智能變電站仿真實(shí)訓(xùn)室建設(shè)初探

郭劍峰，伍家潔，劉　赟

(重慶電力高等?？茖W(xué)校，重慶 400053)

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智能變電站仿真實(shí)訓(xùn)室建設(shè)初探

郭劍峰，伍家潔，劉赟

(重慶電力高等專科學(xué)校，重慶 400053)

以重慶電力高等專科學(xué)校為例，分析電力類高職院校變電站實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的現(xiàn)狀，探討智能變電站實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案，在結(jié)合傳統(tǒng)方案優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，建設(shè)出能更好地滿足電力系統(tǒng)專業(yè)學(xué)生實(shí)訓(xùn)和企業(yè)職工培訓(xùn)要求的實(shí)訓(xùn)室。

變電站；實(shí)訓(xùn)室；電氣工程

20世紀(jì)90年代中期，我國(guó)逐漸對(duì)高等職業(yè)技術(shù)教育加大發(fā)展力度，高等職業(yè)教育已是高等教育不可缺失的部分[1]，把提高質(zhì)量作為重點(diǎn)，實(shí)行工學(xué)結(jié)合、校企合作、頂崗實(shí)習(xí)的人才培養(yǎng)模式[2]。在這種模式下，校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地在校內(nèi)教學(xué)階段發(fā)揮著重要的作用，同時(shí)也能提供社會(huì)培訓(xùn)服務(wù)[3]。也就是說，職業(yè)教育學(xué)校實(shí)訓(xùn)基地的利用不僅能提高學(xué)生的實(shí)踐操作技能，還能對(duì)企業(yè)相關(guān)崗位人員進(jìn)行操作技能培訓(xùn)。通過對(duì)企業(yè)人員培訓(xùn)進(jìn)一步提高實(shí)訓(xùn)基地與實(shí)際崗位之間的聯(lián)系，從而提高學(xué)生的實(shí)踐操作技能。因此，高職教育中，實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)顯得非常重要，不僅要滿足理論與實(shí)踐相結(jié)合的要求，還要根據(jù)實(shí)際技術(shù)的發(fā)展，不斷更新改造，滿足生產(chǎn)培訓(xùn)的要求。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整升級(jí)，各行業(yè)對(duì)高技能人才的要求有了新的變化。隨著智能電網(wǎng)的逐步推行，先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、設(shè)備技術(shù)、控制方法以及決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，在新型智能設(shè)備的運(yùn)用、測(cè)試技術(shù)方面對(duì)從業(yè)人員提出了新的要求。為緊跟電力系統(tǒng)發(fā)展的步伐，提升學(xué)生就業(yè)、從業(yè)能力，滿足對(duì)傳統(tǒng)從業(yè)人員培訓(xùn)的需求，以及進(jìn)一步提升服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)、服務(wù)電力行業(yè)的能力， 迫切需要新建智能電網(wǎng)、智能變電站等相關(guān)硬件設(shè)備，以促使相應(yīng)軟實(shí)力的提升。

1　變電站仿真實(shí)訓(xùn)室現(xiàn)狀

目前筆者所在學(xué)校的實(shí)訓(xùn)室主要有二維仿真、三維仿真、實(shí)習(xí)變電站等，每種類型的實(shí)訓(xùn)室都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。

二維仿真可以在計(jì)算機(jī)上模擬變電站的各種倒閘操作、事故處理等。其界面清楚、操作簡(jiǎn)單、容易上手，但很難在計(jì)算機(jī)上看到變電站的實(shí)際具體布局，無法判斷設(shè)備的實(shí)際位置、外觀結(jié)構(gòu)及與其他設(shè)備之間的關(guān)系等，使得各種倒閘操作仍停留在對(duì)理論的驗(yàn)證上，而無法讓學(xué)員了解現(xiàn)場(chǎng)具體的操作走位、設(shè)備的變位情況，也無法讓學(xué)員確認(rèn)隔離開關(guān)、斷路器的分(合)閘位置等。這種仿真模式適合時(shí)間短，且主要針對(duì)倒閘操作和事故處理的原則性知識(shí)培訓(xùn)。

三維仿真采用三維技術(shù)，用三維圖像仿真現(xiàn)實(shí)的變電站(見圖1)，能讓學(xué)員掌握倒閘操作、巡回檢查和事故處理等變電站運(yùn)行所需要的技能，但是操作復(fù)雜，學(xué)員上手較難，需要花費(fèi)不少的時(shí)間在對(duì)軟件操作的練習(xí)上，且學(xué)員很難從軟件中建立整個(gè)變電站的全局觀；對(duì)于二次系統(tǒng)只能進(jìn)行定值更改、壓板投退等簡(jiǎn)單操作，無法對(duì)二次系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試等。這種模式適合時(shí)間長(zhǎng)，且主要針對(duì)變電站運(yùn)行的培訓(xùn)。

圖1　三維仿真一次場(chǎng)景

實(shí)習(xí)變電站是由實(shí)際電氣設(shè)備構(gòu)建的一個(gè)真實(shí)變電站(見圖2)，能讓學(xué)員置身于實(shí)際環(huán)境下，對(duì)變電站有直觀的認(rèn)識(shí)。學(xué)員可以在實(shí)習(xí)變電站進(jìn)行各種運(yùn)行操作，還能對(duì)其中的設(shè)備進(jìn)行各種測(cè)試。同時(shí)，變電站通常不帶電，也能保證學(xué)員的安全。但此類實(shí)訓(xùn)室造價(jià)昂貴，占地面積較大，因此通常選用接線方式較簡(jiǎn)單、電壓等級(jí)較低的變電站進(jìn)行仿真以節(jié)約成本。相應(yīng)地，該變電站的倒閘操作和事故處理也較為簡(jiǎn)單，對(duì)于學(xué)員操作水平的提升所起的作用不足。因此，此模式主要適合對(duì)變電站的認(rèn)識(shí)和基本的倒閘操作練習(xí)以及對(duì)設(shè)備的檢修維護(hù)實(shí)訓(xùn)。

圖2　實(shí)習(xí)變電站

2　智能變電站實(shí)訓(xùn)室建設(shè)

綜合以上各類仿真實(shí)訓(xùn)室的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合對(duì)智能變電站培訓(xùn)的需求，筆者所在學(xué)校充分利用行業(yè)辦學(xué)與高等教育的優(yōu)勢(shì)，于2014年借力中央財(cái)政支持地方高校發(fā)展專項(xiàng)資金立項(xiàng)“智能變電站運(yùn)行實(shí)驗(yàn)室及培訓(xùn)中心”。該實(shí)訓(xùn)室以真實(shí)變電站為原型，開發(fā)制造真型、可操作的等比智能高壓設(shè)備模型?？刹僮髂Ｐ拖到y(tǒng)能真實(shí)反映智能變電站一次系統(tǒng)的接線方式、運(yùn)行方式和倒閘操作全過程，并能配合真實(shí)的智能變電站二次系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一、二次設(shè)備聯(lián)動(dòng)，以最經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)智能變電站的運(yùn)行、設(shè)備巡視、倒閘操作和故障處理，且全程可視化，有效解決了現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)設(shè)備不可觸碰、操作培訓(xùn)難的問題。

該實(shí)訓(xùn)室一次系統(tǒng)以大石220 kV智能變電站為原型，自主研發(fā)，合作制造了真型、可操作、定比的模型沙盤(見圖3)。它直觀展現(xiàn)了新型一次設(shè)備的外觀，如隔離斷路器、封閉式管母線、二次設(shè)備預(yù)制艙等，展示出了智能變電站立體的布置結(jié)構(gòu)、電氣接線及運(yùn)行方式。它給學(xué)習(xí)者帶來強(qiáng)烈的視覺沖擊，可幫助在校學(xué)生、智能變電站運(yùn)行人員、常規(guī)站新入職人員盡快建立智能變電站的整體概念，理解設(shè)備運(yùn)行巡視路線，熟悉工作環(huán)境。

同時(shí)，借助真實(shí)的二次屏柜及監(jiān)控系統(tǒng)(見圖4)，接通系統(tǒng)遙信、遙控通道，實(shí)現(xiàn)了一、二次設(shè)備聯(lián)動(dòng)，并以最經(jīng)濟(jì)的方式實(shí)現(xiàn)了智能變電站的倒閘操作和故障處理，完整模擬了變電站的真實(shí)運(yùn)行，對(duì)各類變電站運(yùn)行人員培訓(xùn)極為有效。

該智能變電站實(shí)訓(xùn)室的二次系統(tǒng)(含測(cè)試平臺(tái))以大石站為對(duì)象，考慮到實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地及經(jīng)濟(jì)性，在保證基本功能不變的前提下，首先簡(jiǎn)化二次系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為單以太網(wǎng)，其次對(duì)220 kV電氣設(shè)備保護(hù)采用單套配置模式。整個(gè)系統(tǒng)可進(jìn)行GOOSE文件、CID文件等配置下傳，GOOSE、SV、MMS報(bào)文檢查，規(guī)約一致性測(cè)試、過程層測(cè)試、間隔層測(cè)試、站控層測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試等數(shù)十個(gè)項(xiàng)目試驗(yàn)和測(cè)試?？捎糜谥悄茏冸娬颈Ｗo(hù)人員的上崗培訓(xùn)及技能競(jìng)賽的賽前培訓(xùn)。

圖3智能變電站一次模型

圖4　智能變電站實(shí)訓(xùn)室二次保護(hù)部分

此外，還配備了基于3D全景技術(shù)的混合仿真系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含了大石站一次設(shè)備、二次設(shè)備、自動(dòng)化系統(tǒng)和相關(guān)電網(wǎng)。并針對(duì)其中主變壓器、220 kV線路系統(tǒng)、110 kV線路系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字物理式混合仿真。該系統(tǒng)提供直觀了解智能變電站運(yùn)行的平臺(tái)，可視化的現(xiàn)場(chǎng)感實(shí)現(xiàn)了巡檢模擬，并為培訓(xùn)運(yùn)行人員和業(yè)務(wù)運(yùn)行提供軟件基礎(chǔ)。

3　智能變電站實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的意義

3.1改善理論和實(shí)踐教學(xué)條件，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量

新一代變電站實(shí)訓(xùn)室建成后，能為電力類高職高專院校的發(fā)電廠及電力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)等多個(gè)專業(yè)的學(xué)生提供理論和實(shí)踐一體化的變電站運(yùn)行學(xué)習(xí)平臺(tái)。讓學(xué)生接觸變電站設(shè)備及運(yùn)行測(cè)試，進(jìn)行二次設(shè)備的裝置功能檢測(cè)、模型檢測(cè)、通信服務(wù)檢測(cè)能力培訓(xùn)?？梢孕略龊芏鄬?shí)訓(xùn)項(xiàng)目，滿足學(xué)生課程教學(xué)、設(shè)計(jì)、職業(yè)鑒定、實(shí)訓(xùn)、創(chuàng)新實(shí)踐等教學(xué)需求，使學(xué)生的專業(yè)理論素養(yǎng)和工程實(shí)踐能力、工程創(chuàng)新能力得到更好的培養(yǎng)，提高學(xué)生的就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3.2增強(qiáng)社會(huì)服務(wù)能力，為電力行業(yè)和地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展做貢獻(xiàn)

利用變電站運(yùn)行實(shí)驗(yàn)室和培訓(xùn)中心平臺(tái)的人力、技術(shù)和設(shè)備，為電力行業(yè)發(fā)展急需的智能變電站運(yùn)行、監(jiān)控、調(diào)試人員的技能培訓(xùn)、技術(shù)服務(wù)和職業(yè)鑒定等提供多種服務(wù)方式，對(duì)外進(jìn)行電力企業(yè)人員的技術(shù)培訓(xùn)，可以產(chǎn)生良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。

3.3搭建科研平臺(tái)和實(shí)踐基地，提高教師專業(yè)實(shí)踐能力

可根據(jù)最新的智能變電站進(jìn)行設(shè)計(jì)、建設(shè)，以讓智能變電站運(yùn)行實(shí)驗(yàn)室及培訓(xùn)中心成為設(shè)備先進(jìn)、配備齊全，融教學(xué)、科研、職業(yè)鑒定、培訓(xùn)為一體的多功能平臺(tái)。同時(shí)，也為教師提供科研平臺(tái)和實(shí)踐基地。

3.4豐富教學(xué)內(nèi)容，推進(jìn)專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)

新建實(shí)訓(xùn)室可以進(jìn)一步豐富理論和實(shí)踐一體化教學(xué)內(nèi)容，革新教學(xué)手段，完善“教學(xué)做”一體化新教學(xué)模式和課程教學(xué)內(nèi)容改革，實(shí)現(xiàn)從單一性實(shí)訓(xùn)向綜合性實(shí)訓(xùn)、從驗(yàn)證性實(shí)訓(xùn)向創(chuàng)新型實(shí)訓(xùn)的轉(zhuǎn)變。新建的變電站實(shí)訓(xùn)室可緊跟行業(yè)發(fā)展新趨勢(shì)，及時(shí)更新專業(yè)前沿新技術(shù)，產(chǎn)教融合，穩(wěn)步推進(jìn)專業(yè)內(nèi)涵建設(shè)。

4　結(jié)束語(yǔ)

隨著高職教育的發(fā)展以及工學(xué)結(jié)合人才培養(yǎng)模式的變化，高職院校的實(shí)訓(xùn)室建設(shè)成為學(xué)校建設(shè)的重點(diǎn)。而與變電站運(yùn)行與維護(hù)相關(guān)的實(shí)訓(xùn)室，由于電的特殊性和危險(xiǎn)性，以及學(xué)校條件的限制，無法在學(xué)校建設(shè)一個(gè)與實(shí)際完全一致且結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，能滿足各種實(shí)訓(xùn)及培訓(xùn)要求的實(shí)訓(xùn)室，只能采用仿真的形式。綜合各類變電站仿真實(shí)訓(xùn)室的優(yōu)缺點(diǎn)，筆者所在學(xué)校啟動(dòng)了“智能變電站運(yùn)行試驗(yàn)室及培訓(xùn)中心”項(xiàng)目。該項(xiàng)目建設(shè)集職業(yè)崗位培訓(xùn)與工程技術(shù)研究于一體，緊跟國(guó)家戰(zhàn)略和行業(yè)發(fā)展，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)。以“先進(jìn)性、生產(chǎn)性、實(shí)用性”為原則，突出學(xué)校辦學(xué)特色，并帶動(dòng)學(xué)校內(nèi)涵建設(shè)，以人才、知識(shí)、理論貢獻(xiàn)為基礎(chǔ)，打造特色人才體系，帶動(dòng)其他學(xué)科發(fā)展，從而帶動(dòng)學(xué)校整體教學(xué)水平的提高。

[1]沈高峰.基于職業(yè)崗位的高職理實(shí)一體化實(shí)訓(xùn)室建設(shè)探索[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2015(1)：69-71.

[2]張明明，張倫超.“教學(xué)做”一體化的高職土木工程專業(yè)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)研究[J].價(jià)值工程，2015，34(7)：102-103.

[3]石曉，豆康寧.工學(xué)結(jié)合教學(xué)模式下校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地發(fā)展初探[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2011，29(11)：79-80.

A Study on the Construction of the Simulation Practical Training Room of the Intelligent Substation

GUO Jianfeng，WU Jiajie，LIU Yun

(Chongqing Electric Power College，Chongqing 400053，P.R.China)

Based on the analysis of the current situation of the construction of practical training rooms of the substation in electric power colleges，this paper probes into the scheme of construction of the practical training room of the intelligent substation．With the advantages of the traditional scheme，the newly-constructed practical training room can better meet the requirements of both power-related majors and employees in power enterprises．

substation；practical training room；electric engineering

2015-05-08

郭劍峰(1974-)，講師，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)及其自動(dòng)化。

G712；TM63-4

A

1008- 8032(2016)04- 0011- 03