1、淺談建設(shè)變電站仿真系統(tǒng)改革電自專業(yè)校外實(shí)習(xí)        摘要：針對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)校外實(shí)習(xí)存在的問題. 提出建設(shè)變電站仿真系統(tǒng). 將校外實(shí)習(xí)變?yōu)樾Ｍ庹J(rèn)識(shí)實(shí)習(xí). 讓學(xué)生到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行參觀. 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備有一個(gè)感性認(rèn)識(shí). 然后利用變電站仿真系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際操作訓(xùn)練。本文介紹了變電站仿真系統(tǒng)的構(gòu)成和功能. 論述了變電站仿真系統(tǒng)在專業(yè)實(shí)習(xí)中的培養(yǎng)方案。實(shí)踐表明. 變電站仿真系統(tǒng)可以提高實(shí)習(xí)效果. 鍛煉和提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。隨著我國(guó)電網(wǎng)電壓等級(jí)的不斷提高. 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜、自動(dòng)化程度日趨完善. 使各電網(wǎng)公司對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、經(jīng)

2、濟(jì)性日趨重視. 對(duì)電網(wǎng)和變電站運(yùn)行人員提出了更高要求。如何使電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生進(jìn)入工作崗位后能滿足用人單位的需要. 盡快進(jìn)入工作角色. 成為合格的專業(yè)技術(shù)人員. 是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)教育教學(xué)工作的當(dāng)務(wù)之急。為此我們以專業(yè)實(shí)踐教學(xué)改革作為突破. 致力于提高電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)人才的培養(yǎng)質(zhì)量。沈陽工程學(xué)院以“依托行業(yè)、面向市場(chǎng)、工程教育、職業(yè)取向、打造品牌、人民滿意”為辦學(xué)理念. 為電力企業(yè)輸送高級(jí)應(yīng)用型人才。近年來. 我們爭(zhēng)取到中央-地方共建實(shí)驗(yàn)室專項(xiàng)資金. 開發(fā)和建設(shè)了變電站仿真系統(tǒng). 對(duì)校外實(shí)習(xí)和校內(nèi)運(yùn)行實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)進(jìn)行了教學(xué)改革. 將校外實(shí)習(xí)變?yōu)樾Ｍ庹J(rèn)識(shí)實(shí)習(xí). 讓學(xué)生到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行參

3、觀. 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備有一個(gè)感性認(rèn)識(shí). 然后利用變電站仿真系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際操作訓(xùn)練. 采用多媒體課件互動(dòng)教學(xué)、仿真培訓(xùn)的復(fù)合式實(shí)習(xí)模式. 解決了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)基地?cái)?shù)量不足、實(shí)習(xí)費(fèi)用過高、學(xué)生在實(shí)習(xí)期間只能觀看而不能實(shí)際操作的難題. 提高了實(shí)習(xí)效果. 鍛煉和提高了學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。一、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)與仿真實(shí)習(xí)的對(duì)比    目前校外實(shí)習(xí)存在一些問題. 主要是現(xiàn)場(chǎng)不愿意接受實(shí)習(xí)學(xué)生?！鞍踩谝弧笔巧a(chǎn)企業(yè)的宗旨. 出于安全的原因. 企業(yè)不愿意接納實(shí)習(xí)學(xué)生。因?yàn)閷?shí)習(xí)學(xué)生進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng). 本身就是一種不安全因素. 容易出現(xiàn)誤動(dòng)設(shè)備、帶電距離等問題。與校外實(shí)習(xí)相比. 變電站仿真實(shí)習(xí)具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）

4、變電站仿真系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、覆蓋面廣。變電站仿真系統(tǒng)可以逼真地覆蓋國(guó)內(nèi)主要電壓等級(jí)的變電站數(shù)字仿真. 通過多媒體技術(shù)、3D技術(shù). 使學(xué)生可以身臨其境地學(xué)習(xí)和掌握真實(shí)變電站的運(yùn)行值班、維護(hù)檢修的操作技能. 提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。變電站仿真系統(tǒng)包括500KV/200KV/66KV變電站仿真. 可以準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)遙信、遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、變電站現(xiàn)場(chǎng)操作、線路設(shè)備事故、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置動(dòng)作的模擬。實(shí)現(xiàn)了各種變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)和集控站監(jiān)控系統(tǒng)界面的功能. 監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面仿真采用了動(dòng)態(tài)菜單、動(dòng)態(tài)圖符。一次設(shè)備三維交互式虛擬場(chǎng)景系統(tǒng)應(yīng)用在變電站一次設(shè)備仿真上. 采用了虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù). 開發(fā)了變電站一次設(shè)備三

5、維交互式虛擬場(chǎng)景系統(tǒng). 實(shí)現(xiàn)了變電站一次設(shè)備的三維重現(xiàn). 形象地反映了設(shè)備的正常、異常、事故狀態(tài)及其動(dòng)作過程. 不但可以對(duì)虛擬場(chǎng)景中的設(shè)備進(jìn)行巡視、檢查. 而且可以進(jìn)行虛擬操作. 提高了系統(tǒng)的真實(shí)感、現(xiàn)場(chǎng)感。（2）學(xué)生可以實(shí)際操作?，F(xiàn)場(chǎng)中除一次設(shè)備外. 在控制室中都是由微機(jī)進(jìn)行控制. 而仿真系統(tǒng)的界面與現(xiàn)場(chǎng)控制室完全相同. 學(xué)生在這里實(shí)習(xí)可以身臨其境。在仿真變電站的一次設(shè)備仿真和一次設(shè)備巡視系統(tǒng)中. 利用3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站一次設(shè)備的三維重現(xiàn). 如刀閘、地刀、變壓器、瓷瓶、表計(jì)等. 能逼真地模擬各種天氣狀況. 形象地反映設(shè)備的正常、異常、事故狀態(tài)及其動(dòng)作過程. 可以實(shí)現(xiàn)在場(chǎng)景中的任意漫游

6、. 對(duì)場(chǎng)景中的一次設(shè)備進(jìn)行就地操作. 并可對(duì)虛擬場(chǎng)景中的設(shè)備進(jìn)行巡視、檢查、記錄等. 可形象逼真地模擬現(xiàn)場(chǎng)的掛牌、掛地線和驗(yàn)電等不同的工作方式。多媒體圖像、聲音與仿真過程同步. 產(chǎn)生逼真的仿真效果。三維仿真系統(tǒng)是以實(shí)際場(chǎng)站內(nèi)的設(shè)備為依據(jù)用三維軟件搭建的. 仿真場(chǎng)景基本再現(xiàn)場(chǎng)站內(nèi)的各種設(shè)備. 并實(shí)現(xiàn)其各種操作功能和故障現(xiàn)象。日常操作涵蓋變電站典型操作票中的所有操作. 包括主接線圖、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中全部一次設(shè)備及保護(hù)和自動(dòng)裝置、站用電、直流系統(tǒng)等設(shè)備的各種操作、相關(guān)信號(hào)、表計(jì)、指示燈的實(shí)時(shí)變化等；二次部分小開關(guān)、保險(xiǎn)的分合、電流端子；保護(hù)自動(dòng)裝置的投切、方式切換及其液晶面板的操作、打印、保護(hù)定值修改

7、等；并包括驗(yàn)電、掛地線操作；各種操作的信號(hào)燈及位置指示器實(shí)時(shí)響應(yīng)。事故操作分兩種情況. 一是線路故障、母線故障、變壓器故障等. 二是誤操作事故。另外還可設(shè)置開關(guān)拒動(dòng)、保護(hù)拒動(dòng)、誤動(dòng)來擴(kuò)大事故范圍。利用設(shè)置事故可進(jìn)行各種事故演練、重演. 提高學(xué)生對(duì)事故處理的能力. 增強(qiáng)了解決問題的能力。（3）培訓(xùn)教師專業(yè)。培訓(xùn)教師是專業(yè)的. 他們具有豐富的實(shí)踐和教學(xué)經(jīng)驗(yàn). 對(duì)問題能夠進(jìn)行理論分析. 可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致的輔導(dǎo)。培訓(xùn)教師在帶學(xué)生實(shí)習(xí)方面所采用的方法和手段符合教學(xué)規(guī)律和習(xí)慣。學(xué)生一直都在學(xué)校內(nèi)進(jìn)行實(shí)習(xí). 環(huán)境適合學(xué)習(xí). 作息時(shí)間符合學(xué)習(xí)習(xí)慣. 同時(shí)比較安全。學(xué)生對(duì)教師熟悉. 提出問題時(shí)沒有任何其它

8、顧慮。（4）節(jié)省經(jīng)費(fèi)。在校內(nèi)實(shí)習(xí)減少了交通、住宿、管理、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)等實(shí)習(xí)費(fèi)用. 減少了學(xué)生個(gè)人的日常費(fèi)用支出。二、變電站仿真系統(tǒng)的構(gòu)成和功能    變電站仿真采用計(jì)算機(jī)數(shù)字仿真系統(tǒng)。仿真范圍為一個(gè)典型的500kV變電站、一個(gè)典型的220kV變電站以及一個(gè)典型的66kV變電站。利用仿真機(jī)構(gòu)成包括仿真變電站在內(nèi)的虛擬電網(wǎng). 模擬該變電站及外部鄰近網(wǎng)絡(luò)的潮流和各種運(yùn)行方式. 可呈現(xiàn)各種正常的運(yùn)行方式和進(jìn)行各種正常操作（實(shí)現(xiàn)電氣“五防”）. 操作票、工作票的自動(dòng)開出. 一、二次設(shè)備的巡視檢查. 并可設(shè)置各種類型故障進(jìn)行反事故演習(xí). 進(jìn)行針對(duì)異常和故障的操作。變電站仿真系統(tǒng)是

9、全過程的數(shù)字仿真系統(tǒng). 可提供連續(xù)、實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)仿真運(yùn)行環(huán)境。由于采用了嚴(yán)格的、準(zhǔn)確的、適合于全工況的數(shù)學(xué)模型. 可以提供全工況、全方位的培訓(xùn)。尤其對(duì)于系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí). 培訓(xùn)運(yùn)行人員根據(jù)站內(nèi)信息查找事故根源. 及時(shí)解決處理事故。變電站仿真可以與電網(wǎng)仿真、集控站仿真、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)仿真有機(jī)結(jié)合為一體. 不但實(shí)現(xiàn)了地區(qū)電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行過程的仿真. 也可以正確反映變電站、集控站和電網(wǎng)間的相互作用、相互影響。變電站仿真系統(tǒng)主要的軟件功能包括：（1）教員工作站功能：仿真機(jī)系統(tǒng)的教練員擔(dān)負(fù)著仿真運(yùn)行控制及監(jiān)視仿真過程的任務(wù). 豐富、方便、實(shí)用的教練員臺(tái)功能是仿真機(jī)系統(tǒng)能力得以發(fā)揮的非常重要手段。用戶可以使用鼠標(biāo)或鍵盤方便地完成各種仿真機(jī)的控制和監(jiān)視。（2）工程師站功能：除包含所列全部教練員臺(tái)功能外. 還具有仿真模型的開發(fā)、修改、調(diào)試及維護(hù)的功能。（3）就地操作站功能：就地操作站利用微機(jī)并通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)與主機(jī)間的通訊. 以多媒體畫面、三維畫面模擬變電站主控室外進(jìn)行的一次系統(tǒng)、二次回路開關(guān)、熔絲等就地操作