《换流站仿真培训系统开发技术方案》
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摘 要：换流站设备结构、接线方式和直流控制保护系统逻辑比较复杂,运行维护专业性非常强,建设一套面向特高压直流输电生产人员的高效、全面的仿真培训系统,对运行人员的岗位技能和应急处理能力进行全方位的培训十分必要.换流站仿真培训系统开发的技术方案从总体技术、工作场景、计算与逻辑功能、培训功能等方面进行设计,提出了包含换流站运行人员工作站（OWS）仿真和一二次设备三维场景仿真的培训系统,具备监盘、设备巡检、设备正常操作、设备异常及事故处理等培训功能.
关键词：技术方案;仿真培训系统;换流站
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.02.196
0 引言
我国约有80%的能源资源分布在西部与北部,而近70%的电力负荷集中在中部和东部,呈现“源荷割离”的特点.这要求我国电力系统实现跨区域、远距离和大规模电能输送,将西南水电、西北火电和火电保质保量地送往华北、华中、华东和南方负荷中心,促成“西电东送” 和“北电南送”的电能传输格局.特高压直流输电特别适合于长距离,大功率送电,具有单位造价低,运行损耗小,输送容量大等优点,近年已经在我国投产数条特高压直流输电工程.
远距离大容量输电的高速发展给特高压直流输电的生产运行管理和人才培养带来了巨大的挑战.拥有一支技术全面、经验丰富的特高压系统运行人才队伍是保证特高压电网长期安全运行的必要条件,因此加强相关技术及管理人员的培训显得尤为重要.随着特高压工程的投运,特高压换流站运维人员缺口严重,急需通过仿真培训提高特高压换流站运维人员技术技能水平.为了快速、高效地培养特高压人才,必须加速开展特高压换流站培训系统的建设,以适应特高压电网的培训需求.
1 技术方案研究
1.1 技术设计
换流站仿真培训系统在硬件和软件的设计上以及网络结构上都要遵循开放性的原则,注重系统的可维护性、可扩充性.在选择计算机、网络设备、外部设备、操作系统、开发环境等产品时,要选择符合国际标准的产品（包括产品的各种接口）.要设计遵循各种国际、国内标准的仿真支持平台、换流站仿真、电网仿真、教员与学员系统等软件,从而提高系统的开放性、兼容性、可移植性、可维护性.
针对特高压换流站运行人员的仿真培训的需求,基于标准化、交互式、分布式仿真运行支撑平台,采用特高压换流站与电网一体化联合仿真技术、基于OpenGL的电力系统虚拟场景三维开发引擎技术、组件化可视化特高压换流站虚拟现实建模技术、三维场景交互操作与巡视技术以及“模拟”仿真方式的人机界面动态仿真技术,实现特高压换流站设备与场景虚拟现实建模与仿真、特高压机理模型建模与仿真、运行人员工作站仿真,为特高压换流站仿真培训系统建立一个全方位、全过程、全场景的高逼真度、交互式的特高压直流输电培训模拟环境.
1.2 工作场景设计
培训仿真系统一般应具备运行人员监控站、现场设备区两个工作场景.
1.2.1 运行人员监控站
运行人员监控站为运行人员提供电压、电流、有功、无功等模拟量信息;断路器、隔离开关、变压器状态等开关量信息,满足运行人员对设备运行进行监视的需求.运行人员监控站还可以实现对一次设备和二次设备的远方控制和调节的功能.
1.2.2 现场设备区
现场设备区包含了换流站内的各种一次设备和二次设备的三维动态模型,运行人员通过鼠标、键盘模拟操作设备模型,设备应给出正确的动态反应.在现场设备区运行人员还可以模拟巡视设备,如设备事先设置了异常,设备应能有对应的外在表现从而被巡视人员发现.
1.3 计算与逻辑功能设计
根据运行人员的工作内容,仿真系统应该具备以下计算与逻辑功能：
a .计算交流电网和直流电网混联的网络潮流,将计算的数值储存、显示在运行人员监控站,并能在运行逻辑中随时调用.
b.操作人员对仿真系统进行模拟控制操作时,换流站控制系统应做出正确的逻辑判断并给出正确的动态反应.
c.操作人员对仿真系统进行模拟故障设置时,换流站保护系统应做出正确的逻辑判断并给出正确的故障发展过程.
d.以上各功能之间应能够相互联系、互相影响.
1.4 仿真内容设计
特高压换流站仿真分为交流一二次设备、直流一次设备、直流控制保护设备和辅助系统设备四部分.
1.4.1 交流一二次设备仿真
一次设备主要包括主变压器,断路器,隔离开关,互感器,线路、杆塔、支架、避雷针、母线等.二次设备包括各一次设备所对应的微机保护装置,备用电源自动投入装置、交直流电源装置等,按特高压换流站实际的设置情况进行仿真.仿真设备的外观和表计数据应与设备运行状态相对应,以便于运行人员通过外观和表计数据等对设备进行检查,完成常规巡视和特殊巡视,并能在巡视过程中发现异常或设备缺陷,及时向上级调度汇报.
1.4.2 直流一次设备仿真
直流一次设备主要包括换流阀、换流变压器、平波电抗器、直流母线,直流互感器,交直流滤波器等.系统应能够正确反映设备的正常运行状态和故障情况,正确反映设备的电压、电流关系,冷却系统模型应体现负荷、冷却器投退、环境温度对油温的影响等.能对设备主要部件及其辅助设备、相关回路进行巡视检查.
1.4.3 直流控制保护设备仿真
直流控制保护仿真主要包括设备联锁的仿真、极控制系统的仿真、极保护系统的仿真、站控系統的仿真等.
1.4.4 辅助系统仿真
外冷水系统、内冷水系统、站用电系统、直流电源系统.
1.4.5 安全用具的仿真范围
仿真安全工具室及各种常用的标示牌,安全帽,绝缘手套,绝缘靴,接地线,验电器,围栏等.
2 技术方案创新点
a.研究组件化特高压换流站设备机理仿真模型的建模方法,仿真再现各种工况下特高压换流站设备及其交互行为;
b.研究基于标准化、交互式、分布式仿真运行支撑平台,为特高压换流站与电网一体化联合仿真提供支撑;
c.研究利用虚拟现实技术,开发特高压换流站设备的一体化三维建模工具,利用三维模型构建特高压换流站的全三维仿真,实现换流站一二次场景的三维全景重现,高逼真度地再现换流站交直流一二次设备的正常、异常、事故状态及其动作过程.
3 结论
换流站仿真培训系统应建立一套包含特高压换流站运行人员工作站（OWS）仿真和一二次设备三维场景仿真的培训系统,具有开展监盘、设备巡检、设备正常操作、设备异常及事故处理等培训功能,为直流输电生产运行人员提供一个全范围、全过程、全场景的培训环境.
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本文结论：上文是适合不知如何写换流站和系统开发和仿真方面的系统开发专业大学硕士和本科毕业论文以及关于系统开发论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料.
系统开发引用文献:
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