模拟变电所的设计与实现——35kV部分开题报告

1. 研究目的与意义

选题的目的： 本次毕业设计内容为模拟变电所的设计与实现35kv部分。

本次任务的主要目的在于总结、归纳、整理大学四年来所学知识，系统地进行再学习，从一个比较高的高度来掌握所学习过的知识，体现了由薄变厚再由厚变薄的学习理念；培养学生对于各科知识的综合运用的能力、分析问题的能力和解决实际问题的能力，最终掌握实际工程设计的基本技能；检测大学四年来的学习成果。

选题的意义： 变电站运行过程首先应确保其运行的安全性。

2. 课题关键问题和重难点

关键： 模拟变电所的设计与实现，由c 编程来实现，由软件来模拟和控制完成仿真系统的初始化，实现变电站的各类正常操作、误操作事故演练、电网仿真结果显示、电网事故后变电站机电保护应对策略、值班员各类正常工况或异常工况的应对策略功能。

因为课题是220kv变电所35kv部分，所以要掌握变电所35kv部分设备的一次接线、一次缺陷、线路保护、五防闭锁、二次异常以及母线保护的有关内容。

还要掌握接线的方式，接线的要求，事故发生时所表现的特点，异常的声音，以及事故发生时所对应的处理方式和应对策略。

3. 国内外研究现状（文献综述）

变电站综合自动化在电力系统中得到了广泛的应用，近年来变电站改造和新建变电站均按变电站综合自动化技术规范进行设计与建设。为了提高变电站综合自动化的现场运行学与实验水平，国内许多企业、科研单位和高校都投入了大量的研究。针对变电站综合自化系统的实验仿真，从其模式上主要分盘台模式和纯软件模式。前者视觉直观，但投资大，可维护性和可扩充性不强；后者造价低，维护方便，可扩充性好，但操作缺乏真实感，光靠提供一个模拟环境不能良好地达到培训目的。二者代表了当前典型的变电站仿真模式。 1、仿真装置 变电所仿真机是按全范围仿真原则进行设计研制的。它的中央控制室界面与实际变电所基本相同，具备变电所操作和监视功能，并可进行电力系统理论实践和调试。功能实践分布在中央控制室、继电保护屏和教练员台上。【1】 2、变电站仿真培训系统模式　　从仿真系统组成模式上，主要分为盘台模式和纯软件模式。【2】　　盘台模式是指用与实际变电站1∶1的开关控制屏和保护屏硬件组成变电站仿真培训系统的主控室和保护室，主要由后台计算机支持这些硬件的操作和显示。屏柜上的开关量和模拟量（操作开关把手、投退压板、小开关、保险和按钮等）的变化，通过数据采集卡，送到总线，最后送给后台计算机，后台计算机上的仿真模型实时计算，将计算结果通过总线和数据转换卡，刷新屏柜上的模拟量（表计指示）和开关量（光字牌、信号灯等）。纯软件模式是指变电站内的所有开关控制屏、保护屏、模拟屏、室外和室内的主设备及主接线等全都用软件仿真，除计算机外没有任何硬件。 3、变电站仿真培训的功能　　变电站仿真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：①监视记录及调整变电站运行工况；②正常及事故巡视；③正常倒闸操作；④事故过程的处理及恢复供电；⑤变电站知识学习。因此不管是盘台模式，还是纯软件模式构成的变电站仿真培训系统，从培训功能上都有正常运行监视及工况调整培训功能、巡视培训功能、正常操作培训功能、事故仿真及处理培训功能和变电站知识学习培训功能。　　为了满足变电站运行人员的培训需要，变电站仿真培训系统首先应能很好地仿真变电站的正常、异常和故障的运行工况和现象。操作设备开合、调整变压器分接头、负荷曲线定时变化和保护动作启动开关跳闸等情况，都要使系统潮流重新分配，这时仿真系统中主控屏的仪表（有功、无功、电压、电流）随实际情况波动，仪表上的具体数值通过仿真模型中的潮流模块实时计算得出；操作设备引起的故障或教员设置的故障，由仿真模型中的故障计算、保护仿真模块实时计算，得出应动作的保护和开关，这时仿真系统中主控屏上的开关位置绿色指示灯闪烁，相应光字牌亮，保护屏上相应保护装置的信号灯亮或掉牌；由多媒体技术仿真的电气主设备的运行状态应与主接线图上显示的状态保持一致，并可对电气设备上可能出现异常的部位设置异常或正常状态，有些异常状态使主控室产生报警（如温度过高、压力过低），应使相应的异常信号光字牌亮。这些都是仿真系统应该达到的基本要求。早期研制的变电站仿真培训系统没有电气设备异常状态的仿真，不能进行巡视培训，随着多媒体技术的发展，仿真电气设备的水平提高很快，除了能实现静态的异常现象的仿真，还可实现仿真设备操作过程（如操作刀闸）的动态图像，甚至能做变压器着火、开关爆炸等极端情况的模拟。　　其次变电站仿真培训系统应能充分利用计算机技术的优势，从运行人员各个不同的工作角度给予培训。从培训角度考虑，只靠提供一个模拟环境是不够的。如何使仿真系统更适用于某一特定内容的培训或从除仿真外的其他角度进行某一内容的培训，这将是今后变电站仿真培训研究的热点，也是体现系统特色的地方。目前研制的仿真培训系统已经引入智能培训的概念【3】，主要采用以下几种方法。　　a.诊断学员错误，分析原因并采取纠正措施。　　在进行倒闸操作培训时，仿真培训系统将学员的每一步操作都与标准操作票对比，判断是否有操作错误，若有操作错误，分析是操作顺序不对，还是违反五防，并提示当前应该操作哪个设备。　　在进行巡视培训时，仿真培训系统将学员巡视过的巡视点记录下来，并诊断学员对巡视点状态的判断是否正确。　　在学员处理事故时，仿真培训系统监视学员操作，对不正确的操作处理给出指导。虽然处理事故要遵守操作规程，但都是一些大原则，不像正常倒闸操作要严格按照操作票进行，因此较不易做到对事故处理的实时指导。　　b.根据学员的水平与学习情况选择、调整学习内容和进度。例如，培训初期，学员知识水平有限且对仿真环境不熟悉，若严格按操作票校验其操作，很难完成培训任务。有些系统将倒闸操作培训由易到难分为几个培训级别，引导学员循序渐进地学习。　　c.自动解决问题，生成解答。　　操作票专家系统，根据系统当前状态和所要求的操作任务，自动生成操作票，作为标准答案，在倒闸操作培训中，用于校验学员操作是否正确。　　故障诊断和处理指导专家系统，根据系统当前故障后的现象，生成指导学员如何由故障现象诊断故障元件、确定故障元件后如何处理故障的报告。　　d.评价学员的学习行为。　　在结束操作培训后，根据事先确定的操作评分原则和学员所犯的操作错误，对其操作进行评分。　　在巡视培训后，根据巡视评分原则和学员对巡视点的误判、漏判情况，进行巡视评分。　　e.自动生成各种问题与练习。　　自动生成突发事件。在学员培训过程中，仿真系统自动生成一些突发事件，如故障或异常事件，增加培训的难度。　　自动生成技术问答试卷，由系统在题库中任意抽取试题，生成试卷，减轻教员负担，提高培训效率。　　除了以上提到的这些仿真功能和智能培训功能，一般还有其他一些辅助功能，如教员设置、事件重演、运行工况冻结等。 4、结论 电站仿真培训系统从90年代初开始研制，从投入使用的系统运行情况看，其作用在供电部门岗位培训和辅助电力专业大学生实习中得到了肯定。在将来变电站仿真培训系统上进行仿真操作培训应用研究，可以弥补传统的理论教学方法，实践教学方法以及课件教学方法的不足，充分利用仿真技术能够将理论与实际相结合的巨大优势，发挥具有较强的操作与培训灵活性的特点，研究与拓展该系统在培训方面的实际应用，充分发挥仿真机的优势，提高变电站运维，运检技术培训效果，具有十分重要的现实意义。 参考文献： 【1】梅素真，变电所仿真机模型软件的设计与实现[J]. 《中国电力》,1995【2】张东英,周庆捷,柳　焯.基于微机局域网的变电站仿真培训系统.《华北电力技术》，1998【3】 张东英,周庆捷,柳　焯，等.用于变电站仿真培训的智能辅导系统.《电力系统及其自动化学报》，1997

4. 研究方案

选择仿真的模式以及仿真的范围，确定自己课题35kv部分所研究的主要内容，其中，对一次设备如：变压器，开关，刀闸，互感器，电容器，电抗器，阻波器，站用变压器等可采用三维模型进行仿真，继电保护采用分散式布置方式，合理选择故障滤波器和安全自动装置。

5. 工作计划

第1、2周 明确设计内容，确定设计范围，撰写开题报告；第3周 资料查找，外文翻译，学习计算机编程；第4周 确定仿真范围，系统设计，模块划分，学习计算机编程；第5周 系统设计，模块划分，模块间数据的定义，学习计算机编程；第6周 专业知识准备，学习计算机编程；第7-9周 程序编写及调试；第10周 程序集成，程序联调；第11周 撰写设计说明书，查重；第12周 答辩准备、答辩。