電網調控仿真培訓系統設計與實現分析

朱 帥 梁雅莉 蔣越梅 葉星星 王炎軍 崔慧明

（作者單位：1.廣州供電局有限公司；2.國網甘肅省電力公司；3，5.北京科東電力控制系統有限責任公司；4，6.國網甘肅省電力公司白銀供電公司）

文章主要以實現調控一體化和動態過程仿真培訓為研究目的，結合我國電網調控仿真培訓系統建設實踐，對當前電網調控仿真培訓系統的設計理念與具體實踐方法進行詳細闡述。主要圍繞“過程仿真”與“調控一體化”兩個顯著特征進行分析，從電網仿真平臺建設、二次信號仿真、全過程放電控制仿真等方面對系統進行構建與實現。旨在進一步促進我國電網調控仿真培訓系統的實現進程，從根本上夯實我國電網建設水平。

前言：近幾年來，隨著我國電網建設規模的不斷擴大，國家電網公司各省地調展開并實行一系列關于調度與調控一體化有關的計劃方案等。主要目的在于發展與優化調度機關內部體系，確保最終的協調效果，以求電網調度與變電監控內容始終保持高度一致，解決以往國家電網與設備運行協調不足問題。為進一步提升我國電網運行效果，必須切實夯實調度人員的技術能力。具體實踐過程中，必須轉變傳統“斷面式”運行模式，可適當結合新運行模式，實現全新“過程式”運行效果。這就要求相關人員必須對調度人員展開全面的培訓工作，以期達到上述要求。

1 電網調控仿真培訓系統運行環境設計方案

電網調控仿真培訓環境在某些方面上需要與生產環境之間保持一定聯系，以滿足各地電網運行的相關要求，在實際構建過程中，需要從系統硬件以及軟件的設計環境進行綜合考慮，以求構建出最符合電網運行標準的仿真培訓系統體系。

1.1 硬件環境

培訓系統服務器集中部署、用戶終端分布放置，這種運行環境充分滿足各地以及培訓中心實現集中培訓的相關要求，屬于電網調控仿真培訓系統的硬件運行環境。這種硬件環境便于獲取生產系統數據，同時便于集中維護運行環境，防止仿真培訓系統出現運行失誤問題。最重要的是，這種硬件運行環境基本上可以與構建的仿真培訓系統之間加強互動互聯關系，以發揮出系統的實際功能，確保最終的運行效果。結合相關經驗來看，基于仿真培訓系統的電網調控體系遠比傳統系統便利得多，尤其體現運行功能方面，集中體現為以下幾個方面：

首先，確保過程式培訓效果。針對當前的硬件運行環境，操作人員可以在系統正式運行過程中，截取或者選定某段特定時間的數據記內容，觀測當前各負荷點的實際運行情況。目的在于對調度人員實行全面的培訓工作，以確保最終的培訓效果。

其次，完成調控一體化培訓內容。目前所應用的硬件環境在某些方面可以模擬出各場站監控信號的運行情況，如觸發情況以及遠程操作等方面的內容，比較適用于對調控人員進行一體化培訓，利于實現電網調控仿真培訓系統的設計要求。

最后，實現系統模型運行統一的要求。主要針對各級調度的運行與演習情況，對系統中各項數據進行規劃處理，可以最大限度地確保各單位培訓終端網絡拓撲的運行安全性，并確保開關位置的一致性，從根本上確保電網調控系統運行安全。

1.2 軟件環境

一般來說，在設計系統軟件架構的時候，設計人員應該重點考慮下述幾個方面，并對其進行集中設計：

一方面，設計人員必須立足于當前電網的實際運行模式，盡可能地確保各項功能始終保持一致，如功能、調度與監控等方面的運行環境盡量保持一致性，避免出現明顯故障問題。另一方面，聯合培訓應該盡可能地將各級調度與監控之間所產生的信息進行統一化處理。對于二次信號而言，最好采取分層觸發模式，與上層應用交換各類信息資源。

在此建設體系當中，主要以電網仿真平臺作為關鍵運行部分，與傳統DTS相比，以電網仿真平臺為主的電網調度仿真培訓系統具備的優勢更多。舉例而言，按照負荷變化曲線可以對電網進行有效的計算，并實現計算的連續性與統一性；根據職能調度技術內容，實現與上層應用交換各類信息的要求等。

2 電網調度仿真培訓系統設計與實現方法分析

圍繞“調控一體”和“過程式”的設計理念，電網調控仿真培訓系統有效克服了一系列的技術難題，基本上實現了預先的仿真要求及功能。以下是本人結合相關實踐經驗，挑選出系統幾項關鍵的技術內容進行分析與闡述，旨在進一步明確電網調度仿真培訓系統設計與實現方法，以供參考。

2.1 整理與計算數據，確保數據分發統一

為了使得全網數據及相關信號在時間與空間方面始終保持統一，建議相關人員應該聯合電網仿真平臺的設計要求，確定結果數據得以實現分發要求。總而言之，需要相關人員利用拼接整合方法加強電網全模型的設計統一性，確保電網總負荷曲線規律、合理。在此過程中，電網仿真平臺可以針對負荷曲線要求，對全網的運行效果進行統一化處理，結合具體的運算結果及通信標準，分別分給不同的應用平臺當中。

2.2 二次信號的仿真設計方案與實現過程

介于“調控一體”的環境下，監控運行人員會利用二次信號對電網和相關設備的實際運行情況進行實時監控，并根據監控結果進行判斷，檢測設備是否存在運行不合理問題。一經發現，必須加以及時解決。由此可得，二次信號仿真本身就屬于一項集系統性與復雜性于一體的技術類型，是當前調控仿真培訓系統的重要技術類型。結合現階段的發展來看，研究人員在明確二次信號觸發機理的基礎之下，會根據系統運行標準，優化二次信號源建模方法，確保二次信號的仿真設計得以實現。

結合實踐經驗來看，二次信號仿真設計與實現可以從以下幾個方面進行實現：首先，讀取信號保護信號內容，結合具體信號內容，構建保護信號資源池。并以此為基礎，對與信號相關聯的設備進行合理分類。需要注意的是，標簽中必須包含信號所屬的廠站信息、設備信息等。其次，在原有基礎上，對所有設備及故障原因進行綜合整理，并結合具體數據資源，生成設備故障庫。最后，利用智能匹配方式對設備故障庫及軟標簽進行有效關聯，目的在于實現設備故障與二次信號的有效銜接。必要時，可進行人工干預。

2.3 負荷教案實踐措施

從某種程度上來說，基于“過程式”仿真的培訓系統可以根據系統不同的運行時段，對其進行合理的管理與設置。且系統專門針對不同時段的負荷設置了不同的負荷教案方法。

首先，針對不同地區的負荷曲線情況，確定并合理調整各地區負荷值，尤其是峰值。其次，根據網損與廠用電的實際比例，解決并優化當前負荷峰值存在的問題。最后，綜合上述內容，確定全網負荷曲線。并在此基礎上，根據預先設定的比例內容，明確仿真過程中各節點涉及到的負荷值變化情況。

2.4 實現全過程發電控制

全過程發電控制與我們熟知的生產過程大體相似，主要發生于全網負荷變化之后。這樣設計的主要目的在于方便電網數據與仿真電網數據之間的有效轉化，具體優勢可分為以下方面：

一方面，正式接入電網數據過程中，可視化與全過程發電控制功能會進一步優化電網調控仿真系統，規避以往的控制閉環的影響，便于其明確電網調控基礎與條件。

另一方面，正式接入仿真電網數據過程中，基本上與系統其它部分組成全過程閉環仿真體系。這種體系不僅可以用于培訓活動，同時還可以用于發電控制策略當中，利于組建相關的研究平臺。

3 關于電網調控仿真培訓系統與相關仿真系統的結合方法

除了文章上述對調控仿真系統的內部功能進行講述與優化之外，本人認為系統不應該只局限于電網生產過程，最好還應該從本系統實際運行效果方面出發，確保與其它相關仿真系統的協調性，從根本上實現仿真系統與繼電保護仿真系統的聯動功能與一體化功能[7]。為進一步達成上述目的，本人建議研究人員可以從以下兩個方面入手予以實現：

一方面，電網調控仿真系統應該將調控一體化仿真系統視為本課題主要研究對象，結合電網全模型的算法及相關特點，優化電網調控仿真系統運行機制，目的在于確保各個系統及子系統的高度一致性。另一方面，電網調控仿真系統應該發揮出繼電保護仿真與運行維護的相關功能，如此一來，局部廠站與設備二次信號大體上可以與其它信號進行融合處理，并與其它仿真系統進行有機結合。長期以往，電網調控仿真培訓系統勢必會得到進一步優化，并達成預期的建設目標。

4 結論

為盡早達到國家電網調控仿真培訓設計要求與實現要求，建議研究人員必須立足于我國當前的電網運行模式，實現培訓過程與生產過程的高度一致。在具體構建過程中，建議研究人員應該致力于實現調控一體目標，促進同步仿真效果得以早日實現。結合實踐效果來看，我國相關系統正式運行之后，對電網調度培訓工作起到了重大作用。隨著各項工作內容的不斷開展與優化，系統功能將會得到進一步優化，部分內容也會得到擴充，從根本上實現預期的構建目標。