500kv鄭州變電站仿真培訓考試系統的設計

沈媛雪 張亞軍

摘 要：針對500kv鄭州變電站培訓運行人員的要求，開發了變電站仿真培訓考試系統。采用Visual C#.NET語言，在.NET平臺上設計了理論結合操作的考試模式和精確的計分方式。本系統實現了培訓軟件的考試功能，對學員的技能水平評估有實際意義。

關鍵詞：考試系統；變電站；仿真；C#

1 考試系統總體設計

本系統在Visual Studio 2008中的Visual C#.NET平臺上開發，采用C/S模式連接教練員機和學員機之間的數據通信[2]。試題庫分為理論知識、倒閘操作和事故演練三大類。前者考核學員對電網日常規程、倒閘和事故理論知識的掌握，后二者考核學員倒閘操作和事故處理能力。組合式的試卷對學員的學習成果進行全面的考核，保證電網的安全運行。考試系統設計框圖如圖1所示：

2 分模塊具體實現

2.1 理論知識考試

變電站運行人員的日常值班主要工作[3]有：值班、交接班、巡回檢查、運行監盤與抄錄表計、倒閘操作、異常和事故處理。這些工作規程和注意事項組成了理論知識考試的試題庫。理論知識試題采用判斷題題型，百分制形式，評分公式如下：

（1）

式中，N1為理論知識試題總數目；n1為正確答題數目；C1為理論知識分值權重；S1為理論知識得分。

2.2 倒閘操作考試

倒閘操作是電氣設備或電力系統由一種運行狀態變換到另一種運行狀態、由一種運行方式變換到另一種運行方式時所進行的一系列的有序的設備操作。倒閘操作是變電站運行人員的主要工作之一，直接影響電網的安全運行[4]。其主要工作有：斷開或合上某些開關、刀閘、斷開或合上某些直流操作回路、投入或退出某些繼電保護裝置以及拉、合接地刀閘等。

倒閘操作時應基本遵循以下原則：（1）操作中要按正確的順序進行，不得造成事故；（2）盡量不影響或盡量少影響對用戶的供電和系統的正常運行；（3）萬一發生了事故，應使事故影響的范圍盡量縮小。

根據以上倒閘操作的原則和基本操作方法，建立了操作規則庫[5]。以線路停電和送電操作試題為例，圖2為截取的鄭州變電站500kv武鄭一回線，圖中，斷路器5053的兩側隔離開關為505327和505317。

停電時，正確操作順序為：確認跳開斷路器5053后，先拉負荷側隔離開關505317，后拉電源側隔離開關505327；送電時操作順序相反。操作順序出錯，則有可能造成帶負荷拉合隔離開關的情況，甚至引起母線上全部負荷的大范圍停電等事故。針對此線路，操作規則庫中的對應內容如表1所示。

表中a、p、q分別為5053、505317、505327的當前狀態，0是斷開，1是閉合；a=p∧q、p=（-a）∧q、q=（-a）∧（-p）分別為5053、505317、505327的操作權限，0是不可操作，1是可以操作。從表中可得出，斷路器5053可操作時，必要條件為隔離開關505317、505327均已閉合狀態；隔離開關505317可操作時，必要條件為斷路器5053斷開，隔離開關505327閉合狀態；隔離開關505327可操作時，必要條件為斷路器5053和隔離開關505317均為斷開狀態。由此可見，操作規則庫能夠準確的驗證操作順序的正確性。倒閘考試計分時，根據相應設備狀態所對應的操作權限判斷正誤。任意一步操作出錯，則此題判為錯誤；操作順序全部無誤，判為此題正確。倒閘操作考試計分公式如下：

（2）

式中，N2為倒閘操作試題總數目；n2為正確操作的試題數目；C2為倒閘操作分值權重；S2為倒閘操作得分。變電站運行人員在倒閘操作中的防誤操作，由培訓系統的五防邏輯設計保證，系統只在學員操作中給予五防提示，但并不作為此變電站仿真培訓的考試內容。

2.3 事故演練考試

變電站實際運行中事故類型豐富、數量眾多。系統設置事故演練時，可設置一種或多種組合。應對事故的對策操作并不具有唯一性[6]。同一個事故可能有多種處理方式，但總的方向是一致的，就是在符合操作規則的前提下，迅速排除事故以保證電網安全運行。

事故演練考試中，學員的每一步操作首先應經由操作規則庫的驗證，符合操作規則庫的操作才是有效的操作。最后集合所有有效的操作步驟，與對策步驟庫中的參考步驟比對，計算事故演練考試成績，計分公式為：

（3）

式中，K為參考步驟總數目；k為正確操作的步驟數目；C3為事故演練分值權重；S3為事故演練得分。

對策步驟庫中的參考步驟編寫的主要原則為，變電站站長和老員工的經驗，均是較適用于當前事故的處理步驟。其中，有學員必須進行的操作，也有允許學員自由選擇的操作。因此，式（3）中的參考步驟總數目K并不是一個定值，而是根據學員的操作不同而變化。

3 結束語

此變電站仿真培訓考試系統，能夠根據學員技能和知識的掌握情況，對各類試題的分值權重進行靈活設置。學員最終總成績為三類試題得分總和。實踐證明此系統對學員進行的個性化培訓考試，鞏固了理論知識，加強了薄弱環節，能夠更有效的提高學員的操作技能，為變電站培訓出優秀運行人員。

參考文獻

[1]周有慶，周成林，彭紅海.變電站綜合自動化數字物理仿真培訓系統[J].電力系統及其自動化學報. 2010，6（3）：113-117.

[2]陳義飛，余雅峰，龔慶武.變電站仿真培訓系統中數據通信的實現[J].中國農村水利水電，2009，10：143-146.

[3]韓亮，孫國安.500kv仿真培訓軟件在變電站中的應用[J].機電信息，2010，12：207.

[4]張洪波，李秋燕.基于220kv集控變電站的仿真培訓系統[J]. 微計算機信息，2008，（28）：299-301.

[5]趙梓蓉.四川220kv變電站仿真培訓考核系統的設計與實現[J].四川電力技術，2012，35（6）：52-53

[6]張學軍，郝登樸，薛太林，等.運城500kv變電站仿真培訓系統的實現[J].電力學報，2009，24（6）：482-485.

作者簡介：沈媛雪（1989-），女，漢族，河南信陽人，碩士研究生，研究方向為計算機技術與電網仿真。

張亞軍（1988-），男，漢族，河南洛陽人，碩士研究生，研究方向為計算機技術。