仿真变电站在变电运行人员培训中的应用

仿真变电站在变电运行人员培训中的应用 邹 宝 钦 前言 随着我国经济的迅速发展，用电负荷剧增，电力系统的规模越来越大，形成大机组、超高压、跨地区、 跨省大电网，使得运行操作越来越复杂，而对电网安全运行的要求却越来越高，一旦发生事故，未能正确、 及时处理，将会产生严重的后果。为了适应电力系统发展的需要，确保电网安全稳定运行，要求变电站运 行人员具有较高的技术水平和处理事故的能力。由于电力系统的特殊性，电力系统的事故、异常是不能在 现场运行设备上预演的，所以变电运行人员在实际运行的系统中进行培训，以此来提高操作技能、事故处 理能力是绝对不可能的。仿真变电站提供实际动手操作，借助声光信号可以直观检查事故处理过程的正确 性和不足之处，从而提高了运行人员正确判断和处理事故的能力，防止事故扩大化和缩短事故处理时间， 保证了电网安全稳定运行，所以仿真培训成为目前变电站运行人员最有效的技能培训手段。 仿真变电站的分类 仿真变电站是利用计算机模拟变电站的生产过程，可正确反映变电站的实时工况、倒闸操作过程及各 类异常和事故现象。它依据变电站电力设备实物、一次设备和二次设备接线图进行设计，具有真实变电站 的运行功能。 目前变电站仿真系统的模式有带盘台的模式（采用物理屏盘）和纯软件模式（采用图像屏盘）两种， 仿真变电站按仿真模式还可分为硬仿真变电站和软仿真变电站。硬仿真变电站采用带盘台的模式，主控室 是实际变电站主控室的复制品，有大量的硬件设备，占用空间大、工程造价高、维护工作量大，但比较形 象直观、现场感强、培训效果好。而软仿真变电站采用纯软件模式，采用计算机的图形图像及多媒体技术 将变电站主控室和一次设备呈现在计算机显示器上，所有操作都在计算机屏幕上完成，此系统占用空间小、 工程造价低、运行费用低、维护工作量小，但直观性较差、现场感不够强。 福建电力培训中心有一机三模（220kV、500kV 及两站联合）硬仿真变电站和一机四模 （35kV、110kV、220kV、500kV）软仿真变电站，其中 35kV、500kV 站正在开发设计中。从主接线来看， 本仿真变电站的主接线综合了全省各个电压等级变电站的主接线方式。主变、母线、线路所配备继电保护 及自动装置、中央信号、光字牌系统、仪表测量系统、所用电及直流系统等均按目前国内标准，大型典型 变电站设计。继电器面板配置了正常运行信号，事故连锁信号齐全，并能实时反应。 仿真变电站的组成及操作方法 1、 硬仿真变电站 （1） 组成 硬仿真变电站采用带盘台的仿真模式，整个系统由主计算机、教练员计算机、学员计算机、多媒体机、 仿真屏等硬件部分和软件部分组成。主计算机控制整个仿真机的运行，教练员计算机可设置各种运行方式 及各种类型故障，仿真屏、学员计算机与多媒体机结合起来可进行设备巡视、倒闸操作及事故处理。 本培训中心硬仿真变电站能实现一机三模，即在同一套硬件中，建立 3 套仿真变电站模型，模拟 220kV、500kV 两个变电站可分别独立运行，也可关联运行。220kV 站主控室内仿真屏台为变电站控制仪表 屏、继电保护屏、中央信号屏、直流屏，采用与实际变电站完全一致的硬盘台按 1:1 仿真，各种屏台上的 元件如表计、信号灯、光字牌、控制开关、切换开关、按钮、压板等全部采用 1：1 比例模拟。一次设备、 监控系统等采用软件形式模拟，呈现在计算机显示器上。 （2）操作方法 本站改造后学员计算机与多媒体机合并，在控制仪表屏上可进行开关分合闸、同期开关切换、仪表测量切 换、PT 二次并列切换等操作。在继电保护屏上可进行保护动作信号的查看、保护信号复归及压板投退等的 操作。在直流屏上可进行直流系统的操作。在多媒体机上可进行一次设备的巡视、就地操作的设备如刀闸、 接地刀闸、PT 熔丝、主变冷却器切换以及站用变低压侧开关等的操作；为便于操作，开关控制熔丝、CT 切换也在多媒体机上操作；通过多媒体机上的监控画面可实现对全站潮流的监视，微机保护动作后的液晶 显示事件报告尚未实现，但可通过多媒体机调看。还有电气主接线模拟操作屏，供倒闸操作前的模拟操作。 仿真屏与多媒体机结合起来可进行监视、巡视、倒闸操作和事故处理。仿真软硬结合，操作灵活，真实直 观，有如亲临现场之感。 500kV 站由于场地及资金的限制，没有把每一单元的保护配置全部物理模型化，而是采用相同类型的 单元，只配置一套物理模型的继电保护仿真装置，装设在控制屏的背后门上，其余的单元则采用微机画面， 即继电保护仿真装置盘面图及相应屏上的压板、灯光和按钮等，都在学员计算机上进行监视和操作。 2、软仿真变电站 （1） 组成 软仿真变电站采用纯软件仿真模式，所有一、二次设备均在计算机屏幕上显示，用鼠标操作设备，一 次设备的巡视采用多媒体技术完成。整个系统仅由计算机硬件、仿真软件和网络组成。 本培训中心软仿真变电站能实现一机四模，即在同一套硬件中，建立 4 套仿真变电站模型，模拟 35kV、110kV、220kV、500kV 四个变电站，其中 110kV 站模拟室内无人值守终端变电站，220kV 站模拟综 合自动化枢纽变电站，两站已投入使用，35kV、500kV 站正在开发设计中。本站有一台教练员计算机和十 二台学员计算机，教练员计算机控制整个仿真机的运行，可设置各种运行方式及各种类型故障，学员在学 员计算机上可采用鼠标点击的操作方式，进行倒闸操作和事故处理。 （2） 操作方法 110kV 室内无人值守终端仿真变电站，模拟福州泮洋变电站。学员计算机分为三个操作菜单，即主控 制室、配电装置及监控画面。主控制室内主要包括控制屏、继电保护屏、直流屏、所用电屏及模拟图板， 用鼠标点击可进行相应的操作。配电装置一次主接线图中，可进行设备巡视或就地操作。监控画面可监视 全站潮流分布。 220kV 综合自动化枢纽仿真变电站，模拟福州鼓山变电站。学员计算机操作界面分为保护小室、配电 装置、监控系统、运行管理和五防系统五部分。保护小室分为 220kV 小室、110kV 小室、主变小室和直流 及所用电系统，用鼠标点击可进行相应的操作。配电装置可实现对一次设备的巡视及就地操作功能。监控 系统主要包括主接线图、光字牌图、电压棒图、负荷棒图、直流监测和系统配置，其中主接线图可监视全 站潮流，对开关及主变的有载分接开关进行遥控操作；光字牌采用分级索引方式，分为主变、220kV 部分、 110kV 部分、10kV 部分及中央信号光字牌，可实现对主变、220kV 部分、110kV 部分保护信号的远方复归。 运行管理可调看主设备参数，填写运行日志等。五防系统可实现微机自动开票。 仿真变电站在变电运行人员培训中的应用 仿真变电站是以培训变电运行人员的技能为主要目的。因此，该仿真变电站的培训功能也是围绕培训 学员的操作能力、分析和处理事故的能力而设置的，重点是培训学员分析和处理事故的能力。 1、倒闸操作培训 倒闸操作是学员日常工作内容之一，熟练并正确地进行倒闸操作，是每一个学员必须达到的基本技能。 学员能否正确进行倒闸操作将直接影响着电网的安全运行，操作中稍有差错便可能导致设备损坏、人身伤 亡或局部甚至大面积停电，所以一定要防止电气误操作事故，做到“五防”即防止带负载拉、合刀闸，防 止带电合接地刀闸或挂接地线，防止带接地合刀闸，防止误拉、合开关，防止误入带电间隔。 从主接线来看，本仿真变电站的主接线综合了全省各电压等级变电站的主接线方式，因此，各种倒闸 操作包括线路、母线、主变等电气设备的倒闸操作均可在本仿真变电站进行培训。要求所有学员必须在 30 分钟内，完成较为复杂的一项操作指令（从受令起，并包括写操作票，到操作完毕） 。通过倒闸操作培训， 可以使学员学会如何规范地填写操作票，熟练地掌握倒闸操作的正确步骤，熟悉倒闸操作过程中各种仪表 的变化，信号灯的指示等，同时加深了学员对现场的感性认识。 在倒闸操作过程中，如果出现误操作，与实际变电站一样，会发出相应的灯光及音响，同时可以在相 应的屏上看到因误操作所引起的事故现象及保护动作情况。通过误操作的培训，学员将学会如何处理由误 操作引起事故的正确处理步骤，也加深了学员对误操作所引起的严重后果的感性认识。 2、事故处理培训 随着科学技术及经济的发展，电网的安全性得以大大地提高，而设备的故障率有较大的降低，从而使 得在现场提高分析及处理事故的技能机会变少。同时，一旦发生事故，如不及时处理，将会给系统造成很 大的损失。所以，事故处理培训项目是仿真变电站培训项目中的重中之重。 处理电气事故时应遵循的基本原则是：发生事故时运行人员必须沉着、迅速、准确地进行处理，不能 慌乱或未经慎重考虑就进行处理，以免扩大事故。迅速限制事故的发展，消除事故的根源，并解除对人身 及设备安全的威胁。用一切可能的办法保持设备继续运行，对重要用户应保证不停电，对已停电的用户应 尽快恢复供电。调整系统运行方式使供电恢复正常。要做到这些，运行人员平时就要加强事故处理培训， 而在仿真变电站进行事故处理培训是目前最有效的培训手段。 在仿真变电站进行事故处理培训，就是在教练员计算机上设置各种运行方式下的各类故障（可设置线 路、母线、主变等设备的单相接地、两相短路、三相短路故障，也可设置单一故障或由多重简单故障复合 而成的复故障） ，并在仿真变电站中的控制屏、中央信号屏、继电保护屏及多媒体机上反应。学员根据事 故现象、各种信号等进行综合分析、判断，以确定事故的类型、范围，快速、果断地处理事故（隔离故障 设备、恢复正常设备的供电） ，并在规定的时间内写出事故报告。通过事故处理培训，有助于提高学员分 析及处理事故的能力，从而保证电网安全稳定运行。 3、培训情况 福建电力培训中心 220kV、500kV 硬仿真变电站于 2000 年 5 月投入试运行，是省内首台变电站仿真系 统，一机四模软仿真变电站中的 110kV 站于 2004 年初投入使用，220kV 站于 2005 年初投入使用。5 年来， 完成了大量省公司系统变电站运行人员的上岗取证培训、上岗证复审培训、中高级工技能鉴定工作，并成 功举办了两届省公司系统 220kV 变电站运行技术、技能竞赛。500kV、35kV 软仿真变电站正在开发设计中， 一机四模软仿真变电站全部投入使用后，将满足福建省各个电压等级、不同类型变电站的运行人员的各类 培训需要。通过仿真培训，大大提高了变电运行人员倒闸操作和事故处理的能力。 五、结束语 本仿真变电站可开展变电站运行