电网调度员培训仿真系统设计与实现
郝建强
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郝建强,. 电网调度员培训仿真系统设计与实现[J]. 建模与系统仿真,2022.9. DOI:10.12721/ccn.2022.157086.
摘要: 近年来,随着国家经济迅速发展,人类对于电力的需求较早年高出了许多,用电的需求以20%以上的速度增加,人们的需求越来越大的同时,电网的建立规模也随之增大,种类方式向多元化发展,电网调度员培训仿真系统建立之后,引起了人们的热议,一瞬间成为各行各业的关注焦点之一,人们开始重视相关方面的应用。本文结合了DTS/EMS系统,对于硬件的开发以及反事故演习、调度员的培训做了重点叙述,对于继电保护装置方面的研究做出了及时调整。
关键词: 电力调度;培训仿真
DOI:10.12721/ccn.2022.157086
基金资助:

1 电网调度员培训仿真系统架构分析

1.1 系统概况

电网调度员培训仿真系统,又叫DTS,是一套计算机系统,该仿真系统的设计目的主要是为了模拟各种调度操作出现故障后的系统工作情况,将所得到的信息传送到电力系统控制中心的系统模型内,可以为电网调度员提供一个更加逼真的培训环境,同时又不影响电力系统的正常运转,既可以加强调度员们应变能力,也可以作为电网运行人员分析电网运行情况的工具。该培训仿真系统主要由“学员台”以及“教员台”两部分组成,学员台主要负责SCADA/EMS实时数据部分的控制功能,进行系统之间的网络通信;教员台系统内主要包括运动系统功能、电力系统仿真服务器等功能,可以调控教员与学员之间的联系[1]。电网DTS系统软件模块结构。

1.2 系统功能及特点

1.2.1 系统功能

电网调度员培训仿真系统的构成主要分为三部分,分别是教员系统、学员系统和电力系统仿真模型,教员系统主要负责接收电网系统运行过程中的电网状态信息,将得到的信息传送到学员系统,学员成功接收信息后对电力系统仿真模型进行遥控。

1.2.1.1 教员系统

该系统负责较多的功能,主要包括仿真模拟初始状态下的系统状态、系统发生故障后及时对其进行控制并处理、教学过程中需要的教案等功能。教员主要利用该系统进行培训学员,生成培训时所需要的教案,为了更好地培训学员,教员可以使用该系统自行设置电网事故,学员根据电网出现的故障进行适当的应对方法后,对教员下达“调度指令”,教员根据学员所下达的指令判断该学员的应变能力是否能胜任这份工作[2]

1.2.1.2 电力系统

电力系统主要包括发电、输电、变电、配电、用电等过程,由这些过程组成电能生产与消费系统称为电力系统。电力系统主体结构由电源、电力网络、负荷中心等部分组成,该系统在保证电能质量的同时,实现了安全且可靠的用电环境,完成了准确且完整的电力系统模型,提供给教员和学员使用,为电网调度员培训仿真系统提供了保障。

1.2.1.3 学员系统

学员系统主要包括控制系统中心的SCADA以及EMS功能,该系统部分可以对数据进行采集并处理和计算,还可以对突发事件进行报警处理等,学员们可以通过EMS软件对电网调度员培训仿真系统进行控制与调控,更加真实的模拟电网培训仿真系统的调度环境,通过该系统使学员的基础能力得到升华,同时系统设置的电网事故也可以使学生的应变能力进一步提高。

1.2.2 系统特色

电网调度员培训仿真系统设计根据各地区电网的不同,特别设计了一套更加完整且先进的系统,其主要特点如下。

该系统设计较以往的系统相比,做出了巨大改变,将DTS与EMS相结合,形成一体化系统,用户使用起来更加方便,该系统模拟了SCADA/EMS实时数据,使电网在使用方面较以往更加安全,功能更加齐全,核心算法具有准确且先进的优势。通常调度员在使用系统过程中,对于发电机状态的关注度不高,有一些潜在的问题调度员不能及时发现,因此,设计该系统时特别加入故障仿真模式,真正意义上实现了稳态与故障仿真一体化。

该系统还具有很好的扩展性,实现了各地区对于电网的保护,通过导入DMIS保证了DTS在正常运转过程中减少系统的附加压力值。系统设计的计算模型十分逼真,为教员提供了设置教案模块,教员可以利用系统轻松制作教案,优化后的评估系统,使教员更加公平公正地对学员进行打分。

2 电网调度员培训仿真系统硬件设计分析

2.1 电网DTS体系结构

电网调度员培训仿真系统设计将硬件结构分为三个子系统,分别是SCADA/EMS仿真系统、电网模拟系统、教员和控制子系统。其中SCADA/EMS仿真系统主要负责模拟控制中心,对操作过程中的实际环境进行调控;电网模拟系统主要模拟学员在接受培训过程中使用电力系统的物理过程;教员和控制子系统用于教员对学员进行培训之前,教员可以通过该部分进行设立教案,对学员的学习情况进行实时记录。

2.2 系统功能特点

该系统实现了将EMS与DTS一体化,使二者的数据信息达成一致,在计算过程中采用相同的源代码,在界面风格方面实现系统人机界面基本一致,可以共享图形数据内容以及电网模型的大型数据库信息,当系统进行共享负荷预测功能时,可以直接对系统进行预估,直接参与调度员培训过程。此外,在此过程中DTS将作为EMS的子系统,DTS子系统为了将维护工作尽可能地做到简化,将自身与EMS进行实时共享过程,共享内容包括DTS中的数据与画面信息,该过程可以使培训过程更加方便,为信息的获取以及教案的制作方面提供了更好的环境。

3 电网调度员培训仿真系统功能创新

3.1 支持联合反事故演习的实现技术

3.1.1 跨安全分区的系统构架

改造后的方案达到了国家规定,实现了系统进行跨分区操作的需求,也就是通过EMS/DTS服务器系统时将所属区域进行隔离操作,EMS/DTS服务器通过单向隔离装置对教员台进行控制,从而获取状态信息,保证整个方案的可实施性,维护电网安全,学员们可以操作管理网中的任何学员台机器,以此来保证二区的安全性能。

3.1.2 支持联合反事故演习的系统软件结构

该DTS软件设计与以往的处理系统相比,新增加了许多模块,比如远程培训系统模块,该模块主要设计了远程终端系统服务、远程数据信息共享、事件处理服务器。其中,远程终端系统服务可以通过系统提供的软件以及浏览器观察教员台以及学员台的培训操作流程,通过登录系统将所得到的信息传输给远程数据信息共享以及事件处理服务器进行处理;远程数据信息共享以及事件处理服务器在接收到数据信息后,可以通过网络与DTS本地系统进行连接,将数据反馈给终端服务器。

3.2 小电流接地系统仿真

通常电网出现的故障问题都极其复杂且带有偶然性,电网调度员有时并不能对所有问题一一排查,做到面面俱到更是难上加难,因此,仿真培训系统应从两大方面综合考虑。一方面是根据35 kV、10 kV的电网接线对EMS/DTS进行完善优化过程,完善过程中实现对电网事故的排查计算,对电网事故的设置做到仿真培训;另一方面,建立电网正常运行过程中出现的异常状态相关数据,将这些数据建立成表格形态,观察时更加方便,35 kV、10 kV的电网事故可以从多方面设立,比如单相完全或者不完全接地,多相断线之类的培训项目都可以更好地训练学员们的基础操作以及处理能力。

3.3 调度操作安全性校核功能的实现

当教员开始培训电网调度学员时,可以利用电网调度员培训仿真系统现有的调度系统,对学员进行技能操作培训,开发与现有的调度操作系统可以进行连接的接口模块,将系统解析后的指令集数据输入DTS系统后形成教案,当系统出现与设定操作不同的信号后,系统会做出报警信号,对于严重损害系统引发故障的操作,系统将形成继电保护过程,以此实现安全校核。

总结

电网调度员培训仿真系统的设计结合了先进的核心计算方法、EMS系统等技术的运用。综上所述,电网可以安全可靠地运行依仗了继电保护装置,继电保护装置是该系统的有效防护线,它可以更快、更有效地对突发事故进行处理以及分析原因所在,还可以对设备进行维护工作。根据电网DTS的实际运用表明,该系统在电网研究领域取得了良好的应用效果,现如今更成为了调度人员检查电路时必不可少的工具之一。

参考文献

[1] 毛相锋,王首伟,陈新亮.企业员工培训评估机制体系建设探析[J].人才资源开发,2017(23):65.

[2] 聂淑红.交叉培训:成人教育管理者培训的新方式[J].河北大学成人教育学院学报,2015,17(4):23-27.

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