基于VC++變電站仿真培訓(xùn)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)

胡航帆，王 剛，張富柱，吳 瓊，張 敏

(哈爾濱電業(yè)局，黑龍江 哈爾濱 150001)

基于VC++變電站仿真培訓(xùn)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)

胡航帆，王 剛，張富柱，吳 瓊，張 敏

(哈爾濱電業(yè)局，黑龍江 哈爾濱 150001)

針對(duì)哈東一次變電站綜合自動(dòng)化改造后運(yùn)行人員在監(jiān)控模式和操作模式方面存在不適應(yīng)的問(wèn)題，闡述了變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則、培訓(xùn)平臺(tái)的功能，采用Visual C++開(kāi)發(fā)環(huán)境，設(shè)計(jì)了事故異常仿真處理模塊、后臺(tái)機(jī)操作模塊、擴(kuò)展能力培養(yǎng)模塊。實(shí)踐證明，該軟件培訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)，能夠很好地實(shí)現(xiàn)正常操作、異常操作、異常處理及事故處理等培訓(xùn)功能，對(duì)哈東一次變運(yùn)行維護(hù)工作具有實(shí)際意義。

電力系統(tǒng);綜自改造;仿真;變電站

0 引言

近年來(lái)，將變電站由常規(guī)站改為綜合自動(dòng)化站成為一種趨勢(shì)。綜合自動(dòng)化改造后的變電站對(duì)提高變電站的運(yùn)行管理及技術(shù)水平、減少值班員抄表和記錄、減少維護(hù)工作量等方面有顯著的優(yōu)越性。因此，為了解決變電站改造后運(yùn)行人員對(duì)監(jiān)控模式和操作模式轉(zhuǎn)變存在的不適應(yīng)問(wèn)題，本文開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。該變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的培訓(xùn)平臺(tái)以哈東一次變電站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和后臺(tái)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎(chǔ)，集正常及異常操作培訓(xùn)、異常及事故處理培訓(xùn)功能為一體，培訓(xùn)平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)思想。

1 平臺(tái)功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

VC++是在Windows平臺(tái)下構(gòu)建32位應(yīng)用程序的強(qiáng)大而又復(fù)雜的開(kāi)發(fā)工具。MFC(Microsoft Foundation Class，微軟基礎(chǔ)類(lèi)庫(kù))是微軟為了簡(jiǎn)化程序員開(kāi)發(fā)工作所開(kāi)發(fā)的1套C++類(lèi)的集合，是1套面向?qū)ο蟮暮瘮?shù)庫(kù)，可用于變電站培訓(xùn)軟件程序的開(kāi)發(fā)。

1.1 設(shè)計(jì)原則

在綜合自動(dòng)化變電站中，后臺(tái)機(jī)是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心和實(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化的關(guān)鍵。變電站所有功能信息均在變電站后臺(tái)機(jī)進(jìn)行匯總處理，并通過(guò)通訊在后臺(tái)機(jī)上顯示出來(lái)。因變電站后臺(tái)機(jī)是運(yùn)行人員的操作界面，所以，所有的遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)等監(jiān)測(cè)和控制操作均在后臺(tái)機(jī)上進(jìn)行。而后臺(tái)機(jī)一般采用設(shè)備生產(chǎn)廠家開(kāi)發(fā)提供的系統(tǒng)軟件，具備較為良好的用戶(hù)界面與強(qiáng)大的功能，達(dá)到控制1個(gè)或多個(gè)運(yùn)行中變電站的目的。因此，變電站仿真培訓(xùn)平臺(tái)應(yīng)以后臺(tái)機(jī)為基礎(chǔ)，模擬變電站真實(shí)的運(yùn)行工況，營(yíng)造與實(shí)際運(yùn)行完全相同的操作界面。通過(guò)模擬再現(xiàn)才能在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中熟練完成變電站的基本操作、事故緊急處理和恢復(fù)控制。因?yàn)樽冸娬驹O(shè)備是按間隔布置的，如66kV場(chǎng)地、xx線間隔，操作設(shè)備時(shí)也是按間隔進(jìn)行的;有些保護(hù)則是按母線配置的，如母差保護(hù)、失靈保護(hù);一些公共信號(hào)，如接地、故障錄波等。所以，設(shè)計(jì)是按線路、變壓器、公共信號(hào)等單元進(jìn)行設(shè)計(jì)。圖1為變電站仿真培訓(xùn)平臺(tái)整體設(shè)計(jì)示意圖。

圖1 變電站仿真培訓(xùn)平臺(tái)整體設(shè)計(jì)示意圖

1.2 功能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

開(kāi)發(fā)變電站培訓(xùn)軟件目的是為了增強(qiáng)運(yùn)行人員綜合素質(zhì)，提高變電所值班人員的事故和異常情況處理能力和利用后臺(tái)機(jī)進(jìn)行運(yùn)行操作的熟練能力。因此，根據(jù)需求分析，設(shè)計(jì)了3個(gè)基本模塊，即事故異常仿真處理模塊、后臺(tái)機(jī)操作模塊、擴(kuò)展能力培養(yǎng)模塊。

1.2.1 事故異常仿真處理模塊

電氣設(shè)備和電力系統(tǒng)在運(yùn)行中常常會(huì)發(fā)生各種異?，F(xiàn)象或事故。正確及時(shí)地處理各種異常運(yùn)行或事故是變電站運(yùn)行值班人員一項(xiàng)重要的基本職責(zé)。因此，對(duì)大量事故及異常處理的實(shí)例需進(jìn)行仿真再現(xiàn)，以提高變電站運(yùn)行人員對(duì)事故的處理能力。

1.2.2 后臺(tái)機(jī)操作模塊

倒閘操作是指通過(guò)操作隔離開(kāi)關(guān)、斷路器，以及掛接地線、拆接地線將電氣設(shè)備從一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種狀態(tài)，使系統(tǒng)改變了運(yùn)行方式。傳統(tǒng)變電站電氣操作必須到現(xiàn)場(chǎng)就地操作，此時(shí)因操作人員素質(zhì)及技術(shù)水平上的差異和對(duì)設(shè)備的性能、結(jié)構(gòu)、原理掌握和了解的程度不同，導(dǎo)致操作效果不同。綜自改造后的變電站，傳統(tǒng)的操作模式發(fā)生了根本性改變，運(yùn)行值班人員在進(jìn)行倒閘操作時(shí)無(wú)需去現(xiàn)場(chǎng)操作，而是遠(yuǎn)程遙控操作，這樣不僅節(jié)省了大量人力，縮減了設(shè)備停送電時(shí)間，也能避免由人為因素造成的合閘不到位、對(duì)操作人員的安全威脅［1］。

1.2.3 擴(kuò)展能力培養(yǎng)模塊

由于許多值班人員對(duì)繼電保護(hù)和二次回路知識(shí)的欠缺，所以在查找、分析異常事故方面受到很大的限制。為了使值班人員具備必要的保護(hù)和二次回路知識(shí)，需要對(duì)運(yùn)行人員進(jìn)行相關(guān)知識(shí)培訓(xùn)，使其對(duì)異常事故處理以及倒閘操作中一些保護(hù)和壓板的投退有更深的認(rèn)識(shí)［2］。

2 平臺(tái)功能的具體描述

2.1 事故異常仿真處理模塊

傳統(tǒng)變電站值班員往往習(xí)慣于依靠中央信號(hào)及保護(hù)掉牌信號(hào)對(duì)故障作出判斷，而光字信號(hào)和掉牌信號(hào)只能反映繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置動(dòng)作的最終結(jié)果，難以反映其動(dòng)作過(guò)程。綜自改造后變電站的后臺(tái)機(jī)系統(tǒng)故障信息復(fù)雜，值班員在某些情況下難以作出準(zhǔn)確全面的分析和判斷，有時(shí)甚至?xí)斐烧`判斷而影響電網(wǎng)調(diào)度人員的決策和指揮。后臺(tái)機(jī)系統(tǒng)的事件記錄的判讀對(duì)事故處理過(guò)程中的分析判斷是極其重要的，結(jié)合光字和保護(hù)掉牌信號(hào)能立體地反映1個(gè)故障的發(fā)展過(guò)程和保護(hù)的動(dòng)作行為與結(jié)果，從而使現(xiàn)場(chǎng)值班人員能準(zhǔn)確判斷故障的性質(zhì)與形態(tài)。因此，訓(xùn)練、提高運(yùn)行人員判讀故后臺(tái)機(jī)系統(tǒng)的事件記錄的能力是綜自變電站培訓(xùn)工作的重要環(huán)節(jié)。

在綜自改造后變電站實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，后臺(tái)機(jī)燈窗和音響信號(hào)由常規(guī)的光字牌報(bào)警信號(hào)改為屏幕畫(huà)面閃爍和文字提示及語(yǔ)音報(bào)警，與以前控制屏信號(hào)有了明顯改變。所以，該模塊要實(shí)現(xiàn)事故異常發(fā)生時(shí)，后臺(tái)機(jī)燈窗、聲音信號(hào)以及后臺(tái)機(jī)報(bào)警信息的真實(shí)模擬，使值班人員能迅速判斷故障類(lèi)型，做出相應(yīng)的處理，減少事故損失和影響。

變電站事故信息是該模塊重要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)該模塊功能之前需要對(duì)后臺(tái)機(jī)燈窗信息的含義以及事故發(fā)生時(shí)后臺(tái)機(jī)燈窗信息有深層次的認(rèn)識(shí)。事故信息應(yīng)能反應(yīng)實(shí)際運(yùn)行的各式各樣的故障類(lèi)型，在仿真系統(tǒng)中能實(shí)現(xiàn)隨意組合各種故障跳閘行為的功能。為此，本模塊設(shè)置了隨機(jī)故障模塊用以模擬各種系統(tǒng)事故故障和異常。

2.2 后臺(tái)機(jī)操作模塊

盡管倒閘操作在變電站運(yùn)行操作中時(shí)常出現(xiàn)，但在變電站的某次操作中卻是不可重復(fù)的，因此很難在變電站通過(guò)反復(fù)的練習(xí)使值班人員具備良好的、標(biāo)準(zhǔn)的操作規(guī)范。綜自改造后的后臺(tái)機(jī)電氣設(shè)備的倒閘操作，原由斷路器安裝處或控制屏上進(jìn)行的分合閘操作被屏幕上鼠標(biāo)和鍵盤(pán)操作所替代，要求電氣運(yùn)行人員必須熟悉系統(tǒng)和操作流程，大力推行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化操作。所以，該模塊功能必須與實(shí)際運(yùn)行操作界面環(huán)境完全相同，做到仿真培訓(xùn)的真正目的。

綜自改造后的變電站電氣操作為“現(xiàn)場(chǎng)就地+控制室手動(dòng)+后臺(tái)機(jī)遙控”模式，通過(guò)二次壓板的投退實(shí)現(xiàn)。該模塊中不同操作模式是本模塊的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)。

2.3 擴(kuò)展能力培養(yǎng)模塊

在微機(jī)型二次設(shè)備的二次接線和繼電保護(hù)方面，應(yīng)該把這兩個(gè)專(zhuān)業(yè)的知識(shí)結(jié)合學(xué)習(xí)，從不同的專(zhuān)業(yè)角度理解保護(hù)和二次回路之間的聯(lián)系。因繼電保護(hù)注重的是思維邏輯，可以用簡(jiǎn)單明了的文字準(zhǔn)確地表達(dá)，但二次回路注重的是動(dòng)作邏輯，仍用文字描述時(shí)可能會(huì)造成邏輯混亂，所以本模塊關(guān)于二次回路部分采用動(dòng)畫(huà)的形式，生動(dòng)逼真的描述動(dòng)作邏輯。

3 結(jié)論

通過(guò)上述該變電站仿真培訓(xùn)平臺(tái)采用模塊的設(shè)計(jì)思想和具備的功能以及實(shí)踐驗(yàn)證，表明該仿真培訓(xùn)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)運(yùn)行人員運(yùn)行技能、事故分析、處理能力、反事故演習(xí)等能力的培養(yǎng)，加快了運(yùn)行人員對(duì)綜合知識(shí)的掌握，解決了變電站轉(zhuǎn)型難以接手的問(wèn)題，達(dá)到了開(kāi)發(fā)該平臺(tái)預(yù)期目的。

［1］鐘銳.變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的若干問(wèn)題探討［J］.黑龍江電力，2004，6(6):21 －23.

［2］齊錦會(huì)，郭連仲.具有考核功能的變電站仿真軟件開(kāi)發(fā)［J］.湖南電力，2004，24(3):8 －12.

Development of simulation training platform based on VC++for substation

HU Hangfan，WANG Gang，ZHANG Fuzhu，WU Qiong，ZHANG Min
(Harbin Electric Power Bureau，Harbin 150001，China)

Operating staff in Harbin east region fail to adapt to the new monitoring and operating mode after the integrated automatic reconstruction for substation，this paper expounds design philosophy and performances of the simulation training system and designs，adopting Visual C++，simulation mode of accident and exception handling，background operation mode and capability expansion and training mode.Practice proves that this software is practical and in good at training normal and abnormal operation，exception and accident handling，which has a practical meaning for running attention in Harbin east region.

electric power system;integrated automatic reconstruction;simulation;substation

TM743

B

1002－1663(2012)02－0142－02

2011－08－04

胡航帆(1984－)，男，2009年畢業(yè)于湖南大學(xué)電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制專(zhuān)業(yè)，助理工程師，從事變電運(yùn)行管理工作。

(責(zé)任編輯 侯世春)