摘要：本文介绍了电网和变电站联合仿真培训系统的软硬件设计、功能和应用。该系统硬件采用的是一体化设计，软件采用支持分布式、交互式仿真系统的软件开发平台以及数据库，采用三维图形技术进行三维交互式虚拟场景的构建，凭借联合仿真培训系统的构建，使电网调度员以及变电站值班员的认证、培训及考核的需求得到满足。
关键词：电网；变电站；仿真系统；设计应用
目前，电力系统具有更大的规模和系统容量，电网电压升高，并且引进了先进的自动化装置。为确保正常的电力供应，必须要求现场运行操作人员具有较强的技能。然而仅仅凭借简单的解说，不能促进操作人员对电气设备性能和操作规程的掌握，一旦电力系统发生故障，则故障不能得到及时有效的处理。而变电站仿真培训系统，其能够在操作员素质培训和提高方面发挥作用，其使操作人员的操作规范以及故障处理能力得到提高。
一、电网及变电站仿真培训系统硬件结构
在硬件系统的配置中体现开放性的原则，使系统的可维护性以及可扩充性得以实现，为培训仿真系统创建良好的运行环境。采用一机多模的工作方式，仿真功能均在相同计算机系统上实现。电网调度仿真培训系统建设另一套计算机硬件系统，因为整个仿真系统在相同电网模型下运行，所以，硬件系统的服务器设置采用主备用的方式。设置主服务器、备用服务器以及工程师工作站各1台，且设置共用的1套投影系统，借助PC共享器实现共用。设置1套共用的交互式电子白板。
3套变电站仿真系统设置的高级工作站为4台，确保其仿真功能的实现。电网调度仿真培训系统设置高级工作站3台，确保其仿真功能的实现。
二、电网及变电站仿真培训系统软件组成
（一）系统软件
采用windows高级服务器版，简体中文版和windows XP专业版。
（二）仿真支撑系统软件
采用支持分布式及交互式仿真系统的仿真软件开发平台，结合分布式控制和仿真系统软件支撑平台的设计，实现电网仿真、变电站仿真等，使分布式仿真培训系统仿真应用的分布、同步以及操作等问题得到解决，并且使仿真系统的发展需求得到满足。仿真支撑系统中包括仿真系统建模、仿真管理系统、数据库管理系统以及变电站一二次设备人机界面系统。
仿真支撑系统中的数据库管理系统，为了同时确保数据访问处理的实时性和外部系统接口的开放性及标准性，系统数据库系统采用实时数据库结合商用数据库的方式。商用数据库是实时数据库的有效存储，使分布式系统中数据库系统的相关问题得到解决，促使两种数据库的优势得到发挥。数据库管理系统专用于培训仿真系统数据管理，设有图形化界面，用于数据管理、数据录入和导出以及数据库建模等工作，且提供有关措施确保数据的安全以及系统的可操作性。数据库管理工具使系统配有便捷的交互式浏览器和数据库编辑器，使用户数据库的浏览及操作十分便捷和直观。
仿真管理系统是仿真实时运行基础结构，在系统中占有重要的基础地位。该系统使各仿真应用间能够相互操作，实现了仿真系统各部分的连接，对分布式仿真系统而言十分关键。其为仿真应用软件提供了位置清晰、效率较高的虚拟运行环境。仿真运行管理系统采用对称体系结构，系统中的仿真应用软件都是采用标准接口进行交互。仿真应用间的网络通信由RTI实现。各仿真应用向RTI发出某种接口服务的功能调用，RTI结合各仿真应用的实际需求，对系统数据分布进行调度，从而将变化信息有效传达。系统配置管理使系统可将局域网或广域网上的计算机节点功能分布的子系统组成一个单独的应用，能够灵活配置成各种运行模式，满足各层次及数量人员培训的需求。并且，可支持各种类型的电网SCADA系统、集控站监控系统以及变电站综合自动化系统后台人机界面。系统用户管理使其能够支持大量的用户与进程，可设置不同的权限分成教员和学员两个组别。其中，教员能够启动仿真应用，对培训进度进行控制，结束学员进程以及进行电力系统故障的模拟。学员则作为普通成员，进而在各应用中发挥不同的作用。
人机界面系统采用图形化接口，其具备丰富的画面显示及管理功能。变电站一二次设备人机界面系统，凭借虚拟仪器技术、3D建模技术、虚拟现实技术以及组件技术的利用，能够进行各电压等级虚拟变电站的构建。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
此外，仿真系统建模包括直观自定义建模、变电站建模以及电网图模库一体化建模。一体化建模使画面编辑可提供指定电气元件的计算模型，显示画面并自动生成电气元件计算模型的参数，将参数在数据库表格中插入，同时生成画面显示的动态数据。仿真组件可用于变电站仿真软件系统的搭建。
最后，系统应用软件主要包括地调应用分析软件、多媒体远程培训系统软件、教员、学员系统和工程师站软件、变电站综合自动化系统仿真、电网调度自动化系统仿真和集控站仿真、变电站混合仿真接口系统软件、变电站仿真软件以及电网仿真软件等，这里不一一赘述。
三、电网及变电站仿真培训系统功能应用
（一）监盘培训和常规操作培训
系统的监盘培训功能，主要包括培训操作人员对自动装置屏、保护、开关刀闸状态、电流、电压、做功、切换、压板以及报警等信号的监视。操作培训功能包括电网和比变电站中各种操作设备，且可实现各检查项目的查看，各项操作的记录与查阅。
（二）事故、故障操作培训
仿真系统应用于故障培训，模拟各种故障事件的输入，帮助用户直接涉及故障于接线图，也支持各种事件情况下，复合故障、多重故障的设置，从而对操作人员的事故、故障操作处置能力进行培训。
（三）巡视功能
仿真变电站的一次设备仿真及设备巡视系统中，采用以OpenGL虚拟现实技术为基础的变电站一次设备三维交互式虚拟场景系统的开发，促使变电站一次设备能够进行三维重现，将天气状况真实地模拟出来，直观反映设备的状态与动作，实现虚拟场景中设备巡视、漫游、检查以及虚拟操作等。
（四）“五防”系统仿真
“五防”系统防误闭锁仿真是利用“五防”装置，开发于仿真变电站人机交互界面系统，防误闭锁逻辑由规则库实现。其具有防误语音提示、元件对位、投退闭锁装置以及自动记录等各项功能。该装置的仿真，可让学员进行真实的带五防装置的操作，一旦操作错误，会立刻出现提示，防止发生事故。也可使学员处于未设置防误闭锁的环境中，促使其变电运行技能水平得到提高，并且对变电站运行规程及事故的发生具有更多的了解，使其具备更强的事故应急处理能力。
除上述之外，系统设有操作票和工作票系统，教员系统、学员系统、以及多媒体远程培训等功能，这些功能均为仿真培训提供服务。
结语
仿真培训系统的有效应用，能够对新操作人员实施培训，开展技能竞赛、事故故障的模拟处置，借助多媒体实现远程培训和教育。经实践运行表明，该系统在电网和变电站中的运行，可取得较为理想的培训效果，有效促进操作人员技能素质水平的提高，促进电网变电站的可持续发展。
参考文献：
[1]张园园，王旭，冯凝，孙金莉.智能变电站二次仿真培训系统设计与实现[J].湖北电力，2015，02：35-37.
[2]安成，孙玥，陈俊涛.省地联合培训仿真系统在贵州电网中的应用[J].企业技术开发，2015，28：61-63.
[3]张秀娥，李兵，吴德华，姚麒，于传，王群京.遥视系统在智能变电站仿真培训系统的设计与开发[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2015，03：121-125.
[4].大电网调控一体化联合仿真培训系统在省调投运[J].江苏电机工程，2014，01：71.
[5]王虎，谢江，王鹏，汤磊，孙百哲.一种电网调控一体化仿真培训系统的实现方法[J].华东电力，2014，03：567-572.
[6]黄曙，曹丽娟，胡剑锋.变电站仿真培训系统三维实操教案设计与实现[J].中国电力教育，2014，15：170-173.
论文作者:何子浩,牛秀梅,陈一心
论文发表刊物:《电力设备》2017年第4期
论文发表时间:2017/5/16
标签：系统论文; 变电站论文; 电网论文; 操作论文; 功能论文; 建模论文; 故障论文; 《电力设备》2017年第4期论文;