1. 研究目的与意义
电力系统在国民经济中有举足轻重的地位，电力系统的核心部分是变电站，因此变电站的稳定运行有非常重要的意义。仅仅通过不断采用先进的设备制造技术和控制技术或者提高变电站的自动化程度，不足以保证变电站的稳定运行。还需要加强对操作人员的培训，电力系统在运行过程中需要人工参与决策，通过培训提高操作人员的事故处理能力和操作运行能力。尽管一线工作的操作人员能够经常的了解并有机会接触设备，然而他们实际操作的机会很少。这导致操作人员普遍缺乏操作经验，因此，把针对变电站设备的培训和模拟操作的安全规则、运行规程知识及现场模拟操作形成数据库，供操作人员进行自我培训和测试，同时可以根据数据库内容随机出题并进行评估，这将有利于操作人员特别是文化程度相对低的操作人员的培训及考核。因此急需设计开发一套易用的变电站仿真培训考核系统。本文介绍了变电站仿真培训考核系统的设计和实现，变电站仿真培训考核系统在变电站仿真培训系统的基础上增加了考核的功能，使之更能满足实际需要。本系统采用C/S模式进行设计开发，各个客户端独立运行，同享服务器内容，很好的满足了本系统的实际需求。在设计过程中，采用模块化的思想，将本系统划分为了3个功能相对独立的子系统：系统仿真子系统、辅助学习子系统和考试子系统，然后分别对各个子系统进行设计开发。本系统能有效的提高变电站运行人员的操作运行及现场分析处理事故的能力，使运行人员能够有效防范事故发生及能够在事故发生后正确处理，保证电网安全运行,为培训考核变电运行人员提供了高效的科技系统。
2. 课题关键问题和重难点
仿真软件的开发和集成,其工作量是十分庞大的。为了提高效率、缩短周期,同时保证软件系统的可靠性,提高软件的重用性,必须创建一个良好的软件开发集成环境。针对仿真系统的要求,这种环境应该是:
●具有实时运行、并行开发和无缝集成的功能;
●使仿真软件具有良好的重用性和可维护性;
3. 国内外研究现状（文献综述）
变电站仿真培训系统能够全面逼真还原变电站实际一二次设备如主控室、控制屏、保护屏及设备连接状况可在计算机监控界面、三维设备场景进行相应操作采用鼠标点击的操作方式简单、直观、易学。准确的仿真扰动发生时刻和其后时间内继电保护及自动装置的动作情况实时计算各种复杂故障和组合故障事故设置更加灵活、更加随机能设置成千种事故题目具有很强的现场感和可操作性。1、仿真系统的特点(1)仿真范围全面电压等级从330kv-10kv包括380v所用部分逼真一二次设备均按实际设备比例设计主接线典型具有很强的现场感和可操作性。(2)仿真系统采用带有数学模型的全范围仿真能逼真地反映电网、变电站的运行工况及各种物理量的变化。(3)基于web技术的远程培训学员可以在网络内的任何一台终端登录服务器利用仿真程序进行仿真培训完成仿真操作培训、讨论和答疑等功能。(4)实时故障计算可以计算各种复杂故障和组合故障事故设置更加灵活、更加随机能设置成千种事故题目。(5)采用多媒体技术仿真界面效果逼真。基于3d技术的多媒体变电站一次设备现场环境仿真完成现场设备的操作和巡视。2、仿真软件系统2.1系统模型(1)通过一次建模和二次建模形成的虚拟变电站仿真系统中所有设备的建模主要进行初始潮流运算、故障计算分析、一次设备状态、二次设备状态、设备操作的处理(2)负责与综合仿真系统其他功能模块的通讯和数据交换的功能(3)实现调试、复归、快照/导回、故障设置、培训计划及教案生成、状态监视、事件管理/记录、事件记录信息打印、五防措施投切等功能。2.2监控系统模拟仿真变电站原厂家的监控后台系统其界面和操作方法与实际系统一致可培训运行人员对监控系统的使用和了解。能够实现数据采集与处理、多种报警方式简报信息窗报警与语音报警、故障推画面告警、自动控制与调节、图形显示接线图、潮流图及信息量图、报表功能、记录功能、综合电压与无功调节功能及完整再现四遥操作功能。2.3二次保护控制装置继电保护、自动装置、中央信号、故障录波、测量仪表、直流系统、备用电源自投、远动装置、微机五防、安控装置等。包括上述各回路中的压板、试验端子、熔丝、按钮、信号灯。各种保护及控制屏的界面与实际设备一致尽可能逼真地反映变电站控制系统、保护系统及自动装置等的各种运行工况、各种功能和操作切换。2.4一次设备三维场景仿真系统的一次设备及就地操作采用三维虚拟现实视景仿真逼真地再现变电站现场场地、变压器、母线、断路器、隔离开关、接地刀闸、操作机构、冷却系统、电压互感器、电流互感器、电抗器、电容器、高压熔断器、站用变压器以及整流机组、直流开关、直流隔离开关等一次设备及设备的操作过程、动作过程和正常运行是的设备状态。3、仿真系统功能3.1日常操作、监盘培训3.1.1监盘和抄表实现变电运行人员的监盘工作包括一、二次系统的运行监视站用电交流系统的运行监视站用电直流系统的运行监视。3.1.2操作培训涵盖变电站典型操作票中的所有操作包括主接线图、虚拟现实系统中全部一次设备及站用交、直流系统的倒闸操作二次部分继电保护压板的投退自动装置的投切、液晶面板的操作、打印、保护定值修改等并包括验电、挂地线操作各种操作的遥测、遥信量均实时响应。3.1.3巡视检查培训
按照运行规程所规定的项目和巡视周期,利用虚拟现实系统进行一、二次设备的巡视包括巡视所用的所有专用工具。采用虚拟现实技术、以三维方式展现变电站所有设备包括变电站正常、异常、非正常运行工况下的现象和声音等现场所有场景逼真的仿真设备的正常与异常状态达到身临其境的效果。3.2事故处理培训设置事故分线路、变压器、母线、断路器、直流系统等五个方面。在设置的事故中其类型如相间短路、接地短路、三相短路、两相接地短路、单相断线、性质永久或瞬间、地点线路从首端末端、反方向下段线路的首端等可以任意排列组合同时还可以与断路器、继电保护及自动装置误动、拒动排列组合。利用设置事故可进行各种事故演练、重演提高学员对事故处理的能力运行人员通过正确的操作可缓和事故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。3.3三维交互式虚拟现实场景仿真在仿真变电站的一次设备仿真和一次设备巡视系统中利用3d虚拟现实技术实现变电站一次设备、二次设备的三维重现可以对场景中的一次设备进行就地操作并可对场景中的设备进行巡视、检查、记录等形象逼真的模拟现场的挂牌、挂地线和验电等不同的工作方式。在三维场景中的所有操作和巡视仿真系统都有记录教员可以根据这些操作记录并结合考核系统对学员进行自动或者手动评分科学公正的评价学员的培训效果。4、结语变电培训仿真系统在我院变电仿真中心已投入使用多年时间为省公司范围内各基层单位的变电运行人员进行变电岗位培训、鉴定、技术比武和竞赛工作并取得了显著效果。 总之变电培训仿真系统能提高培训效率、缩短培训周期、降低培训成本、提高运行人员的技术业务素质作为一种新型的培训方式其经济效益和企业效益是显而易见的具有广泛的应用前景。
[1]梅素真.变电所仿真机模型软件的设计与实现[j].《中国电力》,1995
[2]张惠忠，吴跃华.模拟变电所计算机仿真培训系统[j].《安徽电力》,1996
[3]侯健伟，焦悦东.汕头电力工业局220kv变电站仿真系统的开发与应用[j].《广东电力科技信息》，1998
4. 研究方案
（1)确定仿真对象220/110/35kv综合自动化变电所
（2）确定变电所仿真培训系统的系统定义：变电站仿真采用数字化模型的仿真方案，即一次设备、二次设备、监控系统、保护及测控装置等采用与现场真实物理设备一致的方式建模型。呈现各种正常的运行方式和进行各种正常操作，可设置各种类型故障进行反事故演习，进行针对异常和故障的操作。
(3）确定仿真范围：变电站内所有一、二次设备及自动化系统全面仿真
（4）确定变电所仿真系统功能及要求：1．设备结构分解仿真及介绍。2．一次结线仿真。3．二次结线、监控系统、保护及测控装置。4．能进行各种常规操作5．可进行各种事故的处理演练；（5）完成变电站仿真系统的各项设计．实时反映变电站各种正常运行、异常现象和事故状态
5. 工作计划
第1、2周明确设计内容，确定设计范围，撰写开题报告；
第3周资料查找，外文翻译，学习计算机编程；
第4周确定仿真范围，系统设计，模块划分，学习计算机编程；
课题毕业论文、开题报告、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
