電網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

電網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要：近年來(lái)，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，人類對(duì)于電力的需求較早年高出了許多，用電的需求以20%以上的速度增加，人們的需求越來(lái)越大的同時(shí)，電網(wǎng)的建立規(guī)模也隨之增大，種類方式向多元化發(fā)展，電網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)建立之后，引起了人們的熱議，一瞬間成為各行各業(yè)的關(guān)注焦點(diǎn)之一，人們開始重視相關(guān)方面的應(yīng)用。本文結(jié)合了DTS/EMS系統(tǒng)，對(duì)于硬件的開發(fā)以及反事故演習(xí)、調(diào)度員的培訓(xùn)做了重點(diǎn)敘述，對(duì)于繼電保護(hù)裝置方面的研究做出了及時(shí)調(diào)整。關(guān)鍵詞：電力調(diào)度；培訓(xùn)仿真1電網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)架構(gòu)分析1.1系統(tǒng)概況電網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)，又叫DTS,是一套計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的主要是為了模擬各種調(diào)度操作出現(xiàn)故障后的系統(tǒng)工作情況，將所得到的信息傳送到電力系統(tǒng)控制中心的系統(tǒng)模型內(nèi)，可以為電網(wǎng)調(diào)度員提供一個(gè)更加逼真的培訓(xùn)環(huán)境，同時(shí)又不影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，既可以加強(qiáng)調(diào)度員們應(yīng)變能力，也可以作為電網(wǎng)運(yùn)行人員分析電網(wǎng)運(yùn)行情況的工具。該培訓(xùn)仿真系統(tǒng)主要由“學(xué)員臺(tái)”以及“教員臺(tái)”兩部分組成，學(xué)員臺(tái)主要負(fù)責(zé)SCADA/EMS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)部分的控制功能，進(jìn)行系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)通信；教員臺(tái)系統(tǒng)內(nèi)主要包括運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)功能、電力系統(tǒng)仿真服務(wù)器等功能，可以調(diào)控教員與學(xué)員之間的聯(lián)系[1]。電網(wǎng)DTS系統(tǒng)軟件模塊結(jié)構(gòu)。1.2系統(tǒng)功能及特點(diǎn)1.2.1系統(tǒng)功能電網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的構(gòu)成主要分為三部分，分別是教員系統(tǒng)、學(xué)員系統(tǒng)和電力系統(tǒng)仿真模型，教員系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)接收電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的電網(wǎng)狀態(tài)信息，將得到的信息傳送到學(xué)員系統(tǒng)，學(xué)員成功接收信息后對(duì)電力系統(tǒng)仿真模型進(jìn)行遙控。教員系統(tǒng)該系統(tǒng)負(fù)責(zé)較多的功能，主要包括仿真模擬初始狀態(tài)下的系統(tǒng)狀態(tài)、系統(tǒng)發(fā)生故障后及時(shí)對(duì)其進(jìn)行控制并處理、教學(xué)過(guò)程中需要的教案等功能。教員主要利用該系統(tǒng)進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)員，生成培訓(xùn)時(shí)所需要的教案，為了更好地培訓(xùn)學(xué)員，教員可以使用該系統(tǒng)自行設(shè)置電網(wǎng)事故，學(xué)員根據(jù)電網(wǎng)出現(xiàn)的故障進(jìn)行適當(dāng)?shù)膽?yīng)對(duì)方法后，對(duì)教員下達(dá)“調(diào)度指令”,教員根據(jù)學(xué)員所下達(dá)的指令判斷該學(xué)員的應(yīng)變能力是否能勝任這份工作[2]。電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)主要包括發(fā)電、輸電、變電、配電、用電等過(guò)程，由這些過(guò)程組成電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)稱為電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)由電源、電力網(wǎng)絡(luò)、負(fù)荷中心等部分組成，該系統(tǒng)在保證電能質(zhì)量的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了安全且可靠的用電環(huán)境，完成了準(zhǔn)確且完整的電力系統(tǒng)模型，提供給教員和學(xué)員使用，為電網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)提供了保障。學(xué)員系統(tǒng)學(xué)員系統(tǒng)主要包括控制系統(tǒng)中心的SCADA以及EMS功能，該系統(tǒng)部分可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集并處理和計(jì)算，還可以對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行報(bào)警處理等，學(xué)員們可以通過(guò)EMS軟件對(duì)電網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)進(jìn)行控制與調(diào)控，更加真實(shí)的模擬電網(wǎng)培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的調(diào)度環(huán)境，通過(guò)該系統(tǒng)使學(xué)員的基礎(chǔ)能力得到升華，同時(shí)系統(tǒng)設(shè)置的電網(wǎng)事故也可以使學(xué)生的應(yīng)變能力進(jìn)一步提高[3]。1.2.2系統(tǒng)特色電網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)各地區(qū)電網(wǎng)的不同，特別設(shè)計(jì)了一套更加完整且先進(jìn)的系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)如下。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)較以往的系統(tǒng)相比，做出了巨大改變，將DTS與EMS相結(jié)合，形成一體化系統(tǒng)，用戶使用起來(lái)更加方便，該系統(tǒng)模擬了SCADA/EMS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，使電網(wǎng)在使用方面較以往更加安全，功能更加齊全，核心算法具有準(zhǔn)確且先進(jìn)的優(yōu)勢(shì)。通常調(diào)度員在使用系統(tǒng)過(guò)程中，對(duì)于發(fā)電機(jī)狀態(tài)的關(guān)注度不高，有一些潛在的問(wèn)題調(diào)度員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，因此，設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時(shí)特別加入故障仿真模式，真正意義上實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)與故障仿真一體化。該系統(tǒng)還具有很好的擴(kuò)展性，實(shí)現(xiàn)了各地區(qū)對(duì)于電網(wǎng)的保護(hù)，通過(guò)導(dǎo)入DMIS保證了DTS在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中減少系統(tǒng)的附加壓力值。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的計(jì)算模型十分逼真，為教員提供了設(shè)置教案模塊，教員可以利用系統(tǒng)輕松制作教案，優(yōu)化后的評(píng)估系統(tǒng)，使教員更加公平公正地對(duì)學(xué)員進(jìn)行打分[4]。2電網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)分析2.1電網(wǎng)DTS體系結(jié)構(gòu)電網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)將硬件結(jié)構(gòu)分為三個(gè)子系統(tǒng)，分別是SCADA/EMS仿真系統(tǒng)、電網(wǎng)模擬系統(tǒng)、教員和控制子系統(tǒng)。其中SCADA/EMS仿真系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)模擬控制中心，對(duì)操作過(guò)程中的實(shí)際環(huán)境進(jìn)行調(diào)控；電網(wǎng)模擬系統(tǒng)主要模擬學(xué)員在接受培訓(xùn)過(guò)程中使用電力系統(tǒng)的物理過(guò)程；教員和控制子系統(tǒng)用于教員對(duì)學(xué)員進(jìn)行培訓(xùn)之前，教員可以通過(guò)該部分進(jìn)行設(shè)立教案，對(duì)學(xué)員的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄[5]。2.2系統(tǒng)功能特點(diǎn)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了將EMS與DTS一體化，使二者的數(shù)據(jù)信息達(dá)成一致，在計(jì)算過(guò)程中采用相同的源代碼，在界面風(fēng)格方面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)人機(jī)界面基本一致，可以共享圖形數(shù)據(jù)內(nèi)容以及電網(wǎng)模型的大型數(shù)據(jù)庫(kù)信息，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行共享負(fù)荷預(yù)測(cè)功能時(shí)，可以直接對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)估，直接參與調(diào)度員培訓(xùn)過(guò)程。此外，在此過(guò)程中DTS將作為EMS的子系統(tǒng)，DTS子系統(tǒng)為了將維護(hù)工作盡可能地做到簡(jiǎn)化，將自身與EMS進(jìn)行實(shí)時(shí)共享過(guò)程，共享內(nèi)容包括DTS中的數(shù)據(jù)與畫面信息，該過(guò)程可以使培訓(xùn)過(guò)程更加方便，為信息的獲取以及教案的制作方面提供了更好的環(huán)境[6]。3電網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)功能創(chuàng)新3.1支持聯(lián)合反事故演習(xí)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)3.1.1跨安全分區(qū)的系統(tǒng)構(gòu)架改造后的方案達(dá)到了國(guó)家規(guī)定，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)進(jìn)行跨分區(qū)操作的需求，也就是通過(guò)EMS/DTS服務(wù)器系統(tǒng)時(shí)將所屬區(qū)域進(jìn)行隔離操作，EMS/DTS服務(wù)器通過(guò)單向隔離裝置對(duì)教員臺(tái)進(jìn)行控制，從而獲取狀態(tài)信息，保證整個(gè)方案的可實(shí)施性，維護(hù)電網(wǎng)安全，學(xué)員們可以操作管理網(wǎng)中的任何學(xué)員臺(tái)機(jī)器，以此來(lái)保證二區(qū)的安全性能[7]。3.1.2支持聯(lián)合反事故演習(xí)的系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)該DTS軟件設(shè)計(jì)與以往的處理系統(tǒng)相比，新增加了許多模塊，比如遠(yuǎn)程培訓(xùn)系統(tǒng)模塊，該模塊主要設(shè)計(jì)了遠(yuǎn)程終端系統(tǒng)服務(wù)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)信息共享、事件處理服務(wù)器。其中，遠(yuǎn)程終端系統(tǒng)服務(wù)可以通過(guò)系統(tǒng)提供的軟件以及瀏覽器觀察教員臺(tái)以及學(xué)員臺(tái)的培訓(xùn)操作流程，通過(guò)登錄系統(tǒng)將所得到的信息傳輸給遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)信息共享以及事件處理服務(wù)器進(jìn)行處理；遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)信息共享以及事件處理服務(wù)器在接收到數(shù)據(jù)信息后，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與DTS本地系統(tǒng)進(jìn)行連接，將數(shù)據(jù)反饋給終端服務(wù)器。3.2小電流接地系統(tǒng)仿真通常電網(wǎng)出現(xiàn)的故障問(wèn)題都極其復(fù)雜且?guī)в信既恍?，電網(wǎng)調(diào)度員有時(shí)并不能對(duì)所有問(wèn)題一一排查，做到面面俱到更是難上加難，因此，仿真培訓(xùn)系統(tǒng)應(yīng)從兩大方面綜合考慮。一方面是根據(jù)35kV、10kV的電網(wǎng)接線對(duì)EMS/DTS進(jìn)行完善優(yōu)化過(guò)程，完善過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)事故的排查計(jì)算，對(duì)電網(wǎng)事故的設(shè)置做到仿真培訓(xùn)；另一方面，建立電網(wǎng)正常運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的異常狀態(tài)相關(guān)數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)建立成表格形態(tài)，觀察時(shí)更加方便，35kV、10kV的電網(wǎng)事故可以從多方面設(shè)立，比如單相完全或者不完全接地，多相斷線之類的培訓(xùn)項(xiàng)目都可以更好地訓(xùn)練學(xué)員們的基礎(chǔ)操作以及處理能力[8]。3.3調(diào)度操作安全性校核功能的實(shí)現(xiàn)當(dāng)教員開始培訓(xùn)電網(wǎng)調(diào)度學(xué)員時(shí)，可以利用電網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)現(xiàn)有的調(diào)度系統(tǒng)，對(duì)學(xué)員進(jìn)行技能操作培訓(xùn)，開發(fā)與現(xiàn)有的調(diào)度操作系統(tǒng)可以進(jìn)行連接的接口模塊，將系統(tǒng)解析后的指令集數(shù)據(jù)輸入DTS系統(tǒng)后形成教案，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)與設(shè)定操作不同的信號(hào)后，系統(tǒng)會(huì)做出報(bào)警信號(hào)，對(duì)于嚴(yán)重?fù)p害系統(tǒng)引發(fā)故障的操作，系統(tǒng)將形成繼電保護(hù)過(guò)程，以此實(shí)現(xiàn)安全校核?？偨Y(jié)電網(wǎng)調(diào)度員培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)合了先進(jìn)的核心計(jì)算方法、EMS系統(tǒng)等技術(shù)的運(yùn)用。綜上所述，電網(wǎng)可以安全可靠地運(yùn)行依仗了繼電保護(hù)裝置，繼電保護(hù)裝置是該系統(tǒng)的有效防護(hù)線，它可以更快、更有效地對(duì)突發(fā)事故進(jìn)行處理以及分析原因所在，還可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)工作。根據(jù)電網(wǎng)DTS的實(shí)際運(yùn)用表明，該系統(tǒng)在電