通用的变电站仿真培训系统构建平台

客户变电站是重要的用电系统,文章针对客户变电站接线方式多样、设备类型繁多的特点,提出了层次化的变电站柔性仿真培训系统的体系结构,采用对象模型模板、应用框架、仿真引擎等柔性仿真技术,克服了传统定制开发变电站仿真系统的不足。所构建的客户变电站仿真运行系统具有开发周期短、构造效率高、集成方便和易于扩展的特点,实现了客户变电站仿真培训系统建模的柔性化和仿真环境的柔性化。

变电仿真培训系统是变电运维人员对变电站内电力设备的运行维护、保护分析、事故判断、异常处理等方面非常有效的培训手段,不仅为变电运维人员培训、技能操作训练、考核等提供一个完善的平台,更可以为自动化专业、保护专业的变电检修人员提供仿真训练平台,仿真范围覆盖站内主控室、保护室、低压交流室以及户外配电装置所涉及的一次系统、保护及控制等系统。该文以110~1000kv变电站及变电站所在区域内小电网为基本对象,设计模拟电气一次模型、变电站综合自动化系统仿真模拟、变电站综合自动化系统仿真模拟、变电站继电保护和自动装置仿真模拟等方面的构建,并展开论述与探讨,对软件系统进行详尽的构建,最终设计出仿真培训系统功能。

数据通信在变电站仿真系统中具有重要作用,通过它可实现仿真系统中各部分之间的连接、实时通信和数据共享,提高仿真的真实性,达到更好的培训效果。提出了变电站仿真培训系统的结构框架;研究了采用iec60870-5-103规约、多线程技术和网络通信技术开发数据通信程序,实现仿真培训系统数据通信的方法。使变电站仿真培训系统中相关部分之间的操作互相同步反映,实现有效的交互仿真。并以实例详细阐述线程函数和服务器端网络通信程序的开发流程,同时对数据通信程序的通信效果进行了分析。

针对现有变电站仿真培训系统缺乏完整且客观的评价体系,提出一种基于复合要素技术的变电站仿真培训智能评价方法,将变电运行人员必需掌握的设备巡视、倒闸操作、事故处理技能分解为各要素,并按其内在的逻辑关系进行整合,同时兼顾巡视时间、安全性等附加要求,再根据这些要素技术在巡视中所占的权重完成综合评价,实现了变电站仿真培训智能评价系统。该系统能够灵活地完成变电站设备巡视、倒闸操作、事故处理仿真培训的智能评价,使评价方法更加客观和全面。

主要介绍变电站仿真培训系统的特点和主要功能,以及仿真系统的操作实例,以说明仿真系统对变电站运行人员培训的重要作用。

变电站作为电力系统的重要组成部分,其运行的安全对电力系统的稳定非常重要。随着信息化技术的发展,虚拟化现实技术逐渐渗透到变电站的仿真培训系统开发中。该技术将软件仿真与物理仿真相互结合,使变电站的培训仿真系统更加真实。通过3dmax建立变电站的内部模型,并按照相关规定的标准进行场景设置,利用3dmax系统的功能提高模型的真实效果,解决虚拟现实变电站仿真培训系统中动画画面不稳定的情况。

本文将从智能变电站仿真评估实验平台设计和智能变电站的实现两个角度展开分析,为我国智能电网的深化发展作出努力.

为提高当前变电站运维操作技能培训与考核的规范性和易用性,设计并开发了变电站仿真培训系统的三维实操教案功能。该功能基于变电站三维仿真培训平台开发,以变电站运维的典型操作和作业指导书为依据,提供包含案例生成、管理和运行的实操教案管理,可依据变电站实际运维操作规范生成教案,提高实操教案的规范性和可维护性,可基于案例给予学习引导,提高实操培训与考核的易用性。对本系统与现有的几种实操培训方式进行比较性论述,无论在教案维护方便性、教案规范性、教案定制能力和实际培训效果上,都有明显优势。

为提高当前变电站运维操作技能培训与考核的规范性和易用性,设计并开发了变电站仿真培训系统的三维实操教案功能。该功能基于变电站三维仿真培训平台开发,以变电站运维的典型操作和作业指导书为依据,提供包含案例生成、管理和运行的实操教案管理,可依据变电站实际运维操作规范生成教案,提高实操教案的规范性和可维护性,可基于案例给予学习引导,提高实操培训与考核的易用性。对本系统与现有的几种实操培训方式进行比较性论述,无论在教案维护方便性、教案规范性、教案定制能力和实际培训效果上,都有明显优势。

介绍了虚拟变电站仿真培训系统的结构及虚拟变电站的建模方法,采用虚拟现实建模语言建立了三维虚拟电气设备及虚拟变电站,将基于matlab的电力系统仿真软件与虚拟变电站连接起来模拟变电站的各种运行状态。该系统不仅具有三维显示、实时交互及动态仿真等特点,还可以在pc机和windows操作系统环境下运行,因此具有经济、高效、便于使用等优点。

具有三维交互功能的变电站仿真培训系统有许多独特的优点。首先给出了虚拟变电站仿真培训系统结构框图,然后介绍了变电站建模的方法,采用虚拟现实建模语言(vrml)建立三维虚拟电气设备及虚拟变电站,最后将基于matlab的电力系统仿真与虚拟变电站连接起来模拟变电站各种运行状态。仿真结果表明,该系统具有三维显示、实时交互、动态仿真的特点。

本仿真系统可使使用者深入地了解数字化变电站的运行性能及工作特性,可以卓有成效地进行电力系统稳态,暂态和动态分析,提高电力系统人员的技术水平。

本站运行方式 正常情况下，本站两台主变并列运行，#1主变220kv系统中性点及#2主变 110kv系统中性点为直接接地，#1主变110kv系统中性点及#2主变220kv系统 中性点经放电间隙接地。 220kv系统：采用双母带旁母的接线方式，专用母联及专用旁路。其中#1 主变201开关、211分袁线、212大袁线、213跑袁i线接i母，#2主变202开 关、214跑袁ii线、215袁渝线接ii母；经231母联开关i、ii母并列运行；220kv 旁路241开关及旁路母线在冷备用状态。 110kv系统：采用单母分段带旁路母线的接线方式，专用母联及专用旁路。 #1主变101开关、#2主变102开关、111袁钓线、112袁东线、113袁凤线、114 袁西线接于i母、116袁三线、117袁万线接于ii母，经131分段开关并列运行

ｘｘｘ学校 变电运行实训报告 系部：电气工程系 专业：ｘｘｘ 班级：ｘｘｘ 学生姓名：ｘｘｘ 学号：100ｘｘｘ 实训时间：2012年10月 2 目录 第1章变电运行实训目的及要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1.1实训主要内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1.2实训目的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 1.3实训时间⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 第2章倒闸操作及操作票填写⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 2.1倒闸操作的基本概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 2.2倒闸操作的流程及基本要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 2.3倒闸操作注意事项⋯⋯⋯⋯⋯

基于internet的交互式虚拟现实技术作为一种崭新的技术应用于教育培训中,它通过一系列最新的手段,把场景和物体图像加以压缩并在网络上有限带宽范围内传输,在网络上构建具有真实感的三维变电站培训场景。虚拟变电站培训系统具有很好的应用前景,它能有效的节省培训成本,降低培训危险性,并以最快的速度将信息传递给最广泛的人群,它必将给企业、社会带来巨大的经济利益,因此基于虚拟现实技术的变电站仿真培训系统的应用研究是很有价值的。

采用工业组态软件fix32作为scada学员系统的开发平台。为实现学员scada系统与变电站仿真系统其他子系统之间的数据通信,一方面系统采用100m以太网,运用共享内存、同步锁和消息的进程间通信机制来完成各终端机与系统服务器之间的数据交换;另一方面借助fix提供的ddeserver和ddeclient接口,开发采用server/client模式的dde通信程序以实现本地通信进程与监控画面之间的数据通信

针对传统变电站安全教育培训工作存在交互欠缺和体验性弱的问题,基于虚拟现实技术设计一种沉浸式变电站仿真培训系统方案,详细介绍系统的软硬件设计,重点介绍采用的沉浸式立体显示、自然人机交互和变电站多人协同操作等技术。现场应用证明,该系统以逼真的三维场景和高度的沉浸感使培训人员完全沉浸于变电站一、二次设备虚拟场景,使培训方式更加生动形象,从而提高培训的效果。

现有采用数字仿真方式的变电站培训系统已不能满足对数字化变电站技术人员的培训要求。分析了传统变电站培训仿真系统存在的不足,提出了基于数字-物理混合仿真的数字化变电站培训仿真系统,介绍了该系统的总体架构、软件仿真的关键内容以及主要功能。

利用退运的变电站二次设备以及备品备件,采取增设模拟接口屏的方法,设计并搭建实用的、贴近现场实际的二次设备仿真培训系统,以提升基层员工的技能水平。

技术开发单位\r\n南京理工大学\r\n项目简介\r\n南京理工大学计算机虚拟现实与系统仿真实验室在虚拟现实、系统仿真、计算机图形学、智能cad与专家系统等领域开展了系统、深入的研究并取得了一系列成果。其自主开发的500kv变电站巡视仿真系统．是目前国内首个基于微型计算机平台的变电站三维仿真培训系统，综合采用了虚拟样机、组态建模与仿真等技术．实现了虚拟现实技术与电力仿真应用的结合。

为满足微机保护变电站培训仿真系统的需要,专门设计了一种基于arm的连接实物平台和仿真平台的接口交换装置。该装置采用μc/os-ⅱ实时操作系统,具有32路开入、16路开出、6路模出、1个以太网接口、2个微机保护面板接口。为使以太网数据通信通道的畅通,在分析开入流、开出流、模出流、保护流特点的基础上,提出了减少信息交换次数和压缩数据内容长度的多种方法。由多台接口交换装置组成的分布式信息交换网已在110/35/6kv微机保护变电站培训仿真系统中得到应用。实践证明,接口交换装置运行可靠,实物平台的状态在20ms内和仿真机内部信息一致。

为降低变电站仿真培训系统的建设成本,提高变电站实时数字仿真的质量,提出了一种基于fpga的变电站实时仿真培训系统.采用最小度最大独立集法安排节点消去和电压计算的顺序,较好地兼顾了运算量和运算并行度.采用多输入多输出的指令流运算器实现细粒度的并行计算,提高了fpga资源利用率.利用状态字和影响字间接完成仿真参数的修改,减少了仿真计算时间和节约了数据存储空间.实例表明,采用最小度最大独立集法、指令流运算器及仿真参数间接修改方法,一个具有542节点的仿真变电站能以40μs仿真步长在一块ep4cgx150芯片上正常运行.