電網調度員培訓仿真系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

電網調度員培訓仿真系統(tǒng)設計與實現(xiàn)摘要：近年來，隨著國家經濟迅速發(fā)展，人類對于電力的需求較早年高出了許多，用電的需求以20%以上的速度增加，人們的需求越來越大的同時，電網的建立規(guī)模也隨之增大，種類方式向多元化發(fā)展，電網調度員培訓仿真系統(tǒng)建立之后，引起了人們的熱議，一瞬間成為各行各業(yè)的關注焦點之一，人們開始重視相關方面的應用。本文結合了DTS/EMS系統(tǒng)，對于硬件的開發(fā)以及反事故演習、調度員的培訓做了重點敘述，對于繼電保護裝置方面的研究做出了及時調整。關鍵詞：電力調度；培訓仿真1電網調度員培訓仿真系統(tǒng)架構分析1.1系統(tǒng)概況電網調度員培訓仿真系統(tǒng)，又叫DTS,是一套計算機系統(tǒng)，該仿真系統(tǒng)的設計目的主要是為了模擬各種調度操作出現(xiàn)故障后的系統(tǒng)工作情況，將所得到的信息傳送到電力系統(tǒng)控制中心的系統(tǒng)模型內，可以為電網調度員提供一個更加逼真的培訓環(huán)境，同時又不影響電力系統(tǒng)的正常運轉，既可以加強調度員們應變能力，也可以作為電網運行人員分析電網運行情況的工具。該培訓仿真系統(tǒng)主要由“學員臺”以及“教員臺”兩部分組成，學員臺主要負責SCADA/EMS實時數(shù)據(jù)部分的控制功能，進行系統(tǒng)之間的網絡通信；教員臺系統(tǒng)內主要包括運動系統(tǒng)功能、電力系統(tǒng)仿真服務器等功能，可以調控教員與學員之間的聯(lián)系[1]。電網DTS系統(tǒng)軟件模塊結構。1.2系統(tǒng)功能及特點1.2.1系統(tǒng)功能電網調度員培訓仿真系統(tǒng)的構成主要分為三部分，分別是教員系統(tǒng)、學員系統(tǒng)和電力系統(tǒng)仿真模型，教員系統(tǒng)主要負責接收電網系統(tǒng)運行過程中的電網狀態(tài)信息，將得到的信息傳送到學員系統(tǒng)，學員成功接收信息后對電力系統(tǒng)仿真模型進行遙控。教員系統(tǒng)該系統(tǒng)負責較多的功能，主要包括仿真模擬初始狀態(tài)下的系統(tǒng)狀態(tài)、系統(tǒng)發(fā)生故障后及時對其進行控制并處理、教學過程中需要的教案等功能。教員主要利用該系統(tǒng)進行培訓學員，生成培訓時所需要的教案，為了更好地培訓學員，教員可以使用該系統(tǒng)自行設置電網事故，學員根據(jù)電網出現(xiàn)的故障進行適當?shù)膽獙Ψ椒ê螅瑢虇T下達“調度指令”,教員根據(jù)學員所下達的指令判斷該學員的應變能力是否能勝任這份工作[2]。電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)主要包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等過程，由這些過程組成電能生產與消費系統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)主體結構由電源、電力網絡、負荷中心等部分組成，該系統(tǒng)在保證電能質量的同時，實現(xiàn)了安全且可靠的用電環(huán)境，完成了準確且完整的電力系統(tǒng)模型，提供給教員和學員使用，為電網調度員培訓仿真系統(tǒng)提供了保障。學員系統(tǒng)學員系統(tǒng)主要包括控制系統(tǒng)中心的SCADA以及EMS功能，該系統(tǒng)部分可以對數(shù)據(jù)進行采集并處理和計算，還可以對突發(fā)事件進行報警處理等，學員們可以通過EMS軟件對電網調度員培訓仿真系統(tǒng)進行控制與調控，更加真實的模擬電網培訓仿真系統(tǒng)的調度環(huán)境，通過該系統(tǒng)使學員的基礎能力得到升華，同時系統(tǒng)設置的電網事故也可以使學生的應變能力進一步提高[3]。1.2.2系統(tǒng)特色電網調度員培訓仿真系統(tǒng)設計根據(jù)各地區(qū)電網的不同，特別設計了一套更加完整且先進的系統(tǒng)，其主要特點如下。該系統(tǒng)設計較以往的系統(tǒng)相比，做出了巨大改變，將DTS與EMS相結合，形成一體化系統(tǒng)，用戶使用起來更加方便，該系統(tǒng)模擬了SCADA/EMS實時數(shù)據(jù)，使電網在使用方面較以往更加安全，功能更加齊全，核心算法具有準確且先進的優(yōu)勢。通常調度員在使用系統(tǒng)過程中，對于發(fā)電機狀態(tài)的關注度不高，有一些潛在的問題調度員不能及時發(fā)現(xiàn)，因此，設計該系統(tǒng)時特別加入故障仿真模式，真正意義上實現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)與故障仿真一體化。該系統(tǒng)還具有很好的擴展性，實現(xiàn)了各地區(qū)對于電網的保護，通過導入DMIS保證了DTS在正常運轉過程中減少系統(tǒng)的附加壓力值。系統(tǒng)設計的計算模型十分逼真，為教員提供了設置教案模塊，教員可以利用系統(tǒng)輕松制作教案，優(yōu)化后的評估系統(tǒng)，使教員更加公平公正地對學員進行打分[4]。2電網調度員培訓仿真系統(tǒng)硬件設計分析2.1電網DTS體系結構電網調度員培訓仿真系統(tǒng)設計將硬件結構分為三個子系統(tǒng)，分別是SCADA/EMS仿真系統(tǒng)、電網模擬系統(tǒng)、教員和控制子系統(tǒng)。其中SCADA/EMS仿真系統(tǒng)主要負責模擬控制中心，對操作過程中的實際環(huán)境進行調控；電網模擬系統(tǒng)主要模擬學員在接受培訓過程中使用電力系統(tǒng)的物理過程；教員和控制子系統(tǒng)用于教員對學員進行培訓之前，教員可以通過該部分進行設立教案，對學員的學習情況進行實時記錄[5]。2.2系統(tǒng)功能特點該系統(tǒng)實現(xiàn)了將EMS與DTS一體化，使二者的數(shù)據(jù)信息達成一致，在計算過程中采用相同的源代碼，在界面風格方面實現(xiàn)系統(tǒng)人機界面基本一致，可以共享圖形數(shù)據(jù)內容以及電網模型的大型數(shù)據(jù)庫信息，當系統(tǒng)進行共享負荷預測功能時，可以直接對系統(tǒng)進行預估，直接參與調度員培訓過程。此外，在此過程中DTS將作為EMS的子系統(tǒng)，DTS子系統(tǒng)為了將維護工作盡可能地做到簡化，將自身與EMS進行實時共享過程，共享內容包括DTS中的數(shù)據(jù)與畫面信息，該過程可以使培訓過程更加方便，為信息的獲取以及教案的制作方面提供了更好的環(huán)境[6]。3電網調度員培訓仿真系統(tǒng)功能創(chuàng)新3.1支持聯(lián)合反事故演習的實現(xiàn)技術3.1.1跨安全分區(qū)的系統(tǒng)構架改造后的方案達到了國家規(guī)定，實現(xiàn)了系統(tǒng)進行跨分區(qū)操作的需求，也就是通過EMS/DTS服務器系統(tǒng)時將所屬區(qū)域進行隔離操作，EMS/DTS服務器通過單向隔離裝置對教員臺進行控制，從而獲取狀態(tài)信息，保證整個方案的可實施性，維護電網安全，學員們可以操作管理網中的任何學員臺機器，以此來保證二區(qū)的安全性能[7]。3.1.2支持聯(lián)合反事故演習的系統(tǒng)軟件結構該DTS軟件設計與以往的處理系統(tǒng)相比，新增加了許多模塊，比如遠程培訓系統(tǒng)模塊，該模塊主要設計了遠程終端系統(tǒng)服務、遠程數(shù)據(jù)信息共享、事件處理服務器。其中，遠程終端系統(tǒng)服務可以通過系統(tǒng)提供的軟件以及瀏覽器觀察教員臺以及學員臺的培訓操作流程，通過登錄系統(tǒng)將所得到的信息傳輸給遠程數(shù)據(jù)信息共享以及事件處理服務器進行處理；遠程數(shù)據(jù)信息共享以及事件處理服務器在接收到數(shù)據(jù)信息后，可以通過網絡與DTS本地系統(tǒng)進行連接，將數(shù)據(jù)反饋給終端服務器。3.2小電流接地系統(tǒng)仿真通常電網出現(xiàn)的故障問題都極其復雜且?guī)в信既恍?，電網調度員有時并不能對所有問題一一排查，做到面面俱到更是難上加難，因此，仿真培訓系統(tǒng)應從兩大方面綜合考慮。一方面是根據(jù)35kV、10kV的電網接線對EMS/DTS進行完善優(yōu)化過程，完善過程中實現(xiàn)對電網事故的排查計算，對電網事故的設置做到仿真培訓；另一方面，建立電網正常運行過程中出現(xiàn)的異常狀態(tài)相關數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)建立成表格形態(tài)，觀察時更加方便，35kV、10kV的電網事故可以從多方面設立，比如單相完全或者不完全接地，多相斷線之類的培訓項目都可以更好地訓練學員們的基礎操作以及處理能力[8]。3.3調度操作安全性校核功能的實現(xiàn)當教員開始培訓電網調度學員時，可以利用電網調度員培訓仿真系統(tǒng)現(xiàn)有的調度系統(tǒng)，對學員進行技能操作培訓，開發(fā)與現(xiàn)有的調度操作系統(tǒng)可以進行連接的接口模塊，將系統(tǒng)解析后的指令集數(shù)據(jù)輸入DTS系統(tǒng)后形成教案，當系統(tǒng)出現(xiàn)與設定操作不同的信號后，系統(tǒng)會做出報警信號，對于嚴重損害系統(tǒng)引發(fā)故障的操作，系統(tǒng)將形成繼電保護過程，以此實現(xiàn)安全校核?？偨Y電網調度員培訓仿真系統(tǒng)的設計結合了先進的核心計算方法、EMS系統(tǒng)等技術的運用。綜上所述，電網可以安全可靠地運行依仗了繼電保護裝置，繼電保護裝置是該系統(tǒng)的有效防護線，它可以更快、更有效地對突發(fā)事故進行處理以及分析原因所在，還可以對設備進行維護工作。根據(jù)電網DTS的實際運用表明，該系統(tǒng)在電