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摘要:近些年来国内电力企业多利用变电站模拟仿真系统对变电站值班员进行培训。文章介绍了某变电站仿真培训系统的设计、功能和应用，并建立了仿真培训系统，以满足变电站值班员及电网调度员的各种技能培训与考核。
关键词:变电站；仿真培训；硬件；软件；多媒体远程培训
中图分类号:F272 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2011)24-0104-02
变电站是联系电力系统有机整体的重要环节，变电站仿真培训系统是将变电站仿真、模拟、自动化、监控与学员培训系统结合一体的软件系统，在变电站管理中，仿真培训系统实现了生产运行过程、事故发生过程的全部模拟，作为管理人员我们可以正确的掌握变电站的真实性和实用性。随着仿真培训系统功能的不断完善，它将成为电力系统的仿真领域的一个重要的发展方向。
一、变电站仿真系统结构
变电站仿真培训系统硬件结构主要有主机服务器、教员站工作站、通信服务器、学员工作站以及网络设备打印机组成，图1为硬件结构示意图。仿真系统软件主要包括虚拟变电站现场监控仿真、计算机系统软件、仿真支撑软件、防误操作系统和学员系统软件等。整个仿真培训系统通过交互式仿真软件支撑平台的运行管理系统和数据库系统有机结合起来。
仿真系统核心部分是主机服务器，主机服务器控制教员工作站，该工作站由二台独立运行的微机构成，其中一台兼系统工程师站，用于系统的维护与升级等。教员机利用网络对学员机进行单独控制，学员可在各自学员机上进行独立操作。整个系统通过通信服务器与外部系统完成数据交换。
仿真系统软件由计算机软件系统、虚拟变电站现场监控仿真系统、仿真支持系统软件、防误操作闭锁系统、数学员系统组成。
二、变电站仿真培训系统功能应用
仿真系统一方面对操作人员进行操作培训，另一方面提高操作人员处理故障和事故的能力。系统的目标就是对操作人员进行培训，提高操作人员的素质，并具有演习、远程培训和竞技的功能。
(一)监盘培训和正常操作培训
对操作人员进行培训基本的运行技能。监盘培训功能主要有以下几个方面:培训操作人员对保护及自动装置屏、开关刀闸状态、电压、电流、有功、无功、频率、压板、切换、报警等信号的监视工作等。
另外，监盘培训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，掌握基本运行操作及运行规程。
(二)故障、事故操作培训
培训和处理事故分析能力。例如，对各种变电设备如母线、线路和开关等的故障处理分析，对运行人员处理事故能力的培训，对突发事故进行临场应变能力的培训。通过故障与操作系统培训后，运行工作人员及时分析和总结事故原因，增强运行人员事故处理的信心。
(三)教员系统功能
随着自动化系统软件功能的扩展，计算机技术的发展，对运行工作水平的要求也越来越高，同时对运行人员的培训模式也提出了新的要求。力求通过对电力系统运行状况的仿真，向学员提供真实、方便、灵活的培训环境，让学员在身临其境的培训过程中，模拟处理各项正常运行状态和事故状态下的工作事务，以丰富其运行经验，提高运行人员的专业水平和事故时的快速反应能力。
(四)学员系统功能
系统在这里扮演了传统培训中的讲师功能，对学员讲解该业务的相关知识和要点，并且分步骤地指导学员进行操作。学员的操作结果也会反馈给系统，系统根据反馈对学员进行进一步指导。学员可以根据系统的指导反复练习，直到学会。这样，就实现了手把手的传授和训练，保证最佳的培训效果，引起学员的学习兴趣。
(五)多媒体远程培训
系统的多媒体远程培训系统在这个网络平台上，远程培训的学员可以使用计算机和互联网去访问所需要的多媒体资讯内容，并可与其他学员或教员进行多媒体音频、视频、数据的互动，通过这个网络虚拟课堂，达到学习知识、学习技能、交流心得、提升素质的目的。
三、变电站仿真系统的应用操作
(一)模拟变电站的运行方式和状态
仿真系统是根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型，据此进行试验或定量分析，以获得正确决策所需的各种信息。
变电站仿真培训系统工作方式采用一机多模模式，系统仿真功能均由同一套系统内完成，系统采用教员机和学员机组成，且两者可以相互交换。
仿真系统可以根据电网和变电站特点，预先对系统薄弱环节进行提前演练，对各种事故做好应对，提高在突发事故下的应变能力，从而避免纸上谈兵。仿真电网设置事故和突发事件后，将引起继电保护的连锁动作变化，并对系统报警信息进行显示，总结事故处理能力，给出合理事故处理预案。对事故事前做到分析到位，对事故事后进行反馈，提高电网安全运行能力。
(二)事故处理的培训
教员首先可以登录教员机进入操作界面进行相应操作。图3(a)为教员机的操作菜单，其中各操作项目的说明如表1所示。图3(b)为学员机的操作菜单。
当教员为1个或多个学员机进行故障设置后，相应的学员机上会有声音警报和图示红色警灯显示。学员在看到警报后，就可以进入系统进行相应的故障查看和排除操作。
图3变电站仿真系统操作菜单
学员进入系统后，可以进入图3(b)所示菜单各个子项进行相应的操作。模拟操作室中学员可以先在系统一次接线图上完成模拟操作任务，由系统根据操作产生操作票，并进行打印输出。学员利用已开好的操作票在系统一次接线图上取得相应开关、闸刀的钥匙后，进入相应的开关室和控制室，通过计算机鼠标对变电站一次和二次设备进行仿真操作。通过操作记录每个学员可以查询自己的操作记录，对照操作票检查自己是否正确、完整的完成操作任务。
变电站仿真培训系统采用三维虚拟现实技术，在液晶显示器上进行监控系统、控制屏、保护屏和操作屏等的各项操作。在液晶显示器上进行就地操作、设备检查和巡视，并采用三维虚拟技术模拟变电站现场的运行环境和操作对象。
在变电站仿真软件中，对变电站的二次设备仿真和巡视中采用虚拟仪器技术和虚拟现实技术，将各种二次设备按照各自的物理特性分别生成各自的虚拟设备，然后利用组件技术将生成的虚拟设备包装成设备仿真组件，利用设备仿真组件可以像“搭积木”似的搭建仿真主控制室；形象地反映设备的正常、异常、事故状态及其动作过程，不但对虚拟场景中的设备巡视、检查、漫游，而且可以进行虚拟操作，并提供各种事故状态的事故场景，如着火、爆炸等，提高了系统的真实感、现场感。
参考文献
[1]阎光伟，平红燕.基于虚拟人行为的三维变电站仿真培训系统[1]_电力自动化设备,2010，(7).
[2]林尉，徐正清，冯可，余波.上海500kV变电站三维仿真培训系统开发[J].电网技术,2009，(17).
[3]许少伦，孟凡青，姜建艮
电力系统变电站仿真系统的研究与设计[J].中国电力教育，2009，(S2).
[4]李梅兰.变电站仿真实训设计思路和运行效果[J].中国电力教育，2009，(23).
关键词:变电站；仿真培训；硬件；软件；多媒体远程培训
中图分类号:F272 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2011)24-0104-02
变电站是联系电力系统有机整体的重要环节，变电站仿真培训系统是将变电站仿真、模拟、自动化、监控与学员培训系统结合一体的软件系统，在变电站管理中，仿真培训系统实现了生产运行过程、事故发生过程的全部模拟，作为管理人员我们可以正确的掌握变电站的真实性和实用性。随着仿真培训系统功能的不断完善，它将成为电力系统的仿真领域的一个重要的发展方向。
一、变电站仿真系统结构
变电站仿真培训系统硬件结构主要有主机服务器、教员站工作站、通信服务器、学员工作站以及网络设备打印机组成，图1为硬件结构示意图。仿真系统软件主要包括虚拟变电站现场监控仿真、计算机系统软件、仿真支撑软件、防误操作系统和学员系统软件等。整个仿真培训系统通过交互式仿真软件支撑平台的运行管理系统和数据库系统有机结合起来。
仿真系统核心部分是主机服务器，主机服务器控制教员工作站，该工作站由二台独立运行的微机构成，其中一台兼系统工程师站，用于系统的维护与升级等。教员机利用网络对学员机进行单独控制，学员可在各自学员机上进行独立操作。整个系统通过通信服务器与外部系统完成数据交换。
仿真系统软件由计算机软件系统、虚拟变电站现场监控仿真系统、仿真支持系统软件、防误操作闭锁系统、数学员系统组成。
二、变电站仿真培训系统功能应用
仿真系统一方面对操作人员进行操作培训，另一方面提高操作人员处理故障和事故的能力。系统的目标就是对操作人员进行培训，提高操作人员的素质，并具有演习、远程培训和竞技的功能。
(一)监盘培训和正常操作培训
对操作人员进行培训基本的运行技能。监盘培训功能主要有以下几个方面:培训操作人员对保护及自动装置屏、开关刀闸状态、电压、电流、有功、无功、频率、压板、切换、报警等信号的监视工作等。
另外，监盘培训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，掌握基本运行操作及运行规程。
(二)故障、事故操作培训
培训和处理事故分析能力。例如，对各种变电设备如母线、线路和开关等的故障处理分析，对运行人员处理事故能力的培训，对突发事故进行临场应变能力的培训。通过故障与操作系统培训后，运行工作人员及时分析和总结事故原因，增强运行人员事故处理的信心。
(三)教员系统功能
随着自动化系统软件功能的扩展，计算机技术的发展，对运行工作水平的要求也越来越高，同时对运行人员的培训模式也提出了新的要求。力求通过对电力系统运行状况的仿真，向学员提供真实、方便、灵活的培训环境，让学员在身临其境的培训过程中，模拟处理各项正常运行状态和事故状态下的工作事务，以丰富其运行经验，提高运行人员的专业水平和事故时的快速反应能力。
(四)学员系统功能
系统在这里扮演了传统培训中的讲师功能，对学员讲解该业务的相关知识和要点，并且分步骤地指导学员进行操作。学员的操作结果也会反馈给系统，系统根据反馈对学员进行进一步指导。学员可以根据系统的指导反复练习，直到学会。这样，就实现了手把手的传授和训练，保证最佳的培训效果，引起学员的学习兴趣。
(五)多媒体远程培训
系统的多媒体远程培训系统在这个网络平台上，远程培训的学员可以使用计算机和互联网去访问所需要的多媒体资讯内容，并可与其他学员或教员进行多媒体音频、视频、数据的互动，通过这个网络虚拟课堂，达到学习知识、学习技能、交流心得、提升素质的目的。
三、变电站仿真系统的应用操作
(一)模拟变电站的运行方式和状态
仿真系统是根据系统分析的目的，在分析系统各要素性质及其相互关系的基础上，建立能描述系统结构或行为过程的、且具有一定逻辑关系或数量关系的仿真模型，据此进行试验或定量分析，以获得正确决策所需的各种信息。
变电站仿真培训系统工作方式采用一机多模模式，系统仿真功能均由同一套系统内完成，系统采用教员机和学员机组成，且两者可以相互交换。
仿真系统可以根据电网和变电站特点，预先对系统薄弱环节进行提前演练，对各种事故做好应对，提高在突发事故下的应变能力，从而避免纸上谈兵。仿真电网设置事故和突发事件后，将引起继电保护的连锁动作变化，并对系统报警信息进行显示，总结事故处理能力，给出合理事故处理预案。对事故事前做到分析到位，对事故事后进行反馈，提高电网安全运行能力。
(二)事故处理的培训
教员首先可以登录教员机进入操作界面进行相应操作。图3(a)为教员机的操作菜单，其中各操作项目的说明如表1所示。图3(b)为学员机的操作菜单。
当教员为1个或多个学员机进行故障设置后，相应的学员机上会有声音警报和图示红色警灯显示。学员在看到警报后，就可以进入系统进行相应的故障查看和排除操作。
图3变电站仿真系统操作菜单
学员进入系统后，可以进入图3(b)所示菜单各个子项进行相应的操作。模拟操作室中学员可以先在系统一次接线图上完成模拟操作任务，由系统根据操作产生操作票，并进行打印输出。学员利用已开好的操作票在系统一次接线图上取得相应开关、闸刀的钥匙后，进入相应的开关室和控制室，通过计算机鼠标对变电站一次和二次设备进行仿真操作。通过操作记录每个学员可以查询自己的操作记录，对照操作票检查自己是否正确、完整的完成操作任务。
变电站仿真培训系统采用三维虚拟现实技术，在液晶显示器上进行监控系统、控制屏、保护屏和操作屏等的各项操作。在液晶显示器上进行就地操作、设备检查和巡视，并采用三维虚拟技术模拟变电站现场的运行环境和操作对象。
在变电站仿真软件中，对变电站的二次设备仿真和巡视中采用虚拟仪器技术和虚拟现实技术，将各种二次设备按照各自的物理特性分别生成各自的虚拟设备，然后利用组件技术将生成的虚拟设备包装成设备仿真组件，利用设备仿真组件可以像“搭积木”似的搭建仿真主控制室；形象地反映设备的正常、异常、事故状态及其动作过程，不但对虚拟场景中的设备巡视、检查、漫游，而且可以进行虚拟操作，并提供各种事故状态的事故场景，如着火、爆炸等，提高了系统的真实感、现场感。
参考文献
[1]阎光伟，平红燕.基于虚拟人行为的三维变电站仿真培训系统[1]_电力自动化设备,2010，(7).
[2]林尉，徐正清，冯可，余波.上海500kV变电站三维仿真培训系统开发[J].电网技术,2009，(17).
[3]许少伦，孟凡青，姜建艮
电力系统变电站仿真系统的研究与设计[J].中国电力教育，2009，(S2).
[4]李梅兰.变电站仿真实训设计思路和运行效果[J].中国电力教育，2009，(23).