一次设备培训、二次设备培训

变电站培训仿真系统

1变电站仿真系统介绍

    变电站仿真系统的总体设计遵循原理性、实用性、先进性的基本原则，达到仿真范围广、功能齐全、操作灵活、实用真实、技术先进、性能优异、运行稳定，具有21世纪国内国际领先水平。仿真系统的数学模型是以暂态计算为基础，是完全建立在物理机理之上的全动态数学模型，从而可以完整、严格、精确地对现场各种行为进行实时仿真。

变电站仿真系统有三种类型：多机网络型、远程网络型、单机型。

1.1多机网络型

    由两台以上的微机组成局域网，每台微机根据它的功能可分为教员台、学员台、多媒体就地操作台。另外它还可以分为带硬盘台系统（与现场相同的控制屏、保护盘）和纯软件系统（只有计算机）。

    带硬盘台系统具有感观性强的特点，使受训人员有身处变电站的感觉，培训效果突出；纯软件系统是将站内设备、盘台等植入计算机，使受训人员在纯电脑的环境里接受全方位训练，适于场地较小的情况下。

1.2远程网络型

    由一台服务器和一台微机组成教员台，将仿真软件装入服务器中，将视频软件、视频授课、答疑等软件装入微机中。教员台装设在培训中心，有专人负责管理，有专职教员授课指导，设备水平和教学质量都将是有保证的。学员台在各变电站中，学员可以不脱离生产岗位接受培训，可以利用生产空余时间学习，免去了旅途的开销，又可以根据自己的需要缺什么补什么，自主学习，这是最大的优点，也是21世纪教育的发展方向。这种方案，不仅是一个可远程使用的仿真系统，还包括了一个远程教育网站。

1.3单机型

   由一台微机装入仿真软件即可组成单机型仿真系统。单机型硬件简单，投资少，仿真系统的功能与多机网络型是一样的，只是在培训过程中缺少了教员的干预与控制，完全由学员自培训。

2技术特点

   仿真系统的设计遵循原理性、实用性、先进性的基本原则，仿真范围广，功能齐全，并且仿真系统可方便地升级和扩充。    

   仿真机软件具备以下特性：

• 系统具有良好的鲁棒性
• 模型和算法性能优异、准确性高、实时性好
• 采用图形化的建模方式，可扩展性/可维护性好
• 先进的继电保护库，支持用户进行保护切换和定值调整
• 采用基于虚拟现实技术的现场环境仿真
• 先进的图形界面技术
• 基于Web技术的远程培训
• 真正开放分布式
• 培训功能智能化，培训方式多样化
• 仿真变电站两种控制方式
• 集变电站、地调仿真培训和分析研究功能于一体
• 综自站监控系统仿真
• 动态仿真和稳态仿真的一体化

3仿真范围与程度

• 控制屏、保护屏（包括虚拟盘台）上的所有电气设备作全范围的仿真；
• 变电站电气控制室外的操作在多媒体就地操作台上实现；
• 变电站的仿真范围包括：主变压器系统、线路、输、配电装置系统、同期并列装置、继电保护和自动装置、中央信号系统、直流系统、照明系统、站用电系统等；

4培训功能

4.1概述

   本仿真系统是全物理过程仿真系统，可提供连续、实时的动态仿真运行环境。由于采用了严格的、准确的、适合于全工况的数学模型，可以提供全工况、全方位的培训。尤其对于系统出现故障时，培训运行人员根据站内信息查找事故根源、及时解决处理事故帮助很大。

4.2 正常运行工况培训

• 监盘和抄表：主控室的中央信号屏、控制屏、站用交直流等的电压、电流、有功、无功、频率、并列时的频差、压差、角度差，信号指示灯、光字牌；
• 操作：对断路器、隔离开关、接地刀闸以及二次回路上的各种刀闸、按钮、连片、切换压板、电流端子、熔断器等可进行操作；
• 巡视：按照部颁与现场制定的运行规程对仿真变设备（变压器、断路器等）所立项目的巡视，可利用三维虚拟现实技术调出所需设备的图象和声音，并附加文字说明。在实际设备视景图象上，识别设备运行的正常或异常；
• 非正常运行工况：由于数学模型是严格的、准确的、全工况的，本仿真系统可实时地仿真各种非正常工况（或称之为故障工况）这时系统和自动控制系统均能反映真实的故障过程；
• 异常运行，声光告警显示：当系统出现异常或发生事故时，可模拟现场用音响、控制室内灯光变化等进行告警，以引起运行人员的注意。

误操作事故：仿真软件可以做到防止运行人员进行误操作而造成系统故障，能实现现场的防误措施；

• 典型事故：由教练员加入，设备故障可分离散型和可变型两类。离散故障是指在故障状态下设备处于某一特定状态，严重程度可调整的故障可设为可变型故障；
• 事故设置：因为数学模型是符合机理的，适合于全工况的，所以，无论是自然故障还是设备故障，仿真系统的动态行为与实际一致。运行人员通过正确的操作可缓和故障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。

5教员控制台功能

    教练员担负着仿真运行控制及监视仿真过程的任务、丰富、方便、实用的教练员台功能，是仿真机系统能力得以发挥的重要手段，用户可以使用鼠标或键盘方便地完成各种仿真机的控制和监视。

• 控制仿真机的启动，停止和工况变化；
• 教练员能很容易、灵活地监视和控制学员的操作；
• 继电保护的配置：可根据培训对象的不同，对继电保护装置进行合理的重新配置；
• 方便、快捷设置各种单一故障、复杂故障和压板、小开关等虚接状态。

5.1初始条件及参数选择

    用户可以方便选择设置几种典型运行方式和运行参数，地装入或存贮任意初始运行工况，仿真装置出厂前，已应为用户提供部分初始条件。教练员台可以控制学员机的工作状态。

5.2仿真机运行控制

仿真机启动后，教练员可对仿真机进行以下控制：

• 运行：系统装入初始工况（含快照所得初始状态）后，选“运行”则开始仿真变电站系统的运行；
• 冻结：暂停仿真系统的运行，使其保持当前状态，各模块停止运行，封锁屏盘所有操作及参数指示的变化。如需解冻选“运行”即可；
• 复位：若希望恢复初始状态，然后重新开始运行，选“复位”；
• 停止：停止仿真仿真系统的运行，选“停止”；
• 重操：连续记录初始数据，以便返回到过去的状态进行重新操作；
• 重演：连续记录控制台盘上的动作，以便重演过去的过程；
• 快存：在培训过程中可快速存储任一时刻的特定工况，以便将来作为初始条件调用；
• 慢速：对于短时间常数的机组运行的快变化过程，将时间间隔明显加长（即：仿真机慢于实时速率运行）；
• 快速：对于长时间常数的机组运行的慢变化过程，将时间间隔明显缩短

5.3故障设置功能

    教练员根据培训需要任意设置各种简单故障、复合故障和设备异常工况。在任何用户需要时刻，可以加入或消除教练员台配置好的故障，应为用户提供不小于500个故障的驱动能力，并能将故障进行合理的组合，以构成复杂故障。

5.4系统状态监视

• 通过图形及运行曲线监视仿真变电站的运行状态；
• 通过列表查看历史及当前故障和操作记录。

5.5事件管理

    处理来自学员机或硬盘台的操作事件。分为以下几个线程：

• 操作接收线程，接收来自学员机和I/O接口软件的操作事件；
• 控制命令输出线程，向模型计算软件发送控制及操作命令；
• 运行结果接收线程，接收来自系统计算进程的计算结果，并发送至各学员机及I/O接口软件。

5.6智能化培训

    智能化培训也称为教案功能。通过对初始工况、故障序列的组合选择，可构成各种不同的教案（或培训方案），供不同的培训需要。教练员只需选择相应的教案运行，仿真机便可自动执行教案内容，完成自动培训过程。

5.7培训模式

    培训模式分为主动模式与被动模式。

    主动模式下，学员机有完全的权限，可以进行各种操作并且设置故障，各学员互不干扰，适合学员自学的情况。教练员台可以监视和控制每个学员机，可分别对每个学员进行指导和设置不同故障，也可对所有学员设置相同故障。

5.8过程量超控功能

    教练员使用超控功能可对任意I/O量进行超控，使盘台仪表造成错误指示。

5.9假报警功能

    教练员可任意设置假报警使盘台出现光字及声光报警信号。

5.10仪表噪声、阻尼控制功能

    教练员可任意设置指示仪表的噪声与阻尼，增强盘台响应的真实性和现场感。

5.11事件记录、打印

    事件记录自动记录仿真机盘台上的操作与响应，以及教练员对仿真模型的操作，供教练员分析培训过程使用。

5.12五防措施投/切

     在教练员台上控制五防投/切。

5.13成绩考核

     在培训中，记录受训人员的各种操作和特定参数，客观评价受训人员的操作水平。

5.14 盘台、下位机系统诊断

      盘台、下位机系统诊断功能有：

• 自动查盘：检查盘台上的全部元件
• 循环查表：逐点检查盘台上的全部表计
• 循环查灯：逐点检查盘台上的各种指示灯、光字牌
• 循环查数码管：逐点检查盘台上各个数码管
• 按板查盘：以数据采集系统的模板为单位，进行检查
• 选择查盘：把盘台上的元件按指定的状态显示
• 选择查点：指定盘台上的任一点量，进行检查
• 检查开入：检查各可操作元件
• 检查模入：检查电位器
• 全部清零：使盘台上的表计指零，信号灯灭，数码管置零

6学员台功能

    学员机可按需运行不同的内容，仿真系统、虚拟盘台、巡视系统、操作票系统、远程培训系统、教练员台功能软件等所有软件均可按需在学员机上单独或同时运行。接受教练员台培训模式、教案、考题、提示等监控命令和信息，完成并反馈学员的答案和所有活动。学员台之间可以联机运行同一套系统，彼此看到的信息相同；也可以彼此独立，学员操作时互不影响。

6.1 对虚拟盘台的查看与操作

• 应用多媒体技术，在学员机上实现变电站主控制室对控制仪表屏、继电保护屏、直流控制屏、所用电屏的巡视功能，操作功能，事故处理功能，画面、声音、文字显示分明。
• 设备参数和继电保护定值的查看。

6.2 监控系统操作

        在学员台上完成对监控系统监视和控制操作的模拟功能。

6.3 就地操作站功能