通用的變電站仿真培訓系統(tǒng)構建平臺

客戶變電站是重要的用電系統(tǒng),文章針對客戶變電站接線方式多樣、設備類型繁多的特點,提出了層次化的變電站柔性仿真培訓系統(tǒng)的體系結構,采用對象模型模板、應用框架、仿真引擎等柔性仿真技術,克服了傳統(tǒng)定制開發(fā)變電站仿真系統(tǒng)的不足。所構建的客戶變電站仿真運行系統(tǒng)具有開發(fā)周期短、構造效率高、集成方便和易于擴展的特點,實現(xiàn)了客戶變電站仿真培訓系統(tǒng)建模的柔性化和仿真環(huán)境的柔性化。

變電仿真培訓系統(tǒng)是變電運維人員對變電站內(nèi)電力設備的運行維護、保護分析、事故判斷、異常處理等方面非常有效的培訓手段,不僅為變電運維人員培訓、技能操作訓練、考核等提供一個完善的平臺,更可以為自動化專業(yè)、保護專業(yè)的變電檢修人員提供仿真訓練平臺,仿真范圍覆蓋站內(nèi)主控室、保護室、低壓交流室以及戶外配電裝置所涉及的一次系統(tǒng)、保護及控制等系統(tǒng)。該文以110~1000kv變電站及變電站所在區(qū)域內(nèi)小電網(wǎng)為基本對象,設計模擬電氣一次模型、變電站綜合自動化系統(tǒng)仿真模擬、變電站綜合自動化系統(tǒng)仿真模擬、變電站繼電保護和自動裝置仿真模擬等方面的構建,并展開論述與探討,對軟件系統(tǒng)進行詳盡的構建,最終設計出仿真培訓系統(tǒng)功能。

數(shù)據(jù)通信在變電站仿真系統(tǒng)中具有重要作用,通過它可實現(xiàn)仿真系統(tǒng)中各部分之間的連接、實時通信和數(shù)據(jù)共享,提高仿真的真實性,達到更好的培訓效果。提出了變電站仿真培訓系統(tǒng)的結構框架;研究了采用iec60870-5-103規(guī)約、多線程技術和網(wǎng)絡通信技術開發(fā)數(shù)據(jù)通信程序,實現(xiàn)仿真培訓系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的方法。使變電站仿真培訓系統(tǒng)中相關部分之間的操作互相同步反映,實現(xiàn)有效的交互仿真。并以實例詳細闡述線程函數(shù)和服務器端網(wǎng)絡通信程序的開發(fā)流程,同時對數(shù)據(jù)通信程序的通信效果進行了分析。

針對現(xiàn)有變電站仿真培訓系統(tǒng)缺乏完整且客觀的評價體系,提出一種基于復合要素技術的變電站仿真培訓智能評價方法,將變電運行人員必需掌握的設備巡視、倒閘操作、事故處理技能分解為各要素,并按其內(nèi)在的邏輯關系進行整合,同時兼顧巡視時間、安全性等附加要求,再根據(jù)這些要素技術在巡視中所占的權重完成綜合評價,實現(xiàn)了變電站仿真培訓智能評價系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠靈活地完成變電站設備巡視、倒閘操作、事故處理仿真培訓的智能評價,使評價方法更加客觀和全面。

主要介紹變電站仿真培訓系統(tǒng)的特點和主要功能,以及仿真系統(tǒng)的操作實例,以說明仿真系統(tǒng)對變電站運行人員培訓的重要作用。

變電站作為電力系統(tǒng)的重要組成部分,其運行的安全對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定非常重要。隨著信息化技術的發(fā)展,虛擬化現(xiàn)實技術逐漸滲透到變電站的仿真培訓系統(tǒng)開發(fā)中。該技術將軟件仿真與物理仿真相互結合,使變電站的培訓仿真系統(tǒng)更加真實。通過3dmax建立變電站的內(nèi)部模型,并按照相關規(guī)定的標準進行場景設置,利用3dmax系統(tǒng)的功能提高模型的真實效果,解決虛擬現(xiàn)實變電站仿真培訓系統(tǒng)中動畫畫面不穩(wěn)定的情況。

本文將從智能變電站仿真評估實驗平臺設計和智能變電站的實現(xiàn)兩個角度展開分析,為我國智能電網(wǎng)的深化發(fā)展作出努力.

為提高當前變電站運維操作技能培訓與考核的規(guī)范性和易用性,設計并開發(fā)了變電站仿真培訓系統(tǒng)的三維實操教案功能。該功能基于變電站三維仿真培訓平臺開發(fā),以變電站運維的典型操作和作業(yè)指導書為依據(jù),提供包含案例生成、管理和運行的實操教案管理,可依據(jù)變電站實際運維操作規(guī)范生成教案,提高實操教案的規(guī)范性和可維護性,可基于案例給予學習引導,提高實操培訓與考核的易用性。對本系統(tǒng)與現(xiàn)有的幾種實操培訓方式進行比較性論述,無論在教案維護方便性、教案規(guī)范性、教案定制能力和實際培訓效果上,都有明顯優(yōu)勢。

為提高當前變電站運維操作技能培訓與考核的規(guī)范性和易用性,設計并開發(fā)了變電站仿真培訓系統(tǒng)的三維實操教案功能。該功能基于變電站三維仿真培訓平臺開發(fā),以變電站運維的典型操作和作業(yè)指導書為依據(jù),提供包含案例生成、管理和運行的實操教案管理,可依據(jù)變電站實際運維操作規(guī)范生成教案,提高實操教案的規(guī)范性和可維護性,可基于案例給予學習引導,提高實操培訓與考核的易用性。對本系統(tǒng)與現(xiàn)有的幾種實操培訓方式進行比較性論述,無論在教案維護方便性、教案規(guī)范性、教案定制能力和實際培訓效果上,都有明顯優(yōu)勢。

介紹了虛擬變電站仿真培訓系統(tǒng)的結構及虛擬變電站的建模方法,采用虛擬現(xiàn)實建模語言建立了三維虛擬電氣設備及虛擬變電站,將基于matlab的電力系統(tǒng)仿真軟件與虛擬變電站連接起來模擬變電站的各種運行狀態(tài)。該系統(tǒng)不僅具有三維顯示、實時交互及動態(tài)仿真等特點,還可以在pc機和windows操作系統(tǒng)環(huán)境下運行,因此具有經(jīng)濟、高效、便于使用等優(yōu)點。

具有三維交互功能的變電站仿真培訓系統(tǒng)有許多獨特的優(yōu)點。首先給出了虛擬變電站仿真培訓系統(tǒng)結構框圖,然后介紹了變電站建模的方法,采用虛擬現(xiàn)實建模語言(vrml)建立三維虛擬電氣設備及虛擬變電站,最后將基于matlab的電力系統(tǒng)仿真與虛擬變電站連接起來模擬變電站各種運行狀態(tài)。仿真結果表明,該系統(tǒng)具有三維顯示、實時交互、動態(tài)仿真的特點。

本仿真系統(tǒng)可使使用者深入地了解數(shù)字化變電站的運行性能及工作特性,可以卓有成效地進行電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài),暫態(tài)和動態(tài)分析,提高電力系統(tǒng)人員的技術水平。

本站運行方式 正常情況下，本站兩臺主變并列運行，#1主變220kv系統(tǒng)中性點及#2主變 110kv系統(tǒng)中性點為直接接地，#1主變110kv系統(tǒng)中性點及#2主變220kv系統(tǒng) 中性點經(jīng)放電間隙接地。 220kv系統(tǒng)：采用雙母帶旁母的接線方式，專用母聯(lián)及專用旁路。其中#1 主變201開關、211分袁線、212大袁線、213跑袁i線接i母，#2主變202開 關、214跑袁ii線、215袁渝線接ii母；經(jīng)231母聯(lián)開關i、ii母并列運行；220kv 旁路241開關及旁路母線在冷備用狀態(tài)。 110kv系統(tǒng)：采用單母分段帶旁路母線的接線方式，專用母聯(lián)及專用旁路。 #1主變101開關、#2主變102開關、111袁釣線、112袁東線、113袁鳳線、114 袁西線接于i母、116袁三線、117袁萬線接于ii母，經(jīng)131分段開關并列運行

ｘｘｘ學校 變電運行實訓報告 系部：電氣工程系 專業(yè)：ｘｘｘ 班級：ｘｘｘ 學生姓名：ｘｘｘ 學號：100ｘｘｘ 實訓時間：2012年10月 2 目錄 第1章變電運行實訓目的及要求???????????????????1 1.1實訓主要內(nèi)容?????????????????????????1 1.2實訓目的???????????????????????????1 1.3實訓時間???????????????????????????1 第2章倒閘操作及操作票填寫?????????????????????2 2.1倒閘操作的基本概念????????????????????????2 2.2倒閘操作的流程及基本要求?????????????????????2 2.3倒閘操作注意事項?????

基于internet的交互式虛擬現(xiàn)實技術作為一種嶄新的技術應用于教育培訓中,它通過一系列最新的手段,把場景和物體圖像加以壓縮并在網(wǎng)絡上有限帶寬范圍內(nèi)傳輸,在網(wǎng)絡上構建具有真實感的三維變電站培訓場景。虛擬變電站培訓系統(tǒng)具有很好的應用前景,它能有效的節(jié)省培訓成本,降低培訓危險性,并以最快的速度將信息傳遞給最廣泛的人群,它必將給企業(yè)、社會帶來巨大的經(jīng)濟利益,因此基于虛擬現(xiàn)實技術的變電站仿真培訓系統(tǒng)的應用研究是很有價值的。

采用工業(yè)組態(tài)軟件fix32作為scada學員系統(tǒng)的開發(fā)平臺。為實現(xiàn)學員scada系統(tǒng)與變電站仿真系統(tǒng)其他子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信,一方面系統(tǒng)采用100m以太網(wǎng),運用共享內(nèi)存、同步鎖和消息的進程間通信機制來完成各終端機與系統(tǒng)服務器之間的數(shù)據(jù)交換;另一方面借助fix提供的ddeserver和ddeclient接口,開發(fā)采用server/client模式的dde通信程序以實現(xiàn)本地通信進程與監(jiān)控畫面之間的數(shù)據(jù)通信

針對傳統(tǒng)變電站安全教育培訓工作存在交互欠缺和體驗性弱的問題,基于虛擬現(xiàn)實技術設計一種沉浸式變電站仿真培訓系統(tǒng)方案,詳細介紹系統(tǒng)的軟硬件設計,重點介紹采用的沉浸式立體顯示、自然人機交互和變電站多人協(xié)同操作等技術?，F(xiàn)場應用證明,該系統(tǒng)以逼真的三維場景和高度的沉浸感使培訓人員完全沉浸于變電站一、二次設備虛擬場景,使培訓方式更加生動形象,從而提高培訓的效果。

現(xiàn)有采用數(shù)字仿真方式的變電站培訓系統(tǒng)已不能滿足對數(shù)字化變電站技術人員的培訓要求。分析了傳統(tǒng)變電站培訓仿真系統(tǒng)存在的不足,提出了基于數(shù)字-物理混合仿真的數(shù)字化變電站培訓仿真系統(tǒng),介紹了該系統(tǒng)的總體架構、軟件仿真的關鍵內(nèi)容以及主要功能。

為滿足微機保護變電站培訓仿真系統(tǒng)的需要,專門設計了一種基于arm的連接實物平臺和仿真平臺的接口交換裝置。該裝置采用μc/os-ⅱ實時操作系統(tǒng),具有32路開入、16路開出、6路模出、1個以太網(wǎng)接口、2個微機保護面板接口。為使以太網(wǎng)數(shù)據(jù)通信通道的暢通,在分析開入流、開出流、模出流、保護流特點的基礎上,提出了減少信息交換次數(shù)和壓縮數(shù)據(jù)內(nèi)容長度的多種方法。由多臺接口交換裝置組成的分布式信息交換網(wǎng)已在110/35/6kv微機保護變電站培訓仿真系統(tǒng)中得到應用。實踐證明,接口交換裝置運行可靠,實物平臺的狀態(tài)在20ms內(nèi)和仿真機內(nèi)部信息一致。

為降低變電站仿真培訓系統(tǒng)的建設成本,提高變電站實時數(shù)字仿真的質(zhì)量,提出了一種基于fpga的變電站實時仿真培訓系統(tǒng).采用最小度最大獨立集法安排節(jié)點消去和電壓計算的順序,較好地兼顧了運算量和運算并行度.采用多輸入多輸出的指令流運算器實現(xiàn)細粒度的并行計算,提高了fpga資源利用率.利用狀態(tài)字和影響字間接完成仿真參數(shù)的修改,減少了仿真計算時間和節(jié)約了數(shù)據(jù)存儲空間.實例表明,采用最小度最大獨立集法、指令流運算器及仿真參數(shù)間接修改方法,一個具有542節(jié)點的仿真變電站能以40μs仿真步長在一塊ep4cgx150芯片上正常運行.

利用退運的變電站二次設備以及備品備件,采取增設模擬接口屏的方法,設計并搭建實用的、貼近現(xiàn)場實際的二次設備仿真培訓系統(tǒng),以提升基層員工的技能水平。

技術開發(fā)單位\r\n南京理工大學\r\n項目簡介\r\n南京理工大學計算機虛擬現(xiàn)實與系統(tǒng)仿真實驗室在虛擬現(xiàn)實、系統(tǒng)仿真、計算機圖形學、智能cad與專家系統(tǒng)等領域開展了系統(tǒng)、深入的研究并取得了一系列成果。其自主開發(fā)的500kv變電站巡視仿真系統(tǒng)．是目前國內(nèi)首個基于微型計算機平臺的變電站三維仿真培訓系統(tǒng)，綜合采用了虛擬樣機、組態(tài)建模與仿真等技術．實現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實技術與電力仿真應用的結合。