浙西220kV集控站仿真培训系统的升级改造

摘 要：阐述了浙江省电力公司培训中心浙西220kV集控站仿真培训系统的功能及应用情况，介绍了原系统存在的功能缺陷及升级改造的情况。集控站仿真培训系统不但可以大大提高变电运行人员的技术素质，而且还可以成为反事故措施的有力工具。

关键词：集控站仿真；培训系统；变电站；升级

一、概述

浙江省电力公司培训中心浙西220kV集控站仿真培训系统是2004年省公司科技项目，2006年通过竣工验收并投入仿真培训及变电运行技师和高级技师的鉴定考评，具有很好的培训效果和应用前景。此后，相继开发完成了35kV集控站仿真培训系统和110kV集控站仿真培训系统，均成为我中心变电运行专业实训基地重要组成部分。

至2009年本中心已有三套不同内容、不同功能的仿真培训系统，其中浙西集控站仿真培训系统包含2个220kV变电站、1个110kV变电站仿真系统及相关电网仿真、集控仿真，35kV集控站仿真系统包含4个35kV变电站仿真及相关电网仿真、集控仿真，110kV集控站仿真系统包含4个110kV变电站仿真及电网仿真、集控仿真，由于仿真平台技术的发展，不同时期完成的项目采用的技术有较大的差异，当时三个系统不能连接起来统一使用。

鉴于系统内多数集控站管辖的变电站数量在10座以上（包括不同电压等级变电站）。而已建成的220kV、110kV、35kV集控站三套仿真培训系统，相互独立不能联合运行，在培训使用方面主要存在以下问题：

（1）培训模式与现场情况有差异，仿真系统的虚拟电网简单，变电站数量偏少，使仿真的现场真实性和培训效果欠佳。

（2）各套系统因开发时间不同，使用的开发平台版本不同，因此操作使用方法、培训功能存在差异，使教师和学员在培训过程中略感不适。

（3）三套系统需分别安装、调试和维护，增加了运行维护工作量。

因此，提出将220kV仿真集控站培训系统与35kV、110kV仿真集控站培训系统整合成一套新的220kV仿真集控站培训系统（即升级版），以提高仿真系统的现场真实性，简化系统维护工作，进一步适应各类变电运行人员的培训需求。该项目是浙江省电力公司2009年科技项目，2009年3月启动，2009年12月仿真系统完成试运行及验收，同时完成验收和培训资料的编写工作。浙江省电力公司培训中心为项目的承办单位，本人也有幸参与此项目的开发及调试工作。

本方案是以电网为基础，将三个仿真系统包含的电网连接起来，统一计算和管理，便于老师教学，同时各站还可以在一个电网上进行联合反事故演习。

二、设计目标

（1）在保证原有各系统的功能和特色的同时，能实现统一管理的目标。

（2）新系统可以在原有硬件系统顺畅运行。

（3）采用基于物理机理的变电站仿真和电网仿真的一体化，可以正确地反映电网和各变电站之间的相互作用、相互影响的关系，可以实现电网生产运行全过程的仿真，提高了整个仿真培训系统的一致性、真实性和正确性，培训功能更加完善，可以对变电运行人员进行全方位、全范围的仿真培训；

（4） 不同的11个变电站可以在统一电网上进行联合培训。

（5） 仿真系统培训模式要配置灵活，可以配置多组相同或不同的仿真应用相互独立、互不干扰地运行。不但配置成多组各自独立各电压等级变电站仿真系统，也可以配置成电网、变电站联合仿真培训系统；还可以配置为电网、集控站和变电站联合反事故系统；支持多教员台；可灵活的对学员的操作进行监视和控制；

三、 应用功能

新集控站仿真系统是将各电压等级变电站仿真、变电站综合自动化系统仿真、电网仿真和教员与学员系统有机结合为一体化的系统，不但实现了电网生产运行过程的全仿真，可以正确反映变电站和电网的相互作用、相互影响，大大提高了整个系统的一致性、真实性和实用性，培训功能更加完善，可以对运行人员进行全方位的培训。系统的主要应用功能如下：

（一）培训运行人员和相关管理人员

⑴ 培训基本的运行技能

对新运行人员进行上岗培训，对老运行人员的基本运行能力进行培训及考核，使其熟悉变电站一二次设备、变电站综合自动化系统、电网结构、运行方式、电网潮流，掌握基本运行操作及运行规程。

⑵ 事故分析及处理的培训

可进行开关、刀闸、变压器、母线、线路、发电机组、电容器等各种设备及其相关的故障处理培训，培训变电站运行人员发现事故、异常，依据仿真的电网环境判断故障和处理故障，并在训练结束后对事故进行分析，重放事故发生和处理的全过程。通过仿真训练可以使运行人员了解各种事故发生的现象、原因及变化过程，总结积累处理经验，增强他们事故处理时的自信心。

⑶ 变电站一次设备正常和特殊巡视训练

通过变电站一次设备三维交互式漫游巡视系统，实现变电站一次设备的三维重现和虚拟操作，受训人员感到富有直观性、形象性，有助于其熟悉了解现场情况，更好地将理论知识与实践经验相结合。

⑷ 对于管理人员进行电网及变电站运行的概念性培训

管理人员通过培训仿真可以了解电网及变电站的现状、运行方式、操作规程及电网和变电站运行的特性。

（二）联合反事故演习

本仿真系统可用于研究电网、变电站特点，对薄弱环节做好事故预想工作，完善各种事故应对方案，从而提高事故情况下的应对能力，克服以往反事故演习纸上谈兵的局限性。仿真电网设置的常见事故及复杂事故发生后，将引起继电保护的连锁动作和电网潮流的变化，并显示越限设备的报警提示，对此研究后可以总结事故处理经验，制订出合理的事故处理预案。做到事前有分析，事后有反馈，切实提高电网安全运行能力。

四、 项目主要创新点

（一） 三套系统整合为一，达到预期设计目的

升级的浙西220kV集控站仿真培训系统很好地将先期开发的三套仿真系统整合在一起，使用同一个系统启动操作界面，十余座变电站可以任意组合、联合运行，与现场实际情况更接近，体现了仿真范围的全面性和多样性。

（二）融合先进仿真技术，运行可靠性更高

本系统集仿真模型设计、电网暂稳态计算、图形编辑、虚拟仪器、三维虚拟现实、数据库管理、计算机网络等多项先进技术为一体，人机界面友好、画面精真、现场感极强，特别是解决了不同版本仿真系统间的互通性、实时性、一致性等问题，确保复杂的仿真培训系统运行的稳定与可靠，能够满足多人同时操作、运行方式多变、状况错综复杂等的培训要求。

（三） 培训功能进一步完善，培训实用性更强

本系统在保持对各变电站一二次系统的全面仿真功能，提供与现场一致的倒闸操作、设备巡视、异常和事故设置及处理等培训环境，具备完善的继电保护仿真功能（包括人-机对话菜单操作与液晶显示、事故报告打印、故障录波图形显示与打印等），逼真呈现一次设备异常与故障时的三维影像，按变电站实际情况配置防误操作闭锁装置和系统，使得培训功能进一步完善，完成能够满足生产单位对集控站和变电站运行管理技术、倒闸操作和事故处理技能等培训的需要，以及满足变电运行等工种技术等级鉴定和技术比武的需要。

（四） 培训模式选择方便，使用操作简单易学

本系统采用统一操作界面后，可在教员机的统一配置下，将多台学员设置成整组培训、分组培训、单机培训等几种模式，合则训练分工协作，分则互不影响，运行方式灵活。而且各仿真界面的开启都采用“一键”式，界面中的操作都与现场操作规范或习惯一致，运行方式改变、异常及故障的设置等也能通过对话框操作鼠标选取，无需输入命令符号，因此学员很容易掌握。另外还增加了典型事故设置菜单（题库），方便教员故障设置，有助于提高教学规范性和统一性。

五、项目应用情况

220kV集控站仿真培训系统建成后，主要应用于培训中心220kV及以下变电运行人员仿真取证（复证）培训；变电站值班员各等级技能鉴定考核；岗位技术技能比武等。

至今，已举办220kV变电运行仿真取证（复证）培训班35期，参加培训人数达3783人；变电站值班员高级工培训班25期，参加培训人数达1479人；变电站值班员技师、高级技师预备班34期，参加培训人数达1483人。

六、效益分析和推广应用前景

建成后的新系统，可根据培训对象的不同，任意组合管辖多电压等级变电所的集控站，培训方式多样化，培训用途得以拓展，进一步提高培训中心仿真培训项目的开发与实施能力，促进电网的安全运行，具有显著的社会效益。

220kV集控站仿真培训系统的建成，进一步完善了培训中心变电专业实训基地建设，本系统可推广应用于220kV及以下电压等级的各类变电运行专业培训教学、仿真实训，竞赛比武，以提高变电运行人员分析处理变电站设备异常和事故的能力和实际操作技能水平。

七、结束语

综上所述，本中心集控站仿真培训新系统设计合理，功能齐全，具有较强的实用性，符合仿真技术的发展趋势。它不仅能完整地仿真变电运行生产过程，还能全面地仿真整个系统的异常及事故现象，可以强化变电值班员的技能，为电网的安全运行奠定了基础，为变电站值班员的技能鉴定提供了较好的技术手段，具有较好的经济效益和社会效益，满足集控站实际生产过程培训的需要。

参考文献：

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