电网调控一体化全维度培训仿真系统研究

梁雅莉 赵喜兰 马 青 张玲歌 王应宇

（1.国网甘肃省电力公司，甘肃兰州730030；2.国网甘肃省电力公司天水供电公司，甘肃天水741000；3.北京科东电力控制系统有限责任公司，北京100192）

0 引言

“调控一体化”是大运行体系建设的重要组成部分，电网安全主要依赖于调度、集中监控、变电站操作人员的技能水平，这些人员的水平对“调控一体化”工作的顺利进行具有非常重要的意义。在这种背景下，建设针对调度员、监控人员、变电站操作人员的一体化联合培训系统就显得格外重要。

传统的调度员培训仿真系统与监控运行人员培训仿真系统是独立的，两者之间没有进行联合，这种传统的培训模式因为在培训中隔离了调度培训仿真和监控模拟仿真之间的信息共享，因而对电网和变电站仿真的真实性和培训效果产生了不利影响。调控一体化规模的扩大，对调度运行人员和变电运行人员提出了新的要求，研究实现调度、监控一体的联合培训仿真系统，实现调度和变电运行人员的真实互动培训仿真，对于提高调控一体化水平和调度员对电网的驾驭能力来说都是非常重要的。电网全维度培训仿真系统可以使调控运行人员在面对真实的事故时迅速做出判断，对事故快速准确地进行处理，这对保障电网的安全、稳定运行意义重大。

本文主要针对电网调控一体化全维度的仿真培训这一课题展开研究，重点介绍了如何实现调度、监控、变电仿真互联以及如何协调监控仿真深度与调度仿真广度之间的矛盾，对于进一步提高调控一体化水平，提高调度员驾驭大电网的能力具有非常重要的意义。

1 总体框架

调控一体化全维度培训仿真系统平台由应用管理、权限管理、数据流量管理、时序管理、应用接口等管理系统组成，这些管理系统可以实现电网调度培训仿真系统、变电站仿真系统教员控制中心模块、模拟的调控一体化系统的监控中心模块、远程WEB互操作、上下级联合仿真系统交互等子模块的有机结合及多地区分布、多角色用户的交互式使用。

2 仿真研究的内容

2.1 集中监控仿真技术

监控培训仿真系统需要有数据、信号监视和报警模拟等功能。在电网和变电仿真基础上，实现二次设备仿真模型自动生成和监控信号快速建模技术，以变电仿真的深度模拟集控范围内所有变电站，实现所辖范围内变电站数据、信号的集中显示和设备的控制仿真。实现与变电站仿真系统的互联，实现监控和变电的一体化仿真。系统主要包括：教案在线生成系统、电力系统模型仿真、监视和报警模拟功能、教员系统、学员系统、仿真评估系统等主要功能。

2.2 变电站3D全维度仿真技术

基于3D建模与虚拟现实技术，实现变电站深度仿真培训系统。仿真范围包括变电站的一次设备、二次设备、控制设备，采用多媒体和3D技术实现计算机软仿真，包括模拟表盘、控制屏柜、室内外高压设备等，可以模拟变电站的所有日常操作，并可模拟故障情况下各种声光信号。研究调度仿真系统和监控仿真系统融合技术，实现调控一体化全景联合仿真；研究变电站二次设备模型与调度中心一次设备模型的自动关联技术，为调度仿真系统进行详细的二次设备模型仿真提供条件，实现基于变电站二次系统详细仿真模型的全维度联合仿真。

2.3 调度仿真与监控、变电仿真互联技术

基于调度/监控/变电多级调度联合仿真培训技术及相关标准规范，实现调度仿真系统与监控和变电仿真系统的互联。开发一体化联合仿真支持平台，实现调度、监控一体化的培训仿真系统。电网仿真和监控/变电仿真一体化就是在电网模型、数据库、人机界面、功能模块等多方面实现完全的一体化，两套系统共享公共的电网模型，共享公共的设备参数和仿真画面，对于公共的部分，只需要维护一套模型和参数。电网仿真和变电站仿真可以各自单独运行，也可以联合仿真。联合仿真时，两套系统共享同一套电网模型，在任一个系统中进行操作或设定故障后，两套系统均能自动响应，给出一致的潮流结果，并各自给出正确、完整的二次设备动作信息。

2.4 与智能电网调度技术支持系统的无缝对接技术

满足国家电网智能电网调度技术支持系统（SG-OSS）的功能架构，基于IEC 61970标准实现调控一体化仿真系统与SG-OSS的无缝衔接方案，实现电网模型、数据、图形与SG-OSS的完整对接。其中，电网模型通过CIM格式从SG-OSS中获取，实时数据通过E语言从SG-OSS实时库中获取，电网一次接线图以G格式方式获取。无缝对接技术可以减少维护工作量，对提高培训效率具有非常重要的意义。

3 仿真互联的技术难点

联合仿真培训系统无论在纵向和横向上都具有非常重要的作用。在纵向上可以实现多级调度之间、调度与监控之间电网模型、仿真数据的交互处理，还能够进行联合培训时的控制协调；在横向上可以把电网仿真软件和各种联网数据的接口联合起来，因此，确定多个仿真系统之间模型和数据的交互规范，对参与联合培训的多个仿真系统如何进行协调控制，对联合培训过程中的各种交互数据如何进行实时处理是联合仿真培训系统研究的核心。传统的电网培训仿真系统在二次设备仿真上比较简单，因而在实际演练时变电站内部的设备操作细节和真实情况区别太大，导致实际演练效果不佳。而变电培训仿真系统对变电站内部的仿真度有了很大的提高，但是由于厂站建模的工作量太大，所以无法覆盖所有的集控厂站。如何以变电仿真的深度来快速建立集控范围的一、二次设备仿真模型，满足电网深度和广度仿真要求是该系统研究的关键点。

4 结语

电网培训仿真系统由于缺乏统一的规范，随意性强，如何建立系统中一次设备和二次设备的关联关系，实现基于二次系统详细仿真模型的全维度培训仿真是该系统的难点。本文提出使用调度/监控/变电一体化联合培训仿真技术，在调度、监控和变电仿真系统间通过交互仿真事件，相互跟踪电网潮流，实现调控一体化和变电站的深度仿真；探讨了3D建模与虚拟现实技术在电力系统仿真中的应用及采用三维虚拟现实技术实现变电站的深度仿真；阐述了变电站通用认知模型的变电站监控信号建模和仿真方法，从而实现对集中监控下大量变电站的海量信号快速建模和动态仿真。在传统的电网培训仿真系统基础上，研究调度/监控/变电一体化的联合培训仿真系统，实现调度和监控人员的真实互动培训仿真，对于提高调控一体化水平，进一步提高调度员驾驭大电网的能力具有非常重要的意义。

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