電網(wǎng)調(diào)控一體化全維度培訓(xùn)仿真系統(tǒng)研究

梁雅莉 趙喜蘭 馬 青 張玲歌 王應(yīng)宇

（1.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司，甘肅蘭州730030；2.國(guó)網(wǎng)甘肅省電力公司天水供電公司，甘肅天水741000；3.北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司，北京100192）

0 引言

“調(diào)控一體化”是大運(yùn)行體系建設(shè)的重要組成部分，電網(wǎng)安全主要依賴于調(diào)度、集中監(jiān)控、變電站操作人員的技能水平，這些人員的水平對(duì)“調(diào)控一體化”工作的順利進(jìn)行具有非常重要的意義。在這種背景下，建設(shè)針對(duì)調(diào)度員、監(jiān)控人員、變電站操作人員的一體化聯(lián)合培訓(xùn)系統(tǒng)就顯得格外重要。

傳統(tǒng)的調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)與監(jiān)控運(yùn)行人員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)是獨(dú)立的，兩者之間沒(méi)有進(jìn)行聯(lián)合，這種傳統(tǒng)的培訓(xùn)模式因?yàn)樵谂嘤?xùn)中隔離了調(diào)度培訓(xùn)仿真和監(jiān)控模擬仿真之間的信息共享，因而對(duì)電網(wǎng)和變電站仿真的真實(shí)性和培訓(xùn)效果產(chǎn)生了不利影響。調(diào)控一體化規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)調(diào)度運(yùn)行人員和變電運(yùn)行人員提出了新的要求，研究實(shí)現(xiàn)調(diào)度、監(jiān)控一體的聯(lián)合培訓(xùn)仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度和變電運(yùn)行人員的真實(shí)互動(dòng)培訓(xùn)仿真，對(duì)于提高調(diào)控一體化水平和調(diào)度員對(duì)電網(wǎng)的駕馭能力來(lái)說(shuō)都是非常重要的。電網(wǎng)全維度培訓(xùn)仿真系統(tǒng)可以使調(diào)控運(yùn)行人員在面對(duì)真實(shí)的事故時(shí)迅速做出判斷，對(duì)事故快速準(zhǔn)確地進(jìn)行處理，這對(duì)保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。

本文主要針對(duì)電網(wǎng)調(diào)控一體化全維度的仿真培訓(xùn)這一課題展開(kāi)研究，重點(diǎn)介紹了如何實(shí)現(xiàn)調(diào)度、監(jiān)控、變電仿真互聯(lián)以及如何協(xié)調(diào)監(jiān)控仿真深度與調(diào)度仿真廣度之間的矛盾，對(duì)于進(jìn)一步提高調(diào)控一體化水平，提高調(diào)度員駕馭大電網(wǎng)的能力具有非常重要的意義。

1 總體框架

調(diào)控一體化全維度培訓(xùn)仿真系統(tǒng)平臺(tái)由應(yīng)用管理、權(quán)限管理、數(shù)據(jù)流量管理、時(shí)序管理、應(yīng)用接口等管理系統(tǒng)組成，這些管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)度培訓(xùn)仿真系統(tǒng)、變電站仿真系統(tǒng)教員控制中心模塊、模擬的調(diào)控一體化系統(tǒng)的監(jiān)控中心模塊、遠(yuǎn)程WEB互操作、上下級(jí)聯(lián)合仿真系統(tǒng)交互等子模塊的有機(jī)結(jié)合及多地區(qū)分布、多角色用戶的交互式使用。

2 仿真研究的內(nèi)容

2.1 集中監(jiān)控仿真技術(shù)

監(jiān)控培訓(xùn)仿真系統(tǒng)需要有數(shù)據(jù)、信號(hào)監(jiān)視和報(bào)警模擬等功能。在電網(wǎng)和變電仿真基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)二次設(shè)備仿真模型自動(dòng)生成和監(jiān)控信號(hào)快速建模技術(shù)，以變電仿真的深度模擬集控范圍內(nèi)所有變電站，實(shí)現(xiàn)所轄范圍內(nèi)變電站數(shù)據(jù)、信號(hào)的集中顯示和設(shè)備的控制仿真。實(shí)現(xiàn)與變電站仿真系統(tǒng)的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和變電的一體化仿真。系統(tǒng)主要包括：教案在線生成系統(tǒng)、電力系統(tǒng)模型仿真、監(jiān)視和報(bào)警模擬功能、教員系統(tǒng)、學(xué)員系統(tǒng)、仿真評(píng)估系統(tǒng)等主要功能。

2.2 變電站3D全維度仿真技術(shù)

基于3D建模與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)變電站深度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。仿真范圍包括變電站的一次設(shè)備、二次設(shè)備、控制設(shè)備，采用多媒體和3D技術(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)軟仿真，包括模擬表盤(pán)、控制屏柜、室內(nèi)外高壓設(shè)備等，可以模擬變電站的所有日常操作，并可模擬故障情況下各種聲光信號(hào)。研究調(diào)度仿真系統(tǒng)和監(jiān)控仿真系統(tǒng)融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)調(diào)控一體化全景聯(lián)合仿真；研究變電站二次設(shè)備模型與調(diào)度中心一次設(shè)備模型的自動(dòng)關(guān)聯(lián)技術(shù)，為調(diào)度仿真系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的二次設(shè)備模型仿真提供條件，實(shí)現(xiàn)基于變電站二次系統(tǒng)詳細(xì)仿真模型的全維度聯(lián)合仿真。

2.3 調(diào)度仿真與監(jiān)控、變電仿真互聯(lián)技術(shù)

基于調(diào)度/監(jiān)控/變電多級(jí)調(diào)度聯(lián)合仿真培訓(xùn)技術(shù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)調(diào)度仿真系統(tǒng)與監(jiān)控和變電仿真系統(tǒng)的互聯(lián)。開(kāi)發(fā)一體化聯(lián)合仿真支持平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度、監(jiān)控一體化的培訓(xùn)仿真系統(tǒng)。電網(wǎng)仿真和監(jiān)控/變電仿真一體化就是在電網(wǎng)模型、數(shù)據(jù)庫(kù)、人機(jī)界面、功能模塊等多方面實(shí)現(xiàn)完全的一體化，兩套系統(tǒng)共享公共的電網(wǎng)模型，共享公共的設(shè)備參數(shù)和仿真畫(huà)面，對(duì)于公共的部分，只需要維護(hù)一套模型和參數(shù)。電網(wǎng)仿真和變電站仿真可以各自單獨(dú)運(yùn)行，也可以聯(lián)合仿真。聯(lián)合仿真時(shí)，兩套系統(tǒng)共享同一套電網(wǎng)模型，在任一個(gè)系統(tǒng)中進(jìn)行操作或設(shè)定故障后，兩套系統(tǒng)均能自動(dòng)響應(yīng)，給出一致的潮流結(jié)果，并各自給出正確、完整的二次設(shè)備動(dòng)作信息。

2.4 與智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)的無(wú)縫對(duì)接技術(shù)

滿足國(guó)家電網(wǎng)智能電網(wǎng)調(diào)度技術(shù)支持系統(tǒng)（SG-OSS）的功能架構(gòu)，基于IEC 61970標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)調(diào)控一體化仿真系統(tǒng)與SG-OSS的無(wú)縫銜接方案，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)模型、數(shù)據(jù)、圖形與SG-OSS的完整對(duì)接。其中，電網(wǎng)模型通過(guò)CIM格式從SG-OSS中獲取，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過(guò)E語(yǔ)言從SG-OSS實(shí)時(shí)庫(kù)中獲取，電網(wǎng)一次接線圖以G格式方式獲取。無(wú)縫對(duì)接技術(shù)可以減少維護(hù)工作量，對(duì)提高培訓(xùn)效率具有非常重要的意義。

3 仿真互聯(lián)的技術(shù)難點(diǎn)

聯(lián)合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)無(wú)論在縱向和橫向上都具有非常重要的作用。在縱向上可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)調(diào)度之間、調(diào)度與監(jiān)控之間電網(wǎng)模型、仿真數(shù)據(jù)的交互處理，還能夠進(jìn)行聯(lián)合培訓(xùn)時(shí)的控制協(xié)調(diào)；在橫向上可以把電網(wǎng)仿真軟件和各種聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的接口聯(lián)合起來(lái)，因此，確定多個(gè)仿真系統(tǒng)之間模型和數(shù)據(jù)的交互規(guī)范，對(duì)參與聯(lián)合培訓(xùn)的多個(gè)仿真系統(tǒng)如何進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，對(duì)聯(lián)合培訓(xùn)過(guò)程中的各種交互數(shù)據(jù)如何進(jìn)行實(shí)時(shí)處理是聯(lián)合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)研究的核心。傳統(tǒng)的電網(wǎng)培訓(xùn)仿真系統(tǒng)在二次設(shè)備仿真上比較簡(jiǎn)單，因而在實(shí)際演練時(shí)變電站內(nèi)部的設(shè)備操作細(xì)節(jié)和真實(shí)情況區(qū)別太大，導(dǎo)致實(shí)際演練效果不佳。而變電培訓(xùn)仿真系統(tǒng)對(duì)變電站內(nèi)部的仿真度有了很大的提高，但是由于廠站建模的工作量太大，所以無(wú)法覆蓋所有的集控廠站。如何以變電仿真的深度來(lái)快速建立集控范圍的一、二次設(shè)備仿真模型，滿足電網(wǎng)深度和廣度仿真要求是該系統(tǒng)研究的關(guān)鍵點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

電網(wǎng)培訓(xùn)仿真系統(tǒng)由于缺乏統(tǒng)一的規(guī)范，隨意性強(qiáng)，如何建立系統(tǒng)中一次設(shè)備和二次設(shè)備的關(guān)聯(lián)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)基于二次系統(tǒng)詳細(xì)仿真模型的全維度培訓(xùn)仿真是該系統(tǒng)的難點(diǎn)。本文提出使用調(diào)度/監(jiān)控/變電一體化聯(lián)合培訓(xùn)仿真技術(shù)，在調(diào)度、監(jiān)控和變電仿真系統(tǒng)間通過(guò)交互仿真事件，相互跟蹤電網(wǎng)潮流，實(shí)現(xiàn)調(diào)控一體化和變電站的深度仿真；探討了3D建模與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力系統(tǒng)仿真中的應(yīng)用及采用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)變電站的深度仿真；闡述了變電站通用認(rèn)知模型的變電站監(jiān)控信號(hào)建模和仿真方法，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)集中監(jiān)控下大量變電站的海量信號(hào)快速建模和動(dòng)態(tài)仿真。在傳統(tǒng)的電網(wǎng)培訓(xùn)仿真系統(tǒng)基礎(chǔ)上，研究調(diào)度/監(jiān)控/變電一體化的聯(lián)合培訓(xùn)仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)度和監(jiān)控人員的真實(shí)互動(dòng)培訓(xùn)仿真，對(duì)于提高調(diào)控一體化水平，進(jìn)一步提高調(diào)度員駕馭大電網(wǎng)的能力具有非常重要的意義。

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