500kv郑州变电站仿真培训考试系统的设计

沈媛雪 张亚军

摘 要：针对500kv郑州变电站培训运行人员的要求，开发了变电站仿真培训考试系统。采用Visual C#.NET语言，在.NET平台上设计了理论结合操作的考试模式和精确的计分方式。本系统实现了培训软件的考试功能，对学员的技能水平评估有实际意义。

关键词：考试系统；变电站；仿真；C#

1 考试系统总体设计

本系统在Visual Studio 2008中的Visual C#.NET平台上开发，采用C/S模式连接教练员机和学员机之间的数据通信[2]。试题库分为理论知识、倒闸操作和事故演练三大类。前者考核学员对电网日常规程、倒闸和事故理论知识的掌握，后二者考核学员倒闸操作和事故处理能力。组合式的试卷对学员的学习成果进行全面的考核，保證电网的安全运行。考试系统设计框图如图1所示：

2 分模块具体实现

2.1 理论知识考试

变电站运行人员的日常值班主要工作[3]有：值班、交接班、巡回检查、运行监盘与抄录表计、倒闸操作、异常和事故处理。这些工作规程和注意事项组成了理论知识考试的试题库。理论知识试题采用判断题题型，百分制形式，评分公式如下：

（1）

式中，N1为理论知识试题总数目；n1为正确答题数目；C1为理论知识分值权重；S1为理论知识得分。

2.2 倒闸操作考试

倒闸操作是电气设备或电力系统由一种运行状态变换到另一种运行状态、由一种运行方式变换到另一种运行方式时所进行的一系列的有序的设备操作。倒闸操作是变电站运行人员的主要工作之一，直接影响电网的安全运行[4]。其主要工作有：断开或合上某些开关、刀闸、断开或合上某些直流操作回路、投入或退出某些继电保护装置以及拉、合接地刀闸等。

倒闸操作时应基本遵循以下原则：（1）操作中要按正确的顺序进行，不得造成事故；（2）尽量不影响或尽量少影响对用户的供电和系统的正常运行；（3）万一发生了事故，应使事故影响的范围尽量缩小。

根据以上倒闸操作的原则和基本操作方法，建立了操作规则库[5]。以线路停电和送电操作试题为例，图2为截取的郑州变电站500kv武郑一回线，图中，断路器5053的两侧隔离开关为505327和505317。

停电时，正确操作顺序为：确认跳开断路器5053后，先拉负荷侧隔离开关505317，后拉电源侧隔离开关505327；送电时操作顺序相反。操作顺序出错，则有可能造成带负荷拉合隔离开关的情况，甚至引起母线上全部负荷的大范围停电等事故。针对此线路，操作规则库中的对应内容如表1所示。

表中a、p、q分别为5053、505317、505327的当前状态，0是断开，1是闭合；a=p∧q、p=（-a）∧q、q=（-a）∧（-p）分别为5053、505317、505327的操作权限，0是不可操作，1是可以操作。从表中可得出，断路器5053可操作时，必要条件为隔离开关505317、505327均已闭合状态；隔离开关505317可操作时，必要条件为断路器5053断开，隔离开关505327闭合状态；隔离开关505327可操作时，必要条件为断路器5053和隔离开关505317均为断开状态。由此可见，操作规则库能够准确的验证操作顺序的正确性。倒闸考试计分时，根据相应设备状态所对应的操作权限判断正误。任意一步操作出错，则此题判为错误；操作顺序全部无误，判为此题正确。倒闸操作考试计分公式如下：

（2）

式中，N2为倒闸操作试题总数目；n2为正确操作的试题数目；C2为倒闸操作分值权重；S2为倒闸操作得分。变电站运行人员在倒闸操作中的防误操作，由培训系统的五防逻辑设计保证，系统只在学员操作中给予五防提示，但并不作为此变电站仿真培训的考试内容。

2.3 事故演练考试

变电站实际运行中事故类型丰富、数量众多。系统设置事故演练时，可设置一种或多种组合。应对事故的对策操作并不具有唯一性[6]。同一个事故可能有多种处理方式，但总的方向是一致的，就是在符合操作规则的前提下，迅速排除事故以保证电网安全运行。

事故演练考试中，学员的每一步操作首先应经由操作规则库的验证，符合操作规则库的操作才是有效的操作。最后集合所有有效的操作步骤，与对策步骤库中的参考步骤比对，计算事故演练考试成绩，计分公式为：

（3）

式中，K为参考步骤总数目；k为正确操作的步骤数目；C3为事故演练分值权重；S3为事故演练得分。

对策步骤库中的参考步骤编写的主要原则为，变电站站长和老员工的经验，均是较适用于当前事故的处理步骤。其中，有学员必须进行的操作，也有允许学员自由选择的操作。因此，式（3）中的参考步骤总数目K并不是一个定值，而是根据学员的操作不同而变化。

3 结束语

此变电站仿真培训考试系统，能够根据学员技能和知识的掌握情况，对各类试题的分值权重进行灵活设置。学员最终总成绩为三类试题得分总和。实践证明此系统对学员进行的个性化培训考试，巩固了理论知识，加强了薄弱环节，能够更有效的提高学员的操作技能，为变电站培训出优秀运行人员。

参考文献

[1]周有庆，周成林，彭红海.变电站综合自动化数字物理仿真培训系统[J].电力系统及其自动化学报. 2010，6（3）：113-117.

[2]陈义飞，余雅峰，龚庆武.变电站仿真培训系统中数据通信的实现[J].中国农村水利水电，2009，10：143-146.

[3]韩亮，孙国安.500kv仿真培训软件在变电站中的应用[J].机电信息，2010，12：207.

[4]张洪波，李秋燕.基于220kv集控变电站的仿真培训系统[J]. 微计算机信息，2008，（28）：299-301.

[5]赵梓蓉.四川220kv变电站仿真培训考核系统的设计与实现[J].四川电力技术，2012，35（6）：52-53

[6]张学军，郝登朴，薛太林，等.运城500kv变电站仿真培训系统的实现[J].电力学报，2009，24（6）：482-485.

作者简介：沈媛雪（1989-），女，汉族，河南信阳人，硕士研究生，研究方向为计算机技术与电网仿真。

张亚军（1988-），男，汉族，河南洛阳人，硕士研究生，研究方向为计算机技术。