淺談建設(shè)變電站仿真系統(tǒng)改革電自專業(yè)校外實習

1、淺談建設(shè)變電站仿真系統(tǒng)改革電自專業(yè)校外實習        摘要：針對電氣工程及其自動化專業(yè)校外實習存在的問題. 提出建設(shè)變電站仿真系統(tǒng). 將校外實習變?yōu)樾Ｍ庹J識實習. 讓學生到現(xiàn)場進行參觀. 對現(xiàn)場設(shè)備有一個感性認識. 然后利用變電站仿真系統(tǒng)進行實際操作訓練。本文介紹了變電站仿真系統(tǒng)的構(gòu)成和功能. 論述了變電站仿真系統(tǒng)在專業(yè)實習中的培養(yǎng)方案。實踐表明. 變電站仿真系統(tǒng)可以提高實習效果. 鍛煉和提高學生的綜合實踐能力。隨著我國電網(wǎng)電壓等級的不斷提高. 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復雜、自動化程度日趨完善. 使各電網(wǎng)公司對電網(wǎng)運行的安全性、經(jīng)

2、濟性日趨重視. 對電網(wǎng)和變電站運行人員提出了更高要求。如何使電氣工程及其自動化專業(yè)學生進入工作崗位后能滿足用人單位的需要. 盡快進入工作角色. 成為合格的專業(yè)技術(shù)人員. 是電氣工程及其自動化專業(yè)教育教學工作的當務(wù)之急。為此我們以專業(yè)實踐教學改革作為突破. 致力于提高電氣工程及其自動化專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。沈陽工程學院以“依托行業(yè)、面向市場、工程教育、職業(yè)取向、打造品牌、人民滿意”為辦學理念. 為電力企業(yè)輸送高級應(yīng)用型人才。近年來. 我們爭取到中央-地方共建實驗室專項資金. 開發(fā)和建設(shè)了變電站仿真系統(tǒng). 對校外實習和校內(nèi)運行實習環(huán)節(jié)進行了教學改革. 將校外實習變?yōu)樾Ｍ庹J識實習. 讓學生到現(xiàn)場進行參

3、觀. 對現(xiàn)場設(shè)備有一個感性認識. 然后利用變電站仿真系統(tǒng)進行實際操作訓練. 采用多媒體課件互動教學、仿真培訓的復合式實習模式. 解決了現(xiàn)場實習基地數(shù)量不足、實習費用過高、學生在實習期間只能觀看而不能實際操作的難題. 提高了實習效果. 鍛煉和提高了學生的綜合實踐能力。一、現(xiàn)場實習與仿真實習的對比    目前校外實習存在一些問題. 主要是現(xiàn)場不愿意接受實習學生?！鞍踩谝弧笔巧a(chǎn)企業(yè)的宗旨. 出于安全的原因. 企業(yè)不愿意接納實習學生。因為實習學生進入現(xiàn)場. 本身就是一種不安全因素. 容易出現(xiàn)誤動設(shè)備、帶電距離等問題。與校外實習相比. 變電站仿真實習具有如下優(yōu)點：（1）

4、變電站仿真系統(tǒng)技術(shù)先進、覆蓋面廣。變電站仿真系統(tǒng)可以逼真地覆蓋國內(nèi)主要電壓等級的變電站數(shù)字仿真. 通過多媒體技術(shù)、3D技術(shù). 使學生可以身臨其境地學習和掌握真實變電站的運行值班、維護檢修的操作技能. 提高學生的綜合實踐能力。變電站仿真系統(tǒng)包括500KV/200KV/66KV變電站仿真. 可以準確地實現(xiàn)遙信、遙測、遙控、遙調(diào)、變電站現(xiàn)場操作、線路設(shè)備事故、繼電保護和自動裝置動作的模擬。實現(xiàn)了各種變電站綜合自動化系統(tǒng)和集控站監(jiān)控系統(tǒng)界面的功能. 監(jiān)控系統(tǒng)人機界面仿真采用了動態(tài)菜單、動態(tài)圖符。一次設(shè)備三維交互式虛擬場景系統(tǒng)應(yīng)用在變電站一次設(shè)備仿真上. 采用了虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù). 開發(fā)了變電站一次設(shè)備三

5、維交互式虛擬場景系統(tǒng). 實現(xiàn)了變電站一次設(shè)備的三維重現(xiàn). 形象地反映了設(shè)備的正常、異常、事故狀態(tài)及其動作過程. 不但可以對虛擬場景中的設(shè)備進行巡視、檢查. 而且可以進行虛擬操作. 提高了系統(tǒng)的真實感、現(xiàn)場感。（2）學生可以實際操作?，F(xiàn)場中除一次設(shè)備外. 在控制室中都是由微機進行控制. 而仿真系統(tǒng)的界面與現(xiàn)場控制室完全相同. 學生在這里實習可以身臨其境。在仿真變電站的一次設(shè)備仿真和一次設(shè)備巡視系統(tǒng)中. 利用3D虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)變電站一次設(shè)備的三維重現(xiàn). 如刀閘、地刀、變壓器、瓷瓶、表計等. 能逼真地模擬各種天氣狀況. 形象地反映設(shè)備的正常、異常、事故狀態(tài)及其動作過程. 可以實現(xiàn)在場景中的任意漫游

6、. 對場景中的一次設(shè)備進行就地操作. 并可對虛擬場景中的設(shè)備進行巡視、檢查、記錄等. 可形象逼真地模擬現(xiàn)場的掛牌、掛地線和驗電等不同的工作方式。多媒體圖像、聲音與仿真過程同步. 產(chǎn)生逼真的仿真效果。三維仿真系統(tǒng)是以實際場站內(nèi)的設(shè)備為依據(jù)用三維軟件搭建的. 仿真場景基本再現(xiàn)場站內(nèi)的各種設(shè)備. 并實現(xiàn)其各種操作功能和故障現(xiàn)象。日常操作涵蓋變電站典型操作票中的所有操作. 包括主接線圖、虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中全部一次設(shè)備及保護和自動裝置、站用電、直流系統(tǒng)等設(shè)備的各種操作、相關(guān)信號、表計、指示燈的實時變化等；二次部分小開關(guān)、保險的分合、電流端子；保護自動裝置的投切、方式切換及其液晶面板的操作、打印、保護定值修改

7、等；并包括驗電、掛地線操作；各種操作的信號燈及位置指示器實時響應(yīng)。事故操作分兩種情況. 一是線路故障、母線故障、變壓器故障等. 二是誤操作事故。另外還可設(shè)置開關(guān)拒動、保護拒動、誤動來擴大事故范圍。利用設(shè)置事故可進行各種事故演練、重演. 提高學生對事故處理的能力. 增強了解決問題的能力。（3）培訓教師專業(yè)。培訓教師是專業(yè)的. 他們具有豐富的實踐和教學經(jīng)驗. 對問題能夠進行理論分析. 可以對學生進行認真細致的輔導。培訓教師在帶學生實習方面所采用的方法和手段符合教學規(guī)律和習慣。學生一直都在學校內(nèi)進行實習. 環(huán)境適合學習. 作息時間符合學習習慣. 同時比較安全。學生對教師熟悉. 提出問題時沒有任何其它

8、顧慮。（4）節(jié)省經(jīng)費。在校內(nèi)實習減少了交通、住宿、管理、現(xiàn)場實習等實習費用. 減少了學生個人的日常費用支出。二、變電站仿真系統(tǒng)的構(gòu)成和功能    變電站仿真采用計算機數(shù)字仿真系統(tǒng)。仿真范圍為一個典型的500kV變電站、一個典型的220kV變電站以及一個典型的66kV變電站。利用仿真機構(gòu)成包括仿真變電站在內(nèi)的虛擬電網(wǎng). 模擬該變電站及外部鄰近網(wǎng)絡(luò)的潮流和各種運行方式. 可呈現(xiàn)各種正常的運行方式和進行各種正常操作（實現(xiàn)電氣“五防”）. 操作票、工作票的自動開出. 一、二次設(shè)備的巡視檢查. 并可設(shè)置各種類型故障進行反事故演習. 進行針對異常和故障的操作。變電站仿真系統(tǒng)是

9、全過程的數(shù)字仿真系統(tǒng). 可提供連續(xù)、實時的動態(tài)仿真運行環(huán)境。由于采用了嚴格的、準確的、適合于全工況的數(shù)學模型. 可以提供全工況、全方位的培訓。尤其對于系統(tǒng)出現(xiàn)故障時. 培訓運行人員根據(jù)站內(nèi)信息查找事故根源. 及時解決處理事故。變電站仿真可以與電網(wǎng)仿真、集控站仿真、變電站綜合自動化系統(tǒng)仿真有機結(jié)合為一體. 不但實現(xiàn)了地區(qū)電網(wǎng)生產(chǎn)運行過程的仿真. 也可以正確反映變電站、集控站和電網(wǎng)間的相互作用、相互影響。變電站仿真系統(tǒng)主要的軟件功能包括：（1）教員工作站功能：仿真機系統(tǒng)的教練員擔負著仿真運行控制及監(jiān)視仿真過程的任務(wù). 豐富、方便、實用的教練員臺功能是仿真機系統(tǒng)能力得以發(fā)揮的非常重要手段。用戶可以使用鼠標或鍵盤方便地完成各種仿真機的控制和監(jiān)視。（2）工程師站功能：除包含所列全部教練員臺功能外. 還具有仿真模型的開發(fā)、修改、調(diào)試及維護的功能。（3）就地操作站功能：就地操作站利用微機并通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與主機間的通訊. 以多媒體畫面、三維畫面模擬變電站主控室外進行的一次系統(tǒng)、二次回路開關(guān)、熔絲等就地操作