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摘要：介绍了仿真技术在变电站人员培训中的重要性，并对仿真系统的软硬件进行了描述，通过变电站自身的功能特性，利用仿真模型及就地系统设计出仿真程度高的变电站仿真系统。该系统各功能完备，能够符合基本变电站的人员培训要求。
关键词：仿真技术；人员培训；变电站仿真
Abstract: Introduces the importance of simulation technology in the training of substation personnel, and describes the software and hardware of the simulation system. Through the substation's own functional characteristics, the simulation model and the local system are used to design a highly simulated substation simulation system. The system has complete functions and can meet the training requirements of basic substation personnel.
Keywords: simulation technology; personnel training; substation simulation
仿真是在依靠计算机技术快速发展的基础上而形产生的一种新兴技术，即通过物理与数学等模型来重现一个系统或利用该模型来研究现有的系统，其涉及到计算机软硬件、控制基础理论、电力系统、流体力学、建模理论等学科知识，是一门多学科融合的高新技术[1]。变电站能够实现电压等级交换的功能，是电力系统安全运行的枢钮，在电力系统中关重要，本文主要工作是利用四方公司开发的仿真软件平台来实现对变电站仿真系统模型搭建及人机交互界面设计，能达到对电站运行人员的培训。
变电站根据其仿真应用特点可分为研究型和应用型两大类[2]，由于其应用的定位不同，对仿真机的仿真精度，仿真子系统数量等都有很大的差异。研究型仿真系统：该系统主要应用于各大科研院所，高校研究实验室，其要求仿真程度高，使用者能根据其较高的现场重现性来进行相关的科研创新；应用型仿真系统：该系统主要应用于变电站和高校培训室，由于变电站电压等级高、误操作造成的危害影响大，所以该系统能够通过模拟的系统来完成对电站人员的培训和学生的教学任务，其仿真程度相对较低，重在实现对现场的操作。
一、变电站仿真系统的软硬件构成
类似于其他仿真系统，变电站仿真系统由软硬件两部分组成。硬件构成：主机服务器、学员子端、教练员站、网络服务器。软件构成：CyberControl与CyberSim开发平台、计算机软件系统，通过在这些支撑系统上进行组态和相关模型开发。
二、变电站仿真系统主要功能
本文设计的变电站仿真系统主要是用来对变电站运行值班人员进行培训[3,4]，其目的是预防人员误操作和提升事故处理能力，通过仿真机对现场的模拟，人员能够快速熟悉现场设备和运行规范，其大体由以下几个部分组成。
（一）基本操作功能
本系统的基本操作功能主要有以下几个方面：线路保护屏的操作与显示；对应线路断路器、隔离刀闸、接地刀闸操作与运行状态；系统电压、电流、有功、无功、频率、报警等信号的监视工作等。
1.线路保护屏
线路保护屏由压板、保护装置屏和对应空开三部分组成，线路保护装置通过电源空开，对应保护压板的投入和退出能够及时准确的对线路进行保护动作，并及时反馈给集中控制系统（DCS），其对应模型如图1所示。
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图1 线路保护模型
2.开关、刀闸
由于变电站电压等级高，无法手动合闸，通常每一个开关、刀闸都会配备一个就地开关柜，同时支持远方DCS控制，本系统通过将开关功能开发成模型进行集成化，只需修改系数即可定义开关合刀闸类型，其对应模型与就地装置如图2所示。
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图2 开关、刀闸模型与就地装置
3.系统监视功能
随着科学技术发展，变电站系统化、自动化是当前的主流[5,6,7]，因此当前控制系统自动化、数字化程度相当高，对应的大多数情况下，只需少量的运行人员在中控室通过在线监视线路的运行状态即可实现对整个电站的安全运行。当线路发生故障和报警时，能够在液晶显示屏上准确定位到故障点、报警原因和参数变化，仿真系统主要通过潮流计算、对应设备状态点接入到就地界面来实现监控报警功能。
（二）故障、事故操作
事故处理是电站工作人员必须具备的能力，因此仿真机针对不同变电站的自身特点设置了一些故障，能够提高本岗位运行人员处理事故和分析事故的能力。例如，对各种变电设备失灵故障处理分析，对人员事故处理能力的培训，对突发事故应激能力的培训。
（三）教练员系统
仿真系统采用一机多模的运行方式，通常采用一个教练员系统和多个学员系统。教练员系统作为整个系统的控制中枢，通过网络服务器给每一个子站提供真实、良好的网络培训环境，让学员如同在现场一般，能够正常的操作现场设备和处理现场事故，同时，教练员能够监控到对应的学员操作内容，对其能力进行评价打分。
（四）学员系统
教练员系统通过调用工况，故障触发对学员系统提供仿真操作环境，教练员能够将操作进行分步对学员进行讲解，学员可以通过不断的练习达到该部分的需要的能力，在这种模拟化的条件下，能减少误操作的损失，也能提高学员的兴趣。
三、变电站仿真系统的操作
本次主要使用CyberControl与CyberSim开发平台，首先需要知道两款软件的使用，在计算机上安装好对应的软件，插入加密狗，开启对应的快捷方式，由于有教练员与学员两种身份，所以设置了两个账户，对应人员登录对应的账户即可进入仿真系统。图3（a）为教员机的操作菜单，图3（b）为学员机的在线操作系统。
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图3（a）教员机操作菜单
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图3（b）学员机操作系统
（1）模拟变电站的运行方式和状态
当教练员和学员进入对应系统后，教练员即可为学员进行相关的工况调入，通常有冷态工况，满负荷等工况。由于仿真机是根据电网和变电站的特点来进行仿真的，因此在分析了各个系统独立性和相关性的基础上，建立了一套能描述系统结构或变化过程的并满足其的逻辑和数量关系的仿真模型。教练员根据需要可以调用不同阶段的工况，学员在该工况下可以进行下一步操作，达到运行人员对设备及其功能认识的培训效果，其工况调入如图4所示。
（2）事故处理功能
事故处理功能是变电站必不可少的，教练员在调用和故障设置，操作完成后，相应的学员机上会产生警报声和DCS报警牌亮或对应的就地保护屏报警。学员查看到对应报警现象和类型后，即可进入系统内进行相应排除操作。
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图4 工况选择与装入
三、结论
本文在对变电站工作原理充分了解的基础上，利用CyberControl与CyberSim软件平台，设计了一套先进的仿真培训系统，该系统功能齐全，仿真程度高[8]，根据操作票和故障设置能够达到对电站运行人员培训的目的。
参考文献
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[7]曹慧. 110kV智能变电站二次系统设计与优化研究[D].湖南工业大学,2018.
[8]乔平. 智能变电站二次系统仿真[D].天津大学,2017.
作者简介
张兰（1980-），女，汉族，山西太原人，本科，人力资源部副主任兼培训与评价中心主任，主要研究方向：人力资源管理、培训评价管理、柔性直流输电技术，逆变器变换控制技术和电能质量等。