1、研发 110KV 变电站反事故演习仿真系统讨论研发 110KV 变电站反事故演习仿真系统变电运行修试部反事故演习仿真系统研发小组 0 前言随着电网建设脚步的加快，国民经济的发展，黄冈电网结束以前的电网末端的历史，已经成为鄂东电网的骨干。整个黄冈地区目前已经投产运行的有 220KV变电站 5 座、110KV 变电站 30 座，在建 220KV、110KV 变电站各 1 座。由于近年黄冈负荷电量猛增，达到湖北省第一，电力供应已经成为黄冈经济腾飞、人民安居乐业不可缺少的基础能源。变电运行修试部作为黄冈主网单位，管辖整个黄冈主网 5 座 220KV 及 7 座 110KV 变电站运行工作，在黄冈电网安
2、全中责任重大，扮演着决定黄冈供电公司成败的重要角色，同时新设备新技术的应用日益广泛和复杂，这样对我们变电站运行人员提出了更高的技术要求。1 反事故演习仿真系统开发的必要性和重要性： 当前变电运行修试部一线运行高技能人才欠缺，面对目前的大电网，运行人员不但要在正常情况下准确无误的完成各种操作任务，严格执行相关的运行制度和调度纪律。同时还要在出现各种故障和异常运行状态情况下能及时作出反应，具备一定的事故状态处理能力。本部也对运行人员进行爱岗敬业教育、专业理论、实践培训，并有计划、有针对性的的组织事故演习。事故演习由于运行设备的限制，很少能“真刀真枪”的进行演习，完成的只是“纸上谈兵”的事故演戏流程
3、，所以技能实践方面培训收效不是很好。在遇到紧急事故和突发的异常故障，部分运行人员不能冷静分析、准确汇报、果断处理，容易造成事故的处置错误扩大事故，不能及时恢复电网运行等。变电运行人员都是参加过运行仿真培训和考核的，仿真系统是针对电网实际运行情况，用计算机模拟完成变电站各种运行方式下的倒闸操作和正常的运行方式倒换。涉及到各种紧急事故状态下的处理和操作内容很少，正是缺少紧急事故、故障的仿真培训和电网运行的局限，所以运行人员不能得到有压力的锻炼，造成处理事故时心理和行为出现问题。找一条经济、实用的途径，提高运行人员事故处理能力，开发一套专门用于事故状态下的仿真系统是很有必要的。有了事故状态下的仿真系
4、统，我们能针对各变电站的实际情况进行软件设计和程序编写。模拟各变电站的一次、二次设备的运行状态，人为设置故障和突发的异常运行状态，进行全方位的操作，使运行人员对突发故障和异常运行状态的分析处理能力在短时间内迅速提高。不但有利于电网的稳定运行，还能为黄冈电网运行岗位积累高技能人才。开发一套反事故演习仿真系统也是很重要的。2 计算机反事故演习仿真系统功能和结构 利用现代科技在计算机上开发软件，在硬件的支持上明显减少，除保留以上部分原仿真功能，主要是突出事故处理方面和分析判断方面，而且大部分功能实现主要依靠软件编程和模拟画面进行，在硬件投入上大幅减少。本系统和原运行仿真系统比较不同点：运行仿真系统
5、反事故演习仿真系统保护屏 控制屏 事故音响 预告音响 二次设备操作 二次回路操作 直流系统操作 所用电低压屏操作 事故发生模拟 一次倒闸操作功能 故障汇报流程 故障处理流程 安全设施布置 故障判断 事故记录 此主题相关图片如下：此主题相关图片如下：此主题相关图片如下：通过上面的比较可见，我们开发软件的目的主要是针对事故状态的仿真。重点是在于软件开发，和事故案例数据库建立。软件编程联合深圳亚仿公司联合开发。对于各变电站的紧急预案、非正常运行方式本部积累了多年的运行经验，能提供现行有效的事故处理方案、汇报流程等；同时能结合历年开出现的变电站事故，进行提炼形成有针对性的仿真判断。2.1 系统功能：2
6、.1.1 变电站二次保护屏、控制屏、直流系统模拟现场控制室保护间设计平面图，图片采用现场拍摄数码相片进行编辑。最大限度的接近现场的设备和实际摆放情况。2.1.2 一次接线图按照仿真对象进行绘制，确保接线为本部 110KV 变电站典型接线，有一定普遍性，虚拟全站断路器、隔离开关等都为电动遥控操作。能在一次模拟图上完成遥控操作。2.1.3 利用软件将一次设备和二次设备有机结合，在一次设备或二次设备（含直流系统）上都能进行故障设定。例：一次设备设定不同相别的短路故障，二次设置直流接地，控制回路断线等故障。2.1.4 虚拟目前无人值班变电站后台，完善的“四遥”模拟功能，能按照设定故障弹出预告信号、事故
7、信号等分级信号。有对应的遥测量，能在后台一次接线图上看到各设备的运行工况，如：一次潮流方向，故障前运行方式、负荷大小、母线电压等，同时包括二次直流系统运行工况。2.1.5 有完备的“五防”仿真功能，能准确判断倒闸操作的正确性。2.2 系统构成：2.2.1 教练机：通过交互式图形显示模块设置故障设备和故障区域。对学员故障处理流程及处理方法正确性评价。提供事故设置模块和事故处理等流程判断模块。2.2.2 学员机：交互式图形显示模块提供虚拟后台设备，反应故障出现时的现场信号及状态的图形显示及相对应的交互操作界面。针对状态进行故障或异常运行状态的判断、分析。能在虚拟的一次二次设备上进行相关操作，包含汇
8、报流程、相关事故记录的完成。2.2.3 前置机：对教练机输出数据和学员机返回数据进行处理。提供虚拟设备的运行状态，设备变位等。提供网络结构确定模块、事故状态诊断模块、事故处理模块、通讯模块、中断处理模块等。2.2.4 连接网络：连接教练机、学员机、前置机 WAP 网络或 RS-232 连接。此主题相关图片如下：3 整个反事故仿真系统的软件构成的程序流程软件是整个系统的核心，她包括教练机、学员机各种交互式界面的制作和设置。前置机对教练机和学员机数据的判断和分析。每台计算机都有自己的侧重软件支持，通过网络通讯接口连接成一个系统。3.1 教练员通过教练机的事故设置模块在一次接线图、或二次原理接线图上
9、设置变电站内的各种故障和事故状态。软件有方便灵活的交互式设置手段，通过鼠标方便的在交互图形界面进行各种故障、非正常运行状态、事故区域、二次保护及自动装置动作情况的设置。并将这一系列信息通过 WAP 网络送前置机进行处理，送到学员机。3.2 学员通过学员机上的虚拟后台显示一次、二次设备运行状况和保护信号等现象，判断事故、故障的性质范围，并提交分析判断结果。软件切换到交互式图形界面，在虚拟的一次、二次设备上进行各种故障、非正常运行状态的事故处理和汇报流程。并将这一系列信息通过 WAP 网络送前置机进行处理，送到教练机。3.3 教练机接到前置机返回的学员机数据后，在交互式图形界面上应该能看到学员机判
10、断事故状态的结果，并能自动核对判断的准确性和正确性，并在分析判断环节给出得分成绩。教练机接到前置机返回的学员机数据后，在交互式图形界面上应该能看到学员机汇报流程的正确性，并能自动判断的汇报流程的正确性，并在汇报流程环节给出得分成绩。3.4 当分析判断事故性质正确、汇报流程正确时，将接到虚拟调度命令进行相关操作票和事故处理操作票。3.5 学员结合调度下达的操作票进行事故处理，在交互式图形界面上应该能看到学员处理事故的整个过程，并能自动判断准确性和正确性，并在事故处理环节给出得分成绩。3.6 事故处理同时进行事故记录，结合整个事故处理操作最后，教练机给出综合评分成绩。此主题相关图片如下：4 各种模
11、块的作用简介4.1 网络结构确定模块网络潮流，运行方式，教练机设置对应的变化操作等。4.2 事故动态诊断模块学员机对后台和虚拟交互界面出现的现象进行事故分析判断，提交后与该模块中正确的处理流程进行比较。4.3 事故处理模块学员机完成事故判断分析结果，完成正确的汇报流程后，根据虚拟调度的操作票进行虚拟设备的操作，操作步骤和本模块中正确的操作步骤进行比较。该模块集中了历年实际运行中出现的各种变电站故障，以及处理故障时的典型操作票。4.4 通讯模块实现各种流程、运行状态、故障状态等信息在教练机和学员机之间进行正确的传递，通讯规约采用 WAP 或 RS-232 进行通讯。4.5 中断处理模块对于多流程
12、处理时，系统检测到有中断信号后，将暂时中断该流程的执行。而转入相应的中断处理模块，当中断结束后重新恢复到原来的流程继续运行。如：完成分析判断流程和汇报程序后等待虚拟调度下达相关命令票。4.6 图形显示模块教练机和学员机上都安装该模块，但存在区别。提供友好方便的交互式图形界面，根据教练机设置的故障和事故状态，在本机和学员机上模拟发出事故音响、预告音响、灯光信号、设备变位等运行和故障现象。4.7 事故设置模块教练机发出虚拟哪个事故状态和故障，通过网络在事故处理模块中提取故障对学员机进行出提考核。4.8 操作票自动生成模块针对不同的事故状态和故障，调用相应的调度命令，将变电站运行人员填写的逐项操作票
13、与标准票进行比较。5 前期开发所具备的条件5.1 变电运行修试部运行工作有着丰富的经验，直接管辖变电站 20 余座，对于黄冈电网变电站一次主接线和二次保护自动装置配置情况熟悉，有利于前期图形界面的编辑和制作。5.1.1 将变电站所有室、内外一次设备用数码照相机进行拍摄，将图片按照变电站现场一次设备布置进行编辑制作，形成现场的设备区和配电室设备仿真交互图形界面的基础。由于是现场拍摄相片制造，所以图片编辑能做到与现场一致真实性强。5.1.2 将变电站所有保护间保护屏、控制屏用数码照相机进行拍摄，将图片按照变电站现场屏位布置进行编辑制作，形成现场的主控室设备仿真交互图形界面的基础。由于是现场拍摄相片
14、制造，所以图片编辑能做到与现场一致真实性强。5.1.3 将本部多年的变电站突发故障、异常运行状态、事故紧急状态事件收集整理，作为输入到事故模块的基础数据。5.1.4 联合亚防公司对制作好的一次、二次设备进行定义、编辑完成图形界面的制作和激活触发发事件功能。6 可行性研发的结论6.1 反事故演习仿真系统的研发能够能够仿真本部多年运行中出现典型事故、故障和事故预想中变电站出现的各种现象、信号等；6.2 因为本系统为独立系统，具有较高的可靠性和抗干扰能力；6.3 系统有一定的前瞻性，后期能够继续完善其它一次接线，不同设备的仿真；6.4 涉及硬件投资少经济，主要时软件开发费用。6.5 作为本部仿真培训的同时，将来能够对农网单位或其它单位运行人员进行培训，提高其它单位运行人员素质有很大帮助。并且能够通过培训回收部分研发费用；反事故演习仿真系统的研发能够将本部多年运行中出现典型事故、故障和事故预想进行归纳整理，输入计算机仿真系统。通过仿真系统的培训能快速提高运行人员的事故处理应变能力，符合当前电力系统的创学习型企业的号召。把本部主网多年的运行经验和反事故演习的经验推广到各县市公司，为黄冈电网的稳定运行再作贡献。
