高速鐵路牽引變電所仿真運(yùn)行實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的實(shí)踐與探討

支崇玨

【摘 要】高速鐵路牽引變電所仿真運(yùn)行實(shí)訓(xùn)室能夠?qū)ψ冸娺\(yùn)行人員進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)視、設(shè)備巡視、倒閘操作、兩票辦理、事故處理等專業(yè)技能培訓(xùn)，而且還可以對變電站運(yùn)行人員進(jìn)行技能培訓(xùn)與考核，技能競賽，開展自主學(xué)習(xí)，進(jìn)行設(shè)備改造研究等。為高速鐵路牽引供電專業(yè)運(yùn)維人員提供全范圍、全過程、全方位的培訓(xùn)環(huán)境，降低培訓(xùn)成本，增強(qiáng)培訓(xùn)效果，提高培訓(xùn)效率。

【關(guān)鍵詞】高速鐵路；牽引變電所；仿真；實(shí)訓(xùn)室

1 建設(shè)牽引變電所仿真運(yùn)行實(shí)訓(xùn)室的必要性

為了開展高速鐵路牽引變電所運(yùn)行和檢修課程的教學(xué)，大部分的院校都選擇在校園內(nèi)建設(shè)一套模擬變電所的設(shè)備，投資巨大而且占地面積也非常大，并且考慮到資金以及安全的因素，只能采用一次設(shè)備模擬，二次設(shè)備真實(shí)的方式來建設(shè)。但是模擬變電所建成后，無法模擬故障，更無法進(jìn)行故障排除的講解。對于學(xué)生來說動(dòng)手訓(xùn)練機(jī)會(huì)少，既有設(shè)備拆解后還原難度大。也無法判斷學(xué)生是否理解電路接線圖等重要變配電知識。因此模擬變電所對于開展?fàn)恳冸娝n程的教學(xué)還是具有一定的局限性。為了解決上述問題，在模擬變電所的基礎(chǔ)之上，我校建設(shè)了高速鐵路牽引變電所仿真運(yùn)行實(shí)訓(xùn)室。

高速鐵路牽引變電所仿真運(yùn)行實(shí)訓(xùn)室可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、師資等教學(xué)條件的不足，無需硬件投資，可大大降低實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)成本，并且開展虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)安全可靠，能避免學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中發(fā)生意外事故。作為模擬變電所的補(bǔ)充，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果得到明顯提升，還可以促進(jìn)教學(xué)觀念的改進(jìn)，對提高實(shí)踐教學(xué)的質(zhì)量，有著十分重要的意義。

2 牽引變電所仿真運(yùn)行實(shí)訓(xùn)室的功能

我院建設(shè)的高速鐵路牽引變電所仿真運(yùn)行實(shí)訓(xùn)室以京滬高鐵的牽引變電所為模型，建立仿真的牽引變電所，建設(shè)完成的高速鐵路牽引變電所仿真運(yùn)行實(shí)訓(xùn)室具有以下功能：

2.1 變電運(yùn)行培訓(xùn)功能

高速鐵路牽引變電所仿真系統(tǒng)中所有設(shè)備的外觀、操作方式、顯示及其操作等均與參照對象保持一致。學(xué)生可通過全三維虛擬變電所系統(tǒng)對變電所設(shè)備進(jìn)行認(rèn)知學(xué)習(xí)，可在三維虛擬變電所內(nèi)漫游，可以熟悉設(shè)備的布局，部件的位置。

1） 監(jiān)視巡視

（1）牽引變電所仿真系統(tǒng)能完全、逼真地模擬各種環(huán)境和運(yùn)行工況下的高速鐵路牽引變電所，動(dòng)畫逼真，操作簡單，方便快捷，易于運(yùn)行人員掌握。

（2）牽引變電所仿真系統(tǒng)能能按照相關(guān)規(guī)程規(guī)定要求，對所內(nèi)設(shè)備的狀態(tài)、動(dòng)作信號和異常信號進(jìn)行監(jiān)視。

（3）牽引變電所仿真系統(tǒng)應(yīng)用三維交互式漫游系統(tǒng)，能對仿真牽引變電所的各類設(shè)備按照相關(guān)規(guī)范及現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程的要求，進(jìn)行全方位的設(shè)備巡視。

（4）學(xué)生按照部頒與現(xiàn)場制定的運(yùn)行規(guī)程對站內(nèi)外設(shè)備和回路進(jìn)行巡視，并選擇巡視所用的所有專用工具。

2） 運(yùn)行操作

牽引變電所仿真系統(tǒng)能直觀地模擬變電運(yùn)行人員的操作環(huán)境，在綜自和常規(guī)等不同方式實(shí)現(xiàn)對牽引變電所內(nèi)仿真對象的操作。

（1）牽引變電所仿真系統(tǒng)的運(yùn)行操作不僅涵蓋牽引變電所典型倒閘作業(yè)票中的所有操作，還包括操作前后的接聽調(diào)令、模擬操作、安全操作工具的準(zhǔn)備和使用、操作匯報(bào)、安全設(shè)施設(shè)置、辦理工作票等。

（2）牽引變電所仿真系統(tǒng)能對仿真牽引變電所的各類仿真設(shè)備按照相關(guān)規(guī)范及現(xiàn)場運(yùn)行規(guī)程的要求進(jìn)行虛擬操作，完成仿真站內(nèi)設(shè)備的各種運(yùn)行操作工作。

（3）牽引變電所仿真系統(tǒng)具備一、二次設(shè)備的防誤操作報(bào)警功能。

3）倒閘作業(yè)票辦理

牽引變電所仿真系統(tǒng)中建立了典型倒閘作業(yè)票票庫，變電運(yùn)行人員在牽引變電所仿真系統(tǒng)中能按照相關(guān)規(guī)程規(guī)定的要求，完成倒閘作業(yè)票的填寫、辦理、終結(jié)等工作。能實(shí)現(xiàn)對變電運(yùn)行人員辦理全過程的仿真培訓(xùn)，并能對變電運(yùn)行人員在辦理過程中的錯(cuò)誤進(jìn)行警示。

4）事故處理演練

牽引變電所仿真系統(tǒng)能夠進(jìn)行各種電氣設(shè)備及其相關(guān)故障的處理演練，運(yùn)行人員通過相應(yīng)的操作進(jìn)行故障的處理，處理成功可恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行；若處理錯(cuò)誤，將造成故障無法排除或進(jìn)一步擴(kuò)大。通過事故處理演練能培訓(xùn)牽引變電所運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，并依據(jù)進(jìn)行故障處理的能力。

（1）牽引變電所仿真系統(tǒng)以模擬牽引變電所內(nèi)事故為主，能夠模擬各種事故的故障過程。

（2）對于由運(yùn)行人員誤操作產(chǎn)生的故障，仿真系統(tǒng)將根據(jù)當(dāng)時(shí)的運(yùn)行工況和誤操作產(chǎn)生的后果自動(dòng)進(jìn)行響應(yīng)，能對運(yùn)行人員的處理繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)視。

（3）教師可以人為加入指定設(shè)備故障，由學(xué)生來逐步進(jìn)行故障原因的查找，使學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力得以提高。

5）記錄評分

仿真系統(tǒng)能對變電運(yùn)行人員進(jìn)行的仿真操作演練全過程記錄；能對受訓(xùn)人員操作演練的過程進(jìn)行評價(jià)；能對操作的關(guān)鍵步驟進(jìn)行量化分值，對受訓(xùn)人員的操作成績進(jìn)行打分。

6）實(shí)踐教學(xué)管理

教師機(jī)擁有功能如下：運(yùn)行/凍結(jié)、工況快存、工況選擇、故障控制、就地操作功能、外部參數(shù)、監(jiān)視變量、操作記錄、自動(dòng)評分等。教師機(jī)操作簡便，界面友好，有利于教師開展實(shí)踐教學(xué)。

3 高速鐵路牽引變電所仿真實(shí)訓(xùn)室建設(shè)成效

高速鐵路牽引變電所仿真實(shí)訓(xùn)室仿真實(shí)現(xiàn)了變電所所有的功能。在學(xué)生的實(shí)訓(xùn)過程中能有效地對學(xué)生在牽引變電所中相關(guān)的工作進(jìn)行針對性的訓(xùn)練。

1）訓(xùn)練學(xué)生電路分析能力

仿真系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)、動(dòng)態(tài)的顯示變電所的電路原理圖。在電路原理圖上，設(shè)置相應(yīng)的操作按鈕，用以對各原理圖的瀏覽與查看。電路原理圖應(yīng)能夠根據(jù)保護(hù)盤、GIS柜等設(shè)備的操作變化，實(shí)時(shí)發(fā)生相應(yīng)的變化，學(xué)生能夠在電路原理圖上清晰的觀察到開關(guān)設(shè)備的變化情況及電路的得失電情況。

2）訓(xùn)練學(xué)生對工具的使用能力

學(xué)生能夠?qū)ぞ叩耐庥^進(jìn)行認(rèn)知，在檢修的過程中，學(xué)生需選擇正確的工具才能進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)選擇錯(cuò)誤時(shí)，系統(tǒng)能夠給出提示。

3）訓(xùn)練學(xué)生檢修項(xiàng)目的工作流程

學(xué)生能夠進(jìn)行按照真實(shí)的檢修作業(yè)流程，進(jìn)行檢修工作的演練。系統(tǒng)在全三維環(huán)境下，能夠?qū)z修項(xiàng)目中的設(shè)備進(jìn)行檢查，學(xué)生通過對變電所各類設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行觀察，并給出判斷的結(jié)果。

4）訓(xùn)練學(xué)生故障處理的能力

牽引變電所仿真系統(tǒng)能夠再現(xiàn)現(xiàn)場常見的事故和現(xiàn)象，特別是對于那些在實(shí)際牽引變電所很少發(fā)生而又必須正確判斷、快速進(jìn)行處理的故障。 有些故障在實(shí)際現(xiàn)場很難遇到，但學(xué)生可以在仿真系統(tǒng)中預(yù)先進(jìn)行故障處理的訓(xùn)練，能力提升效果顯著。

4 結(jié)論

高速鐵路牽引變電所仿真運(yùn)行實(shí)訓(xùn)室為高速鐵路牽引供電專業(yè)運(yùn)行、維護(hù)等人員提供全范圍、全過程、全方位的培訓(xùn)環(huán)境，通過仿真實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)，降低了實(shí)踐教學(xué)的成本，增強(qiáng)了實(shí)踐訓(xùn)練的效果，提高實(shí)訓(xùn)效率，解決了高鐵牽引供電專業(yè)受場地限制，同時(shí)經(jīng)費(fèi)有限無法采購大量高壓設(shè)備，及電壓過高不利于開展實(shí)踐教學(xué)的難題，也為高速鐵路牽引供電職工培訓(xùn)提供新的思路，取得了新突破。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鄧小桃.關(guān)于高職電氣化鐵道技術(shù)專業(yè)模擬變電所實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的探討[J].科教導(dǎo)刊.2014 （02）：34-50.

[2]曾德軍.淺談高職院校創(chuàng)建“虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室”的構(gòu)想[J].科學(xué)咨詢（科技·管理）.2013（09）：55-56.

[3]蔣多暉，曹小玲.變電站運(yùn)行仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式改革與實(shí)踐[J].安徽電氣工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2013（09）：121-125.

[4]竇河群.面向在職培訓(xùn)的變電站仿真機(jī)的基本配置和功能[J].電力設(shè)備.2000（z1）74-76.

[5]朱菁.仿真機(jī)在變電運(yùn)行人員培訓(xùn)中的應(yīng)用[J].中國職業(yè)技術(shù)教育.2004（30）34-35.

[責(zé)任編輯：張濤]