变电仿真培训精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇变电仿真培训，期待它们能激发您的灵感。

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论文摘要：阐述了变电仿真培训如何针对不同层次培训对象采用相应的培训方案，指出现有的变电仿真培训存在的问题和解决对策。

论文关键词：变电运行；仿真；培训

随着电网的迅猛发展，迫切要求电力职工具有更高的技能水平和业务素质，职工技能水平的高低，直接影响到电网的安全生产和经济效益。而变电运行岗位是供电企业中最重要的生产岗位之一，直接关系到电网安全稳定运行。变电运行人员责任重大，技能水平要求高，培训需求迫切。变电仿真培训是对变电运行人员进行的各类技术培训中最为有效的方法之一。

仿真变电站是利用计算机技术和仿真技术及多媒体技术，根据变电站一、二次设备及接线进行设计，为受培训学员提供一个近似的变电站工作平台。培训学员可以在仿真设备上进行相应的操作，使他们能在较短的时间内，变电运行技术技能得到迅速的提高。因此，目前仿真培训已成为变电运行人员取证、复审、考核、职业技能鉴定、技术技能竞赛等首选的手段和工具。

一、变电仿真培训分类

电力培训中心开展多层次的变电仿真培训，提高全体变电运行人员操作技能水平和事故处理能力。根据现有的仿真系统培训目标的定位，培训对象主要分为以下几个层次。

1.岗位取证培训

岗位取证培训主要分为上岗取证培训和已取到上岗证的员工定期复审轮训两大类。

上岗取证培训的人员，目前主要是新进员工，他们从以理论教学为主的学校到实际的工作岗位，其跨度相当大。他们具有一定的电气理论知识，但实践经验缺乏，仿真培训将为这种跨越提供成功的对接。上岗取证培训，主要学习调度规程、倒闸操作规程，编写相对简单的倒闸操作票并根据操作票进行规范化的倒闸操作训练、设备的巡视及进行相对简单的事故分析判断和处理，为他们快速胜任变电运行工作搭建良好的平台。

对于取证员工的培训主要以讲授、示范和操作训练相结合的培训方式为主。

2.岗位复审培训

已取到上岗证的员工每三年参加一次复审培训，他们具有较丰富的实践经验，复审培训则以新版或新修订的与变电运行相关的规程、规定中新修订条款为内容进行宣贯，开展省调年度继电保护整定方案及运行规定要点及反措宣贯、“四新”技术在系统中的应用的介绍和变电运行典型事故案例分析判断和处理、现场运行经验交流研讨。使受训的运行人员不仅温故而知新，而且达到更上一层楼的效果。

对于复审员工的培训主要以讲座、讨论交流、分析判断处理为主并辅以必要的技术讲解。

3.职业技能鉴定前的培训和鉴定

以职业技能鉴定促进运行人员运行技术技能的提升，仿真站为将要参加技能鉴定的人员提供了事故分析判断和处理的训练及技能鉴定的平台。帮助参加技能鉴定的人员较系统地掌握实际操作技能，熟悉各种事故和故障的现象、特点、分析判断和处理的方法，快速提高他们的技术技能水平和心理素质。仿真站的应用使职业技能鉴定工作走上规范化、科学化的轨道。

4.班组长及以上人员的培训

随着电网的快速发展，新设备、新技术不断地在变电站中进行推广和运用，新规程规定的不断实施，使变电运行人员，特别是变电运行班组长及以上人员面临着不断进行知识更新的需求。开展事故预想并进行危险点分析和预控，推广执行任务令，二次回路操作规定，典型事故处理，大二次、调控一体化信号的分析处理，智能变电站一、二次设备，安全管理培训，撰写专业技术、管理论文或总结（心得），以提高他们的综合能力。

5.技能竞赛前集训和竞赛

为提高变电运行人员学习技术技能的积极性，相关部门会定期地组织各种形式的技术技能竞赛，通过竞赛推动了运行人员技术技能水平的提高，营造出“比、学、赶、帮、超”的良好氛围。而仿真站是选拔参赛选手和赛前集训及竞赛的最好场所。近年来的这类比赛均在仿真站进行，因此以竞赛为目的的仿真训练比以提高运行技术技能水平为目的的仿真培训更具针对性。改变了过去由于变电站操作受客观条件的限制，技能竞赛考试只能“纸上谈兵”的局面。

二、变电仿真培训存在的问题

1.仿真系统的仿真能力还不尽如人意

（1）硬仿真变电站。采用数学—物理模拟的硬仿真变电站受不可更改的模拟盘结构的限制，只能是一个相对典型的变电站界面，与综合自动化变电站培训软仿真系统比较，主要是直观性好，使用操作方便。但可扩充性差，而且不具备远程培训的功能，目前已经被淘汰了。

（2）综合自动化变电站软仿真系统。可扩充性较好，而且具备远程培训的功能，使用操作方便，系统反应速度较快，分组操作互不影响，但组内操作互相影响。异常情况仿真能力不足。

（3）三维变电站软仿真系统。是集控模式变电站仿真系统，与综合自动化变电站软仿真系统比较，主要是按照设备实物进行三维建模，形象逼真，具有较完善的变电站设备巡视功能。多人同时训练、互不影响。异常情况仿真能力有所提升，但设备异常等仿真方面与现场实际情况相比仍然存在较多的差异。三维操作复杂，系统反应速度慢，对于年龄偏大、计算机“玩得”不是很熟练的学员，在仿真系统使用操作上造成较大的困难。

（4）集控站仿真系统（调控一体化仿真系统）。是在集控模式仿真变电站上发展起来的，是仿真一个地区或省网部分地区的若干个变电站组成假想的电网，潮流和计算精度均存在问题。而且仿真集控站难以跟上电网发展的需求，存在一定的滞后性。仿真系统与变电运行人员真正面对的工作环境之间存在较大的差异，集控站运行人员在监盘、事故处理的训练上针对性虽然有所提升，但还是难以做到尽善尽美。

2.工学矛盾突出

由于电网迅猛发展，变电站也愈来愈多，运行人员总人数却不增反减。由于各供电企业实施少人值班、减人增效、减少培训成本等措施，执行定岗定编，一个萝卜一个坑，因此抽调已经定岗的运行人员脱产学习，有一定的困难，工学矛盾相当突出。

3.对资深学员培训缺乏经验

目前的变电仿真培训主要是取证与复审两大类，对这两类培训无论是培训内容还是培训方法都是比较成熟的。但对资深人员的培训，如：变电运行班组长及以上人员的培训或技师、高级技师鉴定前的培训目前还比较缺乏经验，还处于摸着石头过河的阶段。

三、对策

我们应客观地对待变电仿真培训中存在的实际问题，根据培训中心实际情况，扬长避短，突出重点，注重变电运行人员关键技术、关键能力的培养和训练，并且采取以下的措施。

1.进一步发展与提升仿真变电站功能，确保仿真的正确性、易维护性、易扩充性

仿真系统应具备操作简单、易于修改，便于维护的功能。用户可在使用过程中，按照各自变电站的实际情况进行适当的修改，使其更贴近实际运行中的变电站。同时还应提供与现场正在运行的电力系统相连接的接口，即可获取现场的实时数据，使仿真系统的基础数据更真实可信，尽可能地使仿真系统与现场保持一致性。

2.仿真系统的仿真水平有待进一步完善，提高三维操作的便捷性，提升系统的反应速度

操作的便捷和系统反应快速，可以让培训的学员集中更多的时间和精力用于提升专业技能上。另外，变电仿真系统不是建得愈多愈好，建得再多，也不能仿真系统内的所有变电站。关键在于能仿真系统内变电站的主要类型，关键在于完善，建一个站是一个站，每个站都能派上一个站的用场。否则，不仅浪费了精力，而且浪费了财富。

3.软仿真变电站完全采用软件的形式实现，具有完善的远程培训功能

可以突破时空的限制，依托电力系统局域网的技术平台，进行远程培训。目前远程培训主要是针对已取到上岗证的员工定期复审轮训，因为这部分员工的工学矛盾特别突出。

4.在教学内容上，突出针对性、实效性和适度的超前性原则

培训教师必须深入各供电企业调研培训需求，找出各层次尤其是高层次学员迫切需要学习的知识和技能，并获取最新技术设备信息，分析整理制作成课件后作为培训的内容。例如：随着智能电网的发展，各地区电网调控一体化的实施，地区调度控制中心监控人员（由原来的运行人员抽调来的）急需进行岗位培训。培训中心主动适应电网发展的需求，通过调研后确定培训的内容为：主要设备典型继电保护及自动装置的配置、动作条件及配合；地区调度控制中心信号类型、分类原则、分析处理；电网的理论知识；电网的倒闸操作和电网的事故处理等。从去年开始举办了十多期地区调度控制中心监控人员上岗取证培训班，使监控人员技能水平迅速提升，快速适应新岗位的要求。

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关键词：变电站 培训仿真系统 应用

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416(2011)12-0161-01

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

篇3

关键词：变电站；数字物理混合；仿真培训系统；电网运行

中图分类号：TM933文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）07-0015-04

变电站作为电力系统的一个重要部分，其运行状况好坏直接影响到整个电网运行的安全，变电站事故中有相当一部分是由人为操作不当造成的。这其中既有由于电网调度员误发调度令、对异常处理措施不当造成的事故，也有由于变电运行人员走错间隔导致的误操作事故、安全措施不到位误入带电间隔的人身伤亡事故、带电误合接地刀闸、带接地刀闸误合开关、带负荷拉合刀闸、设备缺陷和异常未能及时发现造成的事故。对事故判断不准和向调度汇报不清楚而延误故障处理时间、事故发生后处理不当使事故范围扩大化、对二次设备误操作而引发的事故等情况较多，造成了人身伤亡、设备损坏，甚至发生电网解列、电网崩溃等大面积停电事故。

因此，为保证电网安全、可靠、经济地运行，就必须提高电网调度员、变电站运行人员的技术素质和技能水平，加强变电站运行人员和电网调度员的培训。近年来，随着电力行业培训仿真技术的发展，各类培训仿真系统在电力行业应用越来越广，在提高生产运行人员的生产技能方面发挥了重要的作用。

一、变电站培训系统仿真的发展现状

近十几年来，我国变电站培训仿真系统获得了很大的发展。仿真范围逐步扩大、仿真的逼真度逐步提高。现存的变电站培训仿真系统，根据变电站一次部分控制操作以及保护屏柜实现方式，主要可分为三类：有硬件屏盘模式、软仿真模式、混合仿真模式。

（一）带盘台模式

带盘台模式是指用外观与实际变电站1：1的开关控制屏和保护屏硬件组成变电站仿真培训系统的主控室和保护室，主要由后台计算机支持这些硬件的操作和显示。该系统的硬件配置主要有模拟控制盘、模拟继电器保护盘、变电站配电装置、变电站主接线操作模拟盘、计算机控制仿真系统。其中计算机控制仿真系统是变电站培训仿真系统的核心，它担负模拟变电站的仿真，复现变电站主控室现象的任务。接收模拟盘的信息，控制模拟盘的动作和信号。这种带有硬件盘台的变电站仿真培训系统是最早应用的培训系统模式。带硬件盘台的仿真培训系统需要配备大量的硬件装置、设备，扩展性差，升级改造困难，同时硬件盘台并没有包括变电站中保护、测控柜等实际装置，与现场相比逼真度存在差距，培训效果不够理想。

（二）纯软件仿真培训模式

纯软件仿真培训模式是指变电站内的开关控制屏、保护屏、模拟屏、室外和室内的主设备及主接线等所有设备全都用软件仿真，除计算机外没有任何硬件，该系统采用多媒体仿真模式，仿真变电站的有关电气设备，包括一次设备、控制系统、中央信号系统以及继电保护和自动装置的面板均可在计算机屏幕上动态显示。软件模式的仿真培训系统很快便以其便捷、经济等优点受到电力部门的青睐，目前应用较广。在这种模式中传统控制室中的保护屏、控制屏、中央信号屏等物理设备均被计算机监控平台所代替，所有监控功能都通过人机交互界面实现与培训人员的互动。省去了大量硬件设备，大大提高了可靠性，并且有利于系统更新升级。但是软仿真模式的培训仿真系统由于所有的操作和显示都是在微机屏幕上进行，与实际现场环境差距大，真实感较差，培训效果也不太理想。

（三）混合仿真培训模式

混合仿真培训模式将数字化的电网仿真与变电站中全部真实的二次设备（包括监控系统、保护柜、测控柜、音响、灯光等）有机结合成为的混合仿真培训系统。目前，该类系统主要采用将数字化电网仿真与部分真实设备相结合的仿真模式，将数字化电网仿真结果通过数字模拟量转换卡转换为-3.53~3.53V的弱电交流量，再输出到经过改造的保护装置的内部采样插件上，并通过开关量输入卡采集模拟断路器的位置，从而实现断路器的动作的仿真，这种仿真方式只采用部分真实设备，并且需要对实际的保护柜进行改造才能以适应该仿真系统，并且可扩展性较差，新增加的保护设备无法直接接入（必须经过改造）培训仿真系统，该类系统的仿真效果与现场的一致性仍存在差距。

二、变电站数字物理混合仿真培训系统概述

变电站数字物理混合仿真培训系统是将数字化的电网一次设备仿真与实际变电站二次设备相结合的数字物理混合仿真技术。即监控系统、保护及测控装置、五防系统、灯光、音响等采用现场真实物理设备，而该变电站一次设备、邻近电网及其一次设备、二次设备等采用数字仿真。其中数字仿真部分采用变电站实时仿真与全动态电网混合仿真技术，即详细仿真的变电站采用实时仿真技术，变电站所在电网采用暂态、中期、长过程一体化仿真计算技术，实现电网的全动态仿真，从而既能详细而真实再现变电站一次设备的行为，也能逼真地再现大电网的各类动态过程对变电站的影响。数字仿真电网再通过高速的通信系统，高速的开关量采集、输出系统，高速、高精度的数字模拟量转换系统和仿真功率放大器与真实的变电站二次设备有机结合，实现了变电站软仿真子系统、数字电网仿真的一次、真实的二次设备仿真放置于同一个仿真系统中，有机连接、灵活配置，营造了十分逼真的变电站运行环境。从而实现对现场各类运行人员的培训需求：如变电站运行人员、继电保护人员、检修人员及相关的管理人员等，同时能完成人员培训、技能鉴定、岗位考核等各项工作。

三、变电站数字物理混合仿真培训系统架构

图1给出了变电站数字物理混合仿真系统的总体架构。其中电网及变电站的数字仿真部分通过接口系统实现变电站电磁暂态仿真与电网全动态仿真的有机结合，其他变电站软仿真也是基于同一个的电网仿真，从而可以实现变电站软仿真、混合仿真的一体化。数字电网仿真结果的瞬时值通过高速通信系统传送到高速、高精度同步数字模拟转换器形成0～10V的模拟交流量，该模拟量通过电流或电压功率放大器得到放大的电流或电压电气量驱动变电站的实际二次设备。数字仿真系统通过高速开关量采集系统实时检测到变电站开关和刀闸的状态，从而将数字仿真和实际二次设备有机结合起来，实现了数字仿真与变电站实际二次设备的无缝闭环连接。仿真培训系统通过开关量输出系统驱动非电气量保护动作模拟硬接点、变压器有载调压模拟硬接点、风冷控制模拟硬接点等，实现变压器的非电气量保护动作的模拟。

四、变电站数字物理混合仿真培训系统功能

变电站数字物理混合仿真培训系统是将电网仿真、变电站实时仿真、变电站综合自动化系统仿真和教员与学员系统有机结合为一体化的系统，不但实现了地区电网生产运行过程的全仿真，也可以正确反映变电站、变电站综合自动化系统和电网的相互作用、相互影响，可以对运行人员进行全方位的仿真培训。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

培训基本的运行技能。对新员工进行上岗培训，对老员工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、集控站监控系统、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，熟练使用实时监控系统（变电站综合自动化系统和电网调度自动化系统）及其他应用软件。

事故分析及处理。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，训练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。

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。

对于管理人员进行电网及变电站运行的概念性培训。管理人员通过仿真培训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。

五、硬件系统

变电站数字物理混合仿真培训系统的硬件系统由以下几部分组成：教员台，学员台，仿真主机，变电站实际二次设备，电流、电压功率放大器，高速、高精度同步输出数字模拟转换器，高速通信及开关量输入输出系统，混合仿真集成支撑平台。

（一）教员台

可以用仿真主机，运行教员子系统为教员管理和控制培训过程提供支撑平台。

（二）学员台

使用与现场完全一致的监控系统工程画面，保留所有现场监控系统功能，并与仿真模型建立通信连接。使学员在监控系统仿真界面上获得在现场监控系统上相同的操作。

（三）仿真主机

运行全动态电网仿真子系统，是仿真系统的核心和中枢。仿真系统模型包括：邻近电网的全动态电网计算模型、包括一次、二次设备模型、故障模型和异常模型。

（四）变电站实际二次设备

保护、测控、音响、灯光等装置采用与现场完全相同的硬件设备，可以为受训者提供真实的操作、监视手段，使得仿真机不仅可以培训变电站运行人员的常规操作和监视，同时还能使他们熟悉和了解变电站重要二次保护装置和屏面设备。

（五）电压、电流功率放大器

功率放大器接收DA输出的弱电模拟信号，进行功率放大使电流信号放大至0～20A、使电压信号放大至0～100V，以驱动实际二次设备。放大器在与仿真信号连接是采用高阻差分方式，无公共连接点，这样可保证仿真系统的安全工作，又可长线连接抗干扰，提高系统的小信号精度。仿真培训专用的功率放大器多路的电流或电压输出，从而能保证更好的同步输出精度，同时降低电流功率放大器的最大输出电流。

（六）高速、高精度同步输出数字模拟转换器

将变电站实时仿真计算出的电压和电流的数字量转化为模拟量，是决定仿真精度的重要环节，其关键技术是实现各路数字模拟转化（DA）的同步输出，同时为了保证输出波形的质量，每工频周波的输出点数大于60点，DA向功率放大器输入模拟弱电信号。为了保证混合仿真系统的可扩展性，更好地适应变电站规模的变化，采用分布式同步实时仿真技术，即根据变电站电气量需要严格同步的程度对各电气量进行分组，每组电气量在同一块DA转换器进行输出保持严格的同步，多组DA转换器通过高速PCI总线分布式工作，因此降低了以前依赖专用的DA转换器的程度，这样既可以保证仿真培训的效果，又可以保证系统的高可扩展性和系统造价。

（七）高速通信及开关量输入输出系统

通过开关量输入系统采集开关、刀闸动作情况、有载调压接点，实现开关、刀闸状态及变压器抽头位置的高速采集，将实际设备的状态实时发送给变电站实时仿真计算。通过开关量输出和继电器模拟非电量保护动作、变压器风冷控制硬接点等。

（八）混合仿真集成支撑平台

混合仿真集成支撑平台采用PCI总线技术将高速、高精度同步输出数字模拟转换器、高速通信系统和开关量输入输出系统紧密集成。变电站实时仿真子系统和实时操作系统均运行在混合仿真集成支撑平台，实时操作系统通过硬件系统驱动软件驱动数字模拟转换器、高速通信系统和开关量输入输出系统（即用于对DA转换器、开关量输出和开关量输入板卡的控制）是实现数字一次设备与二次物理设备有机联系的接口系统，将变电站实时仿真计算结果实时刷新DA卡、将接口系统的自身状态定时刷新DA转换器的某个通道、通过开关量输入系统采集开关、刀闸

的状态、通过开关量输出系统向实际设备发送指令。

六、软件系统

混合仿真培训系统的软件系统主要由以下几部分组成：交互式、分布式仿真软件支撑平台，全动态电网仿真子系统，教员与学员子系统，变电站实时仿真子系统，实时操作系统，硬件系统驱动子系统。

全动态电网仿真子系统、变电站软仿真子系统、变电站实时仿真子系统、教员与学员系统软件通过交互式、分布式仿真软件支撑平台的运行管理系统有机结合在一起组成整个数字仿真培训系统，变电站实时仿真子系统通过实时操作系统的内核级调用与硬件系统驱动软件集成，与物理设备完成无缝连接。

交互式、分布式仿真软件支撑平台是混合仿真培训系统基础，包括数据库管理系统、仿真运行管理系统、人机界面系统、变电站一二次设备人机界面系统和仿真建模系统。数据库管理系统采用商用数据库与实时数据库相结合的方式，实时数据库是常驻内存数据库，用来支持数据的快速访问、处理。实时数据库与商用数据库有机结合的方式保证了数据库的实时性和高效性，商用数据库作为实时数据库的持久存储，较好地解决了分布式系统中数据库系统的开放性、实时性和一致性问题，从而充分发挥了实时数据库和商用数据库各自的优势。仿真运行管理系统，作为分布式仿真的运行支撑系统，实现了各个仿真应用之间的交互操作，是联系各仿真子系统（软仿真、电网仿真、混合仿真）各部分的纽带，是分布式仿真系统的核心，为各个仿真应用软件提供了位置透明、高效的虚拟运行环境，向子系统提供交互对象管理服务、时间管理服务、数据分发管理服务和应用程序接口。人机界面系统是全图形人机接口，为教员和学员提供交互式操作媒介。变电站一二次设备人机界面系统采用了虚拟仪器技术、组件技术、3D建模技术和虚拟现实技术，可以构建各种电压等级的虚拟变电站，包括变电站主控制室、控制屏、保护屏、中央信号屏、交直流屏等二次设备和现场一次设备，分为变电站一二次设备人机界面编辑系统、在线系统及变电站一次设备三维交互式虚拟场景系统。仿真建模系统通过图形、模型和数据库一体化建模技术，在画面编辑时能够提供特定电气元件的计算模型，在生成画面同时，能够自动地生成或人为输入电气元件计算模型的参数，并插入到数据库相关表格中，为电网仿真、变电站实时仿真等子系统提供拓扑数据和运行数据。

全动态电网仿真子系统采用暂态、中期、长过程一体化计算再现真实的电力系统的动态响应过程，采用了固定结构的稀疏矩阵、微分方程隐式梯形差分方程与网络代数方程的联立求解、强鲁棒性牛顿―拉夫逊法非线性方程求解、自动变步长等技术保证电网仿真计算的快速性和稳定性。

教员与学员子系统为教员管理和控制培训过程提供支撑平台，功能由四部分组成，即：系统管理功能、培训前运行方式和教案准备、培训中的操作和进度控制、培训后分析和评估。系统管理功能包括时间管理、用户管理、运行方式管理等；培训前运行方式和教案准备包括选择运行方式数据、整定初始方式、预设故障和事件；培训中的操作和进度控制是指教员对培训进程的控制、对电力系统模型的操作、设置故障和事件、管理和监视学员的操作；培训后分析和评估包括使用事件记录、曲线、报表等工具分析学员操作的效果，利用事故追忆再现学员的处理过程和系统的变化过程，利用评价工具对学员的操作进行评价。

变电站实时仿真子系统在变电站中一次设备的三相暂态模型及外网动态等值模型基础上，采用电磁暂态计算理论实现变电站的详细仿真计算。通过接口算法实现变电站实时仿真与全动态仿真的在线交互，保证变电站的动态响应的准确性。变电站实时仿真子系统运行在实时操作系统基础上，实时操作系统可配置成单任务模型，保证实时仿真子系统的最高优先级的运行级别，实时操作系统运行于混合仿真集成支撑平台，并通过硬件系统驱动软件驱动硬件系统。

七、结论

本文研究开发的变电站数字物理混合仿真培训系统是在软仿真模式的变电站仿真技术基础上，结合电力系统的实时仿真技术，将数字化的电网仿真与变电站中全部真实的二次设备有机结合成为的物理与数字混合仿真培训系统，使受训的变电站运行人员、继电保护人员、检修人员及相关的管理人员在完全真实的变电站环境内接受训练，同时能够完成人员培训、技能鉴定、岗位考核等各项工作，能有效地提高现场运行人员素质水平。该系统已在石家庄电力培训学校220kV教学变电站培训仿真系统中，取得了很好的培训效果。

参考文献

[1]陈礼义，顾强．电力系统数字仿真及其发展[J]．电力系统自动化，1999，（23）．

[2]黄家裕，陈礼义，孙德昌．电力系统数字仿真[M]．北京：水利电力出版社，1995．

[3]郑三立，雷，D.Retzmann，韩英铎．电力系统计算机及实时数字仿真（上、下）――电力系统计算机仿真[J]．电力系统自动化，2001，（25）．

[4]柳勇军，梁旭，阂勇.电力系统实时数字仿真技术[J]．中国电力，2004，（4）．

[5]周鑫，董雷.变电站仿真培训系统数字物理混合仿真的一种新方法[J]．内蒙古电力技术．

[6]井寅坡．110KV无人值班变电站及控制中心仿真培训功能[J]．四川电力技术，1999，（2）．

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一、基地概况

基地仿真培训装置于1991年开始规划建设，于1993年建成了发电厂及变电站电气运行模拟培训装置（两套）和电网微机调度自动化系统；1995年建成220kV变电站仿真培训装置；1996年建成200MW火电机组仿真机。2004年，建成一套变电站/地调仿真系统。该仿真系统为一机多模，包括：35kV变电站、110kV变电站、220kV变电站和500kV变电站仿真系统和地调仿真。2008年和2010年，新建2个仿真培训室和新建220kV变电站3D仿真系统。2011年，新建2个仿真培训室和220kV电网—变电站调控一体化仿真系统。

基地现有仿真机房7个，变电类仿真机房总面积1000平方米，仿真培训工位150个，能满足重庆电网各种层次的生产运行培训、职业技能鉴定、职业教育和技能比武的需要。基地现有专职指导教师13名，其中高级职称9人，占69.2%，中级职称2人，占15.4%，已取得电力行业的专职指导教师11人，占84.6%。另外，基地还选聘重庆市电力公司从电运行的高级工程师和高级技师等10名现场技术人员长期承担变电运行仿真的教学任务。

二、教学管理

为规范培训管理流程，基地建立了培训运行的保障体系和评价机制。针对培训工作特点，完善培训管理机制和培训运行机制。一是加强培训制度建设，健全培训工作管理机制，教学培训制度健全、规范，建立了规范的培训需求分析、培训项目开发和培训评价体系，制定了仿真设备管理、仿真设备维护、仿真运行记录等方面的管理制度，并能有效地贯彻实施。二是探索出了以项目责任人为培训质量控制中心、以项目策划为培训运行协调中心、各部门各行其责的培训管理新模式。制定了培训管理工作流程，建立了培训管理人员岗位工作标准，采取项目责任人、培训督导专责、班主任随班听课，培训督导专责随时抽查的方式，使培训教学井然有序。为确保培训质量，还建立了学员、送培单位和上级主办部门的三级评价机制。

培训教学计划内容具体，针对性强。为系统地、规范地和有计划地开展仿真培训，根据电网运行相关工种的技能等级标准、职业技能鉴定规范和岗位规范的要求，针对不同层次、不同工种人员的培训要求，编写了各类仿真培训教学计划、培训大纲和职鉴规范等。编写了初级工、中级工、高级工、技师培训的仿真培训大纲和职业技能鉴定规范等教学文件，编写了职业教育仿真教学大纲。重视仿真培训教材及题库的建设工作，每台仿真机都有相应的培训规程、培训教材、参考教材，试题库齐全。开发编制了仿真培训规程、仿真培训专用教材，建立了完整的变电类仿真专业试题库，能满足仿真培训和职业技能鉴定的需要。

强化班主任管理的服务意识。建立了培训班班主任工作制度，明确了班主任工作职责和任务、工作流程。在培训班的管理过程中，严格实施班主任全过程跟踪服务。班主任认真执行培训班管理制度，建立了培训情况反馈机制。为加强与企业、与学员之间的横向联系。一是不定期到基层单位收集送培单位对培训效果的反馈意见；二是印发问卷调查表，广泛收集学员对培训工作的意见和建议，每期培训班结束时均由学员填写反馈意见；三是形成将培训学员的测评意见。学员档案管理资料齐全、管理规范。认真抓好培训班开班前有准备工作，责任人、班主任责任明确，提前做好培训教师、培训设施和培训教材等准备工作。有完善的学员管理制度和程序，培训学员档案资料齐备，建立有培训学员基本信息、培训内容、考勤、成绩等相关内容档案，每期培训班结束时，由培训班责任人和班主任负责整理所有资料并进行归档保存。

三、培训业绩

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关键词：高压电气试验 仿真技术 三维

中图分类号：TM743 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2014）01（a）-0055-01

传统的变电修试培训主要以教学视频为主，学员通过观看高压电气试验教学视频获取变电修试过程中需掌握的基本知识。但教学视频的讲解过程为事先编排好的一段演示流程，往往根据一定的侧重点进行设计，因此很难完整的展示出电气设备试验过程中包括试验接线方式在内的所有细节。

该系统的产生使学员可以从三维空间的角度观看设备试验流程，可以自由的观看试验接线中的所有细节部分，大大提高了培训效果。

1 系统的设计思路、原则、原理、方案及关键技术等

本系统以单个设备的完整试验流程为独立的培训环节分阶段进行设计，每个培训环节作为系统的一个演示模块，如变压器试验演示模块等，每个演示模块均自成体系，具备一套完整的变电修试教学内容，如电流互感器绝缘电阻测量试验、局部放电试验和交流耐压试验流程组成一个独立的演示模块和培训环节，所有设备的试验流程均以剧本的形式进行演示，严格遵守相应的标准规范。

各演示模块均以变电修试仿真演示系统为媒介进行播放，保证了系统良好的可扩展性，设备的新试验可以方便的加入到已有演示模块当中，更新后的信息可被仿真演示系统自动识别并更新，新型设备试验流程也可以设计成新的演示模块，并导入到仿真演示系统中进行浏览。

基于准军事化的变电修试仿真演示系统提供实时三维设备试验场景，用户可以随时进入到试验场地中，以第一人称视角观察试验的过程，浏览各个细节。

1.1 功能介绍

本系统首先开发出一套三维演示平台，即变电修试仿真演示系统，为各设备试验演示模块提供媒介。三维演示平台实现了变电修试过程的实时三维演示，并提供了漫游功能，学员可以在试验场地三维空间中漫游。

1.2 技术特点

（1）本系统针对变电修试的教学培训特点，专门设计了一套变电修试仿真演示系统，该系统可以通过实时三维的形式演示变电修试过程。

（2）本系统维护简单，可扩展性强，所有的培训内容都可以单独设计，减小了系统开发的难度，所有的教学演示环节设计完成后，本系统可以将其有机整合。

1.3 系统结构和框架

1.4 测试方法和要求

（1）变压器试验。

将变压器试验演示模块导入到变电修试仿真演示系统中，观看变压器试验流程，试验内容应包括：测量绕组连同套管的直流电阻试验；绝缘电阻测量试验；测量绕组连同套管的介质损耗角试验；测量绕组连同套管的直流泄漏电流试验；变压器绕组连同套管的交流耐压试验等5个试验。试验中安全措施应做好，接线应正确，试验仪器操作应规范，同时实现现场漫游功能。

（2）真空断路器试验。

将真空断路器试验演示模块导入到变电修试仿真演示系统中，观看真空断路器试验流程，试验内容应包括：绝缘电阻测量试验；导电回路电阻测量试验；分合闸动作时间与速度测量试验；分合闸动作电压测量试验；交流耐压试验等5个试验。试验中安全措施应做好，接线应正确，试验仪器操作应规范，同时实现现场漫游功能。

（3）电流互感器试验。

将电流互感器试验演示模块导入到变电修试仿真演示系统中，观看电流互感器试验流程，试验内容应包括：绝缘电阻测量试验；局部放电试验；交流耐压试验等3个试验。试验中安全措施应做好，接线应正确，试验仪器操作应规范，同时实现现场漫游功能。

（4）氧化锌避雷器试验。

将氧化锌避雷器试验演示模块导入到变电修试仿真演示系统中，观看氧化锌避雷器试验流程，试验内容应包括：绝缘电阻测量试验；泄漏电流测量等2个试验。试验中安全措施应做好，接线应正确，试验仪器操作应规范，同时实现现场漫游功能。

（5）电力电缆试验。

将电力电缆试验演示模块导入到变电修试仿真演示系统中，观看电力电缆试验流程，试验内容应包括：绝缘电阻测量试验；交流耐压试验等2个试验。试验中安全措施应做好，接线应正确，试验仪器操作应规范，同时实现现场漫游功能。

2 该系统的开发的意义和推广应用前景

基于准军事化的变电修试模拟仿真培训系统开辟了高压电气试验教学的新模式，它可以为高压电气试验人员带来全新的学习体验。由于其具有很强的可控性，因此，用户完全可以控制整个演示系统的开发过程，最终完成的仿真演示系统的演示效果也将完全符合用户的实际需求。仿真演示系统打破了传统视频教学模式的局限性，对高压电气试验乃至变电检修全新教学培训模式的探索具有极其深远的意义。培训系统以分离模式开发设计，其中变电修试仿真演示软件可以应用到日常变电检修工作的各个环节当中，所制作出的仿真教学演示模块可以无缝的嵌入到系统当中，从而实现本系统的应用推广。

参考文献