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500 kV综合自动化变电站仿真培训系统的实现 |
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| 500 kV综合自动化变电站仿真培训系统的实现 |
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作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2008-9-24 9:35:15  |
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张东英1，葛亮2，杨以涵1，周孝信3
1． 华北电力大学，北京 102206；2．四方公司，北京 100085；3．中国电力科学研究院，北京 100085
按综合自动化要求设计的500 kV变电站，采用了当前最先进的自动化技术，这对变电站运行人员的素质提出了更高的要求，因此必须配置仿真培训系统。
变电站仿真培训系统已经有近10年的研究开发历史，是一种比较成熟的技术。迄今，变电站仿真培训系统的仿真对象是常规变电站，它主要仿真控制屏、模拟盘、二次保护屏和电气主设备。变电站的自动化技术在这期间发展很快，为实现无人值守或少人职守，很多变电站按综合自动化模式设计。综合自动化变电站与常规变电站最大的区别在于二次部分，在硬件和运行维护环境上有很大区别。为了适应这种形势就必须开发综合自动化变电站的仿真培训系统。
本文结合南昌500 kV综合自动化变电站的仿真培训系统，介绍如何根据综合自动化变电站的实际情况来确定仿真培训系统的仿真范围、模式、培训内容、实现方法以及设计仿真要求，这些内容可作为仿真系统的设计目标和供开发后的测试标准参考。
1 南昌500 kV综合自动化变电站功能
南昌500 kV变电站的综合自动化部分采用分层分布式布置，下层为间隔层，上层为变电站层。间隔层由4个保护小间组成。每个保护小间有若干按间隔划分的屏柜。每个屏柜集中了控制、保护、采集等功能。变电站层为计算机网络系统，主控室有4台微机，其功能如下：
（1）操作员工作台1 运行CSC－2000监控系统，执行“四遥”功能；
（2）操作员工作台2 双机热备份；
（3）继保工程师站 用于保护管理、录波分析；
（4）防误工作站 运行操作票专家系统，具有自动生成操作票、模拟操作、防误操作逻辑校验等功能。
值长室有2台微机，1台用于Wab服务，1台用于专家系统。
（1）Web服务和变电运行管理机 用Web服务方式将全站信息对外发布，运行变电站运行管理信息系统
（2）专家系统机 完成在线报警信息处理和仿真培训任务。
2 仿真范围、模式、培训内容和实现方法
2．1 仿真范围
首先要确定所要模拟的变电站和系统。作为南昌500 kV综合自动化变电站的仿真培训系统，对本站需要详细仿真，出线对侧（即站外）可以简单地等值为通过对侧开关连接到无穷大系统的电源或负荷。
南昌500 kV综合自动化变电站内需要详细仿真的部分包括电气主设备、间隔层和变电站层。保护工程师站与运行人员的关系不密切，Web服务和变电运行管理机不需要单独进行仿真培训，因此这2台机的功能不列入仿真培训系统，变电站层的其它计算机功能都包含在仿真培训范围内。
2．2 仿真模式
南昌500 kV综合自动化变电站的仿真培训系统，不采用以硬件为主的盘台模式，而采用纯软件模式。电气主设备、间隔层和变电站层全部采用软件仿真，除计算机外没有任何硬件。综合自动化变电站的仿真系统可以单独运行在1台机上，也可以是一个由多台工作站或微机组成的网络。对于网络模式的仿真培训系统，根据每台计算机上配置的软件资源的不同，可构成以下模式：
（1）分布式 即图形界面软件可按监控机1、监控机2、五防机、保护小间和室内外电气设备等的划分，分布在1台或几台计算机上，其它仿真模型、教员管理、工程维护也可分布在一台或几台计算机上。
（2）网络教室模式 即仿真培训系统由1个教员台和多个学员台组成。每个学员台都有自己的界面和仿真计算软件，相对独立，而教员台的设置功能，也可放在学员台上，使学员的培训方式更灵活，学员既可以自学，也可在教员指导下学习，达到同时培训不同层次学员的目的。
南昌500 kV综合自动化变电站的仿真培训系统原来设计为单机运行，安装试运行后，按用户要求，增加2台计算机，建成网络教室模式，由1个教员台和2个学员台组成。
2．3 培训内容
从变电站仿真培训系统的功能设置上看，不论是综合自动化变电站的运行人员，还是常规变电站的运行人员，其日常工作内容基本相同，因此综合自动化变电站的仿真培训系统与常规变电站的仿真培训系统一样，有5个方面的培训内容：
（1）监视记录及调整变电站运行工况模拟培训；
（2）正常倒闸操作模拟培训；
（3）事故过程的处理及恢复供电模拟培训；
（4）正常及事故巡视模拟培训；
（5）变电站知识学习及技术问答。
每部分的培训方式和内容参见文献［1］［2］，在此不再赘述。
2．4 实现方法
本仿真培训软件可运行在Windows NT、Win－dows 98和Windows 2000等Windows 32位操作系统上。整个系统从软件结构上分为用户界面、数据库和应用程序3部分。用户界面的电气主设备巡视界面采用AuthorWare5．0多媒体开发平台，其它界面采用Wizcon工控组态软件，使之与CSC－2000的监控界面一致。数据库采用Microsoft的SQLServer。应用程序全部用VisualC＋＋开发实现。网络通信采用TCP／IP协议。Wizcon和应用程序、Au－thorWare和应用程序之间采用DLL（动态连接库）进行数据通信。
3 综合自动化变电站的仿真设计要求
按照南昌500 kV综合自动化变电站的实际情况，仿真的具体要求如下：
（1）间隔层仿真 对4个保护小间内所有屏柜要进行仿真。仿真界面由各保护小间屏柜布置图，各屏柜的装置、压板、小开关布置图，各装置面板图组成。每个屏柜要仿真的内容包括：
1）各装置面板 要仿真装置面板图和仿真其上各信号灯在正常、异常和故障情况下的亮、灭、闪烁等状态。
2）按钮 仿真按钮操作后，对信号灯状态的影响。
3）控制和切换开关 不但仿真控制和切换开关操作后的手柄位置变化，还要反映对一次设备和保护动作行为的影响。
4）压板 仿真压板操作后的位置变化和对保护动作的影响。
（2）变电站层仿真 由监控机界面、五防机界面、专家系统机界面组成。内容包括：
1）监控机 主要仿真监控机的监控主接线界面和事件报警窗口，使之与当前仿真系统发生的事件相一致。与常规变电站仿真培训系统相比，综合自动化变电站的仿真系统取消了光字牌动作仿真，而增加了针对“四遥”报警信息的仿真，尤其是对保护装置的故障报文、事件报文和自检报文的模拟。
①在监控界面操作开关／刀闸时，若不违反五防逻辑，则监控机监控主接线上开关／刀闸状态和潮流分布变化。此时事件报警窗中有遥控命令和开关／刀闸变位2条报警信息。
②在保护屏柜上操作开关操作把手或在现场主接线界面上操作刀闸时，若不违反五防逻辑，则监控机监控主接线上开关／刀闸的状态和潮流分布的变化。此时在事件报警窗中有开关／刀闸变位1条报警信息。
③设置故障启动后，或误操作导致故障时，事件报警窗中有开关变位和相应保护装置报文等多条报警信息，监控和监控主接线上开关状态和潮流分布的变化。
④当电气主设备的遥测点越限时，事件报警窗中有相应的报警信息。
2）五防机 主要仿真五防机的模拟操作主接线图、模拟操作二次设备和操作票专家系统界面，培训学员进行生成操作票、模拟操作、操作票维护等操作，并且能在操作时进行五防校验。
3）专家系统机 仿真在线报警信息处理的界面，当仿真系统发生故障时，在线报警信息处界面上会有相应的报警处理结果和解释，使学员熟悉掌握
本应用软件的运行和使用情况。
（3）电气主设备仿真 该仿真由现场主接线和电气主设备巡视界面组成。在现场主接线界面上，可通过操作箱或操作杆来就地操作刀闸或接地刀闸。电气主设备巡视界面由主接线、设备远景整体图、各设备巡视点近景图等界面组成，可对各电气主设备的巡视点进行设置，然后做巡视培训。当电气主设备的遥测点的设定值越限时，将导致监控机上的事件报警窗中出现相应的报警信息。
4 结论
（1）纯软件模式更适合于计算机应用较多、技术更新较快的综合自动化变电站的仿真培训系统。本文介绍的综合自动化变电站的仿真培训系统的技术手段、构建方法和培训内容，也适用于开发中心集控站的仿真培训系统。
（2）将Wizcon作为仿真培训系统的用户主界面，与CSC－2000的在线监控界面风格保持一致，给人一种整体的感觉。
（3）利用Wizcon的滚动显示和无级缩放功能，使图元密集的保护屏柜和装置面板界面完整而清晰，可以降低仿真培训系统对显示器屏幕必须在19英寸以上的要求，从而可降低硬件成本。
参考文献：
［1］ 张东英，周庆捷，柳焯．基于微机局域网的变电站仿真培训系统［J］．华北电力技术，1998，206（2）：66－68．
［2］ 张东英，杨以涵．变电站仿真培训综述［J］．电力系统自动化， 1999,23(23):11-14
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