一种变电站仿真培训系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种变电站仿真培训系统，包括正常基本操作模块、保护和自动装置模块、故障及异常事故处理模块，正常基本操作模块用以仿真变电站中可操作的设备，各仿真设备间有与实际设备一致的逻辑关系，能采用远方操作或就地操作；保护和自动装置模块用以模拟实际系统中继电保护常规保护的动作行为，以及对自动装置功能的模拟；故障及异常事故处理模块用以模拟各种设备故障类型和设备异常类型。本发明人机界面友好，简单易学，操作简单，使用方面，系统大部分操作可通过鼠标或快捷键完成；方便更换待仿真变电站；投资省，能随时上机学习，可反复进行事故处理培训，针对性强，即学即用；方便升级。
【专利说明】一种变电站仿真培训系统
【技术领域】
[0001]本发明属于电力培训仿真【技术领域】，尤其涉及变电站仿真培训系统。
【背景技术】
[0002]变电站是电力系统的重要组成部分，变电站的安全运行对维持电力系统的稳定，保证电网的可靠供电具有十分重要的意义。因此，一方面需要不断采用先进的设备制造技术和控制技术，提高变电站的自动化程度；另一方面，电力系统作为一个人工制造的系统，需要人工的参与与决策，所以还要加强对运行人员的培训，提高他们的运行操作能力和事故处理能力。但是由于电力系统属于知识密集型、技术密集型、资金密集型行业，操作规范，要求严格，在变电站运行人员的岗位培训中既不能在运行着的系统或设备上进行实际操作试验，也不允许人为地设置事故让学员观察处理，这就使得学员难以在变电站的正常操作及事故处理中得到充分锻炼。因此，建立一个与实际变电站运行状况相同或相似的仿真环境进行培训是十分必要的。
[0003]目前的变电站仿真培训系统大多是物理仿真与数字仿真相结合的产物，随着计算机技术的发展，它们的缺陷日益暴露出来，例如只有二维画面，无法给使用者以真实的三维感觉；使用专用设备来实现物理仿真，导致了仿真培训系统的庞大、复杂及昂贵；变电站仿真培训系统难以随真实变电站的变化而变化等。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种基于虚拟现实技术的，能适应电力行业发展，满足不同电压等级、不同类型和不同层次变电站值班人员培训需要的，操作简单，使用方便的变电站仿真系统。
[0005]为了实现上述技术目的，本发明的变电站仿真培训系统，包括有正常基本操作模块、保护和自动装置模块、故障及异常事故处理模块，正常基本操作模块用以仿真变电站中可操作的设备，各仿真设备间有与实际设备一致的逻辑关系，能采用远方操作或就地操作；保护和自动装置模块用以模拟实际系统中继电保护常规保护的动作行为，以及对自动装置功能的模拟；故障及异常事故处理模块用以模拟各种设备故障类型和设备异常类型。
[0006]本发明通过虚拟的主控室、高压室、户外IlOkV开关场、IlOkV主接线、35kV开关场、35kV主接线和办公室以及各种设备控制的界面图，营造了与真实变电站主控室相似的环境，并且能够用主接线模拟盘模拟变电站现场各种设备运行情况。采用基于PC机的局域网络系统，在整体上形成仿真培训教室。根据培训要求，仿真室的规模由几台到几十台PC机构成，每台机器除了通常的配置外，还要配备声音输入输出设备，并指定其中一台机器作为仿真室的控制机即教练员专用机，配备投影仪用以教学演示。仿真室的控制机可对仿真室进行组态，即指定各机的运行方式，可以指定一台机器构成一个独立的仿真培训系统，也可以指定由多台机构成仿真培训系统。学员可以根据操作信息改变相应的状态，也可以根据仿真结果演示相应的现象。[0007]本发明人机界面友好，简单易学，操作简单，使用方面，系统大部分操作可通过鼠标或快捷键完成；方便更换待仿真变电站；投资省，能随时上机学习，可反复进行事故处理培训，针对性强，即学即用；方便升级。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明的组成结构图。
【具体实施方式】
[0009]以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
[0010]如图1所示，一种变电站仿真培训系统，含有正常基本操作模块1、保护和自动装置模块2、故障及异常事故处理模块3，正常基本操作模块I用以仿真变电站中可操作的设备，各仿真设备间有与实际设备一致的逻辑关系，能采用远方操作或就地操作；保护和自动装置模块2用以模拟实际系统中继电保护常规保护的动作行为，以及对自动装置功能的模拟；故障及异常事故处理模块3用以模拟各种设备故障类型和设备异常类型。
[0011]其中，正常基本操作模块I由四个小模块组成，第一小模块为母线、线路、变压器停复役模拟模块11 ;第二小模块为电容器、电抗器停复役模拟模块12 ;第三小模块为“五防”操作模拟模块13 ;第四小模块为变压器分接头、补偿设备调压模拟模块14。
[0012]正常基本操作模块I是变电站仿真培训系统的基本功能模块，用以仿真变电站中可操作的设备，包括设备上的空气开关、压板、按钮、切换开关等，并且要有与实际设备有一致的逻辑关系。一次设备还能采用远方、就地等多种操作方式。标准倒闸操作是变电站运行人员的日常工作，变电站内大部分事故都是由于运行人员的误操作引起的。
[0013]为了培训学员的安全操作、规范操作意识，仿真系统模拟了实际变电站的“五防”装置。所谓“五防”是指:一、防止带负荷拉刀闸；二、防止带负荷合刀闸；三、防止带电挂地线；四、防止带地线送电；五、防止误切断路器。
[0014]本仿真培训系统利用先进的图形工具生成了变电站主控室内的各种屏体(包括中央信号屏、主变控制屏、线路保护和主变保护屏)、就地控制屏及室外设备(开关、刀闸、变压器、PT、CT等)。学员可以在控制室也可以进入就地用鼠标对画面中的设备进行操作，如拉合开关、拆接地线、同期合闸等等。模拟元件响应鼠标的操作，并且根据设备的特性变化外形以仿真设备的动作，画面逼真，让学员有在现场操作的感觉。保护和自动装置模块2由三个小模块组成，第一小模块为微机保护模拟模块21 ;第二小模块为常规保护模拟模块22 ；第三小模块为自动装置模拟模块23。
[0015]系统中的继电保护模块是专门用来处理各种各样的事故异常情况，它的功能是否齐全、反应是否正确、是否与现场一致或接近将直接影响到受训人员的事故处理能力。系统应可模拟实际系统中继电保护常规保护的动作行为，如:线路距离保护、零序保护和过流保护，母线的母差保护、开关失灵保护，变压器的纵差保护、瓦斯保护、零序电流保护等等。
[0016]系统对自动装置功能的模拟包括自动重合闸，备用电源自切，自动投切电容器、电抗器，低频减载等。
[0017]故障及异常事故处理模块3由五个小模块组成，第一小模块为母线、线路、变压器瞬时故障模拟模块31 ;第二小模块为母线、线路、变压器永久故障模拟模块32 ;第三小模块为开关拒动、误动故障模拟模块33 ;第四小模块为保护拒动、误动故障模拟模块34 ;第五小模块为电容器、电抗器故障模拟模块35。变电站仿真培训系统应具有完整的故障模型。
[0018]系统可模拟的故障类型一般有:母线、线路、变压器故障，包括各种接地、相间、瞬时和永久故障；开关拒动、误动；保护拒动、误动；电容器、电抗器故障；PT故障；带电合地刀、带电拉合刀闸等。除此之外，还可以模拟同类元件多种故障及不同元件的多重故障，培养学员判断、排除各种故障的应急能力，提高对变电站运行的综合分析能力。
[0019]系统具有完整的异常模型，设备异常仿真分两种情况:一种是越限报警，如变压器过负荷、变压器油温超过允许值等；另一种是设备异常，如变压器漏油、变压器匝间轻微短路、TV电压断线、保护装置发生故障等。
[0020]参见图1，系统中还具有监控系统小模块41、异常与故障多媒体小模块42和教练员台小模块43组成的其它功能模块4，监控系统小模块41对电力系统的集中监控平台进行模拟仿真，完成集中遥测、遥控、遥信、遥调等功能，并且从实时数据库中得到相应的信息动态，刷新各设备的有功、无功、功率因数、电流、电压、温度、档位、电网频率等；异常与故障多媒体小模块42对非电气故障及部份电气故障的一次设备在异常与故障后的状态趣面进行显示，它通过现场拍摄的设备状态的照片进行图像处理，再现出一次设备在异常与故障后的真实状态的画面，供培训人员查寻故障及调阅设备的故障状态；教练员台小模块43是仿真培训系统的控制中心，也是教练员和仿真系统之间的接口，教练员通过它可以实现培训过程的暂停、快存、复位、记录重演等，而且教练员可以给学员设置故障，学员按照自己的思路在仿真系统上进行操作后形成操作票，这样教练员可以监控学员的操作，评定学员成绩，指导学员培训。
【权利要求】
1.一种变电站仿真培训系统，其特征在于:包括正常基本操作模块、保护和自动装置模块、故障及异常事故处理模块，正常基本操作模块用以仿真变电站中可操作的设备，各仿真设备间有与实际设备一致的逻辑关系，能采用远方操作或就地操作；保护和自动装置模块用以模拟实际系统中继电保护常规保护的动作行为，以及对自动装置功能的模拟；故障及异常事故处理模块用以模拟各种设备故障类型和设备异常类型。
2.如权利要求1所述的一种变电站仿真培训系统，其特征在于:所述正常基本操作模块由四个小模块组成，第一小模块为母线、线路、变压器停复役模拟模块；第二小模块为电容器、电抗器停复役模拟模块；第三小模块为“五防”操作模拟模块；第四小模块为变压器分接头、补偿设备调压模拟模块。
3.如权利要求1所述的一种变电站仿真培训系统，其特征在于:所述保护和自动装置模块由三个小模块组成，第一小模块为微机保护模拟模块；第二小模块为常规保护模拟模块；第三小模块为自动装置模拟模块。
4.如权利要求1所述的一种变电站仿真培训系统，其特征在于:所述故障及异常事故处理模块由五个小模块组成，第一小模块为母线、线路、变压器瞬时故障模拟模块；第二小模块为母线、线路、变压器永久故障模拟模块；第三小模块为开关拒动、误动故障模拟模块；第四小模块为保护拒动、误动故障模拟模块；第五小模块为电容器、电抗器故障模拟模块。
5.如权利要求1所述的一种变电站仿真培训系统，其特征在于:还包括有由监控系统小模块、异常与故障多媒体小模块和教练员台小模块组成的其它功能模块，监控系统小模块对电力系统的集中监控平台进行模拟仿真，完成集中遥测、遥控、遥信、遥调功能；异常与故障多媒体小模块对非电气故障及部份电气故障的一次设备在异常与故障后的状态趣面进行显示；教练员台小模块是仿真培训系统的控制中心，也是教练员和仿真系统之间的接□。
【文档编号】G09B23/18GK103559822SQ201310572784
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】谢维兵, 周晓霞, 陈慧春, 刘敏, 吴明燕, 任小川, 李春容, 谢伟, 兰玉彬 申请人:国家电网公司, 国网重庆市电力公司技能培训中心