1、淺談建設變電站仿真系統改革電自專業校外實習        摘要：針對電氣工程及其自動化專業校外實習存在的問題. 提出建設變電站仿真系統. 將校外實習變為校外認識實習. 讓學生到現場進行參觀. 對現場設備有一個感性認識. 然后利用變電站仿真系統進行實際操作訓練。本文介紹了變電站仿真系統的構成和功能. 論述了變電站仿真系統在專業實習中的培養方案。實踐表明. 變電站仿真系統可以提高實習效果. 鍛煉和提高學生的綜合實踐能力。隨著我國電網電壓等級的不斷提高. 電網結構越來越復雜、自動化程度日趨完善. 使各電網公司對電網運行的安全性、經

2、濟性日趨重視. 對電網和變電站運行人員提出了更高要求。如何使電氣工程及其自動化專業學生進入工作崗位后能滿足用人單位的需要. 盡快進入工作角色. 成為合格的專業技術人員. 是電氣工程及其自動化專業教育教學工作的當務之急。為此我們以專業實踐教學改革作為突破. 致力于提高電氣工程及其自動化專業人才的培養質量。沈陽工程學院以“依托行業、面向市場、工程教育、職業取向、打造品牌、人民滿意”為辦學理念. 為電力企業輸送高級應用型人才。近年來. 我們爭取到中央-地方共建實驗室專項資金. 開發和建設了變電站仿真系統. 對校外實習和校內運行實習環節進行了教學改革. 將校外實習變為校外認識實習. 讓學生到現場進行參

3、觀. 對現場設備有一個感性認識. 然后利用變電站仿真系統進行實際操作訓練. 采用多媒體課件互動教學、仿真培訓的復合式實習模式. 解決了現場實習基地數量不足、實習費用過高、學生在實習期間只能觀看而不能實際操作的難題. 提高了實習效果. 鍛煉和提高了學生的綜合實踐能力。一、現場實習與仿真實習的對比    目前校外實習存在一些問題. 主要是現場不愿意接受實習學生?！鞍踩谝弧笔巧a企業的宗旨. 出于安全的原因. 企業不愿意接納實習學生。因為實習學生進入現場. 本身就是一種不安全因素. 容易出現誤動設備、帶電距離等問題。與校外實習相比. 變電站仿真實習具有如下優點：（1）

4、變電站仿真系統技術先進、覆蓋面廣。變電站仿真系統可以逼真地覆蓋國內主要電壓等級的變電站數字仿真. 通過多媒體技術、3D技術. 使學生可以身臨其境地學習和掌握真實變電站的運行值班、維護檢修的操作技能. 提高學生的綜合實踐能力。變電站仿真系統包括500KV/200KV/66KV變電站仿真. 可以準確地實現遙信、遙測、遙控、遙調、變電站現場操作、線路設備事故、繼電保護和自動裝置動作的模擬。實現了各種變電站綜合自動化系統和集控站監控系統界面的功能. 監控系統人機界面仿真采用了動態菜單、動態圖符。一次設備三維交互式虛擬場景系統應用在變電站一次設備仿真上. 采用了虛擬現實仿真技術. 開發了變電站一次設備三

5、維交互式虛擬場景系統. 實現了變電站一次設備的三維重現. 形象地反映了設備的正常、異常、事故狀態及其動作過程. 不但可以對虛擬場景中的設備進行巡視、檢查. 而且可以進行虛擬操作. 提高了系統的真實感、現場感。（2）學生可以實際操作?，F場中除一次設備外. 在控制室中都是由微機進行控制. 而仿真系統的界面與現場控制室完全相同. 學生在這里實習可以身臨其境。在仿真變電站的一次設備仿真和一次設備巡視系統中. 利用3D虛擬現實技術實現變電站一次設備的三維重現. 如刀閘、地刀、變壓器、瓷瓶、表計等. 能逼真地模擬各種天氣狀況. 形象地反映設備的正常、異常、事故狀態及其動作過程. 可以實現在場景中的任意漫游

6、. 對場景中的一次設備進行就地操作. 并可對虛擬場景中的設備進行巡視、檢查、記錄等. 可形象逼真地模擬現場的掛牌、掛地線和驗電等不同的工作方式。多媒體圖像、聲音與仿真過程同步. 產生逼真的仿真效果。三維仿真系統是以實際場站內的設備為依據用三維軟件搭建的. 仿真場景基本再現場站內的各種設備. 并實現其各種操作功能和故障現象。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、虛擬現實系統中全部一次設備及保護和自動裝置、站用電、直流系統等設備的各種操作、相關信號、表計、指示燈的實時變化等；二次部分小開關、保險的分合、電流端子；保護自動裝置的投切、方式切換及其液晶面板的操作、打印、保護定值修改

7、等；并包括驗電、掛地線操作；各種操作的信號燈及位置指示器實時響應。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。另外還可設置開關拒動、保護拒動、誤動來擴大事故范圍。利用設置事故可進行各種事故演練、重演. 提高學生對事故處理的能力. 增強了解決問題的能力。（3）培訓教師專業。培訓教師是專業的. 他們具有豐富的實踐和教學經驗. 對問題能夠進行理論分析. 可以對學生進行認真細致的輔導。培訓教師在帶學生實習方面所采用的方法和手段符合教學規律和習慣。學生一直都在學校內進行實習. 環境適合學習. 作息時間符合學習習慣. 同時比較安全。學生對教師熟悉. 提出問題時沒有任何其它

8、顧慮。（4）節省經費。在校內實習減少了交通、住宿、管理、現場實習等實習費用. 減少了學生個人的日常費用支出。二、變電站仿真系統的構成和功能    變電站仿真采用計算機數字仿真系統。仿真范圍為一個典型的500kV變電站、一個典型的220kV變電站以及一個典型的66kV變電站。利用仿真機構成包括仿真變電站在內的虛擬電網. 模擬該變電站及外部鄰近網絡的潮流和各種運行方式. 可呈現各種正常的運行方式和進行各種正常操作（實現電氣“五防”）. 操作票、工作票的自動開出. 一、二次設備的巡視檢查. 并可設置各種類型故障進行反事故演習. 進行針對異常和故障的操作。變電站仿真系統是

9、全過程的數字仿真系統. 可提供連續、實時的動態仿真運行環境。由于采用了嚴格的、準確的、適合于全工況的數學模型. 可以提供全工況、全方位的培訓。尤其對于系統出現故障時. 培訓運行人員根據站內信息查找事故根源. 及時解決處理事故。變電站仿真可以與電網仿真、集控站仿真、變電站綜合自動化系統仿真有機結合為一體. 不但實現了地區電網生產運行過程的仿真. 也可以正確反映變電站、集控站和電網間的相互作用、相互影響。變電站仿真系統主要的軟件功能包括：（1）教員工作站功能：仿真機系統的教練員擔負著仿真運行控制及監視仿真過程的任務. 豐富、方便、實用的教練員臺功能是仿真機系統能力得以發揮的非常重要手段。用戶可以使用鼠標或鍵盤方便地完成各種仿真機的控制和監視。（2）工程師站功能：除包含所列全部教練員臺功能外. 還具有仿真模型的開發、修改、調試及維護的功能。（3）就地操作站功能：就地操作站利用微機并通過網絡實現與主機間的通訊. 以多媒體畫面、三維畫面模擬變電站主控室外進行的一次系統、二次回路開關、熔絲等就地操作