電網調控一體化全維度培訓仿真系統研究

梁雅莉 趙喜蘭 馬 青 張玲歌 王應宇

（1.國網甘肅省電力公司，甘肅蘭州730030；2.國網甘肅省電力公司天水供電公司，甘肅天水741000；3.北京科東電力控制系統有限責任公司，北京100192）

0 引言

“調控一體化”是大運行體系建設的重要組成部分，電網安全主要依賴于調度、集中監控、變電站操作人員的技能水平，這些人員的水平對“調控一體化”工作的順利進行具有非常重要的意義。在這種背景下，建設針對調度員、監控人員、變電站操作人員的一體化聯合培訓系統就顯得格外重要。

傳統的調度員培訓仿真系統與監控運行人員培訓仿真系統是獨立的，兩者之間沒有進行聯合，這種傳統的培訓模式因為在培訓中隔離了調度培訓仿真和監控模擬仿真之間的信息共享，因而對電網和變電站仿真的真實性和培訓效果產生了不利影響。調控一體化規模的擴大，對調度運行人員和變電運行人員提出了新的要求，研究實現調度、監控一體的聯合培訓仿真系統，實現調度和變電運行人員的真實互動培訓仿真，對于提高調控一體化水平和調度員對電網的駕馭能力來說都是非常重要的。電網全維度培訓仿真系統可以使調控運行人員在面對真實的事故時迅速做出判斷，對事故快速準確地進行處理，這對保障電網的安全、穩定運行意義重大。

本文主要針對電網調控一體化全維度的仿真培訓這一課題展開研究，重點介紹了如何實現調度、監控、變電仿真互聯以及如何協調監控仿真深度與調度仿真廣度之間的矛盾，對于進一步提高調控一體化水平，提高調度員駕馭大電網的能力具有非常重要的意義。

1 總體框架

調控一體化全維度培訓仿真系統平臺由應用管理、權限管理、數據流量管理、時序管理、應用接口等管理系統組成，這些管理系統可以實現電網調度培訓仿真系統、變電站仿真系統教員控制中心模塊、模擬的調控一體化系統的監控中心模塊、遠程WEB互操作、上下級聯合仿真系統交互等子模塊的有機結合及多地區分布、多角色用戶的交互式使用。

2 仿真研究的內容

2.1 集中監控仿真技術

監控培訓仿真系統需要有數據、信號監視和報警模擬等功能。在電網和變電仿真基礎上，實現二次設備仿真模型自動生成和監控信號快速建模技術，以變電仿真的深度模擬集控范圍內所有變電站，實現所轄范圍內變電站數據、信號的集中顯示和設備的控制仿真。實現與變電站仿真系統的互聯，實現監控和變電的一體化仿真。系統主要包括：教案在線生成系統、電力系統模型仿真、監視和報警模擬功能、教員系統、學員系統、仿真評估系統等主要功能。

2.2 變電站3D全維度仿真技術

基于3D建模與虛擬現實技術，實現變電站深度仿真培訓系統。仿真范圍包括變電站的一次設備、二次設備、控制設備，采用多媒體和3D技術實現計算機軟仿真，包括模擬表盤、控制屏柜、室內外高壓設備等，可以模擬變電站的所有日常操作，并可模擬故障情況下各種聲光信號。研究調度仿真系統和監控仿真系統融合技術，實現調控一體化全景聯合仿真；研究變電站二次設備模型與調度中心一次設備模型的自動關聯技術，為調度仿真系統進行詳細的二次設備模型仿真提供條件，實現基于變電站二次系統詳細仿真模型的全維度聯合仿真。

2.3 調度仿真與監控、變電仿真互聯技術

基于調度/監控/變電多級調度聯合仿真培訓技術及相關標準規范，實現調度仿真系統與監控和變電仿真系統的互聯。開發一體化聯合仿真支持平臺，實現調度、監控一體化的培訓仿真系統。電網仿真和監控/變電仿真一體化就是在電網模型、數據庫、人機界面、功能模塊等多方面實現完全的一體化，兩套系統共享公共的電網模型，共享公共的設備參數和仿真畫面，對于公共的部分，只需要維護一套模型和參數。電網仿真和變電站仿真可以各自單獨運行，也可以聯合仿真。聯合仿真時，兩套系統共享同一套電網模型，在任一個系統中進行操作或設定故障后，兩套系統均能自動響應，給出一致的潮流結果，并各自給出正確、完整的二次設備動作信息。

2.4 與智能電網調度技術支持系統的無縫對接技術

滿足國家電網智能電網調度技術支持系統（SG-OSS）的功能架構，基于IEC 61970標準實現調控一體化仿真系統與SG-OSS的無縫銜接方案，實現電網模型、數據、圖形與SG-OSS的完整對接。其中，電網模型通過CIM格式從SG-OSS中獲取，實時數據通過E語言從SG-OSS實時庫中獲取，電網一次接線圖以G格式方式獲取。無縫對接技術可以減少維護工作量，對提高培訓效率具有非常重要的意義。

3 仿真互聯的技術難點

聯合仿真培訓系統無論在縱向和橫向上都具有非常重要的作用。在縱向上可以實現多級調度之間、調度與監控之間電網模型、仿真數據的交互處理，還能夠進行聯合培訓時的控制協調；在橫向上可以把電網仿真軟件和各種聯網數據的接口聯合起來，因此，確定多個仿真系統之間模型和數據的交互規范，對參與聯合培訓的多個仿真系統如何進行協調控制，對聯合培訓過程中的各種交互數據如何進行實時處理是聯合仿真培訓系統研究的核心。傳統的電網培訓仿真系統在二次設備仿真上比較簡單，因而在實際演練時變電站內部的設備操作細節和真實情況區別太大，導致實際演練效果不佳。而變電培訓仿真系統對變電站內部的仿真度有了很大的提高，但是由于廠站建模的工作量太大，所以無法覆蓋所有的集控廠站。如何以變電仿真的深度來快速建立集控范圍的一、二次設備仿真模型，滿足電網深度和廣度仿真要求是該系統研究的關鍵點。

4 結語

電網培訓仿真系統由于缺乏統一的規范，隨意性強，如何建立系統中一次設備和二次設備的關聯關系，實現基于二次系統詳細仿真模型的全維度培訓仿真是該系統的難點。本文提出使用調度/監控/變電一體化聯合培訓仿真技術，在調度、監控和變電仿真系統間通過交互仿真事件，相互跟蹤電網潮流，實現調控一體化和變電站的深度仿真；探討了3D建模與虛擬現實技術在電力系統仿真中的應用及采用三維虛擬現實技術實現變電站的深度仿真；闡述了變電站通用認知模型的變電站監控信號建模和仿真方法，從而實現對集中監控下大量變電站的海量信號快速建模和動態仿真。在傳統的電網培訓仿真系統基礎上，研究調度/監控/變電一體化的聯合培訓仿真系統，實現調度和監控人員的真實互動培訓仿真，對于提高調控一體化水平，進一步提高調度員駕馭大電網的能力具有非常重要的意義。

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