變電仿真培訓精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇變電仿真培訓，期待它們能激發您的靈感。

篇1

論文摘要：闡述了變電仿真培訓如何針對不同層次培訓對象采用相應的培訓方案，指出現有的變電仿真培訓存在的問題和解決對策。

論文關鍵詞：變電運行；仿真；培訓

隨著電網的迅猛發展，迫切要求電力職工具有更高的技能水平和業務素質，職工技能水平的高低，直接影響到電網的安全生產和經濟效益。而變電運行崗位是供電企業中最重要的生產崗位之一，直接關系到電網安全穩定運行。變電運行人員責任重大，技能水平要求高，培訓需求迫切。變電仿真培訓是對變電運行人員進行的各類技術培訓中最為有效的方法之一。

仿真變電站是利用計算機技術和仿真技術及多媒體技術，根據變電站一、二次設備及接線進行設計，為受培訓學員提供一個近似的變電站工作平臺。培訓學員可以在仿真設備上進行相應的操作，使他們能在較短的時間內，變電運行技術技能得到迅速的提高。因此，目前仿真培訓已成為變電運行人員取證、復審、考核、職業技能鑒定、技術技能競賽等首選的手段和工具。

一、變電仿真培訓分類

電力培訓中心開展多層次的變電仿真培訓，提高全體變電運行人員操作技能水平和事故處理能力。根據現有的仿真系統培訓目標的定位，培訓對象主要分為以下幾個層次。

1.崗位取證培訓

崗位取證培訓主要分為上崗取證培訓和已取到上崗證的員工定期復審輪訓兩大類。

上崗取證培訓的人員，目前主要是新進員工，他們從以理論教學為主的學校到實際的工作崗位，其跨度相當大。他們具有一定的電氣理論知識，但實踐經驗缺乏，仿真培訓將為這種跨越提供成功的對接。上崗取證培訓，主要學習調度規程、倒閘操作規程，編寫相對簡單的倒閘操作票并根據操作票進行規范化的倒閘操作訓練、設備的巡視及進行相對簡單的事故分析判斷和處理，為他們快速勝任變電運行工作搭建良好的平臺。

對于取證員工的培訓主要以講授、示范和操作訓練相結合的培訓方式為主。

2.崗位復審培訓

已取到上崗證的員工每三年參加一次復審培訓，他們具有較豐富的實踐經驗，復審培訓則以新版或新修訂的與變電運行相關的規程、規定中新修訂條款為內容進行宣貫，開展省調年度繼電保護整定方案及運行規定要點及反措宣貫、“四新”技術在系統中的應用的介紹和變電運行典型事故案例分析判斷和處理、現場運行經驗交流研討。使受訓的運行人員不僅溫故而知新，而且達到更上一層樓的效果。

對于復審員工的培訓主要以講座、討論交流、分析判斷處理為主并輔以必要的技術講解。

3.職業技能鑒定前的培訓和鑒定

以職業技能鑒定促進運行人員運行技術技能的提升，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練及技能鑒定的平臺。幫助參加技能鑒定的人員較系統地掌握實際操作技能，熟悉各種事故和故障的現象、特點、分析判斷和處理的方法，快速提高他們的技術技能水平和心理素質。仿真站的應用使職業技能鑒定工作走上規范化、科學化的軌道。

4.班組長及以上人員的培訓

隨著電網的快速發展，新設備、新技術不斷地在變電站中進行推廣和運用，新規程規定的不斷實施，使變電運行人員，特別是變電運行班組長及以上人員面臨著不斷進行知識更新的需求。開展事故預想并進行危險點分析和預控，推廣執行任務令，二次回路操作規定，典型事故處理，大二次、調控一體化信號的分析處理，智能變電站一、二次設備，安全管理培訓，撰寫專業技術、管理論文或總結（心得），以提高他們的綜合能力。

5.技能競賽前集訓和競賽

為提高變電運行人員學習技術技能的積極性，相關部門會定期地組織各種形式的技術技能競賽，通過競賽推動了運行人員技術技能水平的提高，營造出“比、學、趕、幫、超”的良好氛圍。而仿真站是選拔參賽選手和賽前集訓及競賽的最好場所。近年來的這類比賽均在仿真站進行，因此以競賽為目的的仿真訓練比以提高運行技術技能水平為目的的仿真培訓更具針對性。改變了過去由于變電站操作受客觀條件的限制，技能競賽考試只能“紙上談兵”的局面。

二、變電仿真培訓存在的問題

1.仿真系統的仿真能力還不盡如人意

（1）硬仿真變電站。采用數學—物理模擬的硬仿真變電站受不可更改的模擬盤結構的限制，只能是一個相對典型的變電站界面，與綜合自動化變電站培訓軟仿真系統比較，主要是直觀性好，使用操作方便。但可擴充性差，而且不具備遠程培訓的功能，目前已經被淘汰了。

（2）綜合自動化變電站軟仿真系統?？蓴U充性較好，而且具備遠程培訓的功能，使用操作方便，系統反應速度較快，分組操作互不影響，但組內操作互相影響。異常情況仿真能力不足。

（3）三維變電站軟仿真系統。是集控模式變電站仿真系統，與綜合自動化變電站軟仿真系統比較，主要是按照設備實物進行三維建模，形象逼真，具有較完善的變電站設備巡視功能。多人同時訓練、互不影響。異常情況仿真能力有所提升，但設備異常等仿真方面與現場實際情況相比仍然存在較多的差異。三維操作復雜，系統反應速度慢，對于年齡偏大、計算機“玩得”不是很熟練的學員，在仿真系統使用操作上造成較大的困難。

（4）集控站仿真系統（調控一體化仿真系統）。是在集控模式仿真變電站上發展起來的，是仿真一個地區或省網部分地區的若干個變電站組成假想的電網，潮流和計算精度均存在問題。而且仿真集控站難以跟上電網發展的需求，存在一定的滯后性。仿真系統與變電運行人員真正面對的工作環境之間存在較大的差異，集控站運行人員在監盤、事故處理的訓練上針對性雖然有所提升，但還是難以做到盡善盡美。

2.工學矛盾突出

由于電網迅猛發展，變電站也愈來愈多，運行人員總人數卻不增反減。由于各供電企業實施少人值班、減人增效、減少培訓成本等措施，執行定崗定編，一個蘿卜一個坑，因此抽調已經定崗的運行人員脫產學習，有一定的困難，工學矛盾相當突出。

3.對資深學員培訓缺乏經驗

目前的變電仿真培訓主要是取證與復審兩大類，對這兩類培訓無論是培訓內容還是培訓方法都是比較成熟的。但對資深人員的培訓，如：變電運行班組長及以上人員的培訓或技師、高級技師鑒定前的培訓目前還比較缺乏經驗，還處于摸著石頭過河的階段。

三、對策

我們應客觀地對待變電仿真培訓中存在的實際問題，根據培訓中心實際情況，揚長避短，突出重點，注重變電運行人員關鍵技術、關鍵能力的培養和訓練，并且采取以下的措施。

1.進一步發展與提升仿真變電站功能，確保仿真的正確性、易維護性、易擴充性

仿真系統應具備操作簡單、易于修改，便于維護的功能。用戶可在使用過程中，按照各自變電站的實際情況進行適當的修改，使其更貼近實際運行中的變電站。同時還應提供與現場正在運行的電力系統相連接的接口，即可獲取現場的實時數據，使仿真系統的基礎數據更真實可信，盡可能地使仿真系統與現場保持一致性。

2.仿真系統的仿真水平有待進一步完善，提高三維操作的便捷性，提升系統的反應速度

操作的便捷和系統反應快速，可以讓培訓的學員集中更多的時間和精力用于提升專業技能上。另外，變電仿真系統不是建得愈多愈好，建得再多，也不能仿真系統內的所有變電站。關鍵在于能仿真系統內變電站的主要類型，關鍵在于完善，建一個站是一個站，每個站都能派上一個站的用場。否則，不僅浪費了精力，而且浪費了財富。

3.軟仿真變電站完全采用軟件的形式實現，具有完善的遠程培訓功能

可以突破時空的限制，依托電力系統局域網的技術平臺，進行遠程培訓。目前遠程培訓主要是針對已取到上崗證的員工定期復審輪訓，因為這部分員工的工學矛盾特別突出。

4.在教學內容上，突出針對性、實效性和適度的超前性原則

培訓教師必須深入各供電企業調研培訓需求，找出各層次尤其是高層次學員迫切需要學習的知識和技能，并獲取最新技術設備信息，分析整理制作成課件后作為培訓的內容。例如：隨著智能電網的發展，各地區電網調控一體化的實施，地區調度控制中心監控人員（由原來的運行人員抽調來的）急需進行崗位培訓。培訓中心主動適應電網發展的需求，通過調研后確定培訓的內容為：主要設備典型繼電保護及自動裝置的配置、動作條件及配合；地區調度控制中心信號類型、分類原則、分析處理；電網的理論知識；電網的倒閘操作和電網的事故處理等。從去年開始舉辦了十多期地區調度控制中心監控人員上崗取證培訓班，使監控人員技能水平迅速提升，快速適應新崗位的要求。

篇2

關鍵詞：變電站 培訓仿真系統 應用

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2011)12-0161-01

變電站仿真培訓系統能夠全面，逼真，還原變電站實際一二次設備，如主控室、控制屏、保護屏及設備連接狀況，可在計算機監控界面、三維設備場景進行相應操作，采用鼠標點擊的操作方式，簡單、直觀、易學。準確的仿真擾動發生時刻和其后時間內繼電保護及自動裝置的動作情況，實時計算各種復雜故障和組合故障，事故設置更加靈活、更加隨機，能設置成千種事故題目，具有很強的現場感和可操作性。

1、仿真系統的特點

(1)仿真范圍全面，電壓等級從330kV-10kV（包括380V所用部分），逼真，一二次設備均按實際設備比例設計，主接線典型，具有很強的現場感和可操作性。

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

(3)基于Web技術的遠程培訓，學員可以在網絡內的任何一臺終端登錄服務器利用仿真程序進行仿真培訓，完成仿真操作培訓、討論和答疑等功能。

(4)實時故障計算可以計算各種復雜故障和組合故障，事故設置更加靈活、更加隨機，能設置成千種事故題目。

(5)采用多媒體技術，仿真界面效果逼真?；?D技術的多媒體變電站一次設備現場環境仿真，完成現場設備的操作和巡視。

2、仿真軟件系統

2.1 系統模型

(1)通過一次建模和二次建模形成的虛擬變電站仿真系統中所有設備的建模，主要進行初始潮流運算、故障計算分析、一次設備狀態、二次設備狀態、設備操作的處理；

(2)負責與綜合仿真系統其他功能模塊的通訊和數據交換的功能；

(3)實現調試、復歸、快照/導回、故障設置、培訓計劃及教案生成、狀態監視、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 監控系統

模擬仿真變電站原廠家的監控后臺系統，其界面和操作方法與實際系統一致，可培訓運行人員對監控系統的使用和了解。能夠實現：數據采集與處理、多種報警方式（簡報信息窗報警與語音報警、故障推畫面告警）、自動控制與調節、圖形顯示（接線圖、潮流圖及信息量圖）、報表功能、記錄功能、綜合電壓與無功調節功能，及完整再現四遙操作功能。

2.3 二次保護控制裝置

繼電保護、自動裝置、中央信號、故障錄波、測量儀表、直流系統、備用電源自投、遠動裝置、微機五防、安控裝置等。包括上述各回路中的壓板、試驗端子、熔絲、按鈕、信號燈。各種保護及控制屏的界面與實際設備一致，盡可能逼真地反映變電站控制系統、保護系統及自動裝置等的各種運行工況、各種功能和操作切換。

2.4 一次設備三維場景

仿真系統的一次設備及就地操作采用三維虛擬現實視景仿真，逼真地再現變電站現場場地、變壓器、母線、斷路器、隔離開關、接地刀閘、操作機構、冷卻系統、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組、直流開關、直流隔離開關等一次設備及設備的操作過程、動作過程和正常運行是的設備狀態。

3、仿真系統功能

3.1 日常操作、監盤培訓

3.1.1 監盤和抄表

實現變電運行人員的監盤工作：包括一、二次系統的運行監視，站用電交流系統的運行監視，站用電直流系統的運行監視。

3.1.2 操作培訓

涵蓋變電站典型操作票中的所有操作，包括主接線圖、虛擬現實系統中全部一次設備，及站用交、直流系統的倒閘操作；二次部分繼電保護壓板的投退；自動裝置的投切、液晶面板的操作、打印、保護定值修改等；并包括驗電、掛地線操作；各種操作的遙測、遙信量均實時響應。

3.1.3 巡視檢查培訓

按照運行規程所規定的項目和巡視周期,利用虛擬現實系統進行一、二次設備的巡視，包括巡視所用的所有專用工具。采用虛擬現實技術、以三維方式展現變電站所有設備，包括變電站正常、異常、非正常運行工況下的現象和聲音等現場所有場景，逼真的仿真設備的正常與異常狀態，達到身臨其境的效果。

3.2 事故處理培訓

設置事故分線路、變壓器、母線、斷路器、直流系統等五個方面。在設置的事故中其類型（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（永久或瞬間）、地點（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，同時還可以與斷路器、繼電保護及自動裝置誤動、拒動排列組合。利用設置事故可進行各種事故演練、重演，提高學員對事故處理的能力，運行人員通過正確的操作可緩和事故的影響或恢復系統正常運行，若處理不當，則將造成故障擴大。

3.3 三維交互式虛擬現實場景仿真

在仿真變電站的一次設備仿真和一次設備巡視系統中，利用3D虛擬現實技術實現變電站一次設備、二次設備的三維重現，可以對場景中的一次設備進行就地操作，并可對場景中的設備進行巡視、檢查、記錄等，形象逼真的模擬現場的掛牌、掛地線和驗電等不同的工作方式。

在三維場景中的所有操作和巡視，仿真系統都有記錄，教員可以根據這些操作記錄并結合考核系統，對學員進行自動或者手動評分，科學公正的評價學員的培訓效果。

4、結語

篇3

關鍵詞：變電站；數字物理混合；仿真培訓系統；電網運行

中圖分類號：TM933文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）07-0015-04

變電站作為電力系統的一個重要部分，其運行狀況好壞直接影響到整個電網運行的安全，變電站事故中有相當一部分是由人為操作不當造成的。這其中既有由于電網調度員誤發調度令、對異常處理措施不當造成的事故，也有由于變電運行人員走錯間隔導致的誤操作事故、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、帶負荷拉合刀閘、設備缺陷和異常未能及時發現造成的事故。對事故判斷不準和向調度匯報不清楚而延誤故障處理時間、事故發生后處理不當使事故范圍擴大化、對二次設備誤操作而引發的事故等情況較多，造成了人身傷亡、設備損壞，甚至發生電網解列、電網崩潰等大面積停電事故。

因此，為保證電網安全、可靠、經濟地運行，就必須提高電網調度員、變電站運行人員的技術素質和技能水平，加強變電站運行人員和電網調度員的培訓。近年來，隨著電力行業培訓仿真技術的發展，各類培訓仿真系統在電力行業應用越來越廣，在提高生產運行人員的生產技能方面發揮了重要的作用。

一、變電站培訓系統仿真的發展現狀

近十幾年來，我國變電站培訓仿真系統獲得了很大的發展。仿真范圍逐步擴大、仿真的逼真度逐步提高?，F存的變電站培訓仿真系統，根據變電站一次部分控制操作以及保護屏柜實現方式，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）帶盤臺模式

帶盤臺模式是指用外觀與實際變電站1：1的開關控制屏和保護屏硬件組成變電站仿真培訓系統的主控室和保護室，主要由后臺計算機支持這些硬件的操作和顯示。該系統的硬件配置主要有模擬控制盤、模擬繼電器保護盤、變電站配電裝置、變電站主接線操作模擬盤、計算機控制仿真系統。其中計算機控制仿真系統是變電站培訓仿真系統的核心，它擔負模擬變電站的仿真，復現變電站主控室現象的任務。接收模擬盤的信息，控制模擬盤的動作和信號。這種帶有硬件盤臺的變電站仿真培訓系統是最早應用的培訓系統模式。帶硬件盤臺的仿真培訓系統需要配備大量的硬件裝置、設備，擴展性差，升級改造困難，同時硬件盤臺并沒有包括變電站中保護、測控柜等實際裝置，與現場相比逼真度存在差距，培訓效果不夠理想。

（二）純軟件仿真培訓模式

純軟件仿真培訓模式是指變電站內的開關控制屏、保護屏、模擬屏、室外和室內的主設備及主接線等所有設備全都用軟件仿真，除計算機外沒有任何硬件，該系統采用多媒體仿真模式，仿真變電站的有關電氣設備，包括一次設備、控制系統、中央信號系統以及繼電保護和自動裝置的面板均可在計算機屏幕上動態顯示。軟件模式的仿真培訓系統很快便以其便捷、經濟等優點受到電力部門的青睞，目前應用較廣。在這種模式中傳統控制室中的保護屏、控制屏、中央信號屏等物理設備均被計算機監控平臺所代替，所有監控功能都通過人機交互界面實現與培訓人員的互動。省去了大量硬件設備，大大提高了可靠性，并且有利于系統更新升級。但是軟仿真模式的培訓仿真系統由于所有的操作和顯示都是在微機屏幕上進行，與實際現場環境差距大，真實感較差，培訓效果也不太理想。

（三）混合仿真培訓模式

混合仿真培訓模式將數字化的電網仿真與變電站中全部真實的二次設備（包括監控系統、保護柜、測控柜、音響、燈光等）有機結合成為的混合仿真培訓系統。目前，該類系統主要采用將數字化電網仿真與部分真實設備相結合的仿真模式，將數字化電網仿真結果通過數字模擬量轉換卡轉換為-3.53~3.53V的弱電交流量，再輸出到經過改造的保護裝置的內部采樣插件上，并通過開關量輸入卡采集模擬斷路器的位置，從而實現斷路器的動作的仿真，這種仿真方式只采用部分真實設備，并且需要對實際的保護柜進行改造才能以適應該仿真系統，并且可擴展性較差，新增加的保護設備無法直接接入（必須經過改造）培訓仿真系統，該類系統的仿真效果與現場的一致性仍存在差距。

二、變電站數字物理混合仿真培訓系統概述

變電站數字物理混合仿真培訓系統是將數字化的電網一次設備仿真與實際變電站二次設備相結合的數字物理混合仿真技術。即監控系統、保護及測控裝置、五防系統、燈光、音響等采用現場真實物理設備，而該變電站一次設備、鄰近電網及其一次設備、二次設備等采用數字仿真。其中數字仿真部分采用變電站實時仿真與全動態電網混合仿真技術，即詳細仿真的變電站采用實時仿真技術，變電站所在電網采用暫態、中期、長過程一體化仿真計算技術，實現電網的全動態仿真，從而既能詳細而真實再現變電站一次設備的行為，也能逼真地再現大電網的各類動態過程對變電站的影響。數字仿真電網再通過高速的通信系統，高速的開關量采集、輸出系統，高速、高精度的數字模擬量轉換系統和仿真功率放大器與真實的變電站二次設備有機結合，實現了變電站軟仿真子系統、數字電網仿真的一次、真實的二次設備仿真放置于同一個仿真系統中，有機連接、靈活配置，營造了十分逼真的變電站運行環境。從而實現對現場各類運行人員的培訓需求：如變電站運行人員、繼電保護人員、檢修人員及相關的管理人員等，同時能完成人員培訓、技能鑒定、崗位考核等各項工作。

三、變電站數字物理混合仿真培訓系統架構

圖1給出了變電站數字物理混合仿真系統的總體架構。其中電網及變電站的數字仿真部分通過接口系統實現變電站電磁暫態仿真與電網全動態仿真的有機結合，其他變電站軟仿真也是基于同一個的電網仿真，從而可以實現變電站軟仿真、混合仿真的一體化。數字電網仿真結果的瞬時值通過高速通信系統傳送到高速、高精度同步數字模擬轉換器形成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動變電站的實際二次設備。數字仿真系統通過高速開關量采集系統實時檢測到變電站開關和刀閘的狀態，從而將數字仿真和實際二次設備有機結合起來，實現了數字仿真與變電站實際二次設備的無縫閉環連接。仿真培訓系統通過開關量輸出系統驅動非電氣量保護動作模擬硬接點、變壓器有載調壓模擬硬接點、風冷控制模擬硬接點等，實現變壓器的非電氣量保護動作的模擬。

四、變電站數字物理混合仿真培訓系統功能

變電站數字物理混合仿真培訓系統是將電網仿真、變電站實時仿真、變電站綜合自動化系統仿真和教員與學員系統有機結合為一體化的系統，不但實現了地區電網生產運行過程的全仿真，也可以正確反映變電站、變電站綜合自動化系統和電網的相互作用、相互影響，可以對運行人員進行全方位的仿真培訓。系統的主要應用功能如下：

（一）培訓運行人員和相關管理人員

培訓基本的運行技能。對新員工進行上崗培訓，對老員工的基本運行能力進行培訓及考核，使其熟悉變電站一二次設備、變電站綜合自動化系統、集控站監控系統、電網結構、運行方式、電網潮流，掌握基本運行操作及運行規程，熟練使用實時監控系統（變電站綜合自動化系統和電網調度自動化系統）及其他應用軟件。

事故分析及處理?？蛇M行開關、刀閘、變壓器、母線、線路、發電機組、電容器等各種設備及其相關的故障處理培訓，訓練變電站運行人員發現事故、異常，依據仿真的電網環境判斷故障和處理故障，并在訓練結束后對事故進行分析，重放事故發生和處理的全過程。通過仿真訓練可以使運行人員了解各種事故發生的現象、原因及變化過程，總結積累處理經驗，增強他們事故處理時的自信心。

變電站一次設備正常和特殊巡視訓練。通過變電站一次設備三維交互式漫游巡視系統，實現變電站一次設備的三維重現和虛擬操作，受訓人員感到富有直觀性、形象性，有助于其熟悉了解現場情況，更好地將理論知識與實踐經驗相結合。

對于管理人員進行電網及變電站運行的概念性培訓。管理人員通過仿真培訓可以了解電網及變電站的現狀、運行方式、操作規程及電網和變電站運行的特性。

（二）聯合反事故演習

本系統可用于研究電網、變電站特點，對薄弱環節做好事故預想工作，完善各種事故應對方案，從而提高事故情況下的應對能力，克服以往反事故演習紙上談兵的局限性。仿真電網設置的常見事故及復雜事故發生后，將引起繼電保護的連鎖動作和電網潮流的變化，并顯示越限設備的報警提示，對此研究后可以總結事故處理經驗，制訂出合理的事故處理預案。做到事前有分析，事后有反饋，切實提高電網安全運行能力。

五、硬件系統

變電站數字物理混合仿真培訓系統的硬件系統由以下幾部分組成：教員臺，學員臺，仿真主機，變電站實際二次設備，電流、電壓功率放大器，高速、高精度同步輸出數字模擬轉換器，高速通信及開關量輸入輸出系統，混合仿真集成支撐平臺。

（一）教員臺

可以用仿真主機，運行教員子系統為教員管理和控制培訓過程提供支撐平臺。

（二）學員臺

使用與現場完全一致的監控系統工程畫面，保留所有現場監控系統功能，并與仿真模型建立通信連接。使學員在監控系統仿真界面上獲得在現場監控系統上相同的操作。

（三）仿真主機

運行全動態電網仿真子系統，是仿真系統的核心和中樞。仿真系統模型包括：鄰近電網的全動態電網計算模型、包括一次、二次設備模型、故障模型和異常模型。

（四）變電站實際二次設備

保護、測控、音響、燈光等裝置采用與現場完全相同的硬件設備，可以為受訓者提供真實的操作、監視手段，使得仿真機不僅可以培訓變電站運行人員的常規操作和監視，同時還能使他們熟悉和了解變電站重要二次保護裝置和屏面設備。

（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，進行功率放大使電流信號放大至0～20A、使電壓信號放大至0～100V，以驅動實際二次設備。放大器在與仿真信號連接是采用高阻差分方式，無公共連接點，這樣可保證仿真系統的安全工作，又可長線連接抗干擾，提高系統的小信號精度。仿真培訓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、高精度同步輸出數字模擬轉換器

將變電站實時仿真計算出的電壓和電流的數字量轉化為模擬量，是決定仿真精度的重要環節，其關鍵技術是實現各路數字模擬轉化（DA）的同步輸出，同時為了保證輸出波形的質量，每工頻周波的輸出點數大于60點，DA向功率放大器輸入模擬弱電信號。為了保證混合仿真系統的可擴展性，更好地適應變電站規模的變化，采用分布式同步實時仿真技術，即根據變電站電氣量需要嚴格同步的程度對各電氣量進行分組，每組電氣量在同一塊DA轉換器進行輸出保持嚴格的同步，多組DA轉換器通過高速PCI總線分布式工作，因此降低了以前依賴專用的DA轉換器的程度，這樣既可以保證仿真培訓的效果，又可以保證系統的高可擴展性和系統造價。

（七）高速通信及開關量輸入輸出系統

通過開關量輸入系統采集開關、刀閘動作情況、有載調壓接點，實現開關、刀閘狀態及變壓器抽頭位置的高速采集，將實際設備的狀態實時發送給變電站實時仿真計算。通過開關量輸出和繼電器模擬非電量保護動作、變壓器風冷控制硬接點等。

（八）混合仿真集成支撐平臺

混合仿真集成支撐平臺采用PCI總線技術將高速、高精度同步輸出數字模擬轉換器、高速通信系統和開關量輸入輸出系統緊密集成。變電站實時仿真子系統和實時操作系統均運行在混合仿真集成支撐平臺，實時操作系統通過硬件系統驅動軟件驅動數字模擬轉換器、高速通信系統和開關量輸入輸出系統（即用于對DA轉換器、開關量輸出和開關量輸入板卡的控制）是實現數字一次設備與二次物理設備有機聯系的接口系統，將變電站實時仿真計算結果實時刷新DA卡、將接口系統的自身狀態定時刷新DA轉換器的某個通道、通過開關量輸入系統采集開關、刀閘

的狀態、通過開關量輸出系統向實際設備發送指令。

六、軟件系統

混合仿真培訓系統的軟件系統主要由以下幾部分組成：交互式、分布式仿真軟件支撐平臺，全動態電網仿真子系統，教員與學員子系統，變電站實時仿真子系統，實時操作系統，硬件系統驅動子系統。

全動態電網仿真子系統、變電站軟仿真子系統、變電站實時仿真子系統、教員與學員系統軟件通過交互式、分布式仿真軟件支撐平臺的運行管理系統有機結合在一起組成整個數字仿真培訓系統，變電站實時仿真子系統通過實時操作系統的內核級調用與硬件系統驅動軟件集成，與物理設備完成無縫連接。

交互式、分布式仿真軟件支撐平臺是混合仿真培訓系統基礎，包括數據庫管理系統、仿真運行管理系統、人機界面系統、變電站一二次設備人機界面系統和仿真建模系統。數據庫管理系統采用商用數據庫與實時數據庫相結合的方式，實時數據庫是常駐內存數據庫，用來支持數據的快速訪問、處理。實時數據庫與商用數據庫有機結合的方式保證了數據庫的實時性和高效性，商用數據庫作為實時數據庫的持久存儲，較好地解決了分布式系統中數據庫系統的開放性、實時性和一致性問題，從而充分發揮了實時數據庫和商用數據庫各自的優勢。仿真運行管理系統，作為分布式仿真的運行支撐系統，實現了各個仿真應用之間的交互操作，是聯系各仿真子系統（軟仿真、電網仿真、混合仿真）各部分的紐帶，是分布式仿真系統的核心，為各個仿真應用軟件提供了位置透明、高效的虛擬運行環境，向子系統提供交互對象管理服務、時間管理服務、數據分發管理服務和應用程序接口。人機界面系統是全圖形人機接口，為教員和學員提供交互式操作媒介。變電站一二次設備人機界面系統采用了虛擬儀器技術、組件技術、3D建模技術和虛擬現實技術，可以構建各種電壓等級的虛擬變電站，包括變電站主控制室、控制屏、保護屏、中央信號屏、交直流屏等二次設備和現場一次設備，分為變電站一二次設備人機界面編輯系統、在線系統及變電站一次設備三維交互式虛擬場景系統。仿真建模系統通過圖形、模型和數據庫一體化建模技術，在畫面編輯時能夠提供特定電氣元件的計算模型，在生成畫面同時，能夠自動地生成或人為輸入電氣元件計算模型的參數，并插入到數據庫相關表格中，為電網仿真、變電站實時仿真等子系統提供拓撲數據和運行數據。

全動態電網仿真子系統采用暫態、中期、長過程一體化計算再現真實的電力系統的動態響應過程，采用了固定結構的稀疏矩陣、微分方程隱式梯形差分方程與網絡代數方程的聯立求解、強魯棒性牛頓―拉夫遜法非線性方程求解、自動變步長等技術保證電網仿真計算的快速性和穩定性。

教員與學員子系統為教員管理和控制培訓過程提供支撐平臺，功能由四部分組成，即：系統管理功能、培訓前運行方式和教案準備、培訓中的操作和進度控制、培訓后分析和評估。系統管理功能包括時間管理、用戶管理、運行方式管理等；培訓前運行方式和教案準備包括選擇運行方式數據、整定初始方式、預設故障和事件；培訓中的操作和進度控制是指教員對培訓進程的控制、對電力系統模型的操作、設置故障和事件、管理和監視學員的操作；培訓后分析和評估包括使用事件記錄、曲線、報表等工具分析學員操作的效果，利用事故追憶再現學員的處理過程和系統的變化過程，利用評價工具對學員的操作進行評價。

變電站實時仿真子系統在變電站中一次設備的三相暫態模型及外網動態等值模型基礎上，采用電磁暫態計算理論實現變電站的詳細仿真計算。通過接口算法實現變電站實時仿真與全動態仿真的在線交互，保證變電站的動態響應的準確性。變電站實時仿真子系統運行在實時操作系統基礎上，實時操作系統可配置成單任務模型，保證實時仿真子系統的最高優先級的運行級別，實時操作系統運行于混合仿真集成支撐平臺，并通過硬件系統驅動軟件驅動硬件系統。

七、結論

本文研究開發的變電站數字物理混合仿真培訓系統是在軟仿真模式的變電站仿真技術基礎上，結合電力系統的實時仿真技術，將數字化的電網仿真與變電站中全部真實的二次設備有機結合成為的物理與數字混合仿真培訓系統，使受訓的變電站運行人員、繼電保護人員、檢修人員及相關的管理人員在完全真實的變電站環境內接受訓練，同時能夠完成人員培訓、技能鑒定、崗位考核等各項工作，能有效地提高現場運行人員素質水平。該系統已在石家莊電力培訓學校220kV教學變電站培訓仿真系統中，取得了很好的培訓效果。

參考文獻

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一、基地概況

基地仿真培訓裝置于1991年開始規劃建設，于1993年建成了發電廠及變電站電氣運行模擬培訓裝置（兩套）和電網微機調度自動化系統；1995年建成220kV變電站仿真培訓裝置；1996年建成200MW火電機組仿真機。2004年，建成一套變電站/地調仿真系統。該仿真系統為一機多模，包括：35kV變電站、110kV變電站、220kV變電站和500kV變電站仿真系統和地調仿真。2008年和2010年，新建2個仿真培訓室和新建220kV變電站3D仿真系統。2011年，新建2個仿真培訓室和220kV電網—變電站調控一體化仿真系統。

基地現有仿真機房7個，變電類仿真機房總面積1000平方米，仿真培訓工位150個，能滿足重慶電網各種層次的生產運行培訓、職業技能鑒定、職業教育和技能比武的需要?；噩F有專職指導教師13名，其中高級職稱9人，占69.2%，中級職稱2人，占15.4%，已取得電力行業的專職指導教師11人，占84.6%。另外，基地還選聘重慶市電力公司從電運行的高級工程師和高級技師等10名現場技術人員長期承擔變電運行仿真的教學任務。

二、教學管理

為規范培訓管理流程，基地建立了培訓運行的保障體系和評價機制。針對培訓工作特點，完善培訓管理機制和培訓運行機制。一是加強培訓制度建設，健全培訓工作管理機制，教學培訓制度健全、規范，建立了規范的培訓需求分析、培訓項目開發和培訓評價體系，制定了仿真設備管理、仿真設備維護、仿真運行記錄等方面的管理制度，并能有效地貫徹實施。二是探索出了以項目責任人為培訓質量控制中心、以項目策劃為培訓運行協調中心、各部門各行其責的培訓管理新模式。制定了培訓管理工作流程，建立了培訓管理人員崗位工作標準，采取項目責任人、培訓督導專責、班主任隨班聽課，培訓督導專責隨時抽查的方式，使培訓教學井然有序。為確保培訓質量，還建立了學員、送培單位和上級主辦部門的三級評價機制。

培訓教學計劃內容具體，針對性強。為系統地、規范地和有計劃地開展仿真培訓，根據電網運行相關工種的技能等級標準、職業技能鑒定規范和崗位規范的要求，針對不同層次、不同工種人員的培訓要求，編寫了各類仿真培訓教學計劃、培訓大綱和職鑒規范等。編寫了初級工、中級工、高級工、技師培訓的仿真培訓大綱和職業技能鑒定規范等教學文件，編寫了職業教育仿真教學大綱。重視仿真培訓教材及題庫的建設工作，每臺仿真機都有相應的培訓規程、培訓教材、參考教材，試題庫齊全。開發編制了仿真培訓規程、仿真培訓專用教材，建立了完整的變電類仿真專業試題庫，能滿足仿真培訓和職業技能鑒定的需要。

強化班主任管理的服務意識。建立了培訓班班主任工作制度，明確了班主任工作職責和任務、工作流程。在培訓班的管理過程中，嚴格實施班主任全過程跟蹤服務。班主任認真執行培訓班管理制度，建立了培訓情況反饋機制。為加強與企業、與學員之間的橫向聯系。一是不定期到基層單位收集送培單位對培訓效果的反饋意見；二是印發問卷調查表，廣泛收集學員對培訓工作的意見和建議，每期培訓班結束時均由學員填寫反饋意見；三是形成將培訓學員的測評意見。學員檔案管理資料齊全、管理規范。認真抓好培訓班開班前有準備工作，責任人、班主任責任明確，提前做好培訓教師、培訓設施和培訓教材等準備工作。有完善的學員管理制度和程序，培訓學員檔案資料齊備，建立有培訓學員基本信息、培訓內容、考勤、成績等相關內容檔案，每期培訓班結束時，由培訓班責任人和班主任負責整理所有資料并進行歸檔保存。

三、培訓業績

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關鍵詞：高壓電氣試驗 仿真技術 三維

中圖分類號：TM743 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2014）01（a）-0055-01

傳統的變電修試培訓主要以教學視頻為主，學員通過觀看高壓電氣試驗教學視頻獲取變電修試過程中需掌握的基本知識。但教學視頻的講解過程為事先編排好的一段演示流程，往往根據一定的側重點進行設計，因此很難完整的展示出電氣設備試驗過程中包括試驗接線方式在內的所有細節。

該系統的產生使學員可以從三維空間的角度觀看設備試驗流程，可以自由的觀看試驗接線中的所有細節部分，大大提高了培訓效果。

1 系統的設計思路、原則、原理、方案及關鍵技術等

本系統以單個設備的完整試驗流程為獨立的培訓環節分階段進行設計，每個培訓環節作為系統的一個演示模塊，如變壓器試驗演示模塊等，每個演示模塊均自成體系，具備一套完整的變電修試教學內容，如電流互感器絕緣電阻測量試驗、局部放電試驗和交流耐壓試驗流程組成一個獨立的演示模塊和培訓環節，所有設備的試驗流程均以劇本的形式進行演示，嚴格遵守相應的標準規范。

各演示模塊均以變電修試仿真演示系統為媒介進行播放，保證了系統良好的可擴展性，設備的新試驗可以方便的加入到已有演示模塊當中，更新后的信息可被仿真演示系統自動識別并更新，新型設備試驗流程也可以設計成新的演示模塊，并導入到仿真演示系統中進行瀏覽。

基于準軍事化的變電修試仿真演示系統提供實時三維設備試驗場景，用戶可以隨時進入到試驗場地中，以第一人稱視角觀察試驗的過程，瀏覽各個細節。

1.1 功能介紹

本系統首先開發出一套三維演示平臺，即變電修試仿真演示系統，為各設備試驗演示模塊提供媒介。三維演示平臺實現了變電修試過程的實時三維演示，并提供了漫游功能，學員可以在試驗場地三維空間中漫游。

1.2 技術特點

（1）本系統針對變電修試的教學培訓特點，專門設計了一套變電修試仿真演示系統，該系統可以通過實時三維的形式演示變電修試過程。

（2）本系統維護簡單，可擴展性強，所有的培訓內容都可以單獨設計，減小了系統開發的難度，所有的教學演示環節設計完成后，本系統可以將其有機整合。

1.3 系統結構和框架

1.4 測試方法和要求

（1）變壓器試驗。

將變壓器試驗演示模塊導入到變電修試仿真演示系統中，觀看變壓器試驗流程，試驗內容應包括：測量繞組連同套管的直流電阻試驗；絕緣電阻測量試驗；測量繞組連同套管的介質損耗角試驗；測量繞組連同套管的直流泄漏電流試驗；變壓器繞組連同套管的交流耐壓試驗等5個試驗。試驗中安全措施應做好，接線應正確，試驗儀器操作應規范，同時實現現場漫游功能。

（2）真空斷路器試驗。

將真空斷路器試驗演示模塊導入到變電修試仿真演示系統中，觀看真空斷路器試驗流程，試驗內容應包括：絕緣電阻測量試驗；導電回路電阻測量試驗；分合閘動作時間與速度測量試驗；分合閘動作電壓測量試驗；交流耐壓試驗等5個試驗。試驗中安全措施應做好，接線應正確，試驗儀器操作應規范，同時實現現場漫游功能。

（3）電流互感器試驗。

將電流互感器試驗演示模塊導入到變電修試仿真演示系統中，觀看電流互感器試驗流程，試驗內容應包括：絕緣電阻測量試驗；局部放電試驗；交流耐壓試驗等3個試驗。試驗中安全措施應做好，接線應正確，試驗儀器操作應規范，同時實現現場漫游功能。

（4）氧化鋅避雷器試驗。

將氧化鋅避雷器試驗演示模塊導入到變電修試仿真演示系統中，觀看氧化鋅避雷器試驗流程，試驗內容應包括：絕緣電阻測量試驗；泄漏電流測量等2個試驗。試驗中安全措施應做好，接線應正確，試驗儀器操作應規范，同時實現現場漫游功能。

（5）電力電纜試驗。

將電力電纜試驗演示模塊導入到變電修試仿真演示系統中，觀看電力電纜試驗流程，試驗內容應包括：絕緣電阻測量試驗；交流耐壓試驗等2個試驗。試驗中安全措施應做好，接線應正確，試驗儀器操作應規范，同時實現現場漫游功能。

2 該系統的開發的意義和推廣應用前景

基于準軍事化的變電修試模擬仿真培訓系統開辟了高壓電氣試驗教學的新模式，它可以為高壓電氣試驗人員帶來全新的學習體驗。由于其具有很強的可控性，因此，用戶完全可以控制整個演示系統的開發過程，最終完成的仿真演示系統的演示效果也將完全符合用戶的實際需求。仿真演示系統打破了傳統視頻教學模式的局限性，對高壓電氣試驗乃至變電檢修全新教學培訓模式的探索具有極其深遠的意義。培訓系統以分離模式開發設計，其中變電修試仿真演示軟件可以應用到日常變電檢修工作的各個環節當中，所制作出的仿真教學演示模塊可以無縫的嵌入到系統當中，從而實現本系統的應用推廣。

參考文獻