500kv鄭州變電站仿真培訓(xùn)考試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

沈媛雪 張亞軍

摘 要：針對(duì)500kv鄭州變電站培訓(xùn)運(yùn)行人員的要求，開(kāi)發(fā)了變電站仿真培訓(xùn)考試系統(tǒng)。采用Visual C#.NET語(yǔ)言，在.NET平臺(tái)上設(shè)計(jì)了理論結(jié)合操作的考試模式和精確的計(jì)分方式。本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了培訓(xùn)軟件的考試功能，對(duì)學(xué)員的技能水平評(píng)估有實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：考試系統(tǒng)；變電站；仿真；C#

1 考試系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)在Visual Studio 2008中的Visual C#.NET平臺(tái)上開(kāi)發(fā)，采用C/S模式連接教練員機(jī)和學(xué)員機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信[2]。試題庫(kù)分為理論知識(shí)、倒閘操作和事故演練三大類。前者考核學(xué)員對(duì)電網(wǎng)日常規(guī)程、倒閘和事故理論知識(shí)的掌握，后二者考核學(xué)員倒閘操作和事故處理能力。組合式的試卷對(duì)學(xué)員的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行全面的考核，保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行?？荚囅到y(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示：

2 分模塊具體實(shí)現(xiàn)

2.1 理論知識(shí)考試

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

（1）

式中，N1為理論知識(shí)試題總數(shù)目；n1為正確答題數(shù)目；C1為理論知識(shí)分值權(quán)重；S1為理論知識(shí)得分。

2.2 倒閘操作考試

倒閘操作是電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)由一種運(yùn)行狀態(tài)變換到另一種運(yùn)行狀態(tài)、由一種運(yùn)行方式變換到另一種運(yùn)行方式時(shí)所進(jìn)行的一系列的有序的設(shè)備操作。倒閘操作是變電站運(yùn)行人員的主要工作之一，直接影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行[4]。其主要工作有：斷開(kāi)或合上某些開(kāi)關(guān)、刀閘、斷開(kāi)或合上某些直流操作回路、投入或退出某些繼電保護(hù)裝置以及拉、合接地刀閘等。

倒閘操作時(shí)應(yīng)基本遵循以下原則：（1）操作中要按正確的順序進(jìn)行，不得造成事故；（2）盡量不影響或盡量少影響對(duì)用戶的供電和系統(tǒng)的正常運(yùn)行；（3）萬(wàn)一發(fā)生了事故，應(yīng)使事故影響的范圍盡量縮小。

根據(jù)以上倒閘操作的原則和基本操作方法，建立了操作規(guī)則庫(kù)[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(cè)隔離開(kāi)關(guān)為505327和505317。

停電時(shí)，正確操作順序?yàn)椋捍_認(rèn)跳開(kāi)斷路器5053后，先拉負(fù)荷側(cè)隔離開(kāi)關(guān)505317，后拉電源側(cè)隔離開(kāi)關(guān)505327；送電時(shí)操作順序相反。操作順序出錯(cuò)，則有可能造成帶負(fù)荷拉合隔離開(kāi)關(guān)的情況，甚至引起母線上全部負(fù)荷的大范圍停電等事故。針對(duì)此線路，操作規(guī)則庫(kù)中的對(duì)應(yīng)內(nèi)容如表1所示。

表中a、p、q分別為5053、505317、505327的當(dāng)前狀態(tài)，0是斷開(kāi)，1是閉合；a=p∧q、p=（-a）∧q、q=（-a）∧（-p）分別為5053、505317、505327的操作權(quán)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(shí)，必要條件為隔離開(kāi)關(guān)505317、505327均已閉合狀態(tài)；隔離開(kāi)關(guān)505317可操作時(shí)，必要條件為斷路器5053斷開(kāi)，隔離開(kāi)關(guān)505327閉合狀態(tài)；隔離開(kāi)關(guān)505327可操作時(shí)，必要條件為斷路器5053和隔離開(kāi)關(guān)505317均為斷開(kāi)狀態(tài)。由此可見(jiàn)，操作規(guī)則庫(kù)能夠準(zhǔn)確的驗(yàn)證操作順序的正確性。倒閘考試計(jì)分時(shí)，根據(jù)相應(yīng)設(shè)備狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的操作權(quán)限判斷正誤。任意一步操作出錯(cuò)，則此題判為錯(cuò)誤；操作順序全部無(wú)誤，判為此題正確。倒閘操作考試計(jì)分公式如下：

（2）

式中，N2為倒閘操作試題總數(shù)目；n2為正確操作的試題數(shù)目；C2為倒閘操作分值權(quán)重；S2為倒閘操作得分。變電站運(yùn)行人員在倒閘操作中的防誤操作，由培訓(xùn)系統(tǒng)的五防邏輯設(shè)計(jì)保證，系統(tǒng)只在學(xué)員操作中給予五防提示，但并不作為此變電站仿真培訓(xùn)的考試內(nèi)容。

2.3 事故演練考試

變電站實(shí)際運(yùn)行中事故類型豐富、數(shù)量眾多。系統(tǒng)設(shè)置事故演練時(shí)，可設(shè)置一種或多種組合。應(yīng)對(duì)事故的對(duì)策操作并不具有唯一性[6]。同一個(gè)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(guī)則的前提下，迅速排除事故以保證電網(wǎng)安全運(yùn)行。

事故演練考試中，學(xué)員的每一步操作首先應(yīng)經(jīng)由操作規(guī)則庫(kù)的驗(yàn)證，符合操作規(guī)則庫(kù)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(duì)策步驟庫(kù)中的參考步驟比對(duì)，計(jì)算事故演練考試成績(jī)，計(jì)分公式為：

（3）

式中，K為參考步驟總數(shù)目；k為正確操作的步驟數(shù)目；C3為事故演練分值權(quán)重；S3為事故演練得分。

對(duì)策步驟庫(kù)中的參考步驟編寫的主要原則為，變電站站長(zhǎng)和老員工的經(jīng)驗(yàn)，均是較適用于當(dāng)前事故的處理步驟。其中，有學(xué)員必須進(jìn)行的操作，也有允許學(xué)員自由選擇的操作。因此，式（3）中的參考步驟總數(shù)目K并不是一個(gè)定值，而是根據(jù)學(xué)員的操作不同而變化。

3 結(jié)束語(yǔ)

此變電站仿真培訓(xùn)考試系統(tǒng)，能夠根據(jù)學(xué)員技能和知識(shí)的掌握情況，對(duì)各類試題的分值權(quán)重進(jìn)行靈活設(shè)置。學(xué)員最終總成績(jī)?yōu)槿愒囶}得分總和。實(shí)踐證明此系統(tǒng)對(duì)學(xué)員進(jìn)行的個(gè)性化培訓(xùn)考試，鞏固了理論知識(shí)，加強(qiáng)了薄弱環(huán)節(jié)，能夠更有效的提高學(xué)員的操作技能，為變電站培訓(xùn)出優(yōu)秀運(yùn)行人員。

參考文獻(xiàn)

[1]周有慶，周成林，彭紅海.變電站綜合自動(dòng)化數(shù)字物理仿真培訓(xùn)系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2010，6（3）：113-117.

[2]陳義飛，余雅峰，龔慶武.變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2009，10：143-146.

[3]韓亮，孫國(guó)安.500kv仿真培訓(xùn)軟件在變電站中的應(yīng)用[J].機(jī)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(xùn)系統(tǒng)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息，2008，（28）：299-301.

[5]趙梓蓉.四川220kv變電站仿真培訓(xùn)考核系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].四川電力技術(shù)，2012，35（6）：52-53

[6]張學(xué)軍，郝登樸，薛太林，等.運(yùn)城500kv變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].電力學(xué)報(bào)，2009，24（6）：482-485.

作者簡(jiǎn)介：沈媛雪（1989-），女，漢族，河南信陽(yáng)人，碩士研究生，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)與電網(wǎng)仿真。

張亞軍（1988-），男，漢族，河南洛陽(yáng)人，碩士研究生，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)。