1. 研究目的与意义
电力系统在国民经济中有举足轻重的地位，电力系统的核心部分是变电站，因此变电站的稳定运行有非常重要的意义。仅仅通过不断采用先进的设备制造技术和控制技术或者提高变电站的自动化程度，不足以保证变电站的稳定运行。还需要加强对操作人员的培训，电力系统在运行过程中需要人工参与决策，通过培训提高操作人员的事故处理能力和操作运行能力。尽管一线工作的操作人员能够经常的了解并有机会接触设备，然而他们实际操作的机会很少。这导致操作人员普遍缺乏操作经验，因此，把针对变电站设备的培训和模拟操作的安全规则、运行规程知识及现场模拟操作形成仿真系统。 本设计要求完成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，并编程实现部分模块的基本功能。
2. 课题关键问题和重难点
对于一个变电所仿真培训系统要具有如下的仿真功能a、环境仿真，即控制室有与真实220kv电压等级变电所完全相同的屏盘结构和布置方式，相同形式和功能的控制、信号、测量及保护设备，并备有现场的各种规程、图纸、表格、记录簿等。
这个功能的难点在于对变电站各个环节及现场操作票的操作规范和填写。
b、物理仿真特性，所选择的仿真对象一区域电力网的各种运行工况（正常和故障）进行全物理过程的仿真计算，它包括实时在线潮流、电压、频率的计算，同期计算，主变温度计算及各类故障时电压、电流、功率的计算等。
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[3]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[4]介绍了变电站仿真培训考核系统的设计和实现,变电站仿真培训考核系统在变电站仿真培训系统的基础上增加了考核的功能,使之更能满足实际需要。文献[5]随着经济的发展,工业水平的进步,人们生活水平的不断提高。电力系统在整个行业中所占的比例逐渐增大,现代电力系统是一个巨大的,严密的整体。各类发电厂,变电站分工完成整个电力系统的发电,变电和配电任务。电力系统是我国经济的重要能源部门,而变电站的设计是电力工业建设中必不可少的一个项目。文献[6]从变压器启动失灵保护的特点出发,主要对220kV主变压器高压侧断路器启动失灵保护回路、失灵保护跳主变断路器回路、电流元件相关外敷CT位置选择及主变代路时存在的问题进行了详细分析。在此基础上给出了能够适应主变压器代路方式的一种解决方案。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.文献[8]变电站仿真培训在运行人员培训以及联合反事故演习中都具有重要的作用,其最大的优点是仿真的事故现象、处理过程和处理结果均与生产现场一致。国内外对变电站仿真培训系统进行了大量的研究,经过二十余年的发展,变电站仿真培训系统逐渐从理论研究走向实际应用,在电力系统培训中得到了广泛的应用。 本文研究仿真系统的培训对象、培训内容、技术难度、开发时间对系统仿真范围及仿真程度界定的影响,确立了500kV变电站智能化仿真及反事故演习系统为考虑简单电网型的变电站仿真培训系统,并确定了具体的仿真对象和仿真程度。文献[9]随着供电系统设计的更加全面系统,各个领域对电能质量、可靠性的要求也不断增加。文章以220k V变电站相关设计为研究依据,介绍了设备电源接线方案,提出配置继电保护装置与自动装置的设计。文献[10]设计连接水火两系统的220千伏枢纽变电所的电气部分，该变电所的电压等级为220/66千伏，选择两台双绕组变压器，高压侧采用单母分段带旁路的接线方式，低压侧采用双母带旁路的接线方式，整个变电所本期进线两回，出线220千伏侧两回，66千伏侧10回，本期6回，预留4回。该变电所位于某市附近，是给本地区供电的的枢纽变电所，其中所带负荷有70%是i、ii类负荷，因此在整个设计过程中心必须保证带供电的可靠性和连续性。主要参考文献：[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[9]燕伟广，荆培波.220kV变电站电气部分及线路过电流的保护设计.《中国电业:技术版》,2015(2)[10]苗磊.220千伏变电所电气部分的设计.《中国科技博览》.2013
4. 研究方案
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与调试。通过变电站的仿真培训，变电运行、维护、检修人员很容易掌握现场实际应用的不同型号的其它变电站综合自动化系统。下面为此次模拟变电所220KV部分的设计方案。1、分析该模拟变电所的规格及原始数据，该仿真系统是典型的220kV变电所，其一次系统：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。2、根据建厂规模对该模拟变电所的主接线进行设计，主接线代表了发电厂和变电所电气部分的主体结构，直接影响着配电装置的布置、继电保护配置、自动装置和控制方式的选择，所以应从运行的可靠性、灵活性、经济性进行选择。3、确定主变压器的容量及型号。从主变压器的相数、绕组数量、调压方式、连接组别、容量比、主变压器的冷却方式进行最后的选择。4、进行短路电流计算。短路电流计算是模拟变电所设计中重要的一部分，在选择电气主接线、电气设备、继电保护方式和整定计算时均用到短路电流计算。5、导体和电气设备的选择，如断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器、母线的选择，均要符合要求。6、高压配电系统及配电装置的设计。屋内屋外的配电装置均要满足基本要求，保证运行可靠，便于操作。巡视和检修，保证工作人员的安全，力求提高经济性，并且具有扩建可能。7、防雷装置的设计。通过计算确定防雷装置的设计，并且符合相关规定。8、将完成的设计用CAD及C语言呈现出来，有完整的设计和运行软件。
5. 工作计划
第一周：明确设计内容，确定设计范围；第二周：撰写开题报告；第三周：资料查找，外文翻译，学习计算机编程；第四周：确定仿真范围，系统设计，模块划分，学习计算机编程；第五周：系统设计，模块划分，模块间数据的定义，学习计算机编程；第六周：专业知识准备，学习计算机编程；第七至九周：程序编写及调试；第十周：程序集成，程序联调；第十一周：撰写设计说明书并进行查重；第十二周：答辩准备、答辩。
