1. 研究目的与意义
随着电力工业的迅速发展，以及计算机技术和网络技术的应用，变电站综合自动化系统朝多功能，数字化和规范化方向发展，由于其功能强大，结构复杂， 难以学习和快速掌握。需要研发一种基于实时仿真技术的数字物理混合模拟的变电站综合自动化培训系统，模拟真正变电站各种运行工况，对大中专院校电气工程专业的学生和变电站运行人员进行实验培训。 模拟变电站技术是一项随着计算机技术和网络技术的发展而发展起来的专业性综合技术，是学习电网运行管理中的一次变革。模拟变电站系统是利用先进的计算机技术、信息处理现代电子技术和现代电子技术等将变电站的一、二次设备，经过功能组合和优化设计，实现对变电站主要设备和输配电线路的运行情况执行模拟运行和协调的一种综合性的自动化系统 。模拟变电站技术的优点主要有以下几方面： (1) 提高变电站操作人员的操作知识水平。 (2)利用模拟操作减少人员误操作的可能性 (3) 提高电力系统的运行、管理水平。 (4) 降低培训成本，减少总投资。 (5) 增加管理人员应对突发故障的处理效率。
2. 课题关键问题和重难点
课题关键问题有：（1）对电力系统行为进行逼真模拟。（2）严格模拟调度中心人机会话操作过程。（3）具有高逼真度、时空一致性和可靠性，能充分满足仿真培训系统运行的实时性要求。（4）不仅能针对调度、变电站运行及管理人员等不同的培训对象进行培训，也可对继电保护人员进行辅助培训。（5）采用的系统应能满足实时性要求。 针对这些问题可能遇到的难点有（1）要通过后台给定的原始数据进行真实的潮流计算得出的结果显示出来，这样的函数模型怎样建立。（2）真实的调度中心人机会话操作过程需要去了解，然后在设计的过程中去考虑建立怎样的人机关系。（3）能够真实模拟人员误操作的后果。（4）对于不同阶段的培训人员应当有哪些不同的培训内容。（5）后台函数运算应当迅速，如何实现数据从内存中直接调用。
3. 国内外研究现状（文献综述）
【文献1】介绍了220kv变电所全范围仿真装置的模型建立方法与构成。仿真软件以电力系统理论为机理，在现有的仿真技术基础上，结合大型枢纽变电所的实际特点，采用结构化方法进行设计，实现了实时接线分析、潮流分布计算、故障设置与计算、继电保护系统及自动装置与二次回路的仿真，具有运行方式随意性、模拟精度高及运算速度快的特点，保证了仿真装置的逼真度和灵敏度，为变电运行人员培训与技术考核，为运行方式的选择及保护整定方案的验证提供了先进的手段。 【文献2】本文介绍了安徽电力职工大学220kv模拟变电所计算机仿真培训系统的软、硬件构成，并着重讨论了仿真培训软件结构和功能设计思想。该系统具有较强的仿真灵活性和实时性，逼真地模拟了变电所的各种运行工况，投运以来，取得了较好的培训效果。 【文献4】随着变电站集中监控运行管理模式的发展．为满足变电站集控中心运行人员培训需求．开发了一套基于220kV集控变电站的仿真培训系统。本系统采用纯软件模式实现，以自主开发的SDSS2000支撑环境为开发平台，使用模块化建模、三维虚拟现实等技术．实现了集控中心仿真培训和变电站仿真培训功能。该系统具有运行稳定、功能完善、操作简单、培训效果良好等特点 【文献6】随着智能变电站的相继投运,为满足智能变电站运行人员的培训需求,开发了一套220kV智能变电站仿真培训系统。该系统采用纯软件模式实现了智能变电站在计算机上再现,在常规变电仿真功能的基础上重点模拟了智能设备的工作原理、网络数据传输及监测功能,模拟了智能化保护功能及一键顺控功能等。该系统仿真范围广泛、效果逼真且功能完善,现已投入使用,取得良好的培训效果。 【文献7】主要论述计算机仿真技术在500kV变电站的一个具体应用。大型变电站是一个设备庞大、系统复杂的系统,随着变电电压等级升高,大量新变电站和新设备投入运行,对变电设备和系统的研究、分析,尤其是对变电运行值班员的培训,在实际变电站上直接进行已不可能。变电仿真培训系统提供了一个连续的实时运行环境,它真实地模拟了整个变电站的运行系统,为培训运行人员和管理人员提供了平台。变电仿真的应用大大提高了变电站运行的安全性和经济性。 【正文】综合各类文献，我了解到，本次设计要求完成220kV变电所变电运行模拟系统设计。根据给定要求完成变电运行模拟系统的方案设计，并编程实现110kV模块的基本功能，以达到在培训中心就能仿真培训检修人员、维护、变电运行的目的，其侧重点在电气量的运行仿真，对于例如【文献4】的3D模拟设计并没有要求。 此仿真培训系统的功能：根据 110kV、10kV 线路所带负载的大小，10kV 容量，由信号源的上位控制计算机潮流计算软件计算出应该流过 711、712、713、714、 715、702、701 断路器的容量及 110kV 和 10kV 母线的线电压、 相电压。根据对应的电压、电流变比，计算出相应的三相电流、有功功率、无功功率、母线的线电压、相电压一次值，并显示在相应位置。 【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]张惠忠，吴跃华. 模拟变电所计算机仿真培训系统[J]. 《安徽电力》,1996 [3]侯健伟，焦悦东. 汕头电力工业局220kV变电站仿真系统的开发与应用[J]. 《广东电力科技信息》，1998 [4]张洪波，李秋燕. 基于220kV集控变电站的仿真培训系统[J]. 《微计算机信息》,2008 [5]赵梓蓉，四川220kV变电站仿真培训考核系统的设计与实现[J]. 《四川电力技术》,2012 [6]张洪波，李秋燕. 220kV智能变电站仿真培训系统的研究与开发[J]. 《电气应用》,2012 [7]熊新华，500kV变电仿真培训系统应用与研究[J]. 《江西电力职业技术学院学报》, 2013 [8]沈立荣，500kV变电站智能化仿真及反事故演习系统的组建及应用[J]. 《华北电力大学》 , 2012
4. 研究方案
本仿真变电站采用典型220kV变电所设计 一次系统：2台主变；220kV双母线带旁路，5回出线；110kV双母线，5回出线；35kV单母线分段，10回出线，两台所变，分别接在I、II段母线上。 二次系统：江苏电网典设标准配置。 系统正常运行方式：220kVⅠ母线和Ⅱ母线并联运行，旁路母线Ⅲ处于冷备用状态；110kVⅠ母线和Ⅱ母线并联运行；35kVⅠ母线和Ⅱ母线分段运行，采用暗备用方式。
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；
