变电站培训系统在本科实践性教学环节中的应用研究

张洪华?胡亚娟

摘要：通过电力企業对近几年高校毕业生反馈的信息进行分析研究后，提出对变电站培训系统实践性教学内容进行改革，讨论变电站培训系统实践性教学方案，对实践性教学内容进行了调整，使变电站培训系统在本科的实践性教学适应企业对电气工程人才的需求。

关键词：变电站；培训系统；实践性教学

作者简介：张洪华（1978-），男，湖北洪湖人，武汉大学珞珈学院电气工程系，讲师；胡亚娟（1973-），女，湖北襄阳人，武汉大学珞珈学院电气工程系，讲师。（湖北 武汉 430064）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）09-0125-02

变电站培训系统主要是为培训变电站运行人员而设计的，因此其功能应围绕变电站运行人员的工作而设置。变电站运行人员的日常工作有以下几个方面：监视记录及调整变电站运行工况；正常及事故巡视；正常倒闸操作；事故过程的处理及恢复供电；变电站知识学习。有些本科院校响应用人单位需求，缩短用人单位对新入职人员的培训周期，着力引进变电站培训系统系统，锻炼学生综合运用专业知识对各项操作及事故的处理，提高学生的实际操作技能，也使得该系统成为高校电气工程及自动化专业一门理论与实践相结合较重要的实践课程，在实践性教学环节中起着重要的作用，能满足电力行业对电气工程人才的需求。

一、变电站培训系统教学内容的探讨与研究

目前，我校220kV/500kV变电站培训系统（以下以220kV为例）配有以下图形及区域，有设备区、主控室、继电保护室、直流室、录波器、事件记录区、调度命令、教练员站。该系统变电站运行的实际生产过程可以模拟变电站内的运行情况，可以对变电站运行人员和地区电网调度员进行综合训练，对正常运行方式下的操作进行模拟：线路停送电操作；倒母线操作；母线停送电操作；主变停送电操作。此外，本培训系统还能对故障状态下的变电站进行模拟，并可以进行事故处理，使学生在该系统上熟练的掌握操作。实践教学系统结构图如图1所示。

经过分析研究，学生在实践活动中往往局限于操作的具体步骤，主动对设备层面考虑不多，主动对事故及异常的分析和处理往往不够，也不能灵活掌握所学的专业知识。[1-4]

二、变电站培训系统在实践性教学环节的应用研究

经过近几年对往届毕业生的调查和了解，很多学生毕业后在管理、运行、维护、检修等岗位工作，同学们认为在校期间通过在变电站培训系统上进行模拟操作训练很重要，尤其在线路的停送电检修、电压器停送电和事故及异常的分析处理上的训练非常重要，所以他们在企业往往还需要继续学习半年至1年的时间。通过调查分析，电气工程及其自动化人才培养方案中应该加强实践性环节的教学内容，并设置不同事故及异常，提出问题，引导学生先从分析入手，找出事故及异常的原因，综合所学电气工程知识体系，提出事故及异常的解决方案[5]，这样思路方会清晰，操作起来不至于手忙脚乱，力不从心。因此，我们在培养方案进行了完善补充，并着重增加了事故及异常的分析与处理环节。修改后的实践教学系统结构图如图2所示。

完善后的变电站培训系统实践性教学方案中，特别针对事故异常分析与处理加入了各种事件，以220kV为例，如线路的跳闸；输电线路故障：近端（或远端）单相（或两相）闪珞瞬时（或永久）故障；断路器的故障：断路器断线、断路器机构异常、断路器非全相运行、断路器“偷跳”；主变故障：主变过负荷、主变跳闸事件，主变冷却器故障，主变引线/PT/CT故障；电容及线路电抗器故障，所用直流故障：所变内部故障，所用系统故障，直流系统故障；母线故障：#1母PT瓷瓶绝缘裂缝，#1母PT瓷瓶沿面放电，#1母高压侧内部短路；二次回路故障：主变及母线保护装置故障，220kV线路保护装置故障，甚至电网大规模故障等事件。在出现故障或异常后对其进行分析与总结，从而对故障进行处理。在处理过程中，学生接触的是该系统电网的设备，在对具体设备的操作过程中需要综合运用电气工程的专业知识，例如，加入事故现象为：直流绝缘检测装置发“直流接地” 信号；警铃响，#1#2母线所接开关跳闸，仿23开关拒动；母差保护动作，母差启动失灵保护动作等。

事件发生后可以在“主控室220kV盘后设备监控区”看到黄灯闪烁，如图3所示，同时在“事件通知”窗口中弹出一系列跳闸等事件，如图4所示。

根据所学电气知识，经综合分析原因可判定，该故障系仿23直流造成拒动，而后220kV仿#1母发生瞬时性接地故障。接下来主要就是要复归信号，记录保护动作情况，汇报调度，查找仿23开关拒动原因，申请检修处k。具体处理如下：一是检查#1#2母线上断路器确已跳开；检查保护动作情况；记录保护动作情况；汇报调度。二是隔离故障点：根据调度命令，拉开两侧刀闸，隔离仿23开关；查找故障点，断开#1母PT，申请检修故障设备。三是恢复送电处理：#1母停电处理；加充电保护，用母联给#2母充电正常，母线合环；出线及主变恢复送电。四是故障设备检查回复处理：根据调度命令进行倒闸操作或检查仿23正常后，按调度要求恢复送电；做好故障记录。

在事故发生后对变电站主变进行倒闸操作，其中涉及一次测和二次侧的倒闸操作操作，涉及了电机学、电力系统分析、继电保护等多门专业知识。[6-7]这不仅使学生更加深刻地了解现场设备以及现场工作过程，也加深了学生对专业知识的更进一步理解，在此过程中学生将专业知识融合，并充分了解电网特性。

三、总结

修改后更完善的变电站培训系统实践教学方案会使学生更加熟悉变电站安全生产和安全运行操作规范，不仅体现出该培训系统在实践教学环节中的作用和地位，提高了学生的学习积极性和动手能力，更增强了学生对专业知识的融合与理解，提高了学生分析问题和解决实际工程问题的能力，缩短了用人单位的培训周期，能够满足企业对电气工程及其自动化专业的人才需求。随着电力行业发展需求的调整，我校将会继续研究下去，其实践性教学效果将由实践去检验。

参考文献：

[1]姚明仁.发电厂电气主系统教学改革的研究与实践[J].中国电力教育，2007，（9）.

[2]何永华.发电厂及变电站的二次回路[M].北京：中国电力出版社，2012.

[3]刘介才.工厂供电[M].北京：机械工业出版社，2010.

[4]刘宝贵，杨志辉，马仕海.发电厂变电所电气部分[M].北京：中国电力出版社，2012.

[5]解大.基于变电站仿真系统的实验教学改革[J].电气电子教学学报，2009，（6）.

[6]颜华敏，顾国平.一起断路器防跳回路异常分析及改造[J].电力系统保护与控制，2010，（6）.

[7]刘奇，林少华，黄志元.220kV母线保护动作分析及事故处理[J].电力系统保护与控制，2010，（9）.

（责任编辑：王祝萍）