第1个回答 2009-05-14
随着微型计算机的运算速度及图形处理能力大大提高，在微机上开发大型仿真系统软件已成为可能。本文提出的微机型变电站仿真技术，与传统的变电站仿真系统相比，具有功能齐全、造价便宜、安装、调试、维护方便等特点。
关键词：微型计算机 仿真技术 变电站仿真
1 引言
为保证电网安全经济运行及提高电力公司 的整体管理效率，对在线的电网调度自动化系统的功能要求越来越多，对电网调度员、变电站运行人员的要求也越来越高，他们不仅要了解和掌握设备的功能和运行特性，而且还要掌握正常工况下的各种操作技能和事故状态下的判断、分析和快速应变能力。因此，提高地区调度员、变电站运行人员的素质是急待解决的重要问题。
本文提出的单机版变电站仿真技术，就是集庞大的仿真系统于一台微机上，仿真对象的硬件系统采用逼真、形象的软表盘系统软件模拟，仿真对象的一次系统采用结构合理的全物理过 程模块化数学模型实现，仿真对象的二次系统按实际系统1:1仿真。这样，本仿真系统的静态、动态特性与实际系统相同，其故障和现象与实际一致，其相互影响和逻辑关系与实际相 同，使用者将有身临其境的感觉。
2 仿真范围与对象
本仿真系统以淮南供电局金家岭变电所为仿真对象，仿真范围包括：
(1)金家岭站220kV系统
(2)金家岭站110kV系统
(3)金家岭站35kV系统
(4)金家岭站10kV系统
(5)主变压器系统
(6)220V直流系统
(7)中央信号系统
(8)所用变低压供电系统
单机版仿真系统中，仿真变电站主控室盘、所用电盘、蓄电池盘、直流盘、保护盘等操作盘台全部以形象逼真的虚拟盘模拟，在本仿真系统中虚拟盘共计77面。
3 单机版变电站仿真系统的组成
本仿真系统由计算机硬件系统和软件系统组成，无实际模拟屏和相关的接口设备。
3.1 系统硬件构成
硬件系统配置：ceron400微机一台、CD-ROM一台和打印机一台。
3.2 系统软件配置
3.2.1 操作系统
操作系统选用开放式、分布式的多任务SCO UNIX操作系统。UNIX操作系统支持多种计算机硬 件平台，支持单机和网络运行，因此，能够根据用户的要求和系统需要，灵活配置系统。另外，UNIX操作系统还为大型仿真软件提供了丰富的系统功能支持，为仿真系统的开发提供了极大的便利。
仿真系统的图形软件是在UNIX下的X-Window/Motif图形技术基础上开发的，X-Window是多用 户环境下(可用于网络系统)强有力的图形支撑软件。它具有双字节文字处理、多彩色(256种 )显示、图形处理和多级窗口服务等功能。
3.2.2支撑软件
仿真支撑软件是开发仿真机的重要工具，一流的仿真支撑软件不仅可以大大缩短仿真机的研制周期，而且能保证仿真机的整体性能水平，提高其可靠性，增强可维护性和可扩充性。因此，仿真支撑软件对研制一台高水平的仿真机是非常重要的。
本仿真系统所采用的高级仿真支撑软件DB，是一个完整的支撑实时仿真软件开发、调试和执 行的大型软件平台，它由数据库管理系统、源程序生成系统、仿真程序编译系统、连接装入 系统、交互式调试系统、输入输出管理系统、实时执行系统和实时控制系统等部分组成。
3.2.3数学模型
数学模型是仿真系统的核心，它以计算机和虚拟表盘为依托实现对被仿真对象的动态仿真。在本系统中主要采用以下三种模型：
(1)仿真正常状态和故障状态的潮流计算模型
(2)仿真故障状态的短路电流计算模型
(3)仿真开关量的逻辑关系运算模型
由于采用了稀疏矩阵法、追加支路法、二叉树搜索法等一系列优化算法，大大提高了计算速度。对于不同的硬件速度和被仿真系统的规模，稳态潮流、故障潮流及最优潮流的运算周期 最快可达到0.1秒，在本仿真系统中设定为0.25s。
4 单机版变电站仿真系统的功能
淮南供电局金家岭变电站仿真系统是全物理过程的、高性能的、全范围的仿真培训系统，可以实现对变电站主变、母线、开关、自动装置、保护装置及保护压板的投切、倒换等正常操 作和调整的仿真模拟及对各种事故或故障状态的模拟演练。概括而言，该系统具有下述功能：
(1)培训学员熟练正确地掌握设备在各种条件下的基本操作和正常运行中的监视操作技术；
(2)模拟变电站各种故障、事故发生过程，培养和提高学员正确判断、排除各种事故的应变能力，并通过各种故障判断和分析的反复培训，提高对系统运行的综合分析能力；
(3)对学员进行轮训和上岗考核，提供客观反映学员实际操作能力和分析判断能力的手段。
(4)提供变电站运行方式的试验比较功能，观察各种方式下的电压及潮流分布，为制定反事故措施及对策提供验证环境。
(5)可在培训装置上完成保护和自动控制系统的研究、修改及其参数整定和验证功能。
(6)在培训装置上，能对运行设备改进前、后的运行状态提供验证环境。
(7)培训继电保护人员及其他学员，通过动态二次图，提高变电运行人员对二次系统图的阅读能力，加深理解保护原理，熟悉其信号传递过程。
5 结论
本系统与传统的变电站仿真培训系统相比，节省了价格昂贵、庞大的硬件系统和I/O接口系统，大大降低了成本，维护更为方便，增加了二次系统可视化功能和形象逼真的软表盘系统。该系统已在淮南供电局投入试运行。