变电站仿真机的基本配置和功能.docx

武汉世纪华胜科技有限公司FS华胜变电站仿真培训系统的基本配置和功能 概述：介绍了开发变电站仿真机的必要性、现状和应用前景。对主要用于变电站运行人员进行岗位培训的变电站仿真机软硬件的基本配置和应具备的基本功能进行了描述。 几年来，仿真事业得到了迅猛的发展，从发电、变电、配电到电网调度员仿真机都得到了广泛的应用。仿真机根据其用途可分为分析研究型和培训型。用于分析和研究的仿真机的特点是仿真模型的精确性。精确的数学模型意味着较大的计算量，这就导致了分析型仿真机一般是非实时的。培训型仿真机与分析型仿真机不同、它要求具有一定的精度，同时也必须保证运行的实时性。变电站是电网的重要组成部分，培训用变电站仿真机为变电站运行人员提供了一个培训环境，通过仿真机的培训可以大大地提高运行人员的技术水平。目前，我国已开发了多套用于运行人员培训的变电站仿真机，例如：武汉华胜公司FS系列变电站仿真系统电压等级从500KV（330KV）、220KV、110KV(66KV)到35KV。变电站运行人员的基本职责是监盘、正常的倒闸操作、设备巡视和事故处理。变电站仿真机软硬件的配置和基本功能必须符合和满足这些基本职责的要求。本文根据培训用变电站仿真机的现状和要求，提出了该类仿真机的软硬件配置和应具有的基本功能。1 变电站仿真机的基本配置1.1 硬件配置变电站仿真机的硬件配置图如图1所示。主计算机是变电站仿真机的核心，一般选用ALPHA工作站、SUN工作站或微机服务器。其作用是运行仿真支持软件、模型软件、教练员台功能软件等。变电站仿真机至少配一台工程师/教练员台(工/教台)，用微机实现。工程师台和教练员台可分别配置，也可公用一台微机。工程师台的作用是提供仿真机的开发和维护环境，教练员台的作用是提供仿真机的运行仿真环境。图1 硬件配置示意变电站仿真机需配置一台或多台学员操作台，用微机实现。学员操作台的主要功能是为学员提供一个人机对话的界面，使学员能够实现必要的就地操作功能，以及对保护的动作信息和主要运行参数进行监视。工/教台和学员操作站通过网络集线器HUB与主机相连，实现数据的通信。控制保护屏可根据需要配置。一般包括主变压器控制屏、各电压等级线路控制屏、中央信号屏、直流屏、站用电屏和保护屏等。I/O接口的配置应根据控制保护屏上输入、输出点数的数量确定。I/O接口分数字量输入DI、数字量输出DO、模拟量输出AO和同期专用接口。 除上述必要的硬件配置外，可根据需要配置一些辅助设备，以增强仿真机的功能和现场感，如多媒体微机及音响设备、模拟屏、环境灯光仿真装置等。1.2 软件配置 仿真机硬件的性能是保证仿真机开发和运行的基本要求，仿真机开发和使用的方便性、灵活性和培训功能则是由软件决定的。仿真机基本的软件配置和功能如下。(1) 计算机操作系统软件。计算机操作系统软件由计算机生产厂家提供。仿真主计算机操作系统必须满足多任务、实时的要求。根据主计算机的类型，操作系统一般选用UNIX、OPEN VMS或WINDOWS NT型。微机系统采用WINDOWS98型。(2) 仿真支撑系统软件。仿真支撑系统软件是支持仿真机开发、运行和维护的软件平台。仿真支撑系统软件应为仿真机的开发和使用提供的灵活、方便、友好的环境和界面。(3) 工程师/教练员功能软件。工程师/教练员功能软件是建模工程师建模、教练员控制仿真机运行的功能软件，它是在仿真支撑系统软件的支持下运行的，它为工程师和教练员提供友好、方便、美观的操作界面，并实现所需的各种功能。教练员台功能包括：工况选择、冻结/解冻故障、过程图显示、回退、事件记录、重演、快存、模型的加速与减速、学员成绩评定、成组故障、各种运行参数监视等。(4) 仿真模型软件。仿真模型软件是为仿真变电站的物理过程而建立的软件。模型软件应有仿真的范围、仿真的程度和功能详见第二部分。(5) 学员操作台仿真软件。就地操作台仿真软件以仿真系统图方式显示就地操作设备的运行状态，接收学员在就地操作台上所作的操作，并根据操作切换或更新显示画面，同时控制模型的运行。(6) I/O接口软件。I/O接口的作用是将计算机运行模型后输出的数字信号转化为盘台仪表、信号灯的显示；又将人对设备进行操作的信号转为计算机所能接收的数字信号。(7) 多媒体软件。应用多媒体技术，在多媒体微机上实现变电站运行的设备巡视功能，能调出所需设备的图象，做到画面、声音、文字显示分明。模拟误操作事故和典型事故情况下的视觉和听觉效果；利用多媒体微机可在现场画面上对某些设备进行操作。2 仿真机的基本功能2.1 仿真范围作为培训变电站运行人员的仿真机，仿真的对象要有代表性，仿真的范围要全面，仿真的现象和结果(包括仪表、灯光、光字、音响等信号)要正确、完整和实时。变电站仿真机仿真的子系统应包括：各电压等级的电气主接线系统、主变压器及其有载调压和冷却风机等辅助系统、交直流站用电系统、中央信号系统、同期系统、继电保护和自动装置等。为增加仿真培训的现场真实感，一般还应对仿真变电站所处的局域网进行仿真。仿真具体内容包括：(1)一次设备：主变、所用变压器、一次系统进出线、母线、母联、旁路、断路器、隔离开关、接地刀闸、避雷器、电容器、电抗器，电压互感器、电流互感器、临时接地线等。(2)二次设备：二次系统的控制、信号、测量仪表，继电保护和自动装置、中央信号、绝缘监察等。并包括上述各设备回路中的压板、试验端子、熔断器、按钮、信号灯。2.2 正常运行监视学员能够根据控制仪表盘监视变电站各设备的电压、电流、有功、无功、变压器温度、分接头位置、直流电压及电流和频率等参数，断路器及隔离开关状态、保护压板和保护动作信号等。定时手抄或自动打印运行记录、日志、表单并计算电量，填写工作票、操作票、统计表、电压合格率等。2.3 正常倒闸操作学员能够在控制保护屏或学员操作台上对所有的仿真对象进行操作，每次操作后的现象如表计指示、灯光信号等应正确实时地反映在控制屏和学员操作台上。若发生误操作，则引发相应的故障或事故。可操作的设备包括主接线图中全部断路器、隔离开关、接地刀闸等一次设备及二次部分熔断器的投退，保护和自动装置压板的投切等。学员可根据所填写的操作票实现下列的倒闸操作项目：(1) 母线、出线、主变压器等设备由检修 冷备用 热备用 运行；(2) 母线、出线、主变压器由运行 热备用 冷备用 检修；(3) 线路和主变压器的旁代操作和恢复；(4) 倒母线操作；(5) 电容器组的投切；(6) 变电站用电系统运行方式的切换；(7) 直流系统运行方式的切换；(8) 保护和自动装置压板的投切(9) 熔断器的投退、电压互感器二次回路并列等操作。2.4 事故处理由于在变电站中很少发生事故，运行人员处理事故的机会也很少。因此，在仿真机上对运行人员进行事故处理的培训是提高运行人员事故处理能力的有效方式，也是变电站仿真机最重要的培训内容之一。在事故处理的培训过程中，各种仪表的指示(电流、电压、频率、有功、无功、温度等)、中央信号所属有关故障、事故的各种信号和保护盘上有关的压板、试验端子、信号均应实时正确。在变电站仿真机中，事故和故障产生的原因可分为两大类：误操作事故和教练员加入事故。不论哪种事故，当事故发生后，仿真机的动态反应与实际故障后的动态反应一致。运行人员通过相应的操作，可缓和故障的影响或恢复系统正常运行；若处理不当，将造成故障扩大。误操作事故仿真是随机的、实时的，若一旦发生误操作，系统则立即响应，不需要事先设置，如同实际操作一样。例如在多媒体显示屏上会自动出现误拉隔离开关时出现的弧光和响声。可能的误操作如下：(1)误拉、误合断路器或隔离开关；(2)带负荷拉、合隔离开关；(3)带电挂地线或带电合接地刀闸；(4)带地线合闸；(5)非同期并列；(6)不按正常倒闸操作次序的操作而引起的事故扩大；(7)对保护装置的误操作(如压板不正确投切)引起的保护动作的改变。 设备故障一般由教练员加入，事故可分别设置在线路、变压器、母线、断路器、直流系统等设备上。在设置的事故中其类型(如相间短路、单相接地、三相短路、二相短路接地、断线)、性质(永久或瞬间)、地点(所有线路从首端到末端)应任意排列组合，同时还可与断路器、继电保护及自动装置误动、拒动排列组合。所有故障可在任意工况和运行方式下设置，当故障发生后，仿真机的动态反应与实际故障后的动态反应一致。仿真机实现的设备故障类型至少应包括以下几项。(1) 变压器故障：内部故障、引出线故障、冷却器故障、冷却电源故障、变压器有载调压器故障、油温过高、油位下降。(2) 母线与线路故障：A、B、C单相接地、两相短路、两相接地、三相短路、断线。(3) 配电装置：断路器拒动和误动(对分相操作的断路器可分别设置A、B、C相拒动、断路器非全相、SF6压力降低、油压降低、操作机构故障、断路器分合闸闭锁、控制回路断线、油泵运转(不停)压力异常(过高、过低)等。(4) 站用电系统：站用变压器内部故障、站用电全停(切换或自投不成功)。(5) 保护装置：TV断线、TV熔丝熔断、TA开路、保护电源消失、保护拒动和误动。(6) 直流系统：充电装置故障、直流线路或母线接地。3 结束语目前，许多电力局、培训中心和电力学校已安装了变电站仿真机，主要用于对在岗运行人员的技术培训，技