基于VC++变电站仿真培训平台的开发

胡航帆，王 刚，张富柱，吴 琼，张 敏

(哈尔滨电业局，黑龙江 哈尔滨 150001)

基于VC++变电站仿真培训平台的开发

胡航帆，王 刚，张富柱，吴 琼，张 敏

(哈尔滨电业局，黑龙江 哈尔滨 150001)

针对哈东一次变电站综合自动化改造后运行人员在监控模式和操作模式方面存在不适应的问题，阐述了变电站仿真培训系统的设计原则、培训平台的功能，采用Visual C++开发环境，设计了事故异常仿真处理模块、后台机操作模块、扩展能力培养模块。实践证明，该软件培训系统实用性强，能够很好地实现正常操作、异常操作、异常处理及事故处理等培训功能，对哈东一次变运行维护工作具有实际意义。

电力系统;综自改造;仿真;变电站

0 引言

近年来，将变电站由常规站改为综合自动化站成为一种趋势。综合自动化改造后的变电站对提高变电站的运行管理及技术水平、减少值班员抄表和记录、减少维护工作量等方面有显著的优越性。因此，为了解决变电站改造后运行人员对监控模式和操作模式转变存在的不适应问题，本文开发设计了变电站仿真培训系统。该变电站仿真培训系统的培训平台以哈东一次变电站现场实际情况和后台机监控系统为基础，集正常及异常操作培训、异常及事故处理培训功能为一体，培训平台采用模块化设计思想。

1 平台功能与结构设计

VC++是在Windows平台下构建32位应用程序的强大而又复杂的开发工具。MFC(Microsoft Foundation Class，微软基础类库)是微软为了简化程序员开发工作所开发的1套C++类的集合，是1套面向对象的函数库，可用于变电站培训软件程序的开发。

1.1 设计原则

在综合自动化变电站中，后台机是整个监控系统的核心和实现变电站综合自动化的关键。变电站所有功能信息均在变电站后台机进行汇总处理，并通过通讯在后台机上显示出来。因变电站后台机是运行人员的操作界面，所以，所有的遥测、遥信、遥控、遥调等监测和控制操作均在后台机上进行。而后台机一般采用设备生产厂家开发提供的系统软件，具备较为良好的用户界面与强大的功能，达到控制1个或多个运行中变电站的目的。因此，变电站仿真培训平台应以后台机为基础，模拟变电站真实的运行工况，营造与实际运行完全相同的操作界面。通过模拟再现才能在现实环境中熟练完成变电站的基本操作、事故紧急处理和恢复控制。因为变电站设备是按间隔布置的，如66kV场地、xx线间隔，操作设备时也是按间隔进行的;有些保护则是按母线配置的，如母差保护、失灵保护;一些公共信号，如接地、故障录波等。所以，设计是按线路、变压器、公共信号等单元进行设计。图1为变电站仿真培训平台整体设计示意图。

图1 变电站仿真培训平台整体设计示意图

1.2 功能与结构设计

开发变电站培训软件目的是为了增强运行人员综合素质，提高变电所值班人员的事故和异常情况处理能力和利用后台机进行运行操作的熟练能力。因此，根据需求分析，设计了3个基本模块，即事故异常仿真处理模块、后台机操作模块、扩展能力培养模块。

1.2.1 事故异常仿真处理模块

电气设备和电力系统在运行中常常会发生各种异常现象或事故。正确及时地处理各种异常运行或事故是变电站运行值班人员一项重要的基本职责。因此，对大量事故及异常处理的实例需进行仿真再现，以提高变电站运行人员对事故的处理能力。

1.2.2 后台机操作模块

倒闸操作是指通过操作隔离开关、断路器，以及挂接地线、拆接地线将电气设备从一种状态转换为另一种状态，使系统改变了运行方式。传统变电站电气操作必须到现场就地操作，此时因操作人员素质及技术水平上的差异和对设备的性能、结构、原理掌握和了解的程度不同，导致操作效果不同。综自改造后的变电站，传统的操作模式发生了根本性改变，运行值班人员在进行倒闸操作时无需去现场操作，而是远程遥控操作，这样不仅节省了大量人力，缩减了设备停送电时间，也能避免由人为因素造成的合闸不到位、对操作人员的安全威胁［1］。

1.2.3 扩展能力培养模块

由于许多值班人员对继电保护和二次回路知识的欠缺，所以在查找、分析异常事故方面受到很大的限制。为了使值班人员具备必要的保护和二次回路知识，需要对运行人员进行相关知识培训，使其对异常事故处理以及倒闸操作中一些保护和压板的投退有更深的认识［2］。

2 平台功能的具体描述

2.1 事故异常仿真处理模块

传统变电站值班员往往习惯于依靠中央信号及保护掉牌信号对故障作出判断，而光字信号和掉牌信号只能反映继电保护及自动装置动作的最终结果，难以反映其动作过程。综自改造后变电站的后台机系统故障信息复杂，值班员在某些情况下难以作出准确全面的分析和判断，有时甚至会造成误判断而影响电网调度人员的决策和指挥。后台机系统的事件记录的判读对事故处理过程中的分析判断是极其重要的，结合光字和保护掉牌信号能立体地反映1个故障的发展过程和保护的动作行为与结果，从而使现场值班人员能准确判断故障的性质与形态。因此，训练、提高运行人员判读故后台机系统的事件记录的能力是综自变电站培训工作的重要环节。

在综自改造后变电站实际运行中，当事故发生时，后台机灯窗和音响信号由常规的光字牌报警信号改为屏幕画面闪烁和文字提示及语音报警，与以前控制屏信号有了明显改变。所以，该模块要实现事故异常发生时，后台机灯窗、声音信号以及后台机报警信息的真实模拟，使值班人员能迅速判断故障类型，做出相应的处理，减少事故损失和影响。

变电站事故信息是该模块重要的基础数据，实现该模块功能之前需要对后台机灯窗信息的含义以及事故发生时后台机灯窗信息有深层次的认识。事故信息应能反应实际运行的各式各样的故障类型，在仿真系统中能实现随意组合各种故障跳闸行为的功能。为此，本模块设置了随机故障模块用以模拟各种系统事故故障和异常。

2.2 后台机操作模块

尽管倒闸操作在变电站运行操作中时常出现，但在变电站的某次操作中却是不可重复的，因此很难在变电站通过反复的练习使值班人员具备良好的、标准的操作规范。综自改造后的后台机电气设备的倒闸操作，原由断路器安装处或控制屏上进行的分合闸操作被屏幕上鼠标和键盘操作所替代，要求电气运行人员必须熟悉系统和操作流程，大力推行标准化、规范化操作。所以，该模块功能必须与实际运行操作界面环境完全相同，做到仿真培训的真正目的。

综自改造后的变电站电气操作为“现场就地+控制室手动+后台机遥控”模式，通过二次压板的投退实现。该模块中不同操作模式是本模块的开发重点。

2.3 扩展能力培养模块

在微机型二次设备的二次接线和继电保护方面，应该把这两个专业的知识结合学习，从不同的专业角度理解保护和二次回路之间的联系。因继电保护注重的是思维逻辑，可以用简单明了的文字准确地表达，但二次回路注重的是动作逻辑，仍用文字描述时可能会造成逻辑混乱，所以本模块关于二次回路部分采用动画的形式，生动逼真的描述动作逻辑。

3 结论

通过上述该变电站仿真培训平台采用模块的设计思想和具备的功能以及实践验证，表明该仿真培训平台能够实现对运行人员运行技能、事故分析、处理能力、反事故演习等能力的培养，加快了运行人员对综合知识的掌握，解决了变电站转型难以接手的问题，达到了开发该平台预期目的。

［1］钟锐.变电站综合自动化系统设计的若干问题探讨［J］.黑龙江电力，2004，6(6):21 －23.

［2］齐锦会，郭连仲.具有考核功能的变电站仿真软件开发［J］.湖南电力，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年毕业于湖南大学电力系统运行与控制专业，助理工程师，从事变电运行管理工作。

(责任编辑 侯世春)