电网调控仿真培训系统设计与实现分析

朱 帅 梁雅莉 蒋越梅 叶星星 王炎军 崔慧明

（作者单位：1.广州供电局有限公司；2.国网甘肃省电力公司；3，5.北京科东电力控制系统有限责任公司；4，6.国网甘肃省电力公司白银供电公司）

文章主要以实现调控一体化和动态过程仿真培训为研究目的，结合我国电网调控仿真培训系统建设实践，对当前电网调控仿真培训系统的设计理念与具体实践方法进行详细阐述。主要围绕“过程仿真”与“调控一体化”两个显著特征进行分析，从电网仿真平台建设、二次信号仿真、全过程放电控制仿真等方面对系统进行构建与实现。旨在进一步促进我国电网调控仿真培训系统的实现进程，从根本上夯实我国电网建设水平。

前言：近几年来，随着我国电网建设规模的不断扩大，国家电网公司各省地调展开并实行一系列关于调度与调控一体化有关的计划方案等。主要目的在于发展与优化调度机关内部体系，确保最终的协调效果，以求电网调度与变电监控内容始终保持高度一致，解决以往国家电网与设备运行协调不足问题。为进一步提升我国电网运行效果，必须切实夯实调度人员的技术能力。具体实践过程中，必须转变传统“断面式”运行模式，可适当结合新运行模式，实现全新“过程式”运行效果。这就要求相关人员必须对调度人员展开全面的培训工作，以期达到上述要求。

1 电网调控仿真培训系统运行环境设计方案

电网调控仿真培训环境在某些方面上需要与生产环境之间保持一定联系，以满足各地电网运行的相关要求，在实际构建过程中，需要从系统硬件以及软件的设计环境进行综合考虑，以求构建出最符合电网运行标准的仿真培训系统体系。

1.1 硬件环境

培训系统服务器集中部署、用户终端分布放置，这种运行环境充分满足各地以及培训中心实现集中培训的相关要求，属于电网调控仿真培训系统的硬件运行环境。这种硬件环境便于获取生产系统数据，同时便于集中维护运行环境，防止仿真培训系统出现运行失误问题。最重要的是，这种硬件运行环境基本上可以与构建的仿真培训系统之间加强互动互联关系，以发挥出系统的实际功能，确保最终的运行效果。结合相关经验来看，基于仿真培训系统的电网调控体系远比传统系统便利得多，尤其体现运行功能方面，集中体现为以下几个方面：

首先，确保过程式培训效果。针对当前的硬件运行环境，操作人员可以在系统正式运行过程中，截取或者选定某段特定时间的数据记内容，观测当前各负荷点的实际运行情况。目的在于对调度人员实行全面的培训工作，以确保最终的培训效果。

其次，完成调控一体化培训内容。目前所应用的硬件环境在某些方面可以模拟出各场站监控信号的运行情况，如触发情况以及远程操作等方面的内容，比较适用于对调控人员进行一体化培训，利于实现电网调控仿真培训系统的设计要求。

最后，实现系统模型运行统一的要求。主要针对各级调度的运行与演习情况，对系统中各项数据进行规划处理，可以最大限度地确保各单位培训终端网络拓扑的运行安全性，并确保开关位置的一致性，从根本上确保电网调控系统运行安全。

1.2 软件环境

一般来说，在设计系统软件架构的时候，设计人员应该重点考虑下述几个方面，并对其进行集中设计：

一方面，设计人员必须立足于当前电网的实际运行模式，尽可能地确保各项功能始终保持一致，如功能、调度与监控等方面的运行环境尽量保持一致性，避免出现明显故障问题。另一方面，联合培训应该尽可能地将各级调度与监控之间所产生的信息进行统一化处理。对于二次信号而言，最好采取分层触发模式，与上层应用交换各类信息资源。

在此建设体系当中，主要以电网仿真平台作为关键运行部分，与传统DTS相比，以电网仿真平台为主的电网调度仿真培训系统具备的优势更多。举例而言，按照负荷变化曲线可以对电网进行有效的计算，并实现计算的连续性与统一性；根据职能调度技术内容，实现与上层应用交换各类信息的要求等。

2 电网调度仿真培训系统设计与实现方法分析

围绕“调控一体”和“过程式”的设计理念，电网调控仿真培训系统有效克服了一系列的技术难题，基本上实现了预先的仿真要求及功能。以下是本人结合相关实践经验，挑选出系统几项关键的技术内容进行分析与阐述，旨在进一步明确电网调度仿真培训系统设计与实现方法，以供参考。

2.1 整理与计算数据，确保数据分发统一

为了使得全网数据及相关信号在时间与空间方面始终保持统一，建议相关人员应该联合电网仿真平台的设计要求，确定结果数据得以实现分发要求。总而言之，需要相关人员利用拼接整合方法加强电网全模型的设计统一性，确保电网总负荷曲线规律、合理。在此过程中，电网仿真平台可以针对负荷曲线要求，对全网的运行效果进行统一化处理，结合具体的运算结果及通信标准，分别分给不同的应用平台当中。

2.2 二次信号的仿真设计方案与实现过程

介于“调控一体”的环境下，监控运行人员会利用二次信号对电网和相关设备的实际运行情况进行实时监控，并根据监控结果进行判断，检测设备是否存在运行不合理问题。一经发现，必须加以及时解决。由此可得，二次信号仿真本身就属于一项集系统性与复杂性于一体的技术类型，是当前调控仿真培训系统的重要技术类型。结合现阶段的发展来看，研究人员在明确二次信号触发机理的基础之下，会根据系统运行标准，优化二次信号源建模方法，确保二次信号的仿真设计得以实现。

结合实践经验来看，二次信号仿真设计与实现可以从以下几个方面进行实现：首先，读取信号保护信号内容，结合具体信号内容，构建保护信号资源池。并以此为基础，对与信号相关联的设备进行合理分类。需要注意的是，标签中必须包含信号所属的厂站信息、设备信息等。其次，在原有基础上，对所有设备及故障原因进行综合整理，并结合具体数据资源，生成设备故障库。最后，利用智能匹配方式对设备故障库及软标签进行有效关联，目的在于实现设备故障与二次信号的有效衔接。必要时，可进行人工干预。

2.3 负荷教案实践措施

从某种程度上来说，基于“过程式”仿真的培训系统可以根据系统不同的运行时段，对其进行合理的管理与设置。且系统专门针对不同时段的负荷设置了不同的负荷教案方法。

首先，针对不同地区的负荷曲线情况，确定并合理调整各地区负荷值，尤其是峰值。其次，根据网损与厂用电的实际比例，解决并优化当前负荷峰值存在的问题。最后，综合上述内容，确定全网负荷曲线。并在此基础上，根据预先设定的比例内容，明确仿真过程中各节点涉及到的负荷值变化情况。

2.4 实现全过程发电控制

全过程发电控制与我们熟知的生产过程大体相似，主要发生于全网负荷变化之后。这样设计的主要目的在于方便电网数据与仿真电网数据之间的有效转化，具体优势可分为以下方面：

一方面，正式接入电网数据过程中，可视化与全过程发电控制功能会进一步优化电网调控仿真系统，规避以往的控制闭环的影响，便于其明确电网调控基础与条件。

另一方面，正式接入仿真电网数据过程中，基本上与系统其它部分组成全过程闭环仿真体系。这种体系不仅可以用于培训活动，同时还可以用于发电控制策略当中，利于组建相关的研究平台。

3 关于电网调控仿真培训系统与相关仿真系统的结合方法

除了文章上述对调控仿真系统的内部功能进行讲述与优化之外，本人认为系统不应该只局限于电网生产过程，最好还应该从本系统实际运行效果方面出发，确保与其它相关仿真系统的协调性，从根本上实现仿真系统与继电保护仿真系统的联动功能与一体化功能[7]。为进一步达成上述目的，本人建议研究人员可以从以下两个方面入手予以实现：

一方面，电网调控仿真系统应该将调控一体化仿真系统视为本课题主要研究对象，结合电网全模型的算法及相关特点，优化电网调控仿真系统运行机制，目的在于确保各个系统及子系统的高度一致性。另一方面，电网调控仿真系统应该发挥出继电保护仿真与运行维护的相关功能，如此一来，局部厂站与设备二次信号大体上可以与其它信号进行融合处理，并与其它仿真系统进行有机结合。长期以往，电网调控仿真培训系统势必会得到进一步优化，并达成预期的建设目标。

4 结论

为尽早达到国家电网调控仿真培训设计要求与实现要求，建议研究人员必须立足于我国当前的电网运行模式，实现培训过程与生产过程的高度一致。在具体构建过程中，建议研究人员应该致力于实现调控一体目标，促进同步仿真效果得以早日实现。结合实践效果来看，我国相关系统正式运行之后，对电网调度培训工作起到了重大作用。随着各项工作内容的不断开展与优化，系统功能将会得到进一步优化，部分内容也会得到扩充，从根本上实现预期的构建目标。