变电仿真培训范文篇1
硬件系统包括仿真服务器、数据库服务器、教员台、变电运维中心学员台、输电运检中心学员台、配电运维中心学员台、专业检修中心学员台以及网络辅助设备等。运维一体化仿真培训系统采用对等结构，教员台和学员台可以相互替换，通过屏幕分配器可将教员机、学员机中任意一台切换至投影仪显示，方便进行教学演示、竞赛考评。同时为了能够让系统在使用上更加方便、灵活，功能上易于扩展、升级，采用了一机多模的工作方式，教员台、学员台上均可实现所有仿真培训功能，各个计算机可以互相替代，一台或几台计算机出现故障不会影响整个仿真系统的稳定运行。系统的硬件架构如图2所示。
二、主要功能及特点
运维一体化仿真培训系统根据国网冀北电力有限公司所辖电网的生产实际与设备现状，将变电运维仿真培训功能、输电运检仿真培训功能、配电运维仿真培训功能以及设备检修仿真培训功能进行一体化设计，并与数字化电网生产管理系统、三维GIS系统有机结合，实现电网生产运行、维护、管理的全过程、全范围、全场景的仿真培训，满足“大检修”体系下国网冀北电力有限公司运维检修人员的技能与技术培训需求。主要功能、适用范围及对象如表1所示。
1.变电运维仿真培训功能在“大检修”体系下，变电运维人员不仅承担了原变电运行业务，还要负责变电设备的带电测试、维护检修等工作。因此，该子系统除了能够实现传统变电站仿真系统所具有的一二次设备建模仿真、倒闸操作、运行巡检、事故及异常处理等功能外，还增加了设备的C、D类检修、常规试验、安全工器具使用等仿真培训功能。新增仿真培训功能很好地适应了变电运维人员工作模式的转变，使培训更加具有针对性。变电运行及变电运维三维仿真场景如图3所示。
2.输电运检仿真培训功能该子系统对典型500kV、220kV、110kV输电线路、输电电缆等进行仿真建模，对铁塔、导线、金具、绝缘子等各种输电设备、线路场景、地理环境以及检测工具设备等进行全范围详细仿真，形成了交互式虚拟场景系统，可以形象地反映出输电设备的正常、异常及事故状态。输电线路运行人员、检修人员、带电作业人员以及输电电缆作业人员可以在相应的仿真工作场景中进行标准化作业训练，提高受训人员操作技能。输电运检三维仿真场景如图4所示。
3.配电运维仿真培训功能该子系统以10kV及以下城市配电网、配电线路、配电站、配电电缆为对象进行1∶1建模仿真。其中配电站仿真包括各类典型配电站仿真（如开关站、环网站、箱式变电站等）以及各种可操作的一二次设备的仿真（如变电所内断路器、闸刀、变压器、继电保护装置等）。配电线路仿真包括典型架空线路、电缆线路的仿真以及杆上变压器、闸刀、跌落保险、避雷器等一次设备的仿真。利用配电运维仿真功能可以对受训人员进行配电线路运行巡视、配电检修、配电带电作业、配电电缆作业等全过程动态仿真培训。配电运维三维仿真场景如图5所示。
4.专业检修仿真培训功能该子系统以500kV、220kV、110kV、35kV、10kV电压等级的变电站典型设备、辅助设备以及仪器仪表等设备为仿真对象，对其整体结构和内部结构进行详细仿真。以专业检修（A/B级）和高压试验岗位技能为基础，以实际生产中标准化工作流程为依据，对各项检修以及高压试验工作进行全场景、全过程和全范围仿真模拟。可以实现专业检修和高压试验基础理论与基本方法、工作原理、工作流程及工艺标准等内容的仿真培训。专业检修三维仿真场景如图6所示。
5.系统主要特点运维一体化仿真培训系统在设计与功能实现上主要具有以下三个特点：（1）系统设计理念先进。运维一体化仿真系统的设计与实现着眼于“大检修”体系建设，改变了传统变电站仿真系统功能相对单一的设计，增加了变电运维、输电运检、配电运维、专业检修的仿真设计，使系统在培训功能及适用性上具有领先水平。系统大量运用3D可视化技术、虚拟现实技术、多媒体技术等先进计算机技术，把文字、图形、图像、声音、动画、影像等多种素材进行集成，加之对作业流程的全方位、全过程、全场景的仿真，使系统具有更加丰富的表现力。良好的交互性、可操作性以及沉浸式、体验式的培训方式可以进一步强化受训人员对知识与技能的理解和掌握，提升培训效果。（2）培训功能针对性强。相较于其他传统的仿真系统，运维一体化仿真系统在培训功能的设置上更加具有针对性和适用性。根据“大检修”体系下运维检修人员的工作特点和岗位技能要求而设计的变电运维、输电运检、配电运维、专业检修四类仿真培训功能，使系统更加适应电力生产发展的新形势，更好地满足运维检修人员技术与技能培训的需要。同时系统采用单元制培训内容管理模式，可以根据学员自身的专业和岗位情况，提供定制的培训方案，进行有针对性的培训，提高培训效率。（3）培训模式新颖灵活。传统的培训模式忽视了成年人学习的固有规律，没有把理论与实际生产生动形象的结合起来，从而导致最后的培训效果不能令人满意。运维一体化仿真系统采用过关、对抗、自助餐式培训模式，学员可以自行选择培训内容，并以完成任务的方式，进入三维再现的实际生产场景中，进行相应的操作，然后系统根据各个知识点对学员操作内容进行考核。这种培训模式可以加深学员对理论及正确操作的理解认识，从而达到最佳的培训效果。
三、仿真系统的培训应用
1.运维检修人员培训运维检修队伍的技术水平和业务素质是保证电网安全运行、保证“大检修”体系建设顺利实施的关键。运维一体化仿真培训系统的主要任务是开展对一线运维检修人员及相关管理人员的安全生产、标准化作业以及事故分析处理等培训，使其提高安全生产意识，熟悉设备情况及业务流程，掌握正常工况、异常工况和事故状态下的操作与处理方法。贴近生产实际的培训内容以及有针对性的培训功能设置有助于全面提高运维检修人员的技术业务素质。
2.竞赛比武与技能鉴定运维一体化仿真系统具有一整套智能考核评价体系以及覆盖全面、内容丰富的理论和操作题库，可以对学员进行理论知识、技能操作和事故处理等方面的考核，并且全面科学地记录学员答题和操作的内容、过程、步骤等，准确、及时、科学、公正地给出评判结果。完善的考核管理与评估管理体系使该系统完全满足对运维检修人员进行考核的要求，适用于开展运维检修人员技能竞赛比武及职业技能鉴定等工作。
3.其他人员的培训随着“大运行”体系建设以及无人值班变电站比例的不断提高，监控人员在变电站值班的机会将越来越少。变电站值班经验不足导致部分监控人员对站内设备具体情况不甚了解。因此，在变电站内一二次设备的特性及运行特点、继电保护原理、故障及异常信号产生和上传原理等内容上，监控人员是存在培训需求的。运维一体化仿真系统能够实现变电站一二设备的精细仿真，形象地反映设备的正常、异常、事故状态及其动作过程，恰好满足监控人员对该部分专业知识提升的需要，可以作为监控人员业务培训的有效补充，提高其技术水平与工作能力。同时系统还可用于新上岗人员的岗前培训，使其提高安全生产意识，在较短的时间内熟悉并掌握日常工作的内容、流程及基本技能。
四、仿真系统的教学应用
运维一体化仿真系统是开展培训的有效载体和良好平台，同时先进的系统设计及完善丰富的培训功能也对培训师的业务能力提出了更高的要求。打造一支结构合理、经验丰富，既有深厚理论功底，又对仿真技术有所研究的培训师队伍，是运维一体化仿真系统培训功能能否得到充分发挥，培训效果能否实现最大化的关键。国网冀北电力有限公司管理培训中心调动内部师资力量进行仿真技术的学习、研究，并成立创新工作室，打造一支由老中青相结合，跨部门、跨专业的高绩效团队，全程参与运维一体化仿真系统的开发、建设、使用及维护。在创新工作室的平台上，通过激励机制引导培训师在仿真技术研究、仿真课程开发、仿真课件制作、仿真教材编写等方面下功夫，拓展了仿真系统的思路，丰富了仿真培训内容，高效能地发挥了仿真系统的作用，提升了培训效果，促进了师资队伍建设。
五、结论
变电仿真培训范文篇2
关键词：城市轨道交通供电系统实训仿真系统变电检修技能培训
中图分类号：U22文献标识码：A文章编号：1674-098X（2015）09（a）-0024-02
目前，城轨变电检修高技能人才的培训实操模式是以带队师傅在现场进行讲解，学员听讲解、观看如何操作为主，很多情况下不能由学员真正地动手去操作。即使在线路非运营时段的培训也只能进行示意性的操作，无法把实际操作的每一步都进行演练，培训效果较差。目前大部分的地铁公司或者培训机构不具备实训仿真系统，即使有，也只能完成部分功能的模拟培训，无法全方位地完成城轨变电检修高技能人才的培训需求。
该文主要介绍了上海申通地铁集团有限公司轨道交通培训中心开发的城市轨道交通供电仿真实训系统，该系统针对真实城轨供电系统，在上海地铁龙阳路实训基地、张江实训变电站内配置供电专业教学、培训、考核设施设备，搭建城轨供电仿真实训平台，以满足城轨变电检修高技能人才各技能等级的培训、考核功能的需要，为城轨变电检修高技能人才提供专业实操、应急故障处理及供电系统仿真培训，构成多场景、多层次的综合培训系统。
1变电检修高技能人才技能要求
为了保证城市轨道交通供电系统的正常运作，城轨变电检修高技能人才主要从事城市轨道交通供电系统110kV及以下电压等级的变配电运行和设备检修、调试、故障处理与维修[1-3]。
需要掌握的技能：变配电设备巡视检查、运行参数检测、绝缘测量、运行操作；变配电控制设备巡视检查、运行操作；控制回路检修、校验；开关电缆设备故障处理；设备电气调试；自动控制装置检测；直流电源设备检修、故障处理应急处置等[4]。
由此可见，为保证变电检修高技能人才具备上述技能，除了掌握必要的专业知识和理论知识以外，还需要对其进行科学系统的实训培训，使其掌握正确的设备使用方法及规范的设备操作流程[5]，特别是故障处理和应急处置的能力。
2实训仿真系统的开发原则和需求
实训仿真系统的开发应该遵循3个基本原则。
（1）仿真系统须以实际应用为背景。该仿真系统应该能够模拟真实的地铁线路所使用的供电系统，能够模拟各种设备的操作需求，提供专业实操、应急故障处理，实现多场景、多层次的环境和状态模拟。
（2）仿真系统应该具有可实现性和易操作性。实训方案以典型供电系统整体为对象，以变电所为单元，优化配置所内一次各电压等级开关柜设备、电源设备等实训设备。对现场无法复现的设备如：再生制动系统等，采用多媒体教学仿真软件，通过视频或动画方式复现其设备的主要功能和检修维护方法。
（3）仿真系统能够适用于不同层次的培训和考核需求。本实训系统标准符合上海轨道交通11号线、12号线、13号线和16号线等多条线路设备的技术规格要求，内部的元器件以及安装工艺考虑最新技术发展要求，与最新已供货运营的设备保持一致。
3实训仿真系统
3.1系统组成
本城市轨道供电仿真实训系统是参照上海地铁12号线等新线路供电设备配置情况进行开发，该系统包括3个子系统：供电单元设备实训系统、变电实训系统和多媒体教学仿真系统。
3.1.1供电单元设备实训系统
该系统可完成运行操作、低压配电、继电保护、电气试验、开关电器、交直流电源、UPS系统等课内实训，以及单元变电设备的拆装、维修以及综合布线、开关电器的检测和维修、综合实训和技能等级鉴定等实践教学任务。主要配置交直流电源系统、UPS系统、400V开关柜、信号控制屏、继电保护屏和必要的检测试验装备及工器具。图1为供电单元设备实训系统实验室。
3.1.2变电实训系统
该系统进行运行操作、低压配电、继电保护、电气试验、开关电器、直流电源、综合自动化系统、牵引供电系统等课内实训、综合实训和技能等级鉴定的实践教学任务。按照标准牵引降压所进行布局架构，各类实物设备应在满足上海地铁最新供货标准要求前提下，充分考虑培训要求，设计能满足各种故障模拟设置、方式切换的措施，设置为黑盒方式，学员在排查时无法看到。变电实训设备按轨道交通供电变电所实际情况分区布置，组成一个具备实际场景和操作功能的实训变电站，从而使学员尽可能快地建立起城市轨道交通供电系统的整体概念。图2为变电实训系统实验室。
3.1.3多媒体教学仿真系统
为保证良好的实训效果，在上述的实训室内还分别配置多媒体牵引供电教学仿真系统，采用一体化工业触摸屏，该系统采用动画的形式，可实现牵引供电设备工作原理、开关设备内部构造、变电所配套图纸检索、设备说明书、维修手册等内容的讲解，以及个人知识考核测试等功能。多媒体牵引供电实训软件也可组网安装于网络多媒体教室中供教师统一授课及学员考核评估。图3为多媒体教学仿真系统。
3.2系统功能
供电仿真实训系统面向城市轨道交通应用领域，应用于城市轨道交通牵引供电系统行业深度技术培训与考核评估。系统采用动画、语音、教学视频、虚拟仿真等多媒体技术，通过电脑软件对使用人员进行牵引供电和电力配电系统供电方式、设备构造等知识讲解以及牵引供电故障模拟、设备仿真操作等方面的培训。
供电仿真实训系统总体功能包括原理教学、仿真模拟和考核评估3个部分。
3.2.1原理教学
系统通过动画与语音结合的形式，将城轨牵引供电系统知识，运用生动、形象的方法讲解给学员，从而克服以往理论教学枯燥、乏味、效果较差等一系列缺陷。
3.2.2仿真模拟
培训的操作主要针对全线35kV和1500V可遥控的开关和刀闸的操作，通过计算机模拟技术仿真，使学员可以在电脑上模拟操作，学习现场正常倒闸、故障处理等工作流程，操作界面与现有现场应用软件保持一致。
3.2.3考核评估
教员监控管理系统主要负责组织训练与成绩考核，并对训练和考核过程进行监控。教师以任务形式编制教学、训练及考核任务。学员所有操作会被详细的记录下来，可以实现情景化的教学、演练、考核。教师可以向不同的学员发送不同的任务，也可进行统一任务训练。教员控制计算机通过网络系统与各功能模块相连。教员能够通过教员控制成对系统的维护、数据管理、用户管理、故障实时设置或预设、故障管理、成绩评判、成绩管理、编制考核任务、通知学员考试、实时监控等功能。
该模块可验证考核学员对牵引供电知识的掌握情况。包括练习模式和考试模式，两种模式下都能以人员、技术等级、知识面进行分类，针对学员的不同技术等级进行练习和考试，最后汇总显示考试结果，有助于了解及分析学员的学习效果。
4结语
针对目前城轨变电检修高技能人才的培训和考核需求，上海申通地铁集团有限公司轨道交通培训中心进行了城市轨道交通供电仿真实训系统的开发。该系统参照上海实际线路供电设备的配置情况，从原理设计、硬件布置、模拟仿真等环节中充分考虑仿真系统的真实性、可操作性、使用广泛性等基本原则，满足了城轨变电检修工各技能等级的培训、考核功能的需要，为轨道交通人才培训提供坚实的硬件保障。
参考文献
[1]上海申通地铁集团有限公司轨道交通培训中心.城市轨道交通概论[M].北京：中国铁道出版社，2012.
[2]铁道部电气化工程局电气化勘测设计院.牵引供电系统[M].北京：中国铁道出版社，1988.
[3]上海申通地铁集团有限公司轨道交通培训中心.城市轨道交通接触网技术[M].北京：中国铁道出版社，2011.
变电仿真培训范文篇3
关键词：仿真变电站；综合自动化；培训系统；仿真信号源生成系统
中图分类号：TM743文献标识码：A文章编号：1009－2374(2011)25－0057－02
变电站电气结构由一次设备(变压器和配电装置)和二次设备(监控、保护、测量、自动与远动装置等)组成。所谓变电站综合自动化系统是指利用先进的电子、通讯、计算机和信息处理等技术将变电站的二次设备进行优化设计和功能组合，实现对其主要设备和线路进行自动监控、测量和协调的一种综合自动化系统。随着计算机网络技术的发展，变电站综合自动化技术也逐步发展为一项专业性的综合技术，在电力系统得到了大规模应用。国家新建与改造的变电站都按照自动化技术标准进行建设。为提高变电站技术人员的综合素质，企业、科研单位都在努力构建综合自动化实验仿真系统，数字物理培训仿真系统的成功运用，给变电站综合自动化培训营造了逼真环境，切实满足了学员的培训需求。
一、仿真培训系统组成原理分析
变电站综合自动化仿真培训系统由一次和二次仿真信号源与真实的自动化系统组成。前者主要包括信号生成系统及信号模拟软件系统，后者包括监控、测控及微机保护系统。
(一)一、二次仿真信号源生成系统
仿真信号生成系统由四台微型继电保护测试仪构成，另一条线路与电容合用一台试验测试仪。这样既能通过切换连接片达到仿真目的，又能节省研制经费。电力网络信号模拟软件系统是整个仿真信号生成系统的核心。它由通信、潮流计算分析、脚本动态链库、短路故障分析组成。具有计算分析、模拟仿真和组成图形的功能。
一、二次仿真信号生成系统应用于生成模拟实际所需的电流、电压以及断路器、主变压器等设备反映出的运行状况和模拟通讯开关信号。它的工作过程包括正常的潮流模拟信号输出、故障模拟信号输出、故障或异常的开关信号量的输出三个方面。这三个过程都是通过运行上位计算机的信号模拟软件系统达到完成自动仿真任务的目的。
(二)真实综合自动化变电站系统
如前所述，真实综合自动化变电站系统由监控、测控及微机保护系统组成。测控及微机保护主要安装在线路及电源屏、主变压器屏和电容器屏。上位计算机的监控系统主要有监控软件、转换器、以太网交换机、数据通讯服务器和监控站。
真实综合自动化变电站系统的工作过程是测控及微机保护系统采集信号传至上位计算机的监控系统进行报警、存盘数据和显示灯，然后监控系统发出命令传至测控及微机保护系统。当出现电力故障时，微机保护系统一方面传达信号至监控系统，另一方面会根据故障状况做出相应的保护动作。
(三)仿真培训系统建构原则
在建构综合自动化仿真变电站培训系统时应遵循以真实变电站运行实际原型为基础的原则，为减少仿真培训系统投资，不适宜直接建立事物的物理仿真培训系统，而应采用物理硬件仿真与计算机软件仿真相结合的形式。如采用交流接触器代替开关，仿制隔离开关刀闸操作等。充分利用仿真硬件与软件的优势，以能最大限度发挥出仿真培训系统的功能，确保建构出的仿真培训系统具有可靠、逼真性，并且能方便系统扩充与升级，满足仿真变电站综合自动化设备进行改进的现实需要。
二、仿真培训系统功能分析
变电站仿真培训系统建构的根本目的在于服务于现实生产，因此，合格的仿真培训系统一方面要具备方便教学的功能，另一方面还必须满足以下几项技术功能的要求。
(一)具有与真实变电站系统一致反应的功能
合格的仿真培训系统必须能实现正常的工况培训，如监盘、抄表、巡视设备等，能完整反映出整个生产运转情况，对待特定设置的真实障碍，能与真实的变电站系统做出一致反应。若实际操作出需要进行一些倒闸操作，如调整运行方式、停送负荷、投退各类保护、调压变压器等，仿真培训系统要能准确实时对此做出各种信号和参数变化。
(二)具有设置故障的功能
能根据实际的工作需要，通过操作仿真培训系统，对常见与非电量故障进行模拟。常见故障如低电压、过电压、单相接地、缺相、两相短路、过负荷等，非电量故障如瓦斯、气压、变压器温度、液压等。能充分体现出系统反应的快速性、选择性和灵敏性。各保护装置在这些故障状态下做出的反应也必须与实际情况保持一致。
(三)具有实际应用的功能
仿真培训系统必须具备对微机保护装置熟知的功能，能对相应的二次回路故障进行培训的功能，重点是对单片机基本原理、二次控制回路和开出开入回路进行培训的功能。模拟出来的变电站综合自动化仿真培训系统就是要基于实际服务于实际，如果脱离于现实，所开发出来的系统将没有任何意义。
三、仿真培训系统的应用分析
随着计算机网络技术的发展，综合自动化仿真变电站培训系统将会得到迅速发展，这对于提高电力工作技术人员的素质和推动电力企业发展有着重大意义。
(一)分析故障及监控系统培训应用
仿真培训系统的建立必须有设置故障的功能，这些故障包括常见故障和非电量故障两大类。在满足这项条件后，仿真培训系统便可进行应用。在实际教学中，教师可以通过仿真系统任意设定故障参数与类型。例如可设置二次回路故障合闸压力低、压力异常、远控合闸断线、压力异常、手动分闸断线等，通过在断路器控制回路内设定二次回路故障点，与此同时，在配电柜的背面设定专用故障箱，故障箱内设定开关控制的障碍，即在正常运行状态下，开关全部合位。若需要设定障碍时，将相应开关断开，设定出可控制的故障模拟，要求学员在权限范围内对系统进行实时的操作，实现分析故障和系统监控培训的目的。
(二)倒闸操作培训应用
仿真系统在面对各类操作必须与真实设备做出一样的反应。在实际操作时，可根据培训需要，进行各类倒闸操作，如负荷的停送、运行方式进行相应的调整、各种保护投退、变压器有载调压等，并借助于计算机软件系统，运用图形等构建相关表现形式，在仿真培训系统中安装自动生成软件，通过计算机模拟操作，加深操作的熟练性，提高学员的实际应用力。仿真培训系统的反应与现实情况一致，仿真系统培训定能够为学员操作提供一个真实可靠的倒闸操作环境，切实提高学员的实际应用水平。
(三)综合系统培训应用
在进行微机保护培训时，结合实际生产需要，通过操作后台软件与面板，可以设置各微机保护参数和报警信息进行培训。通过综合仿真变电站设备问的交换信息与共享数据，实现对仿真变电站运作的自动管理、监视、控制和协调。综合系统培训学员学习仿真变电站一、二次系统的结构、组成原理、功能、保护装置和设备运行方式和仿真系统软件的构建方式，设定特定障碍，计算机模拟操作，引导学习运用所学知识自主观察系统保护动作，了解系统问的配合原理，提高学员的综合领悟力，进而提高广大电力工作者的技术水平。
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