电网变电站一体化仿真培训系统的设计与实现

摘要

随着电力系统日趋复杂，电网安全稳定问题日渐突出。在电力系统日常生产过程中，运行人员的操作技能是影响电力系统运行安全可靠性的重要因素之一，任何人为失误所造成的事故，其损失严重程度无法估量。因此，要求在发电、输电、配电等各个环节的运行人员必须经过严格的训练，这对用于培训运行人员的教学系统提出了更高要求。电力系统的特殊性决定了很难在实际运行的系统中进行培训人员的模拟操作培训，但运用数字仿真技术可以构建一个虚拟运行的电网与变电站作为培训环境，从而使得受训人员在该虚拟环境中进行相关运行操作并获得相应评价，进而增强受训人员对实际系统的操作控制能力和对事故的分析判断和处理能力。
　　 当前变电站操作人员培训仿真系统OTS(Operator Training System)和电网调度培训仿真系统DTS(Dispatcher Training System)的孤立运行，隔离了电网仿真模拟和变电站仿真模拟的信息交互。一定程度上影响了电网调度仿真培训系统和变电站仿真培训系统仿真的真实性和培训效果。结合调度数据网络的建设，建立电网与变电站联合仿真培训系统可以有效地提高仿真培训系统的互动性、真实性和系统性，有助于进一步提高运行人员的专业知识、操作技能和事故处理能力。
　　 本文以湖南电网以及其下辖的变电站为对象，采用数字仿真技术、图形学等关键技术，开发了电网变电站一体化仿真培训系统。首先，针对湖南电网及其下辖变电站的特点和主接线、保护配置等基本情况，确定了仿真培训系统的总体架构和软硬件技术。然后，根据不同岗位人员的全过程理论与技能培训的目的和应用需求，设计了电网变电站一体化仿真培训系统的功能。最后，采用面向对象编程技术，在Visual C++2008开发环境下设计与实现了仿真系统，完成了电网变电站一体化仿真培训系统软件的总体设计。通过变电站主接线图的绘制与编辑修改、继电保护配置及其修改等实际功能的展示，说明了系统的功能特点和技术特色，表明通过图形绘制系统提高了系统使用的方便程度和可扩展性;通过总结仿真培训系统投入实际运行后的应用情况，系统地分析了该系统在实际教学活动中体现的综合效益。
　　 实际应用表明，本仿真培训系统有效提高了现场电网调度与变电站运行人员的专业知识、操作技能、应变能力以及管理水平，从而为电网与变电站运行人员的技能培训探索出一条积极、有效的途径。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景和意义

1．2 电力系统仿真技术的国内外研究现状

1．2．1 电力系统仿真技术的研究现状

1．2．2 电力系统的仿真算法

1．3 本文的主要工作

第2章 电力系统仿真计算的基本原理与方法

2．1 电力网络模型

2．1．1 电力线路模型

2．1．2 电力变压器模型

2．1．3 电力网络数学模型

2．2 电力系统潮流计算的基本原理

2．2．1 潮流计算的基本问题

2．2．2 潮流方程的求解算法

2．3 电力系统运行状态的模拟过程

2．4 本章小节

第3章 电网变电站一体化仿真培训系统的总体设计

3．1 仿真对象与仿真范围

3．1．1 湖南电网基本情况与特点

3．1．2 电网仿真范围

3．1．3 变电站仿真范围

3．1．4 培训仿真系统中的电源及负荷仿真范围

3．2 培训仿真系统的架构设计

3．2．1 培训仿真系统的基本功能

3．2．2 培训仿真系统的基本架构

3．3 系统的功能设计

3．3．1 日常操作、监视培训功能

3．3．2 异常、缺陷处置培训功能

3．3．3 事故处理培训功能

3．3．4 操作票生成与操作票填写培训

3．3．5 巡视培训功能

3．3．6 教练员台功能

3．3．7 仿真培训进程等控制功能

3．3．8 调度、变电学员台功能

3．3．9 网络多媒体教学功能

3．3．10 三维交互式虚拟现实场景仿真

3．3．11 其它功能

3．4 本章小结

第4章 电网变电站一体化仿真培训系统的实现

4．1 开发技术

4．1．1 面向对象设计

4．1．2 Visual C++

4．2 系统软件总体设计

4．3 图形绘制系统

4．4 系统的效用体现

4．5 本章小结

总结与展望

本文工作总结

后续工作展望

参考文献

致谢

附录A (攻读学位期间发表的论文目录)