便的修改和扩充，以随时跟踪电网、变电站实际运行情况，并适度超前生产现场，满足远期规划要求。
3.仿真规模强大，培训方式灵活
TS2000系统集电网、调度、集控中心和变电站为一体，实现了电网仿真、调度系统仿真、集控中心仿真和变电站仿真的联合，这种联合在辽宁省内尚属第一家。各部分系统均具有相对独立性，配置灵活，可根据不同培训需要调整培训方式，针对性强，效果显著。不但可以配置成多组各自独立的各电压等级变电站仿真系统，使其相互独立、互不干扰地运行，也可以配置成电网、变电站联合仿真培训系统，同时支持多教员台、多学员台，对学员的操作进行监视和控制。因此，既可以满足各电压等级集控中心、变电站运行人员和省、地、县三级调度运行人员的单独培训，又可以做较大范围的联合反事故演习，对调度、集控中心和变电站运行人员同时进行培训。
（责任编辑：麻剑飞）