王 蘭 ，張 里 ，李紅軍 ，趙 斌 ，王婷婷 ，黃永祿

（1.國網(wǎng)四川省電力公司技能培訓(xùn)中心，四川 成都 610072; 2.四川電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 成都 611130）

近年來，隨著新型電力系統(tǒng)的建設(shè)和能源革命進程的推進，新能源將迎來爆發(fā)式增長，以風(fēng)光為代表的新能源發(fā)電將逐步成為電源主體，電源結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)形態(tài)、負荷特性及運行特性將發(fā)生深刻變革[1]。當(dāng)前，省級電網(wǎng)培訓(xùn)中心的電網(wǎng)仿真系統(tǒng)中針對主網(wǎng)調(diào)度員、配網(wǎng)調(diào)度員、運維監(jiān)控員的崗位職責(zé)和業(yè)務(wù)范疇開發(fā)了針對性的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)[2]，但各培訓(xùn)系統(tǒng)獨立存在、相互間無數(shù)據(jù)交互。在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中主配網(wǎng)協(xié)同、電網(wǎng)可觀可控、源網(wǎng)荷儲協(xié)同等新模式和新業(yè)務(wù)的催生下，原有按照不同崗位職責(zé)開發(fā)的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)顯然無法滿足新型電力系統(tǒng)人才培養(yǎng)的需求。

本文提出了構(gòu)建主配網(wǎng)一體化的綜合性電網(wǎng)仿真平臺的建設(shè)模式，滿足了主配一體化運營模式下的主網(wǎng)調(diào)度、配網(wǎng)調(diào)度、運維監(jiān)控等專業(yè)的培訓(xùn)需求，為省級新型電力系統(tǒng)人才培養(yǎng)提供智力支撐[3,4]。

1 基于主配網(wǎng)一體化的綜合性電網(wǎng)仿真平臺系統(tǒng)構(gòu)建

基于主配網(wǎng)一體化的綜合性電網(wǎng)仿真平臺滿足主網(wǎng)調(diào)度、配網(wǎng)調(diào)度、監(jiān)控運維、繼電保護等專業(yè)的培訓(xùn)、研究、技能考評等需求。主要功能包括：采用主配一體化的設(shè)計，能夠反映配網(wǎng)對主網(wǎng)的影響， 實現(xiàn)“主-配”協(xié)調(diào)控制；面向有源配電網(wǎng)的配網(wǎng)調(diào)控專業(yè)仿真培訓(xùn)工具，須要考慮風(fēng)電、光伏、儲能等分布式電源和微網(wǎng)的接入，滿足源網(wǎng)荷儲集中和分布式調(diào)度的需求；具備調(diào)度監(jiān)控、拓撲著色、饋線自動化、事故及異常分析功能；提供主配網(wǎng)運行的場景模擬功能，可以提供負荷曲線、發(fā)電曲線（風(fēng)電、光伏、儲能）、發(fā)電計劃場景構(gòu)造、配電相關(guān)業(yè)務(wù)互動場景模擬功能。基于主配網(wǎng)一體化的綜合性電網(wǎng)仿真平臺總體架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 基于主配網(wǎng)一體化的綜合性電網(wǎng)仿真平臺架構(gòu)

2 基于主配網(wǎng)一體化的綜合性電網(wǎng)仿真平臺方案設(shè)計

2.1 主配網(wǎng)一體化仿真模型設(shè)計

以某省區(qū)域主網(wǎng)、配網(wǎng)為仿真對象，建立發(fā)電廠、交流線路、特高壓直流和交流線路、換流變壓器、變壓器、母線、開關(guān)、等值負荷、電抗/電容器、分布式電源等設(shè)備模型，能正確地模擬電網(wǎng)多種運行方式，確保仿真模型更加貼近電力生產(chǎn)實際。

主配一體電網(wǎng)仿真系統(tǒng)所涵蓋典型省會級供電區(qū)域1 個，分為送端和受端兩個區(qū)域；電網(wǎng)總體規(guī)模為1000 kV 變電站2 座、±800 kV 換流站2 座（負荷側(cè)換流站為等值系統(tǒng)）、500 kV 變電站不少于 10座、220 kV 廠站不少于18 座、110 kV 廠站不少于50 座、35 kV 廠站不少于20 座，配電線路不少于600 條。

考慮風(fēng)、光、儲、柔性負荷的接入，建設(shè)源網(wǎng)荷儲互動的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，按不同類型負荷、發(fā)電的特性，構(gòu)建負荷曲線、發(fā)電曲線，建立不同季節(jié)、不同天氣下的各種典型負荷曲線，研究柔性負荷、微電網(wǎng)、分布式電源與配電網(wǎng)的智能控制策略。

構(gòu)建典型地調(diào)電網(wǎng)，并對部分變電站10 kV 負荷線路進行延伸，接入配電線路組成片區(qū)配網(wǎng)，包含典型配電線路主干線及部分分支線，包括開閉所、環(huán)網(wǎng)柜、配電室、分接箱、架空線及柱上開關(guān)、箱變、負荷等。配電線路在接線形式上，包含傳統(tǒng)的輻射、多分段聯(lián)絡(luò)、單環(huán)網(wǎng)、雙環(huán)網(wǎng)、拉手環(huán)式等典型的配網(wǎng)接線以及雙環(huán)網(wǎng)、雙花瓣等新型接線。

主配網(wǎng)一體化的綜合性電網(wǎng)仿真平臺使得仿真培訓(xùn)進入一個新階段，通用的仿真平臺將使培訓(xùn)不再過于依靠特定的物理設(shè)備，從而大幅降低培訓(xùn)成本，同時數(shù)字化的可視化仿真技術(shù)的使用也使得培訓(xùn)現(xiàn)場性增強，提高了培訓(xùn)的效率和效果。不止如此，這些成果的獲得也將推動主配一體化綜合性電網(wǎng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)朝著培訓(xùn)方法更豐富、逼真程度和培訓(xùn)效率不斷提高的方向發(fā)展，從而使未來的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)更具通用性和開放性。

2.2 主網(wǎng)調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計

主網(wǎng)調(diào)度仿真培訓(xùn)平臺是針對主網(wǎng)調(diào)度員的典型工作任務(wù)進行仿真，包含系統(tǒng)操作、事故處理、異常處理和方案編制等部分。其中系統(tǒng)操作主要是對電能量管理系統(tǒng)（EMS）進行畫面調(diào)閱、供電路徑查詢等操作；事故處理包含對饋供線路、充電線路、同塔雙回線路、復(fù)合線路等故障處理，變壓器瓦斯動作、過負荷、套管故障、冷卻系統(tǒng)等故障處理，單母線、母線死區(qū)、母線失靈等故障處理，以及系統(tǒng)解列、振蕩、諧振和變電站全停等故障處理；異常處理包含變壓器油溫、超重載，斷路器異常及刀閘發(fā)熱，保護裝置通道及告警等異常處理；方案編制包含新設(shè)備投運方案和電網(wǎng)黑啟動方案編制。通過高逼真地體驗電力系統(tǒng)的變化情況，可以支持對調(diào)度人員的運行監(jiān)視、設(shè)備操作及故障處理的培訓(xùn)。

2.3 配網(wǎng)調(diào)度仿真培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計

為適應(yīng)新型電力系統(tǒng)建設(shè)下有源配電網(wǎng)發(fā)展趨勢，配網(wǎng)調(diào)度仿真平臺應(yīng)堅持需求導(dǎo)向、以用為本、適度超前的原則。該系統(tǒng)應(yīng)具備開展電能量管理系統(tǒng)（EMS）應(yīng)用、填寫操作票、事故處理、電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行4個大類的培訓(xùn)。其中電能量管理系統(tǒng)（EMS）部分應(yīng)包含畫面調(diào)閱、歷史曲線模塊使用的功能；填寫操作票部分包含10 kV 線路開關(guān)、電容器、饋供線路、母線、電壓互感器等設(shè)備停復(fù)役操作，10 kV 開關(guān)保護、開關(guān)重合閘、備自投、電容器等設(shè)備停啟用操作；事故處理部分包含線路、變壓器等設(shè)備過負荷，以及一次設(shè)備故障和二次設(shè)備拒動處理等功能；電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行部分包含運行方式調(diào)整、N- 1 安全校核、設(shè)備補償容量和功率因素分析、低周低壓減載方案分析等模塊。

2.4 變配電運維培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計

變配電運維培訓(xùn)平臺是對變電站進行三維仿真建模及電網(wǎng)拓撲建模，實現(xiàn)基于電力設(shè)備運行過程的詳細仿真，將變電站設(shè)備操作邏輯、保護動作行為、告警信息報文等一次、二次系統(tǒng)的邏輯行為進行再現(xiàn)，使學(xué)員能在高仿真度的實際工作場景中進行倒閘操作、事故處理、填寫操作票、巡視缺陷和帶電檢測等相關(guān)培訓(xùn)。其中倒閘操作包含線路、母聯(lián)開關(guān)等設(shè)備在運行、備用和檢修3個狀態(tài)間的轉(zhuǎn)化；事故處理包含一次設(shè)備單相和相間故障處理，開關(guān)拒動、二次回路等故障排除；填寫操作票包含變壓器、母線、線路、電壓互感器和斷路器等一次設(shè)備由運行轉(zhuǎn)檢修或檢修轉(zhuǎn)運行狀態(tài)等操作過程；巡視缺陷包含線路間隔、主變間隔、母線設(shè)備的巡視和缺陷檢查； 帶電檢測包含開關(guān)柜局放檢測、GIS 氣室局放檢測、變壓器鐵芯及相關(guān)附件接地電流帶電檢測。同時該仿真平臺應(yīng)具備支持地調(diào)、配調(diào)的聯(lián)合反事故演習(xí)的能力。

2.5 電力調(diào)度維護員培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計

針對電力調(diào)度維護員，系統(tǒng)支持開展操作系統(tǒng)基礎(chǔ)知識，正確完成主站自動化系統(tǒng)前置點表及通道配置，主站自動化系統(tǒng)圖模建立、曲線繪制，主站自動化系統(tǒng)常用功能，采樣定義和查詢、告警查詢與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備登錄、基本查詢及備份等崗位內(nèi)容；根據(jù)工作任務(wù)，正確完成前置報文分析，接入節(jié)點路由器配置，加密機配置、備份，公式制作、報表模板制作，調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)簡單故障排查等崗位工作內(nèi)容；根據(jù)典型工作任務(wù)，開展局域網(wǎng)組建、主機設(shè)備安全加固、多點故障引起的通道中斷處理、網(wǎng)絡(luò)故障排查處理、廠站數(shù)據(jù)不刷新異常處理、達夢數(shù)據(jù)庫操作、遙控異常及缺陷處理操作與告警信號不上告警窗故障排查處理等崗位工作內(nèi)容。

2.6 主配一體監(jiān)控系統(tǒng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計

主配一體監(jiān)控系統(tǒng)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計能夠提供調(diào)度監(jiān)控、拓撲著色、越限重載功能、饋線自動化、負荷曲線、發(fā)電曲線（風(fēng)電、光伏、儲能）、發(fā)電計劃互動場景模擬，主要為監(jiān)控人員開展監(jiān)控業(yè)務(wù)、監(jiān)控管理、系統(tǒng)應(yīng)用、遠方操作等相關(guān)培訓(xùn)。其中監(jiān)控業(yè)務(wù)包含監(jiān)控信號辨識和處理、保護裝置異常信息處理、電壓調(diào)整、單相接地拉路處理、力率越限處理、一次設(shè)備故障處理；監(jiān)控管理包含監(jiān)控信息表的編制及審核；系統(tǒng)應(yīng)用包含遙控異常處理、監(jiān)控置牌、檢修置牌和系統(tǒng)查閱；遠方操作包含開關(guān)、重合閘、線路遠方試送電等操作及操作過程故障處置。

3 教員與學(xué)員系統(tǒng)

軟件首先需要對班級、學(xué)員進行管理（增加、修改、刪除)，導(dǎo)入標準案例，在標準案例的基礎(chǔ)上出題，然后導(dǎo)入學(xué)員設(shè)計后的SCD，根據(jù)標準和學(xué)員的操作記錄進行評分。

3.1 評分模塊的功能

本子系統(tǒng)通過解析標準操作記錄文件與學(xué)員的操作記錄文件，再根據(jù)評分標準，對解析出的標準操作記錄文件與學(xué)員操作記錄文件進行比對，計算出學(xué)員的總得分。

3.2 班級及學(xué)員信息管理

建立班級的名稱、簡介，學(xué)員的編號、姓名、單位、工種、職稱、學(xué)歷、參工時間。

3.3 評分標準管理

建立和修改錯誤操作記錄，通信配置錯誤，文件頭錯誤等子項的分數(shù)及每項的總分。

3.4 自動及手動評分

通過解析標準操作記錄文件與學(xué)員的操作記錄文件，再根據(jù)評分標準，對解析出的標準操作記錄文件與學(xué)員操作記錄文件進行比對，計算出學(xué)員的總得分。

根據(jù)系統(tǒng)自動比對出的內(nèi)容，可以手動修改每項的分數(shù)，然后計算出學(xué)員的總得分。

3.5 評分統(tǒng)計

以班級為基本單位，統(tǒng)計出本班級下參與評分的學(xué)員的得分情況，及每班級的最高分數(shù)、最低分數(shù)、平均分數(shù)等信息。

3.6 信息的保存

系統(tǒng)根據(jù)班級信息分類保存班級、學(xué)員的基本信息及學(xué)員的考試分數(shù)數(shù)及統(tǒng)計信息等。

4 系統(tǒng)操作流程

本子系統(tǒng)的任務(wù)是總結(jié)110、220、500 kV的操作記錄文件在頭文件、通信子網(wǎng)、各保護與智能終端的虛連接等方面的特點，通過自動出題與手工選擇， 完成題目選擇，對加載的案例進行出題，將錯題記錄在界面上顯示，生成試題文件，并將錯題記錄保存成文本文件。

4.1 加載案例文件

加載案例文件后，對案例進行解釋，并在界面左邊表格中顯示該案例的所有名、描述。

選中左邊表下方的“允許排序”檢查框，則可點擊表的“設(shè)備名”“設(shè)備描述”兩列的標題頭，可對各事故過程進行排序。

取消“允許排序”檢查框，則恢復(fù)到案例中原始的錯誤操作順序。

4.2 選擇出錯題的規(guī)則

在程序界面右上角給出出題規(guī)則，共4 類：頭文件錯誤、變電站巡視錯誤、通信錯誤、操作錯誤。頭文件錯誤、變電站節(jié)點錯誤，出題人可進行選擇。巡視錯誤又分為設(shè)備巡視、告警、事故處理3 類錯誤，出題人可進行選擇。

4.3 自動預(yù)分配各錯題

點擊屏幕中央的按鈕“ 自動預(yù)分配各案例錯題”，程序按照110(220) kV與500 kV 兩類模板，針對當(dāng)前案例中各一次設(shè)備、二次設(shè)備進行自動預(yù)分配各類錯題，原則上同一類不進行重復(fù)出題，盡量保證這兩大類設(shè)備均勻出題。

5 結(jié)束語

依托主配網(wǎng)一體化的綜合性電網(wǎng)仿真平臺能夠提供為主網(wǎng)調(diào)度、配網(wǎng)調(diào)度、運維監(jiān)控等專業(yè)開展技術(shù)技能培訓(xùn)、鑒定考評等工作。該系統(tǒng)基于主配網(wǎng)一體化設(shè)計，配網(wǎng)的操作導(dǎo)致電力系統(tǒng)運行方式變化也能在主網(wǎng)調(diào)度和監(jiān)控信號上進行反饋，有利于培養(yǎng)新型電力系統(tǒng)建設(shè)所須要的復(fù)合型人才培養(yǎng)，為企業(yè)提質(zhì)增效做出貢獻，具有較強的示范意義。