基于VC++變電站仿真培訓平臺的開發

胡航帆，王 剛，張富柱，吳 瓊，張 敏

(哈爾濱電業局，黑龍江 哈爾濱 150001)

基于VC++變電站仿真培訓平臺的開發

胡航帆，王 剛，張富柱，吳 瓊，張 敏

(哈爾濱電業局，黑龍江 哈爾濱 150001)

針對哈東一次變電站綜合自動化改造后運行人員在監控模式和操作模式方面存在不適應的問題，闡述了變電站仿真培訓系統的設計原則、培訓平臺的功能，采用Visual C++開發環境，設計了事故異常仿真處理模塊、后臺機操作模塊、擴展能力培養模塊。實踐證明，該軟件培訓系統實用性強，能夠很好地實現正常操作、異常操作、異常處理及事故處理等培訓功能，對哈東一次變運行維護工作具有實際意義。

電力系統;綜自改造;仿真;變電站

0 引言

近年來，將變電站由常規站改為綜合自動化站成為一種趨勢。綜合自動化改造后的變電站對提高變電站的運行管理及技術水平、減少值班員抄表和記錄、減少維護工作量等方面有顯著的優越性。因此，為了解決變電站改造后運行人員對監控模式和操作模式轉變存在的不適應問題，本文開發設計了變電站仿真培訓系統。該變電站仿真培訓系統的培訓平臺以哈東一次變電站現場實際情況和后臺機監控系統為基礎，集正常及異常操作培訓、異常及事故處理培訓功能為一體，培訓平臺采用模塊化設計思想。

1 平臺功能與結構設計

VC++是在Windows平臺下構建32位應用程序的強大而又復雜的開發工具。MFC(Microsoft Foundation Class，微軟基礎類庫)是微軟為了簡化程序員開發工作所開發的1套C++類的集合，是1套面向對象的函數庫，可用于變電站培訓軟件程序的開發。

1.1 設計原則

在綜合自動化變電站中，后臺機是整個監控系統的核心和實現變電站綜合自動化的關鍵。變電站所有功能信息均在變電站后臺機進行匯總處理，并通過通訊在后臺機上顯示出來。因變電站后臺機是運行人員的操作界面，所以，所有的遙測、遙信、遙控、遙調等監測和控制操作均在后臺機上進行。而后臺機一般采用設備生產廠家開發提供的系統軟件，具備較為良好的用戶界面與強大的功能，達到控制1個或多個運行中變電站的目的。因此，變電站仿真培訓平臺應以后臺機為基礎，模擬變電站真實的運行工況，營造與實際運行完全相同的操作界面。通過模擬再現才能在現實環境中熟練完成變電站的基本操作、事故緊急處理和恢復控制。因為變電站設備是按間隔布置的，如66kV場地、xx線間隔，操作設備時也是按間隔進行的;有些保護則是按母線配置的，如母差保護、失靈保護;一些公共信號，如接地、故障錄波等。所以，設計是按線路、變壓器、公共信號等單元進行設計。圖1為變電站仿真培訓平臺整體設計示意圖。

圖1 變電站仿真培訓平臺整體設計示意圖

1.2 功能與結構設計

開發變電站培訓軟件目的是為了增強運行人員綜合素質，提高變電所值班人員的事故和異常情況處理能力和利用后臺機進行運行操作的熟練能力。因此，根據需求分析，設計了3個基本模塊，即事故異常仿真處理模塊、后臺機操作模塊、擴展能力培養模塊。

1.2.1 事故異常仿真處理模塊

電氣設備和電力系統在運行中常常會發生各種異常現象或事故。正確及時地處理各種異常運行或事故是變電站運行值班人員一項重要的基本職責。因此，對大量事故及異常處理的實例需進行仿真再現，以提高變電站運行人員對事故的處理能力。

1.2.2 后臺機操作模塊

倒閘操作是指通過操作隔離開關、斷路器，以及掛接地線、拆接地線將電氣設備從一種狀態轉換為另一種狀態，使系統改變了運行方式。傳統變電站電氣操作必須到現場就地操作，此時因操作人員素質及技術水平上的差異和對設備的性能、結構、原理掌握和了解的程度不同，導致操作效果不同。綜自改造后的變電站，傳統的操作模式發生了根本性改變，運行值班人員在進行倒閘操作時無需去現場操作，而是遠程遙控操作，這樣不僅節省了大量人力，縮減了設備停送電時間，也能避免由人為因素造成的合閘不到位、對操作人員的安全威脅［1］。

1.2.3 擴展能力培養模塊

由于許多值班人員對繼電保護和二次回路知識的欠缺，所以在查找、分析異常事故方面受到很大的限制。為了使值班人員具備必要的保護和二次回路知識，需要對運行人員進行相關知識培訓，使其對異常事故處理以及倒閘操作中一些保護和壓板的投退有更深的認識［2］。

2 平臺功能的具體描述

2.1 事故異常仿真處理模塊

傳統變電站值班員往往習慣于依靠中央信號及保護掉牌信號對故障作出判斷，而光字信號和掉牌信號只能反映繼電保護及自動裝置動作的最終結果，難以反映其動作過程。綜自改造后變電站的后臺機系統故障信息復雜，值班員在某些情況下難以作出準確全面的分析和判斷，有時甚至會造成誤判斷而影響電網調度人員的決策和指揮。后臺機系統的事件記錄的判讀對事故處理過程中的分析判斷是極其重要的，結合光字和保護掉牌信號能立體地反映1個故障的發展過程和保護的動作行為與結果，從而使現場值班人員能準確判斷故障的性質與形態。因此，訓練、提高運行人員判讀故后臺機系統的事件記錄的能力是綜自變電站培訓工作的重要環節。

在綜自改造后變電站實際運行中，當事故發生時，后臺機燈窗和音響信號由常規的光字牌報警信號改為屏幕畫面閃爍和文字提示及語音報警，與以前控制屏信號有了明顯改變。所以，該模塊要實現事故異常發生時，后臺機燈窗、聲音信號以及后臺機報警信息的真實模擬，使值班人員能迅速判斷故障類型，做出相應的處理，減少事故損失和影響。

變電站事故信息是該模塊重要的基礎數據，實現該模塊功能之前需要對后臺機燈窗信息的含義以及事故發生時后臺機燈窗信息有深層次的認識。事故信息應能反應實際運行的各式各樣的故障類型，在仿真系統中能實現隨意組合各種故障跳閘行為的功能。為此，本模塊設置了隨機故障模塊用以模擬各種系統事故故障和異常。

2.2 后臺機操作模塊

盡管倒閘操作在變電站運行操作中時常出現，但在變電站的某次操作中卻是不可重復的，因此很難在變電站通過反復的練習使值班人員具備良好的、標準的操作規范。綜自改造后的后臺機電氣設備的倒閘操作，原由斷路器安裝處或控制屏上進行的分合閘操作被屏幕上鼠標和鍵盤操作所替代，要求電氣運行人員必須熟悉系統和操作流程，大力推行標準化、規范化操作。所以，該模塊功能必須與實際運行操作界面環境完全相同，做到仿真培訓的真正目的。

綜自改造后的變電站電氣操作為“現場就地+控制室手動+后臺機遙控”模式，通過二次壓板的投退實現。該模塊中不同操作模式是本模塊的開發重點。

2.3 擴展能力培養模塊

在微機型二次設備的二次接線和繼電保護方面，應該把這兩個專業的知識結合學習，從不同的專業角度理解保護和二次回路之間的聯系。因繼電保護注重的是思維邏輯，可以用簡單明了的文字準確地表達，但二次回路注重的是動作邏輯，仍用文字描述時可能會造成邏輯混亂，所以本模塊關于二次回路部分采用動畫的形式，生動逼真的描述動作邏輯。

3 結論

通過上述該變電站仿真培訓平臺采用模塊的設計思想和具備的功能以及實踐驗證，表明該仿真培訓平臺能夠實現對運行人員運行技能、事故分析、處理能力、反事故演習等能力的培養，加快了運行人員對綜合知識的掌握，解決了變電站轉型難以接手的問題，達到了開發該平臺預期目的。

［1］鐘銳.變電站綜合自動化系統設計的若干問題探討［J］.黑龍江電力，2004，6(6):21 －23.

［2］齊錦會，郭連仲.具有考核功能的變電站仿真軟件開發［J］.湖南電力，2004，24(3):8 －12.

Development of simulation training platform based on VC++for substation

HU Hangfan，WANG Gang，ZHANG Fuzhu，WU Qiong，ZHANG Min
(Harbin Electric Power Bureau，Harbin 150001，China)

Operating staff in Harbin east region fail to adapt to the new monitoring and operating mode after the integrated automatic reconstruction for substation，this paper expounds design philosophy and performances of the simulation training system and designs，adopting Visual C++，simulation mode of accident and exception handling，background operation mode and capability expansion and training mode.Practice proves that this software is practical and in good at training normal and abnormal operation，exception and accident handling，which has a practical meaning for running attention in Harbin east region.

electric power system;integrated automatic reconstruction;simulation;substation

TM743

B

1002－1663(2012)02－0142－02

2011－08－04

胡航帆(1984－)，男，2009年畢業于湖南大學電力系統運行與控制專業，助理工程師，從事變電運行管理工作。

(責任編輯 侯世春)