1、基于微機(jī)局域網(wǎng)的變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)哈爾濱發(fā)布者：華勝公司科技部 來源：哈爾濱工業(yè)大學(xué) 張東英柳焯 發(fā)布時(shí)間：2007-1-6 閱讀：1920次 【字體：大 中 小】文摘針對(duì)變電站運(yùn)行人員培訓(xùn)問題，提出并實(shí)現(xiàn)了一種建立在微機(jī)局域網(wǎng)環(huán)境的變電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(NTSS)。文中結(jié)合該系統(tǒng)的功能，介紹了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件構(gòu)成，同時(shí)分析了該系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)。此仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在電力系統(tǒng)職業(yè)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)及培訓(xùn)方面做了有益的嘗試。關(guān)鍵詞變電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，高電壓、大容量變電站相繼投入運(yùn)行，它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中占有重要的地位，同時(shí)先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)變電站運(yùn)行人員的素質(zhì)提出了更高的

2、要求。為了適應(yīng)這種要求，近年來國(guó)內(nèi)有關(guān)科研單位和高等院校與運(yùn)行單位結(jié)合，已開發(fā)出了相應(yīng)的變電站運(yùn)行人員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)。這些仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中，大部分延用了發(fā)電廠仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的模式，設(shè)計(jì)了有控制屏、模擬盤和二次保護(hù)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(diǎn)，對(duì)培訓(xùn)變電站運(yùn)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)的發(fā)展而發(fā)展。眾所周知，目前我國(guó)電網(wǎng)自動(dòng)化水平發(fā)展很快。很多變電站實(shí)現(xiàn)了無(wú)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(dòng)化模式設(shè)計(jì)；舊的220 kV變電站也有相當(dāng)一部分實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的當(dāng)?shù)毓δ?/p>

3、。這就為變電站運(yùn)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(yùn)行人員，又能仿真培訓(xùn)新型變電站的運(yùn)行人員。從這一點(diǎn)看，上面提到的帶盤臺(tái)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)的發(fā)展和維護(hù)。(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(duì)學(xué)員操作的實(shí)時(shí)分析智能軟件，不能及時(shí)糾正或提示學(xué)員的操作錯(cuò)誤。(4) 對(duì)變電站巡視培訓(xùn)沒有很好地解決。(5) 硬件造價(jià)較高。針對(duì)以上問題，本文提出了一種建立在微機(jī)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(shí)現(xiàn)變電站監(jiān)視及操作界面的仿真，以適應(yīng)系統(tǒng)的發(fā)展

4、；采用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站的巡視培訓(xùn)；在變電站仿真基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了智能化培訓(xùn)軟件，使系統(tǒng)具有了自動(dòng)培訓(xùn)學(xué)員的能力，達(dá)到更好的培訓(xùn)效果；采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使培訓(xùn)仿真系統(tǒng)能同時(shí)面向多個(gè)學(xué)員，進(jìn)行不同任務(wù)的培訓(xùn)，大大地提高了培訓(xùn)效率；簡(jiǎn)單、靈活的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，不但降低了成本而且便于擴(kuò)充。文中介紹了這種系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、軟件構(gòu)成方案和技術(shù)特點(diǎn)。1變電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)功能變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)主要是為培訓(xùn)變電站運(yùn)行人員而設(shè)計(jì)的，因此其功能應(yīng)圍繞變電站運(yùn)行人員的工作而設(shè)置。我們知道，變電站運(yùn)行人員的日常工作有以下幾個(gè)方面：(1) 監(jiān)視記錄及調(diào)整變電站運(yùn)行工況；(2) 正常倒閘操作；(3) 事故過程的處理及恢復(fù)

5、供電；(4) 正常及事故巡視；(5) 變電站知識(shí)學(xué)習(xí)及技術(shù)問答。為了滿足變電站運(yùn)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(yùn)行工況，其次應(yīng)能充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從運(yùn)行人員各個(gè)不同的工作角度給予培訓(xùn)。作為計(jì)算機(jī)培訓(xùn)(教學(xué))系統(tǒng)，為了充分發(fā)揮培訓(xùn)的作用，應(yīng)設(shè)置教員工作臺(tái)和學(xué)員工作臺(tái)。教員臺(tái)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(tái)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)，一種合適的硬件配置方案是采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，將教員臺(tái)同學(xué)員臺(tái)分開，在網(wǎng)絡(luò)上設(shè)置教員工作臺(tái)和學(xué)員工作臺(tái)。這種變電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從培訓(xùn)

6、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(yùn)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) 教員臺(tái)設(shè)置學(xué)員臺(tái)培訓(xùn)任務(wù)功能；(2) 教員臺(tái)監(jiān)視學(xué)員臺(tái)培訓(xùn)過程功能；(3) 教員臺(tái)對(duì)學(xué)員臺(tái)廣播功能；(4) 教員臺(tái)復(fù)位學(xué)員臺(tái)功能；(5)教員臺(tái)暫停學(xué)員臺(tái)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(gè)用于培訓(xùn)的計(jì)算機(jī)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)結(jié)構(gòu)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(gè)對(duì)等層網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)此網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也可以用一個(gè)客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)

7、來實(shí)現(xiàn)?？紤]到教員臺(tái)兼有學(xué)員檔案及其它教學(xué)課件、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器功能，網(wǎng)絡(luò)設(shè)置上宜將教員臺(tái)設(shè)置為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，而將學(xué)員臺(tái)設(shè)置為網(wǎng)絡(luò)客戶機(jī)?？紤]到實(shí)現(xiàn)變電站運(yùn)行人員在線培訓(xùn)的需要，本局域網(wǎng)可以通過一個(gè)網(wǎng)關(guān)與電業(yè)部門的調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)相連，以便共享調(diào)度自動(dòng)化的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其中每個(gè)教員和學(xué)員臺(tái)都配有多媒體套件，用于實(shí)現(xiàn)變電站巡視培訓(xùn)。圖1變電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用對(duì)等層網(wǎng)絡(luò)模式時(shí)，可以采用Windows for Workgroup 3.11操作系統(tǒng)平臺(tái)組網(wǎng)；當(dāng)采用客戶服務(wù)器模式網(wǎng)絡(luò)時(shí)，采用Windows NT網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，客戶機(jī)(學(xué)員臺(tái))可以采用Windows for

8、workgroup 3.11操作平臺(tái)，或Windows 95,或Windows NT 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基礎(chǔ)上的NetDDE實(shí)現(xiàn)的(另文介紹)，因此對(duì)網(wǎng)絡(luò)所采用的通信協(xié)議無(wú)特殊要求。3變電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)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(jì)算軟件；(2) 區(qū)域電網(wǎng)故障分析軟件；(3) 繼電保護(hù)裝置及動(dòng)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(duì)運(yùn)行人員培訓(xùn)的功能看，考慮到實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)智能培訓(xùn)功能，應(yīng)有如下培訓(xùn)軟件：(1) 操作培訓(xùn)輔助

9、專家系統(tǒng)軟件，它以變電站倒閘操作票專家系統(tǒng)為基礎(chǔ)；(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(píng)分軟件；(4)智能巡視監(jiān)視及評(píng)分軟件。從數(shù)據(jù)庫(kù)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(jī)通訊軟件；(2) 服務(wù)器通訊軟件；(3) 離線數(shù)據(jù)庫(kù)和在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)調(diào)度軟件。從系統(tǒng)維護(hù)能力上看，應(yīng)有如下維護(hù)軟件：(1)數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)軟件；(2) 人機(jī)界面維護(hù)人機(jī)平臺(tái)；(3) 多媒體制作及維護(hù)平臺(tái)；(4) 電網(wǎng)計(jì)算圖形化維護(hù)軟件；(5) 倒閘操作規(guī)則維護(hù)軟件；(6) 故障診斷和處理規(guī)則維護(hù)軟件等。各功能軟件及其之間的關(guān)系可用圖2表示。整個(gè)軟件構(gòu)成以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為核心，通過數(shù)據(jù)庫(kù)

10、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(jī)地結(jié)合在一起，使得學(xué)員不僅能在一個(gè)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不僅是一個(gè)“仿真機(jī)”，也是一個(gè)“輔助教員”。為了使系統(tǒng)能適應(yīng)發(fā)展的電力系統(tǒng)，本軟件系統(tǒng)提供了各種維護(hù)手段，有數(shù)據(jù)庫(kù)仿真軟件和人機(jī)界面等的修改維護(hù)平臺(tái)，從而為多目標(biāo)仿真變電站提供了前提條件。圖 2變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)4技術(shù)特點(diǎn)分析由于本變電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，仿真和培訓(xùn)功能建立在圖形化人機(jī)界面的基礎(chǔ)上，將電力系統(tǒng)仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)緊密結(jié)合起來，在技術(shù)上有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1) 采用純圖形化人機(jī)界面仿真變電站

11、，使本系統(tǒng)不僅能仿真?zhèn)鹘y(tǒng)的有控制盤臺(tái)的變電站，也可以仿真新型的計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)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(qiáng)調(diào)了仿真的真實(shí)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(tái)，可以實(shí)時(shí)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/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式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(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求。一個(gè)10 BaseT網(wǎng)絡(luò)的仿真系統(tǒng)可以增加到2030個(gè)學(xué)員工作站，不會(huì)對(duì)培訓(xùn)的實(shí)時(shí)性產(chǎn)生影響。(4) 多目標(biāo)的培訓(xùn)模式，使得在網(wǎng)絡(luò)上接受培訓(xùn)的所有學(xué)員，可以做同一任

12、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(duì)性，效果更好。(5) 大量的維護(hù)軟件做為本系統(tǒng)的后期支持，可使本系統(tǒng)能隨電網(wǎng)的發(fā)展而發(fā)展，它為系統(tǒng)的有效使用奠定了基礎(chǔ)。(6) 采用先進(jìn)的多媒體技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了難以實(shí)現(xiàn)的變電站巡視培訓(xùn)，使對(duì)變電站運(yùn)行人員的培訓(xùn)更貼近實(shí)際。上面分析介紹了這種以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的變電站運(yùn)行人員仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)，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(jì)算機(jī)應(yīng)用于各種培訓(xùn)和教學(xué)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)職業(yè)培訓(xùn)中的作用也日益受到各級(jí)部門的重視。本文給出了一種采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成的變電站運(yùn)行人員仿真培訓(xùn)環(huán)境，它采用

13、圖形化人機(jī)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(jì)算機(jī)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)成和軟件體系結(jié)構(gòu)，揭示了一個(gè)多目標(biāo)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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)盡管有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著仿真效果不直觀的缺點(diǎn)，在應(yīng)用中還需采用其它輔助手段彌補(bǔ)。參考文獻(xiàn)1馮國(guó)通等.基于客戶/服務(wù)器的變電站仿真培訓(xùn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)第12屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，19962張東英等.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(dòng)化專業(yè)第12屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文