變電仿真培訓(xùn)精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識(shí)的探索者，寫作是一種獨(dú)特的藝術(shù)，我們?yōu)槟鷾?zhǔn)備了不同風(fēng)格的5篇變電仿真培訓(xùn)，期待它們能激發(fā)您的靈感。

篇1

論文摘要：闡述了變電仿真培訓(xùn)如何針對(duì)不同層次培訓(xùn)對(duì)象采用相應(yīng)的培訓(xùn)方案，指出現(xiàn)有的變電仿真培訓(xùn)存在的問題和解決對(duì)策。

論文關(guān)鍵詞：變電運(yùn)行；仿真；培訓(xùn)

隨著電網(wǎng)的迅猛發(fā)展，迫切要求電力職工具有更高的技能水平和業(yè)務(wù)素質(zhì)，職工技能水平的高低，直接影響到電網(wǎng)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。而變電運(yùn)行崗位是供電企業(yè)中最重要的生產(chǎn)崗位之一，直接關(guān)系到電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。變電運(yùn)行人員責(zé)任重大，技能水平要求高，培訓(xùn)需求迫切。變電仿真培訓(xùn)是對(duì)變電運(yùn)行人員進(jìn)行的各類技術(shù)培訓(xùn)中最為有效的方法之一。

仿真變電站是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和仿真技術(shù)及多媒體技術(shù)，根據(jù)變電站一、二次設(shè)備及接線進(jìn)行設(shè)計(jì)，為受培訓(xùn)學(xué)員提供一個(gè)近似的變電站工作平臺(tái)。培訓(xùn)學(xué)員可以在仿真設(shè)備上進(jìn)行相應(yīng)的操作，使他們能在較短的時(shí)間內(nèi)，變電運(yùn)行技術(shù)技能得到迅速的提高。因此，目前仿真培訓(xùn)已成為變電運(yùn)行人員取證、復(fù)審、考核、職業(yè)技能鑒定、技術(shù)技能競(jìng)賽等首選的手段和工具。

一、變電仿真培訓(xùn)分類

電力培訓(xùn)中心開展多層次的變電仿真培訓(xùn)，提高全體變電運(yùn)行人員操作技能水平和事故處理能力。根據(jù)現(xiàn)有的仿真系統(tǒng)培訓(xùn)目標(biāo)的定位，培訓(xùn)對(duì)象主要分為以下幾個(gè)層次。

1.崗位取證培訓(xùn)

崗位取證培訓(xùn)主要分為上崗取證培訓(xùn)和已取到上崗證的員工定期復(fù)審輪訓(xùn)兩大類。

上崗取證培訓(xùn)的人員，目前主要是新進(jìn)員工，他們從以理論教學(xué)為主的學(xué)校到實(shí)際的工作崗位，其跨度相當(dāng)大。他們具有一定的電氣理論知識(shí)，但實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)缺乏，仿真培訓(xùn)將為這種跨越提供成功的對(duì)接。上崗取證培訓(xùn)，主要學(xué)習(xí)調(diào)度規(guī)程、倒閘操作規(guī)程，編寫相對(duì)簡(jiǎn)單的倒閘操作票并根據(jù)操作票進(jìn)行規(guī)范化的倒閘操作訓(xùn)練、設(shè)備的巡視及進(jìn)行相對(duì)簡(jiǎn)單的事故分析判斷和處理，為他們快速勝任變電運(yùn)行工作搭建良好的平臺(tái)。

對(duì)于取證員工的培訓(xùn)主要以講授、示范和操作訓(xùn)練相結(jié)合的培訓(xùn)方式為主。

2.崗位復(fù)審培訓(xùn)

已取到上崗證的員工每三年參加一次復(fù)審培訓(xùn)，他們具有較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，復(fù)審培訓(xùn)則以新版或新修訂的與變電運(yùn)行相關(guān)的規(guī)程、規(guī)定中新修訂條款為內(nèi)容進(jìn)行宣貫，開展省調(diào)年度繼電保護(hù)整定方案及運(yùn)行規(guī)定要點(diǎn)及反措宣貫、“四新”技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用的介紹和變電運(yùn)行典型事故案例分析判斷和處理、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)交流研討。使受訓(xùn)的運(yùn)行人員不僅溫故而知新，而且達(dá)到更上一層樓的效果。

對(duì)于復(fù)審員工的培訓(xùn)主要以講座、討論交流、分析判斷處理為主并輔以必要的技術(shù)講解。

3.職業(yè)技能鑒定前的培訓(xùn)和鑒定

以職業(yè)技能鑒定促進(jìn)運(yùn)行人員運(yùn)行技術(shù)技能的提升，仿真站為將要參加技能鑒定的人員提供了事故分析判斷和處理的訓(xùn)練及技能鑒定的平臺(tái)。幫助參加技能鑒定的人員較系統(tǒng)地掌握實(shí)際操作技能，熟悉各種事故和故障的現(xiàn)象、特點(diǎn)、分析判斷和處理的方法，快速提高他們的技術(shù)技能水平和心理素質(zhì)。仿真站的應(yīng)用使職業(yè)技能鑒定工作走上規(guī)范化、科學(xué)化的軌道。

4.班組長(zhǎng)及以上人員的培訓(xùn)

隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，新設(shè)備、新技術(shù)不斷地在變電站中進(jìn)行推廣和運(yùn)用，新規(guī)程規(guī)定的不斷實(shí)施，使變電運(yùn)行人員，特別是變電運(yùn)行班組長(zhǎng)及以上人員面臨著不斷進(jìn)行知識(shí)更新的需求。開展事故預(yù)想并進(jìn)行危險(xiǎn)點(diǎn)分析和預(yù)控，推廣執(zhí)行任務(wù)令，二次回路操作規(guī)定，典型事故處理，大二次、調(diào)控一體化信號(hào)的分析處理，智能變電站一、二次設(shè)備，安全管理培訓(xùn)，撰寫專業(yè)技術(shù)、管理論文或總結(jié)（心得），以提高他們的綜合能力。

5.技能競(jìng)賽前集訓(xùn)和競(jìng)賽

為提高變電運(yùn)行人員學(xué)習(xí)技術(shù)技能的積極性，相關(guān)部門會(huì)定期地組織各種形式的技術(shù)技能競(jìng)賽，通過競(jìng)賽推動(dòng)了運(yùn)行人員技術(shù)技能水平的提高，營(yíng)造出“比、學(xué)、趕、幫、超”的良好氛圍。而仿真站是選拔參賽選手和賽前集訓(xùn)及競(jìng)賽的最好場(chǎng)所。近年來的這類比賽均在仿真站進(jìn)行，因此以競(jìng)賽為目的的仿真訓(xùn)練比以提高運(yùn)行技術(shù)技能水平為目的的仿真培訓(xùn)更具針對(duì)性。改變了過去由于變電站操作受客觀條件的限制，技能競(jìng)賽考試只能“紙上談兵”的局面。

二、變電仿真培訓(xùn)存在的問題

1.仿真系統(tǒng)的仿真能力還不盡如人意

（1）硬仿真變電站。采用數(shù)學(xué)—物理模擬的硬仿真變電站受不可更改的模擬盤結(jié)構(gòu)的限制，只能是一個(gè)相對(duì)典型的變電站界面，與綜合自動(dòng)化變電站培訓(xùn)軟仿真系統(tǒng)比較，主要是直觀性好，使用操作方便。但可擴(kuò)充性差，而且不具備遠(yuǎn)程培訓(xùn)的功能，目前已經(jīng)被淘汰了。

（2）綜合自動(dòng)化變電站軟仿真系統(tǒng)。可擴(kuò)充性較好，而且具備遠(yuǎn)程培訓(xùn)的功能，使用操作方便，系統(tǒng)反應(yīng)速度較快，分組操作互不影響，但組內(nèi)操作互相影響。異常情況仿真能力不足。

（3）三維變電站軟仿真系統(tǒng)。是集控模式變電站仿真系統(tǒng)，與綜合自動(dòng)化變電站軟仿真系統(tǒng)比較，主要是按照設(shè)備實(shí)物進(jìn)行三維建模，形象逼真，具有較完善的變電站設(shè)備巡視功能。多人同時(shí)訓(xùn)練、互不影響。異常情況仿真能力有所提升，但設(shè)備異常等仿真方面與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相比仍然存在較多的差異。三維操作復(fù)雜，系統(tǒng)反應(yīng)速度慢，對(duì)于年齡偏大、計(jì)算機(jī)“玩得”不是很熟練的學(xué)員，在仿真系統(tǒng)使用操作上造成較大的困難。

（4）集控站仿真系統(tǒng)（調(diào)控一體化仿真系統(tǒng)）。是在集控模式仿真變電站上發(fā)展起來的，是仿真一個(gè)地區(qū)或省網(wǎng)部分地區(qū)的若干個(gè)變電站組成假想的電網(wǎng)，潮流和計(jì)算精度均存在問題。而且仿真集控站難以跟上電網(wǎng)發(fā)展的需求，存在一定的滯后性。仿真系統(tǒng)與變電運(yùn)行人員真正面對(duì)的工作環(huán)境之間存在較大的差異，集控站運(yùn)行人員在監(jiān)盤、事故處理的訓(xùn)練上針對(duì)性雖然有所提升，但還是難以做到盡善盡美。

2.工學(xué)矛盾突出

由于電網(wǎng)迅猛發(fā)展，變電站也愈來愈多，運(yùn)行人員總?cè)藬?shù)卻不增反減。由于各供電企業(yè)實(shí)施少人值班、減人增效、減少培訓(xùn)成本等措施，執(zhí)行定崗定編，一個(gè)蘿卜一個(gè)坑，因此抽調(diào)已經(jīng)定崗的運(yùn)行人員脫產(chǎn)學(xué)習(xí)，有一定的困難，工學(xué)矛盾相當(dāng)突出。

3.對(duì)資深學(xué)員培訓(xùn)缺乏經(jīng)驗(yàn)

目前的變電仿真培訓(xùn)主要是取證與復(fù)審兩大類，對(duì)這兩類培訓(xùn)無論是培訓(xùn)內(nèi)容還是培訓(xùn)方法都是比較成熟的。但對(duì)資深人員的培訓(xùn)，如：變電運(yùn)行班組長(zhǎng)及以上人員的培訓(xùn)或技師、高級(jí)技師鑒定前的培訓(xùn)目前還比較缺乏經(jīng)驗(yàn)，還處于摸著石頭過河的階段。

三、對(duì)策

我們應(yīng)客觀地對(duì)待變電仿真培訓(xùn)中存在的實(shí)際問題，根據(jù)培訓(xùn)中心實(shí)際情況，揚(yáng)長(zhǎng)避短，突出重點(diǎn)，注重變電運(yùn)行人員關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，并且采取以下的措施。

1.進(jìn)一步發(fā)展與提升仿真變電站功能，確保仿真的正確性、易維護(hù)性、易擴(kuò)充性

仿真系統(tǒng)應(yīng)具備操作簡(jiǎn)單、易于修改，便于維護(hù)的功能。用戶可在使用過程中，按照各自變電站的實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模蛊涓N近實(shí)際運(yùn)行中的變電站。同時(shí)還應(yīng)提供與現(xiàn)場(chǎng)正在運(yùn)行的電力系統(tǒng)相連接的接口，即可獲取現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，使仿真系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更真實(shí)可信，盡可能地使仿真系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)保持一致性。

2.仿真系統(tǒng)的仿真水平有待進(jìn)一步完善，提高三維操作的便捷性，提升系統(tǒng)的反應(yīng)速度

操作的便捷和系統(tǒng)反應(yīng)快速，可以讓培訓(xùn)的學(xué)員集中更多的時(shí)間和精力用于提升專業(yè)技能上。另外，變電仿真系統(tǒng)不是建得愈多愈好，建得再多，也不能仿真系統(tǒng)內(nèi)的所有變電站。關(guān)鍵在于能仿真系統(tǒng)內(nèi)變電站的主要類型，關(guān)鍵在于完善，建一個(gè)站是一個(gè)站，每個(gè)站都能派上一個(gè)站的用場(chǎng)。否則，不僅浪費(fèi)了精力，而且浪費(fèi)了財(cái)富。

3.軟仿真變電站完全采用軟件的形式實(shí)現(xiàn)，具有完善的遠(yuǎn)程培訓(xùn)功能

可以突破時(shí)空的限制，依托電力系統(tǒng)局域網(wǎng)的技術(shù)平臺(tái)，進(jìn)行遠(yuǎn)程培訓(xùn)。目前遠(yuǎn)程培訓(xùn)主要是針對(duì)已取到上崗證的員工定期復(fù)審輪訓(xùn)，因?yàn)檫@部分員工的工學(xué)矛盾特別突出。

4.在教學(xué)內(nèi)容上，突出針對(duì)性、實(shí)效性和適度的超前性原則

培訓(xùn)教師必須深入各供電企業(yè)調(diào)研培訓(xùn)需求，找出各層次尤其是高層次學(xué)員迫切需要學(xué)習(xí)的知識(shí)和技能，并獲取最新技術(shù)設(shè)備信息，分析整理制作成課件后作為培訓(xùn)的內(nèi)容。例如：隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，各地區(qū)電網(wǎng)調(diào)控一體化的實(shí)施，地區(qū)調(diào)度控制中心監(jiān)控人員（由原來的運(yùn)行人員抽調(diào)來的）急需進(jìn)行崗位培訓(xùn)。培訓(xùn)中心主動(dòng)適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展的需求，通過調(diào)研后確定培訓(xùn)的內(nèi)容為：主要設(shè)備典型繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的配置、動(dòng)作條件及配合；地區(qū)調(diào)度控制中心信號(hào)類型、分類原則、分析處理；電網(wǎng)的理論知識(shí)；電網(wǎng)的倒閘操作和電網(wǎng)的事故處理等。從去年開始舉辦了十多期地區(qū)調(diào)度控制中心監(jiān)控人員上崗取證培訓(xùn)班，使監(jiān)控人員技能水平迅速提升，快速適應(yīng)新崗位的要求。

篇2

關(guān)鍵詞：變電站 培訓(xùn)仿真系統(tǒng) 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416(2011)12-0161-01

變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)能夠全面，逼真，還原變電站實(shí)際一二次設(shè)備，如主控室、控制屏、保護(hù)屏及設(shè)備連接狀況，可在計(jì)算機(jī)監(jiān)控界面、三維設(shè)備場(chǎng)景進(jìn)行相應(yīng)操作，采用鼠標(biāo)點(diǎn)擊的操作方式，簡(jiǎn)單、直觀、易學(xué)。準(zhǔn)確的仿真擾動(dòng)發(fā)生時(shí)刻和其后時(shí)間內(nèi)繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的動(dòng)作情況，實(shí)時(shí)計(jì)算各種復(fù)雜故障和組合故障，事故設(shè)置更加靈活、更加隨機(jī)，能設(shè)置成千種事故題目，具有很強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)感和可操作性。

1、仿真系統(tǒng)的特點(diǎn)

(1)仿真范圍全面，電壓等級(jí)從330kV-10kV（包括380V所用部分），逼真，一二次設(shè)備均按實(shí)際設(shè)備比例設(shè)計(jì)，主接線典型，具有很強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)感和可操作性。

(2)仿真系統(tǒng)采用帶有數(shù)學(xué)模型的全范圍仿真，能逼真地反映電網(wǎng)、變電站的運(yùn)行工況及各種物理量的變化。

(3)基于Web技術(shù)的遠(yuǎn)程培訓(xùn)，學(xué)員可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任何一臺(tái)終端登錄服務(wù)器利用仿真程序進(jìn)行仿真培訓(xùn)，完成仿真操作培訓(xùn)、討論和答疑等功能。

(4)實(shí)時(shí)故障計(jì)算可以計(jì)算各種復(fù)雜故障和組合故障，事故設(shè)置更加靈活、更加隨機(jī)，能設(shè)置成千種事故題目。

(5)采用多媒體技術(shù)，仿真界面效果逼真。基于3D技術(shù)的多媒體變電站一次設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境仿真，完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作和巡視。

2、仿真軟件系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)模型

(1)通過一次建模和二次建模形成的虛擬變電站仿真系統(tǒng)中所有設(shè)備的建模，主要進(jìn)行初始潮流運(yùn)算、故障計(jì)算分析、一次設(shè)備狀態(tài)、二次設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備操作的處理；

(2)負(fù)責(zé)與綜合仿真系統(tǒng)其他功能模塊的通訊和數(shù)據(jù)交換的功能；

(3)實(shí)現(xiàn)調(diào)試、復(fù)歸、快照/導(dǎo)回、故障設(shè)置、培訓(xùn)計(jì)劃及教案生成、狀態(tài)監(jiān)視、事件管理/記錄、事件記錄信息打印、五防措施投切等功能。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)

模擬仿真變電站原廠家的監(jiān)控后臺(tái)系統(tǒng)，其界面和操作方法與實(shí)際系統(tǒng)一致，可培訓(xùn)運(yùn)行人員對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的使用和了解。能夠?qū)崿F(xiàn)：數(shù)據(jù)采集與處理、多種報(bào)警方式（簡(jiǎn)報(bào)信息窗報(bào)警與語(yǔ)音報(bào)警、故障推畫面告警）、自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)、圖形顯示（接線圖、潮流圖及信息量圖）、報(bào)表功能、記錄功能、綜合電壓與無功調(diào)節(jié)功能，及完整再現(xiàn)四遙操作功能。

2.3 二次保護(hù)控制裝置

繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、中央信號(hào)、故障錄波、測(cè)量?jī)x表、直流系統(tǒng)、備用電源自投、遠(yuǎn)動(dòng)裝置、微機(jī)五防、安控裝置等。包括上述各回路中的壓板、試驗(yàn)端子、熔絲、按鈕、信號(hào)燈。各種保護(hù)及控制屏的界面與實(shí)際設(shè)備一致，盡可能逼真地反映變電站控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)及自動(dòng)裝置等的各種運(yùn)行工況、各種功能和操作切換。

2.4 一次設(shè)備三維場(chǎng)景

仿真系統(tǒng)的一次設(shè)備及就地操作采用三維虛擬現(xiàn)實(shí)視景仿真，逼真地再現(xiàn)變電站現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地、變壓器、母線、斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘、操作機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、電壓互感器、電流互感器、電抗器、電容器、高壓熔斷器、站用變壓器以及整流機(jī)組、直流開關(guān)、直流隔離開關(guān)等一次設(shè)備及設(shè)備的操作過程、動(dòng)作過程和正常運(yùn)行是的設(shè)備狀態(tài)。

3、仿真系統(tǒng)功能

3.1 日常操作、監(jiān)盤培訓(xùn)

3.1.1 監(jiān)盤和抄表

實(shí)現(xiàn)變電運(yùn)行人員的監(jiān)盤工作：包括一、二次系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)視，站用電交流系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)視，站用電直流系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)視。

3.1.2 操作培訓(xùn)

涵蓋變電站典型操作票中的所有操作，包括主接線圖、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中全部一次設(shè)備，及站用交、直流系統(tǒng)的倒閘操作；二次部分繼電保護(hù)壓板的投退；自動(dòng)裝置的投切、液晶面板的操作、打印、保護(hù)定值修改等；并包括驗(yàn)電、掛地線操作；各種操作的遙測(cè)、遙信量均實(shí)時(shí)響應(yīng)。

3.1.3 巡視檢查培訓(xùn)

按照運(yùn)行規(guī)程所規(guī)定的項(xiàng)目和巡視周期,利用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行一、二次設(shè)備的巡視，包括巡視所用的所有專用工具。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、以三維方式展現(xiàn)變電站所有設(shè)備，包括變電站正常、異常、非正常運(yùn)行工況下的現(xiàn)象和聲音等現(xiàn)場(chǎng)所有場(chǎng)景，逼真的仿真設(shè)備的正常與異常狀態(tài)，達(dá)到身臨其境的效果。

3.2 事故處理培訓(xùn)

設(shè)置事故分線路、變壓器、母線、斷路器、直流系統(tǒng)等五個(gè)方面。在設(shè)置的事故中其類型（如相間短路、接地短路、三相短路、兩相接地短路、單相斷線）、性質(zhì)（永久或瞬間）、地點(diǎn)（線路從首端末端、反方向，下段線路的首端等）可以任意排列組合，同時(shí)還可以與斷路器、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng)、拒動(dòng)排列組合。利用設(shè)置事故可進(jìn)行各種事故演練、重演，提高學(xué)員對(duì)事故處理的能力，運(yùn)行人員通過正確的操作可緩和事故的影響或恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，若處理不當(dāng)，則將造成故障擴(kuò)大。

3.3 三維交互式虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景仿真

在仿真變電站的一次設(shè)備仿真和一次設(shè)備巡視系統(tǒng)中，利用3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站一次設(shè)備、二次設(shè)備的三維重現(xiàn)，可以對(duì)場(chǎng)景中的一次設(shè)備進(jìn)行就地操作，并可對(duì)場(chǎng)景中的設(shè)備進(jìn)行巡視、檢查、記錄等，形象逼真的模擬現(xiàn)場(chǎng)的掛牌、掛地線和驗(yàn)電等不同的工作方式。

在三維場(chǎng)景中的所有操作和巡視，仿真系統(tǒng)都有記錄，教員可以根據(jù)這些操作記錄并結(jié)合考核系統(tǒng)，對(duì)學(xué)員進(jìn)行自動(dòng)或者手動(dòng)評(píng)分，科學(xué)公正的評(píng)價(jià)學(xué)員的培訓(xùn)效果。

4、結(jié)語(yǔ)

篇3

關(guān)鍵詞：變電站；數(shù)字物理混合；仿真培訓(xùn)系統(tǒng)；電網(wǎng)運(yùn)行

中圖分類號(hào)：TM933文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）07-0015-04

變電站作為電力系統(tǒng)的一個(gè)重要部分，其運(yùn)行狀況好壞直接影響到整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的安全，變電站事故中有相當(dāng)一部分是由人為操作不當(dāng)造成的。這其中既有由于電網(wǎng)調(diào)度員誤發(fā)調(diào)度令、對(duì)異常處理措施不當(dāng)造成的事故，也有由于變電運(yùn)行人員走錯(cuò)間隔導(dǎo)致的誤操作事故、安全措施不到位誤入帶電間隔的人身傷亡事故、帶電誤合接地刀閘、帶接地刀閘誤合開關(guān)、帶負(fù)荷拉合刀閘、設(shè)備缺陷和異常未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)造成的事故。對(duì)事故判斷不準(zhǔn)和向調(diào)度匯報(bào)不清楚而延誤故障處理時(shí)間、事故發(fā)生后處理不當(dāng)使事故范圍擴(kuò)大化、對(duì)二次設(shè)備誤操作而引發(fā)的事故等情況較多，造成了人身傷亡、設(shè)備損壞，甚至發(fā)生電網(wǎng)解列、電網(wǎng)崩潰等大面積停電事故。

因此，為保證電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，就必須提高電網(wǎng)調(diào)度員、變電站運(yùn)行人員的技術(shù)素質(zhì)和技能水平，加強(qiáng)變電站運(yùn)行人員和電網(wǎng)調(diào)度員的培訓(xùn)。近年來，隨著電力行業(yè)培訓(xùn)仿真技術(shù)的發(fā)展，各類培訓(xùn)仿真系統(tǒng)在電力行業(yè)應(yīng)用越來越廣，在提高生產(chǎn)運(yùn)行人員的生產(chǎn)技能方面發(fā)揮了重要的作用。

一、變電站培訓(xùn)系統(tǒng)仿真的發(fā)展現(xiàn)狀

近十幾年來，我國(guó)變電站培訓(xùn)仿真系統(tǒng)獲得了很大的發(fā)展。仿真范圍逐步擴(kuò)大、仿真的逼真度逐步提高。現(xiàn)存的變電站培訓(xùn)仿真系統(tǒng)，根據(jù)變電站一次部分控制操作以及保護(hù)屏柜實(shí)現(xiàn)方式，主要可分為三類：有硬件屏盤模式、軟仿真模式、混合仿真模式。

（一）帶盤臺(tái)模式

帶盤臺(tái)模式是指用外觀與實(shí)際變電站1：1的開關(guān)控制屏和保護(hù)屏硬件組成變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的主控室和保護(hù)室，主要由后臺(tái)計(jì)算機(jī)支持這些硬件的操作和顯示。該系統(tǒng)的硬件配置主要有模擬控制盤、模擬繼電器保護(hù)盤、變電站配電裝置、變電站主接線操作模擬盤、計(jì)算機(jī)控制仿真系統(tǒng)。其中計(jì)算機(jī)控制仿真系統(tǒng)是變電站培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的核心，它擔(dān)負(fù)模擬變電站的仿真，復(fù)現(xiàn)變電站主控室現(xiàn)象的任務(wù)。接收模擬盤的信息，控制模擬盤的動(dòng)作和信號(hào)。這種帶有硬件盤臺(tái)的變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)是最早應(yīng)用的培訓(xùn)系統(tǒng)模式。帶硬件盤臺(tái)的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)需要配備大量的硬件裝置、設(shè)備，擴(kuò)展性差，升級(jí)改造困難，同時(shí)硬件盤臺(tái)并沒有包括變電站中保護(hù)、測(cè)控柜等實(shí)際裝置，與現(xiàn)場(chǎng)相比逼真度存在差距，培訓(xùn)效果不夠理想。

（二）純軟件仿真培訓(xùn)模式

純軟件仿真培訓(xùn)模式是指變電站內(nèi)的開關(guān)控制屏、保護(hù)屏、模擬屏、室外和室內(nèi)的主設(shè)備及主接線等所有設(shè)備全都用軟件仿真，除計(jì)算機(jī)外沒有任何硬件，該系統(tǒng)采用多媒體仿真模式，仿真變電站的有關(guān)電氣設(shè)備，包括一次設(shè)備、控制系統(tǒng)、中央信號(hào)系統(tǒng)以及繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的面板均可在計(jì)算機(jī)屏幕上動(dòng)態(tài)顯示。軟件模式的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)很快便以其便捷、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)受到電力部門的青睞，目前應(yīng)用較廣。在這種模式中傳統(tǒng)控制室中的保護(hù)屏、控制屏、中央信號(hào)屏等物理設(shè)備均被計(jì)算機(jī)監(jiān)控平臺(tái)所代替，所有監(jiān)控功能都通過人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)與培訓(xùn)人員的互動(dòng)。省去了大量硬件設(shè)備，大大提高了可靠性，并且有利于系統(tǒng)更新升級(jí)。但是軟仿真模式的培訓(xùn)仿真系統(tǒng)由于所有的操作和顯示都是在微機(jī)屏幕上進(jìn)行，與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差距大，真實(shí)感較差，培訓(xùn)效果也不太理想。

（三）混合仿真培訓(xùn)模式

混合仿真培訓(xùn)模式將數(shù)字化的電網(wǎng)仿真與變電站中全部真實(shí)的二次設(shè)備（包括監(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)柜、測(cè)控柜、音響、燈光等）有機(jī)結(jié)合成為的混合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。目前，該類系統(tǒng)主要采用將數(shù)字化電網(wǎng)仿真與部分真實(shí)設(shè)備相結(jié)合的仿真模式，將數(shù)字化電網(wǎng)仿真結(jié)果通過數(shù)字模擬量轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換為-3.53~3.53V的弱電交流量，再輸出到經(jīng)過改造的保護(hù)裝置的內(nèi)部采樣插件上，并通過開關(guān)量輸入卡采集模擬斷路器的位置，從而實(shí)現(xiàn)斷路器的動(dòng)作的仿真，這種仿真方式只采用部分真實(shí)設(shè)備，并且需要對(duì)實(shí)際的保護(hù)柜進(jìn)行改造才能以適應(yīng)該仿真系統(tǒng)，并且可擴(kuò)展性較差，新增加的保護(hù)設(shè)備無法直接接入（必須經(jīng)過改造）培訓(xùn)仿真系統(tǒng)，該類系統(tǒng)的仿真效果與現(xiàn)場(chǎng)的一致性仍存在差距。

二、變電站數(shù)字物理混合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)概述

變電站數(shù)字物理混合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)是將數(shù)字化的電網(wǎng)一次設(shè)備仿真與實(shí)際變電站二次設(shè)備相結(jié)合的數(shù)字物理混合仿真技術(shù)。即監(jiān)控系統(tǒng)、保護(hù)及測(cè)控裝置、五防系統(tǒng)、燈光、音響等采用現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)物理設(shè)備，而該變電站一次設(shè)備、鄰近電網(wǎng)及其一次設(shè)備、二次設(shè)備等采用數(shù)字仿真。其中數(shù)字仿真部分采用變電站實(shí)時(shí)仿真與全動(dòng)態(tài)電網(wǎng)混合仿真技術(shù)，即詳細(xì)仿真的變電站采用實(shí)時(shí)仿真技術(shù)，變電站所在電網(wǎng)采用暫態(tài)、中期、長(zhǎng)過程一體化仿真計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的全動(dòng)態(tài)仿真，從而既能詳細(xì)而真實(shí)再現(xiàn)變電站一次設(shè)備的行為，也能逼真地再現(xiàn)大電網(wǎng)的各類動(dòng)態(tài)過程對(duì)變電站的影響。數(shù)字仿真電網(wǎng)再通過高速的通信系統(tǒng)，高速的開關(guān)量采集、輸出系統(tǒng)，高速、高精度的數(shù)字模擬量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和仿真功率放大器與真實(shí)的變電站二次設(shè)備有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了變電站軟仿真子系統(tǒng)、數(shù)字電網(wǎng)仿真的一次、真實(shí)的二次設(shè)備仿真放置于同一個(gè)仿真系統(tǒng)中，有機(jī)連接、靈活配置，營(yíng)造了十分逼真的變電站運(yùn)行環(huán)境。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各類運(yùn)行人員的培訓(xùn)需求：如變電站運(yùn)行人員、繼電保護(hù)人員、檢修人員及相關(guān)的管理人員等，同時(shí)能完成人員培訓(xùn)、技能鑒定、崗位考核等各項(xiàng)工作。

三、變電站數(shù)字物理混合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)架構(gòu)

圖1給出了變電站數(shù)字物理混合仿真系統(tǒng)的總體架構(gòu)。其中電網(wǎng)及變電站的數(shù)字仿真部分通過接口系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)變電站電磁暫態(tài)仿真與電網(wǎng)全動(dòng)態(tài)仿真的有機(jī)結(jié)合，其他變電站軟仿真也是基于同一個(gè)的電網(wǎng)仿真，從而可以實(shí)現(xiàn)變電站軟仿真、混合仿真的一體化。數(shù)字電網(wǎng)仿真結(jié)果的瞬時(shí)值通過高速通信系統(tǒng)傳送到高速、高精度同步數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器形成0～10V的模擬交流量，該模擬量通過電流或電壓功率放大器得到放大的電流或電壓電氣量驅(qū)動(dòng)變電站的實(shí)際二次設(shè)備。數(shù)字仿真系統(tǒng)通過高速開關(guān)量采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)到變電站開關(guān)和刀閘的狀態(tài)，從而將數(shù)字仿真和實(shí)際二次設(shè)備有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字仿真與變電站實(shí)際二次設(shè)備的無縫閉環(huán)連接。仿真培訓(xùn)系統(tǒng)通過開關(guān)量輸出系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)非電氣量保護(hù)動(dòng)作模擬硬接點(diǎn)、變壓器有載調(diào)壓模擬硬接點(diǎn)、風(fēng)冷控制模擬硬接點(diǎn)等，實(shí)現(xiàn)變壓器的非電氣量保護(hù)動(dòng)作的模擬。

四、變電站數(shù)字物理混合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)功能

變電站數(shù)字物理混合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)是將電網(wǎng)仿真、變電站實(shí)時(shí)仿真、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)仿真和教員與學(xué)員系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合為一體化的系統(tǒng)，不但實(shí)現(xiàn)了地區(qū)電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行過程的全仿真，也可以正確反映變電站、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和電網(wǎng)的相互作用、相互影響，可以對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行全方位的仿真培訓(xùn)。系統(tǒng)的主要應(yīng)用功能如下：

（一）培訓(xùn)運(yùn)行人員和相關(guān)管理人員

培訓(xùn)基本的運(yùn)行技能。對(duì)新員工進(jìn)行上崗培訓(xùn)，對(duì)老員工的基本運(yùn)行能力進(jìn)行培訓(xùn)及考核，使其熟悉變電站一二次設(shè)備、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、集控站監(jiān)控系統(tǒng)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、電網(wǎng)潮流，掌握基本運(yùn)行操作及運(yùn)行規(guī)程，熟練使用實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)（變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)）及其他應(yīng)用軟件。

事故分析及處理。可進(jìn)行開關(guān)、刀閘、變壓器、母線、線路、發(fā)電機(jī)組、電容器等各種設(shè)備及其相關(guān)的故障處理培訓(xùn)，訓(xùn)練變電站運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)事故、異常，依據(jù)仿真的電網(wǎng)環(huán)境判斷故障和處理故障，并在訓(xùn)練結(jié)束后對(duì)事故進(jìn)行分析，重放事故發(fā)生和處理的全過程。通過仿真訓(xùn)練可以使運(yùn)行人員了解各種事故發(fā)生的現(xiàn)象、原因及變化過程，總結(jié)積累處理經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)他們事故處理時(shí)的自信心。

變電站一次設(shè)備正常和特殊巡視訓(xùn)練。通過變電站一次設(shè)備三維交互式漫游巡視系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)變電站一次設(shè)備的三維重現(xiàn)和虛擬操作，受訓(xùn)人員感到富有直觀性、形象性，有助于其熟悉了解現(xiàn)場(chǎng)情況，更好地將理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合。

對(duì)于管理人員進(jìn)行電網(wǎng)及變電站運(yùn)行的概念性培訓(xùn)。管理人員通過仿真培訓(xùn)可以了解電網(wǎng)及變電站的現(xiàn)狀、運(yùn)行方式、操作規(guī)程及電網(wǎng)和變電站運(yùn)行的特性。

（二）聯(lián)合反事故演習(xí)

本系統(tǒng)可用于研究電網(wǎng)、變電站特點(diǎn)，對(duì)薄弱環(huán)節(jié)做好事故預(yù)想工作，完善各種事故應(yīng)對(duì)方案，從而提高事故情況下的應(yīng)對(duì)能力，克服以往反事故演習(xí)紙上談兵的局限性。仿真電網(wǎng)設(shè)置的常見事故及復(fù)雜事故發(fā)生后，將引起繼電保護(hù)的連鎖動(dòng)作和電網(wǎng)潮流的變化，并顯示越限設(shè)備的報(bào)警提示，對(duì)此研究后可以總結(jié)事故處理經(jīng)驗(yàn)，制訂出合理的事故處理預(yù)案。做到事前有分析，事后有反饋，切實(shí)提高電網(wǎng)安全運(yùn)行能力。

五、硬件系統(tǒng)

變電站數(shù)字物理混合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)由以下幾部分組成：教員臺(tái)，學(xué)員臺(tái)，仿真主機(jī)，變電站實(shí)際二次設(shè)備，電流、電壓功率放大器，高速、高精度同步輸出數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，高速通信及開關(guān)量輸入輸出系統(tǒng)，混合仿真集成支撐平臺(tái)。

（一）教員臺(tái)

可以用仿真主機(jī)，運(yùn)行教員子系統(tǒng)為教員管理和控制培訓(xùn)過程提供支撐平臺(tái)。

（二）學(xué)員臺(tái)

使用與現(xiàn)場(chǎng)完全一致的監(jiān)控系統(tǒng)工程畫面，保留所有現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)功能，并與仿真模型建立通信連接。使學(xué)員在監(jiān)控系統(tǒng)仿真界面上獲得在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)上相同的操作。

（三）仿真主機(jī)

運(yùn)行全動(dòng)態(tài)電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)，是仿真系統(tǒng)的核心和中樞。仿真系統(tǒng)模型包括：鄰近電網(wǎng)的全動(dòng)態(tài)電網(wǎng)計(jì)算模型、包括一次、二次設(shè)備模型、故障模型和異常模型。

（四）變電站實(shí)際二次設(shè)備

保護(hù)、測(cè)控、音響、燈光等裝置采用與現(xiàn)場(chǎng)完全相同的硬件設(shè)備，可以為受訓(xùn)者提供真實(shí)的操作、監(jiān)視手段，使得仿真機(jī)不僅可以培訓(xùn)變電站運(yùn)行人員的常規(guī)操作和監(jiān)視，同時(shí)還能使他們熟悉和了解變電站重要二次保護(hù)裝置和屏面設(shè)備。

（五）電壓、電流功率放大器

功率放大器接收DA輸出的弱電模擬信號(hào)，進(jìn)行功率放大使電流信號(hào)放大至0～20A、使電壓信號(hào)放大至0～100V，以驅(qū)動(dòng)實(shí)際二次設(shè)備。放大器在與仿真信號(hào)連接是采用高阻差分方式，無公共連接點(diǎn)，這樣可保證仿真系統(tǒng)的安全工作，又可長(zhǎng)線連接抗干擾，提高系統(tǒng)的小信號(hào)精度。仿真培訓(xùn)專用的功率放大器多路的電流或電壓輸出，從而能保證更好的同步輸出精度，同時(shí)降低電流功率放大器的最大輸出電流。

（六）高速、高精度同步輸出數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器

將變電站實(shí)時(shí)仿真計(jì)算出的電壓和電流的數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量，是決定仿真精度的重要環(huán)節(jié)，其關(guān)鍵技術(shù)是實(shí)現(xiàn)各路數(shù)字模擬轉(zhuǎn)化（DA）的同步輸出，同時(shí)為了保證輸出波形的質(zhì)量，每工頻周波的輸出點(diǎn)數(shù)大于60點(diǎn)，DA向功率放大器輸入模擬弱電信號(hào)。為了保證混合仿真系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，更好地適應(yīng)變電站規(guī)模的變化，采用分布式同步實(shí)時(shí)仿真技術(shù)，即根據(jù)變電站電氣量需要嚴(yán)格同步的程度對(duì)各電氣量進(jìn)行分組，每組電氣量在同一塊DA轉(zhuǎn)換器進(jìn)行輸出保持嚴(yán)格的同步，多組DA轉(zhuǎn)換器通過高速PCI總線分布式工作，因此降低了以前依賴專用的DA轉(zhuǎn)換器的程度，這樣既可以保證仿真培訓(xùn)的效果，又可以保證系統(tǒng)的高可擴(kuò)展性和系統(tǒng)造價(jià)。

（七）高速通信及開關(guān)量輸入輸出系統(tǒng)

通過開關(guān)量輸入系統(tǒng)采集開關(guān)、刀閘動(dòng)作情況、有載調(diào)壓接點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)開關(guān)、刀閘狀態(tài)及變壓器抽頭位置的高速采集，將實(shí)際設(shè)備的狀態(tài)實(shí)時(shí)發(fā)送給變電站實(shí)時(shí)仿真計(jì)算。通過開關(guān)量輸出和繼電器模擬非電量保護(hù)動(dòng)作、變壓器風(fēng)冷控制硬接點(diǎn)等。

（八）混合仿真集成支撐平臺(tái)

混合仿真集成支撐平臺(tái)采用PCI總線技術(shù)將高速、高精度同步輸出數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、高速通信系統(tǒng)和開關(guān)量輸入輸出系統(tǒng)緊密集成。變電站實(shí)時(shí)仿真子系統(tǒng)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)均運(yùn)行在混合仿真集成支撐平臺(tái)，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)通過硬件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)軟件驅(qū)動(dòng)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器、高速通信系統(tǒng)和開關(guān)量輸入輸出系統(tǒng)（即用于對(duì)DA轉(zhuǎn)換器、開關(guān)量輸出和開關(guān)量輸入板卡的控制）是實(shí)現(xiàn)數(shù)字一次設(shè)備與二次物理設(shè)備有機(jī)聯(lián)系的接口系統(tǒng)，將變電站實(shí)時(shí)仿真計(jì)算結(jié)果實(shí)時(shí)刷新DA卡、將接口系統(tǒng)的自身狀態(tài)定時(shí)刷新DA轉(zhuǎn)換器的某個(gè)通道、通過開關(guān)量輸入系統(tǒng)采集開關(guān)、刀閘

的狀態(tài)、通過開關(guān)量輸出系統(tǒng)向?qū)嶋H設(shè)備發(fā)送指令。

六、軟件系統(tǒng)

混合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：交互式、分布式仿真軟件支撐平臺(tái)，全動(dòng)態(tài)電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)，教員與學(xué)員子系統(tǒng)，變電站實(shí)時(shí)仿真子系統(tǒng)，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，硬件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng)。

全動(dòng)態(tài)電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)、變電站軟仿真子系統(tǒng)、變電站實(shí)時(shí)仿真子系統(tǒng)、教員與學(xué)員系統(tǒng)軟件通過交互式、分布式仿真軟件支撐平臺(tái)的運(yùn)行管理系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合在一起組成整個(gè)數(shù)字仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，變電站實(shí)時(shí)仿真子系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的內(nèi)核級(jí)調(diào)用與硬件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)軟件集成，與物理設(shè)備完成無縫連接。

交互式、分布式仿真軟件支撐平臺(tái)是混合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)基礎(chǔ)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、仿真運(yùn)行管理系統(tǒng)、人機(jī)界面系統(tǒng)、變電站一二次設(shè)備人機(jī)界面系統(tǒng)和仿真建模系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)采用商用數(shù)據(jù)庫(kù)與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合的方式，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是常駐內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，用來支持?jǐn)?shù)據(jù)的快速訪問、處理。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與商用數(shù)據(jù)庫(kù)有機(jī)結(jié)合的方式保證了數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)時(shí)性和高效性，商用數(shù)據(jù)庫(kù)作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的持久存儲(chǔ)，較好地解決了分布式系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的開放性、實(shí)時(shí)性和一致性問題，從而充分發(fā)揮了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和商用數(shù)據(jù)庫(kù)各自的優(yōu)勢(shì)。仿真運(yùn)行管理系統(tǒng)，作為分布式仿真的運(yùn)行支撐系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)仿真應(yīng)用之間的交互操作，是聯(lián)系各仿真子系統(tǒng)（軟仿真、電網(wǎng)仿真、混合仿真）各部分的紐帶，是分布式仿真系統(tǒng)的核心，為各個(gè)仿真應(yīng)用軟件提供了位置透明、高效的虛擬運(yùn)行環(huán)境，向子系統(tǒng)提供交互對(duì)象管理服務(wù)、時(shí)間管理服務(wù)、數(shù)據(jù)分發(fā)管理服務(wù)和應(yīng)用程序接口。人機(jī)界面系統(tǒng)是全圖形人機(jī)接口，為教員和學(xué)員提供交互式操作媒介。變電站一二次設(shè)備人機(jī)界面系統(tǒng)采用了虛擬儀器技術(shù)、組件技術(shù)、3D建模技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以構(gòu)建各種電壓等級(jí)的虛擬變電站，包括變電站主控制室、控制屏、保護(hù)屏、中央信號(hào)屏、交直流屏等二次設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)一次設(shè)備，分為變電站一二次設(shè)備人機(jī)界面編輯系統(tǒng)、在線系統(tǒng)及變電站一次設(shè)備三維交互式虛擬場(chǎng)景系統(tǒng)。仿真建模系統(tǒng)通過圖形、模型和數(shù)據(jù)庫(kù)一體化建模技術(shù)，在畫面編輯時(shí)能夠提供特定電氣元件的計(jì)算模型，在生成畫面同時(shí)，能夠自動(dòng)地生成或人為輸入電氣元件計(jì)算模型的參數(shù)，并插入到數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)表格中，為電網(wǎng)仿真、變電站實(shí)時(shí)仿真等子系統(tǒng)提供拓?fù)鋽?shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)。

全動(dòng)態(tài)電網(wǎng)仿真子系統(tǒng)采用暫態(tài)、中期、長(zhǎng)過程一體化計(jì)算再現(xiàn)真實(shí)的電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過程，采用了固定結(jié)構(gòu)的稀疏矩陣、微分方程隱式梯形差分方程與網(wǎng)絡(luò)代數(shù)方程的聯(lián)立求解、強(qiáng)魯棒性牛頓―拉夫遜法非線性方程求解、自動(dòng)變步長(zhǎng)等技術(shù)保證電網(wǎng)仿真計(jì)算的快速性和穩(wěn)定性。

教員與學(xué)員子系統(tǒng)為教員管理和控制培訓(xùn)過程提供支撐平臺(tái)，功能由四部分組成，即：系統(tǒng)管理功能、培訓(xùn)前運(yùn)行方式和教案準(zhǔn)備、培訓(xùn)中的操作和進(jìn)度控制、培訓(xùn)后分析和評(píng)估。系統(tǒng)管理功能包括時(shí)間管理、用戶管理、運(yùn)行方式管理等；培訓(xùn)前運(yùn)行方式和教案準(zhǔn)備包括選擇運(yùn)行方式數(shù)據(jù)、整定初始方式、預(yù)設(shè)故障和事件；培訓(xùn)中的操作和進(jìn)度控制是指教員對(duì)培訓(xùn)進(jìn)程的控制、對(duì)電力系統(tǒng)模型的操作、設(shè)置故障和事件、管理和監(jiān)視學(xué)員的操作；培訓(xùn)后分析和評(píng)估包括使用事件記錄、曲線、報(bào)表等工具分析學(xué)員操作的效果，利用事故追憶再現(xiàn)學(xué)員的處理過程和系統(tǒng)的變化過程，利用評(píng)價(jià)工具對(duì)學(xué)員的操作進(jìn)行評(píng)價(jià)。

變電站實(shí)時(shí)仿真子系統(tǒng)在變電站中一次設(shè)備的三相暫態(tài)模型及外網(wǎng)動(dòng)態(tài)等值模型基礎(chǔ)上，采用電磁暫態(tài)計(jì)算理論實(shí)現(xiàn)變電站的詳細(xì)仿真計(jì)算。通過接口算法實(shí)現(xiàn)變電站實(shí)時(shí)仿真與全動(dòng)態(tài)仿真的在線交互，保證變電站的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的準(zhǔn)確性。變電站實(shí)時(shí)仿真子系統(tǒng)運(yùn)行在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可配置成單任務(wù)模型，保證實(shí)時(shí)仿真子系統(tǒng)的最高優(yōu)先級(jí)的運(yùn)行級(jí)別，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)運(yùn)行于混合仿真集成支撐平臺(tái)，并通過硬件系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)軟件驅(qū)動(dòng)硬件系統(tǒng)。

七、結(jié)論

本文研究開發(fā)的變電站數(shù)字物理混合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)是在軟仿真模式的變電站仿真技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真技術(shù)，將數(shù)字化的電網(wǎng)仿真與變電站中全部真實(shí)的二次設(shè)備有機(jī)結(jié)合成為的物理與數(shù)字混合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，使受訓(xùn)的變電站運(yùn)行人員、繼電保護(hù)人員、檢修人員及相關(guān)的管理人員在完全真實(shí)的變電站環(huán)境內(nèi)接受訓(xùn)練，同時(shí)能夠完成人員培訓(xùn)、技能鑒定、崗位考核等各項(xiàng)工作，能有效地提高現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員素質(zhì)水平。該系統(tǒng)已在石家莊電力培訓(xùn)學(xué)校220kV教學(xué)變電站培訓(xùn)仿真系統(tǒng)中，取得了很好的培訓(xùn)效果。

參考文獻(xiàn)

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一、基地概況

基地仿真培訓(xùn)裝置于1991年開始規(guī)劃建設(shè)，于1993年建成了發(fā)電廠及變電站電氣運(yùn)行模擬培訓(xùn)裝置（兩套）和電網(wǎng)微機(jī)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)；1995年建成220kV變電站仿真培訓(xùn)裝置；1996年建成200MW火電機(jī)組仿真機(jī)。2004年，建成一套變電站/地調(diào)仿真系統(tǒng)。該仿真系統(tǒng)為一機(jī)多模，包括：35kV變電站、110kV變電站、220kV變電站和500kV變電站仿真系統(tǒng)和地調(diào)仿真。2008年和2010年，新建2個(gè)仿真培訓(xùn)室和新建220kV變電站3D仿真系統(tǒng)。2011年，新建2個(gè)仿真培訓(xùn)室和220kV電網(wǎng)—變電站調(diào)控一體化仿真系統(tǒng)。

基地現(xiàn)有仿真機(jī)房7個(gè)，變電類仿真機(jī)房總面積1000平方米，仿真培訓(xùn)工位150個(gè)，能滿足重慶電網(wǎng)各種層次的生產(chǎn)運(yùn)行培訓(xùn)、職業(yè)技能鑒定、職業(yè)教育和技能比武的需要。基地現(xiàn)有專職指導(dǎo)教師13名，其中高級(jí)職稱9人，占69.2%，中級(jí)職稱2人，占15.4%，已取得電力行業(yè)的專職指導(dǎo)教師11人，占84.6%。另外，基地還選聘重慶市電力公司從電運(yùn)行的高級(jí)工程師和高級(jí)技師等10名現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員長(zhǎng)期承擔(dān)變電運(yùn)行仿真的教學(xué)任務(wù)。

二、教學(xué)管理

為規(guī)范培訓(xùn)管理流程，基地建立了培訓(xùn)運(yùn)行的保障體系和評(píng)價(jià)機(jī)制。針對(duì)培訓(xùn)工作特點(diǎn)，完善培訓(xùn)管理機(jī)制和培訓(xùn)運(yùn)行機(jī)制。一是加強(qiáng)培訓(xùn)制度建設(shè)，健全培訓(xùn)工作管理機(jī)制，教學(xué)培訓(xùn)制度健全、規(guī)范，建立了規(guī)范的培訓(xùn)需求分析、培訓(xùn)項(xiàng)目開發(fā)和培訓(xùn)評(píng)價(jià)體系，制定了仿真設(shè)備管理、仿真設(shè)備維護(hù)、仿真運(yùn)行記錄等方面的管理制度，并能有效地貫徹實(shí)施。二是探索出了以項(xiàng)目責(zé)任人為培訓(xùn)質(zhì)量控制中心、以項(xiàng)目策劃為培訓(xùn)運(yùn)行協(xié)調(diào)中心、各部門各行其責(zé)的培訓(xùn)管理新模式。制定了培訓(xùn)管理工作流程，建立了培訓(xùn)管理人員崗位工作標(biāo)準(zhǔn)，采取項(xiàng)目責(zé)任人、培訓(xùn)督導(dǎo)專責(zé)、班主任隨班聽課，培訓(xùn)督導(dǎo)專責(zé)隨時(shí)抽查的方式，使培訓(xùn)教學(xué)井然有序。為確保培訓(xùn)質(zhì)量，還建立了學(xué)員、送培單位和上級(jí)主辦部門的三級(jí)評(píng)價(jià)機(jī)制。

培訓(xùn)教學(xué)計(jì)劃內(nèi)容具體，針對(duì)性強(qiáng)。為系統(tǒng)地、規(guī)范地和有計(jì)劃地開展仿真培訓(xùn)，根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行相關(guān)工種的技能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、職業(yè)技能鑒定規(guī)范和崗位規(guī)范的要求，針對(duì)不同層次、不同工種人員的培訓(xùn)要求，編寫了各類仿真培訓(xùn)教學(xué)計(jì)劃、培訓(xùn)大綱和職鑒規(guī)范等。編寫了初級(jí)工、中級(jí)工、高級(jí)工、技師培訓(xùn)的仿真培訓(xùn)大綱和職業(yè)技能鑒定規(guī)范等教學(xué)文件，編寫了職業(yè)教育仿真教學(xué)大綱。重視仿真培訓(xùn)教材及題庫(kù)的建設(shè)工作，每臺(tái)仿真機(jī)都有相應(yīng)的培訓(xùn)規(guī)程、培訓(xùn)教材、參考教材，試題庫(kù)齊全。開發(fā)編制了仿真培訓(xùn)規(guī)程、仿真培訓(xùn)專用教材，建立了完整的變電類仿真專業(yè)試題庫(kù)，能滿足仿真培訓(xùn)和職業(yè)技能鑒定的需要。

強(qiáng)化班主任管理的服務(wù)意識(shí)。建立了培訓(xùn)班班主任工作制度，明確了班主任工作職責(zé)和任務(wù)、工作流程。在培訓(xùn)班的管理過程中，嚴(yán)格實(shí)施班主任全過程跟蹤服務(wù)。班主任認(rèn)真執(zhí)行培訓(xùn)班管理制度，建立了培訓(xùn)情況反饋機(jī)制。為加強(qiáng)與企業(yè)、與學(xué)員之間的橫向聯(lián)系。一是不定期到基層單位收集送培單位對(duì)培訓(xùn)效果的反饋意見；二是印發(fā)問卷調(diào)查表，廣泛收集學(xué)員對(duì)培訓(xùn)工作的意見和建議，每期培訓(xùn)班結(jié)束時(shí)均由學(xué)員填寫反饋意見；三是形成將培訓(xùn)學(xué)員的測(cè)評(píng)意見。學(xué)員檔案管理資料齊全、管理規(guī)范。認(rèn)真抓好培訓(xùn)班開班前有準(zhǔn)備工作，責(zé)任人、班主任責(zé)任明確，提前做好培訓(xùn)教師、培訓(xùn)設(shè)施和培訓(xùn)教材等準(zhǔn)備工作。有完善的學(xué)員管理制度和程序，培訓(xùn)學(xué)員檔案資料齊備，建立有培訓(xùn)學(xué)員基本信息、培訓(xùn)內(nèi)容、考勤、成績(jī)等相關(guān)內(nèi)容檔案，每期培訓(xùn)班結(jié)束時(shí)，由培訓(xùn)班責(zé)任人和班主任負(fù)責(zé)整理所有資料并進(jìn)行歸檔保存。

三、培訓(xùn)業(yè)績(jī)

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關(guān)鍵詞：高壓電氣試驗(yàn) 仿真技術(shù) 三維

中圖分類號(hào)：TM743 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)1672-3791（2014）01（a）-0055-01

傳統(tǒng)的變電修試培訓(xùn)主要以教學(xué)視頻為主，學(xué)員通過觀看高壓電氣試驗(yàn)教學(xué)視頻獲取變電修試過程中需掌握的基本知識(shí)。但教學(xué)視頻的講解過程為事先編排好的一段演示流程，往往根據(jù)一定的側(cè)重點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此很難完整的展示出電氣設(shè)備試驗(yàn)過程中包括試驗(yàn)接線方式在內(nèi)的所有細(xì)節(jié)。

該系統(tǒng)的產(chǎn)生使學(xué)員可以從三維空間的角度觀看設(shè)備試驗(yàn)流程，可以自由的觀看試驗(yàn)接線中的所有細(xì)節(jié)部分，大大提高了培訓(xùn)效果。

1 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路、原則、原理、方案及關(guān)鍵技術(shù)等

本系統(tǒng)以單個(gè)設(shè)備的完整試驗(yàn)流程為獨(dú)立的培訓(xùn)環(huán)節(jié)分階段進(jìn)行設(shè)計(jì)，每個(gè)培訓(xùn)環(huán)節(jié)作為系統(tǒng)的一個(gè)演示模塊，如變壓器試驗(yàn)演示模塊等，每個(gè)演示模塊均自成體系，具備一套完整的變電修試教學(xué)內(nèi)容，如電流互感器絕緣電阻測(cè)量試驗(yàn)、局部放電試驗(yàn)和交流耐壓試驗(yàn)流程組成一個(gè)獨(dú)立的演示模塊和培訓(xùn)環(huán)節(jié)，所有設(shè)備的試驗(yàn)流程均以劇本的形式進(jìn)行演示，嚴(yán)格遵守相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

各演示模塊均以變電修試仿真演示系統(tǒng)為媒介進(jìn)行播放，保證了系統(tǒng)良好的可擴(kuò)展性，設(shè)備的新試驗(yàn)可以方便的加入到已有演示模塊當(dāng)中，更新后的信息可被仿真演示系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別并更新，新型設(shè)備試驗(yàn)流程也可以設(shè)計(jì)成新的演示模塊，并導(dǎo)入到仿真演示系統(tǒng)中進(jìn)行瀏覽。

基于準(zhǔn)軍事化的變電修試仿真演示系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)三維設(shè)備試驗(yàn)場(chǎng)景，用戶可以隨時(shí)進(jìn)入到試驗(yàn)場(chǎng)地中，以第一人稱視角觀察試驗(yàn)的過程，瀏覽各個(gè)細(xì)節(jié)。

1.1 功能介紹

本系統(tǒng)首先開發(fā)出一套三維演示平臺(tái)，即變電修試仿真演示系統(tǒng)，為各設(shè)備試驗(yàn)演示模塊提供媒介。三維演示平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了變電修試過程的實(shí)時(shí)三維演示，并提供了漫游功能，學(xué)員可以在試驗(yàn)場(chǎng)地三維空間中漫游。

1.2 技術(shù)特點(diǎn)

（1）本系統(tǒng)針對(duì)變電修試的教學(xué)培訓(xùn)特點(diǎn)，專門設(shè)計(jì)了一套變電修試仿真演示系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過實(shí)時(shí)三維的形式演示變電修試過程。

（2）本系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單，可擴(kuò)展性強(qiáng)，所有的培訓(xùn)內(nèi)容都可以單獨(dú)設(shè)計(jì)，減小了系統(tǒng)開發(fā)的難度，所有的教學(xué)演示環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)完成后，本系統(tǒng)可以將其有機(jī)整合。

1.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和框架

1.4 測(cè)試方法和要求

（1）變壓器試驗(yàn)。

將變壓器試驗(yàn)演示模塊導(dǎo)入到變電修試仿真演示系統(tǒng)中，觀看變壓器試驗(yàn)流程，試驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)包括：測(cè)量繞組連同套管的直流電阻試驗(yàn)；絕緣電阻測(cè)量試驗(yàn)；測(cè)量繞組連同套管的介質(zhì)損耗角試驗(yàn)；測(cè)量繞組連同套管的直流泄漏電流試驗(yàn)；變壓器繞組連同套管的交流耐壓試驗(yàn)等5個(gè)試驗(yàn)。試驗(yàn)中安全措施應(yīng)做好，接線應(yīng)正確，試驗(yàn)儀器操作應(yīng)規(guī)范，同時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)漫游功能。

（2）真空斷路器試驗(yàn)。

將真空斷路器試驗(yàn)演示模塊導(dǎo)入到變電修試仿真演示系統(tǒng)中，觀看真空斷路器試驗(yàn)流程，試驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)包括：絕緣電阻測(cè)量試驗(yàn)；導(dǎo)電回路電阻測(cè)量試驗(yàn)；分合閘動(dòng)作時(shí)間與速度測(cè)量試驗(yàn)；分合閘動(dòng)作電壓測(cè)量試驗(yàn)；交流耐壓試驗(yàn)等5個(gè)試驗(yàn)。試驗(yàn)中安全措施應(yīng)做好，接線應(yīng)正確，試驗(yàn)儀器操作應(yīng)規(guī)范，同時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)漫游功能。

（3）電流互感器試驗(yàn)。

將電流互感器試驗(yàn)演示模塊導(dǎo)入到變電修試仿真演示系統(tǒng)中，觀看電流互感器試驗(yàn)流程，試驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)包括：絕緣電阻測(cè)量試驗(yàn)；局部放電試驗(yàn)；交流耐壓試驗(yàn)等3個(gè)試驗(yàn)。試驗(yàn)中安全措施應(yīng)做好，接線應(yīng)正確，試驗(yàn)儀器操作應(yīng)規(guī)范，同時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)漫游功能。

（4）氧化鋅避雷器試驗(yàn)。

將氧化鋅避雷器試驗(yàn)演示模塊導(dǎo)入到變電修試仿真演示系統(tǒng)中，觀看氧化鋅避雷器試驗(yàn)流程，試驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)包括：絕緣電阻測(cè)量試驗(yàn)；泄漏電流測(cè)量等2個(gè)試驗(yàn)。試驗(yàn)中安全措施應(yīng)做好，接線應(yīng)正確，試驗(yàn)儀器操作應(yīng)規(guī)范，同時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)漫游功能。

（5）電力電纜試驗(yàn)。

將電力電纜試驗(yàn)演示模塊導(dǎo)入到變電修試仿真演示系統(tǒng)中，觀看電力電纜試驗(yàn)流程，試驗(yàn)內(nèi)容應(yīng)包括：絕緣電阻測(cè)量試驗(yàn)；交流耐壓試驗(yàn)等2個(gè)試驗(yàn)。試驗(yàn)中安全措施應(yīng)做好，接線應(yīng)正確，試驗(yàn)儀器操作應(yīng)規(guī)范，同時(shí)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)漫游功能。

2 該系統(tǒng)的開發(fā)的意義和推廣應(yīng)用前景

基于準(zhǔn)軍事化的變電修試模擬仿真培訓(xùn)系統(tǒng)開辟了高壓電氣試驗(yàn)教學(xué)的新模式，它可以為高壓電氣試驗(yàn)人員帶來全新的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。由于其具有很強(qiáng)的可控性，因此，用戶完全可以控制整個(gè)演示系統(tǒng)的開發(fā)過程，最終完成的仿真演示系統(tǒng)的演示效果也將完全符合用戶的實(shí)際需求。仿真演示系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)視頻教學(xué)模式的局限性，對(duì)高壓電氣試驗(yàn)?zāi)酥磷冸姍z修全新教學(xué)培訓(xùn)模式的探索具有極其深遠(yuǎn)的意義。培訓(xùn)系統(tǒng)以分離模式開發(fā)設(shè)計(jì)，其中變電修試仿真演示軟件可以應(yīng)用到日常變電檢修工作的各個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中，所制作出的仿真教學(xué)演示模塊可以無縫的嵌入到系統(tǒng)當(dāng)中，從而實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的應(yīng)用推廣。

參考文獻(xiàn)