智能变电站仿真实训室建设初探

郭剑峰，伍家洁，刘　赟

(重庆电力高等专科学校，重庆 400053)



智能变电站仿真实训室建设初探

郭剑峰，伍家洁，刘赟

(重庆电力高等专科学校，重庆 400053)

以重庆电力高等专科学校为例，分析电力类高职院校变电站实训室建设的现状，探讨智能变电站实训室建设方案，在结合传统方案优点的基础上，建设出能更好地满足电力系统专业学生实训和企业职工培训要求的实训室。

变电站；实训室；电气工程

20世纪90年代中期，我国逐渐对高等职业技术教育加大发展力度，高等职业教育已是高等教育不可缺失的部分[1]，把提高质量作为重点，实行工学结合、校企合作、顶岗实习的人才培养模式[2]。在这种模式下，校内实训基地在校内教学阶段发挥着重要的作用，同时也能提供社会培训服务[3]。也就是说，职业教育学校实训基地的利用不仅能提高学生的实践操作技能，还能对企业相关岗位人员进行操作技能培训。通过对企业人员培训进一步提高实训基地与实际岗位之间的联系，从而提高学生的实践操作技能。因此，高职教育中，实训室的建设显得非常重要，不仅要满足理论与实践相结合的要求，还要根据实际技术的发展，不断更新改造，满足生产培训的要求。

随着我国经济发展方式的转变及产业结构的调整升级，各行业对高技能人才的要求有了新的变化。随着智能电网的逐步推行，先进的传感和测量技术、设备技术、控制方法以及决策支持系统技术的应用，在新型智能设备的运用、测试技术方面对从业人员提出了新的要求。为紧跟电力系统发展的步伐，提升学生就业、从业能力，满足对传统从业人员培训的需求，以及进一步提升服务地方经济、服务电力行业的能力， 迫切需要新建智能电网、智能变电站等相关硬件设备，以促使相应软实力的提升。

1　变电站仿真实训室现状

目前笔者所在学校的实训室主要有二维仿真、三维仿真、实习变电站等，每种类型的实训室都有各自的优缺点。

二维仿真可以在计算机上模拟变电站的各种倒闸操作、事故处理等。其界面清楚、操作简单、容易上手，但很难在计算机上看到变电站的实际具体布局，无法判断设备的实际位置、外观结构及与其他设备之间的关系等，使得各种倒闸操作仍停留在对理论的验证上，而无法让学员了解现场具体的操作走位、设备的变位情况，也无法让学员确认隔离开关、断路器的分(合)闸位置等。这种仿真模式适合时间短，且主要针对倒闸操作和事故处理的原则性知识培训。

三维仿真采用三维技术，用三维图像仿真现实的变电站(见图1)，能让学员掌握倒闸操作、巡回检查和事故处理等变电站运行所需要的技能，但是操作复杂，学员上手较难，需要花费不少的时间在对软件操作的练习上，且学员很难从软件中建立整个变电站的全局观；对于二次系统只能进行定值更改、压板投退等简单操作，无法对二次系统进行测试等。这种模式适合时间长，且主要针对变电站运行的培训。

图1　三维仿真一次场景

实习变电站是由实际电气设备构建的一个真实变电站(见图2)，能让学员置身于实际环境下，对变电站有直观的认识。学员可以在实习变电站进行各种运行操作，还能对其中的设备进行各种测试。同时，变电站通常不带电，也能保证学员的安全。但此类实训室造价昂贵，占地面积较大，因此通常选用接线方式较简单、电压等级较低的变电站进行仿真以节约成本。相应地，该变电站的倒闸操作和事故处理也较为简单，对于学员操作水平的提升所起的作用不足。因此，此模式主要适合对变电站的认识和基本的倒闸操作练习以及对设备的检修维护实训。

图2　实习变电站

2　智能变电站实训室建设

综合以上各类仿真实训室的优缺点，并结合对智能变电站培训的需求，笔者所在学校充分利用行业办学与高等教育的优势，于2014年借力中央财政支持地方高校发展专项资金立项“智能变电站运行实验室及培训中心”。该实训室以真实变电站为原型，开发制造真型、可操作的等比智能高压设备模型。可操作模型系统能真实反映智能变电站一次系统的接线方式、运行方式和倒闸操作全过程，并能配合真实的智能变电站二次系统，实现一、二次设备联动，以最经济的方式实现智能变电站的运行、设备巡视、倒闸操作和故障处理，且全程可视化，有效解决了现场真实设备不可触碰、操作培训难的问题。

该实训室一次系统以大石220 kV智能变电站为原型，自主研发，合作制造了真型、可操作、定比的模型沙盘(见图3)。它直观展现了新型一次设备的外观，如隔离断路器、封闭式管母线、二次设备预制舱等，展示出了智能变电站立体的布置结构、电气接线及运行方式。它给学习者带来强烈的视觉冲击，可帮助在校学生、智能变电站运行人员、常规站新入职人员尽快建立智能变电站的整体概念，理解设备运行巡视路线，熟悉工作环境。

同时，借助真实的二次屏柜及监控系统(见图4)，接通系统遥信、遥控通道，实现了一、二次设备联动，并以最经济的方式实现了智能变电站的倒闸操作和故障处理，完整模拟了变电站的真实运行，对各类变电站运行人员培训极为有效。

该智能变电站实训室的二次系统(含测试平台)以大石站为对象，考虑到实验室场地及经济性，在保证基本功能不变的前提下，首先简化二次系统网络结构为单以太网，其次对220 kV电气设备保护采用单套配置模式。整个系统可进行GOOSE文件、CID文件等配置下传，GOOSE、SV、MMS报文检查，规约一致性测试、过程层测试、间隔层测试、站控层测试、网络测试等数十个项目试验和测试。可用于智能变电站保护人员的上岗培训及技能竞赛的赛前培训。

图3智能变电站一次模型

图4　智能变电站实训室二次保护部分

此外，还配备了基于3D全景技术的混合仿真系统。该系统包含了大石站一次设备、二次设备、自动化系统和相关电网。并针对其中主变压器、220 kV线路系统、110 kV线路系统进行数字物理式混合仿真。该系统提供直观了解智能变电站运行的平台，可视化的现场感实现了巡检模拟，并为培训运行人员和业务运行提供软件基础。

3　智能变电站实训室建设的意义

3.1改善理论和实践教学条件，提高人才培养质量

新一代变电站实训室建成后，能为电力类高职高专院校的发电厂及电力系统、电力系统继电保护等多个专业的学生提供理论和实践一体化的变电站运行学习平台。让学生接触变电站设备及运行测试，进行二次设备的装置功能检测、模型检测、通信服务检测能力培训。可以新增很多实训项目，满足学生课程教学、设计、职业鉴定、实训、创新实践等教学需求，使学生的专业理论素养和工程实践能力、工程创新能力得到更好的培养，提高学生的就业竞争力和发展潜力。

3.2增强社会服务能力，为电力行业和地方区域经济发展做贡献

利用变电站运行实验室和培训中心平台的人力、技术和设备，为电力行业发展急需的智能变电站运行、监控、调试人员的技能培训、技术服务和职业鉴定等提供多种服务方式，对外进行电力企业人员的技术培训，可以产生良好的社会、经济效益。

3.3搭建科研平台和实践基地，提高教师专业实践能力

可根据最新的智能变电站进行设计、建设，以让智能变电站运行实验室及培训中心成为设备先进、配备齐全，融教学、科研、职业鉴定、培训为一体的多功能平台。同时，也为教师提供科研平台和实践基地。

3.4丰富教学内容，推进专业内涵建设

新建实训室可以进一步丰富理论和实践一体化教学内容，革新教学手段，完善“教学做”一体化新教学模式和课程教学内容改革，实现从单一性实训向综合性实训、从验证性实训向创新型实训的转变。新建的变电站实训室可紧跟行业发展新趋势，及时更新专业前沿新技术，产教融合，稳步推进专业内涵建设。

4　结束语

随着高职教育的发展以及工学结合人才培养模式的变化，高职院校的实训室建设成为学校建设的重点。而与变电站运行与维护相关的实训室，由于电的特殊性和危险性，以及学校条件的限制，无法在学校建设一个与实际完全一致且结构相对复杂，能满足各种实训及培训要求的实训室，只能采用仿真的形式。综合各类变电站仿真实训室的优缺点，笔者所在学校启动了“智能变电站运行试验室及培训中心”项目。该项目建设集职业岗位培训与工程技术研究于一体，紧跟国家战略和行业发展，服务地方经济。以“先进性、生产性、实用性”为原则，突出学校办学特色，并带动学校内涵建设，以人才、知识、理论贡献为基础，打造特色人才体系，带动其他学科发展，从而带动学校整体教学水平的提高。

[1]沈高峰.基于职业岗位的高职理实一体化实训室建设探索[J].计算机时代，2015(1)：69-71.

[2]张明明，张伦超.“教学做”一体化的高职土木工程专业实训室建设研究[J].价值工程，2015，34(7)：102-103.

[3]石晓，豆康宁.工学结合教学模式下校内实训基地发展初探[J].卫生职业教育，2011，29(11)：79-80.

A Study on the Construction of the Simulation Practical Training Room of the Intelligent Substation

GUO Jianfeng，WU Jiajie，LIU Yun

(Chongqing Electric Power College，Chongqing 400053，P.R.China)

Based on the analysis of the current situation of the construction of practical training rooms of the substation in electric power colleges，this paper probes into the scheme of construction of the practical training room of the intelligent substation．With the advantages of the traditional scheme，the newly-constructed practical training room can better meet the requirements of both power-related majors and employees in power enterprises．

substation；practical training room；electric engineering

2015-05-08

郭剑峰(1974-)，讲师，研究方向为电力系统及其自动化。

G712；TM63-4

A

1008- 8032(2016)04- 0011- 03