基于微機局域網(wǎng)的變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)

1、.隨著電力系統(tǒng)的開展，高電壓、大容量變電站相繼投入運行，它們在電力系統(tǒng)中占有重要的地位，同時先進的自動化技術(shù)的應(yīng)用，對變電站運行人員的素質(zhì)提出了更高的要求。為了適應(yīng)這種要求，近年來國內(nèi)有關(guān)科研單位和高等院校與運行單位結(jié)合，已開發(fā)出了相應(yīng)的變電站運行人員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)。這些仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中，大局部延用了發(fā)電廠仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的模式，設(shè)計了有控制屏、模擬盤和二次保護屏的仿真變電站。這種模式具有仿真效果好、視覺直觀及操作逼真的優(yōu)點，對培訓(xùn)變電站運行人員起到了一定的作用。但是這種模式存在一些不能解決的問題： (1) 不能隨電力系統(tǒng)的開展而開展。眾所周知，目前我國電網(wǎng)自動化水平開展很快。很多變電站實現(xiàn)

2、了無人值守或少人值守；新型的110 kV變電站或某些220 kV變電站按綜合自動化模式設(shè)計；舊的220 kV變電站也有相當(dāng)一局部實現(xiàn)了計算機在線實時監(jiān)測的當(dāng)?shù)毓δ?。這就為變電站運行人員的培訓(xùn)提出了新的課題，既要求變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)能仿真培訓(xùn)傳統(tǒng)變電站的運行人員，又能仿真培訓(xùn)新型變電站的運行人員。從這一點看，上面提到的帶盤臺的仿真培訓(xùn)模式就不能適應(yīng)這種需要。由于硬件的修改很困難，這就限制了系統(tǒng)的開展和維護。 (2) 培訓(xùn)效率低，只能有一名學(xué)員操作。 (3) 培訓(xùn)效果還有待提高，由于缺少對學(xué)員操作的實時分析智能軟件，不能及時糾正或提示學(xué)員的操作錯誤。 (4) 對變電站

3、巡視培訓(xùn)沒有很好地解決。 (5) 硬件造價較高。 針對以上問題，本文提出了一種建立在微機局域網(wǎng)環(huán)境下的變電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(NISS)，采用純軟件的方法實現(xiàn)變電站監(jiān)視及操作界面的仿真，以適應(yīng)系統(tǒng)的開展；采用計算機多媒體技術(shù)實現(xiàn)變電站的巡視培訓(xùn)；在變電站仿真根底上，設(shè)計了智能化培訓(xùn)軟件，使系統(tǒng)具有了自動培訓(xùn)學(xué)員的能力，到達(dá)更好的培訓(xùn)效果；采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使培訓(xùn)仿真系統(tǒng)能同時面向多個學(xué)員，進展不同任務(wù)的培訓(xùn)，大大地提高了培訓(xùn)效率；簡單、靈活的系統(tǒng)硬件構(gòu)造，不但降低了本錢而且便于擴大。文中介紹了這種系統(tǒng)的硬件構(gòu)造、軟件構(gòu)成方案和技術(shù)特點。 1變電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能&

4、#160;變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)主要是為培訓(xùn)變電站運行人員而設(shè)計的，因此其功能應(yīng)圍繞變電站運行人員的工作而設(shè)置。我們知道，變電站運行人員的日常工作有以下幾個方面： (1) 監(jiān)視記錄及調(diào)整變電站運行工況； (2) 正常倒閘操作； (3) 事故過程的處理及恢復(fù)供電； (4) 正常及事故巡視； (5) 變電站知識學(xué)習(xí)及技術(shù)問答。 為了滿足變電站運行人員的培訓(xùn)需要，變電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)首先應(yīng)能很好地仿真變電站的運行工況，其次應(yīng)能充分利用計算機技術(shù)的優(yōu)勢，從運行人員各個不同的工作角度給予培訓(xùn)。 作為計算機培訓(xùn)(教學(xué))系統(tǒng)，為了充分發(fā)揮培

5、訓(xùn)的作用，應(yīng)設(shè)置教員工作臺和學(xué)員工作臺。教員臺主要完成設(shè)置培訓(xùn)任務(wù)和監(jiān)視、記錄學(xué)員的培訓(xùn)過程；學(xué)員臺用于仿真變電站的監(jiān)視和操作環(huán)境，完成學(xué)員學(xué)習(xí)及培訓(xùn)的任務(wù)。為建立這種具有教員和學(xué)員分工的培訓(xùn)系統(tǒng)，一種適宜的硬件配置方案是采用計算機網(wǎng)絡(luò)，將教員臺同學(xué)員臺分開，在網(wǎng)絡(luò)上設(shè)置教員工作臺和學(xué)員工作臺。這種變電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從培訓(xùn)功能上分應(yīng)有： (1) 正常操作培訓(xùn)功能； (2) 事故仿真及處理培訓(xùn)功能； (3) 正常運行監(jiān)視及調(diào)整培訓(xùn)功能； (4) 巡視培訓(xùn)功能； (5) 技術(shù)問答培訓(xùn)功能。 從教學(xué)培訓(xùn)的角度看應(yīng)有： (1)

6、 教員臺設(shè)置學(xué)員臺培訓(xùn)任務(wù)功能； (2) 教員臺監(jiān)視學(xué)員臺培訓(xùn)過程功能； (3) 教員臺對學(xué)員臺播送功能； (4) 教員臺復(fù)位學(xué)員臺功能； (5)教員臺暫停學(xué)員臺功能。 本文所介紹的變電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，就是這樣一個用于培訓(xùn)的計算機局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 2變電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)造 如前所述，變電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有教員工作站和學(xué)員工作站。從局域網(wǎng)的角度看，可以用一個對等層網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)此網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，也可以用一個客戶/效勞器構(gòu)造的網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)?？紤]到教員臺兼有學(xué)員檔案及其它教學(xué)課件、數(shù)據(jù)庫效勞器功能，網(wǎng)絡(luò)設(shè)置上宜將教員臺設(shè)置為網(wǎng)絡(luò)效勞器

7、，而將學(xué)員臺設(shè)置為網(wǎng)絡(luò)客戶機?？紤]到實現(xiàn)變電站運行人員在線培訓(xùn)的需要，本局域網(wǎng)可以通過一個網(wǎng)關(guān)與電業(yè)部門的調(diào)度自動化系統(tǒng)相連，以便共享調(diào)度自動化的實時數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)造圖如圖1所示，其中每個教員和學(xué)員臺都配有多媒體套件，用于實現(xiàn)變電站巡視培訓(xùn)。 變電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)造 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用對等層網(wǎng)絡(luò)模式時，可以采用Windows for Workgroup 3.11操作系統(tǒng)平臺組網(wǎng)；當(dāng)采用客戶效勞器模式網(wǎng)絡(luò)時，采用Windows NT網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，客戶機(學(xué)員臺)可以采用Windows for workgroup 3.11操作平臺，或Windows 95,或Windows N

8、T Worksin 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。由于本網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)通信是通過建立在NetBIOS根底上的NetDDE實現(xiàn)的(另文介紹)，因此對網(wǎng)絡(luò)所采用的通信協(xié)議無特殊要求。 3變電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件體系構(gòu)造 從變電站仿真功能看，本仿真培訓(xùn)系統(tǒng)應(yīng)有如下仿真軟件： (1) 變電站區(qū)域電網(wǎng)潮流計算軟件； (2) 區(qū)域電網(wǎng)故障分析軟件； (3) 繼電保護裝置及動作特性軟件； (4) 變電站各巡視畫面仿真軟件； (5) 變電站監(jiān)視及操作界面圖形軟件等。 從對運行人員培訓(xùn)的功能看，考慮到實現(xiàn)計算機智能培訓(xùn)功能，應(yīng)有如下培訓(xùn)軟件：

9、60;(1) 操作培訓(xùn)輔助專家系統(tǒng)軟件，它以變電站倒閘操作票專家系統(tǒng)為根底； (2) 變電站故障診斷及處理指導(dǎo)專家系統(tǒng)軟件； (3) 學(xué)員操作記錄及評分軟件； (4)智能巡視監(jiān)視及評分軟件。 從數(shù)據(jù)庫管理及網(wǎng)絡(luò)通信功能上看，應(yīng)有如下通訊軟件： (1) 客戶機通訊軟件； (2) 效勞器通訊軟件； (3) 離線數(shù)據(jù)庫和在線實時數(shù)據(jù)庫調(diào)度軟件。 從系統(tǒng)維護能力上看，應(yīng)有如下維護軟件： (1)數(shù)據(jù)庫維護軟件； (2) 人機界面維護人機平臺； (3) 多媒體制作及維護平臺； (4) 電

10、網(wǎng)計算圖形化維護軟件； (5) 倒閘操作規(guī)那么維護軟件； (6) 故障診斷和處理規(guī)那么維護軟件等。 各功能軟件及其之間的關(guān)系可用圖2表示。整個軟件構(gòu)成以實時數(shù)據(jù)庫為核心，通過數(shù)據(jù)庫接口函數(shù)與各應(yīng)用軟件交互。本軟件系統(tǒng)將仿真與培訓(xùn)有機地結(jié)合在一起，使得學(xué)員不僅能在一個仿真環(huán)境下監(jiān)視系統(tǒng)操作設(shè)備，而且能給出必要的指導(dǎo)和幫助，使得計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不僅是一個“仿真機，也是一個“輔助教員。為了使系統(tǒng)能適應(yīng)開展的電力系統(tǒng)，本軟件系統(tǒng)提供了各種維護手段，有數(shù)據(jù)庫仿真軟件和人機界面等的修改維護平臺，從而為多目標(biāo)仿真變電站提供了前提條件。 4技術(shù)特點分析 由于本變

11、電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，仿真和培訓(xùn)功能建立在圖形化人機界面的根底上，將電力系統(tǒng)仿真技術(shù)與計算機輔助教學(xué)嚴(yán)密結(jié)合起來，在技術(shù)上有以下幾個特點： (1) 采用純圖形化人機界面仿真變電站，使本系統(tǒng)不僅能仿真?zhèn)鹘y(tǒng)的有控制盤臺的變電站，也可以仿真新型的計算機實時監(jiān)控式的變電站，因此有很好的適應(yīng)性。 (2) 采用智能軟件是本系統(tǒng)的一大特色。它使本系統(tǒng)不僅強調(diào)了仿真的真實性，也突出了智能培訓(xùn)的重要性。這些智能軟件居于仿真環(huán)境的后臺，可以實時地給學(xué)員以指導(dǎo)，起到了輔助教員的作用，這一方法為電力系統(tǒng)的職業(yè)培訓(xùn)做出了有益的探索。 (3) 建立在客戶/效勞器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造模式

12、下的變電站仿真系統(tǒng)，其網(wǎng)絡(luò)上的通信流量并不大，降低了對網(wǎng)絡(luò)的要求。一個10 BaseT網(wǎng)絡(luò)的仿真系統(tǒng)可以增加到2030個學(xué)員工作站，不會對培訓(xùn)的實時性產(chǎn)生影響。 (4) 多目標(biāo)的培訓(xùn)模式，使得在網(wǎng)絡(luò)上承受培訓(xùn)的所有學(xué)員，可以做同一任務(wù)的學(xué)習(xí)培訓(xùn)，也可以做不同任務(wù)的學(xué)習(xí)培訓(xùn)，使本仿真培訓(xùn)系統(tǒng)更有針對性，效果更好。 (5) 大量的維護軟件做為本系統(tǒng)的后期支持，可使本系統(tǒng)能隨電網(wǎng)的開展而開展，它為系統(tǒng)的有效使用奠定了根底。 (6) 采用先進的多媒體技術(shù)，實現(xiàn)了難以實現(xiàn)的變電站巡視培訓(xùn)，使對變電站運行人員的培訓(xùn)更貼近實際。 上面分析介紹了這種以計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為根

13、底的變電站運行人員仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的技術(shù)特點，我們還將在陸續(xù)發(fā)表的文章中詳述各模塊的理論與方法。 5結(jié)論 目前，越來越多的計算機應(yīng)用于各種培訓(xùn)和教學(xué)系統(tǒng)中，計算機在電力系統(tǒng)職業(yè)培訓(xùn)中的作用也日益受到各級部門的重視。本文給出了一種采用計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成的變電站運行人員仿真培訓(xùn)環(huán)境，它采用圖形化人機界面，仿真變電站的室內(nèi)和戶外設(shè)備。系統(tǒng)中將人工智能理論應(yīng)用于變電站的培訓(xùn)，成功地將智能計算機輔助教學(xué)(ICAI)方法與電力系統(tǒng)職業(yè)培訓(xùn)結(jié)合起來，在電力系統(tǒng)職業(yè)培訓(xùn)上做了有益的嘗試。 本文詳細(xì)地闡述了系統(tǒng)的硬件構(gòu)成和軟件體系構(gòu)造，提醒了一個多目標(biāo)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計構(gòu)成方法，這種方法也可推廣到電網(wǎng)調(diào)度及電力系統(tǒng)其它領(lǐng)域的仿真培訓(xùn)。 本文的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)盡管有構(gòu)造簡單、本錢低廉的優(yōu)點，但也存在著仿真效果不直觀的缺點，在應(yīng)用中還需采用其它輔助手段彌補。 參考文獻(xiàn) 1馮國通等.基于客戶/效勞器的變電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)造設(shè)計.電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)第12屆學(xué)術(shù)年會論文集，1996 2X東英等.用于變電站仿真培訓(xùn)的智能輔導(dǎo)系統(tǒng).電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)第12屆學(xué)術(shù)年會論文集，1996 3喬振宇