引言随着我国电网规模的不断扩大，电网结构日益复杂，具有高电压等级和先进自动化设备的变电站不断投入运行，对变电运行人员的技术水平提出了更高的要求。

据统计，在电力系统的各种事故中，由于运行人员的误操作、误判断而造成贻误的事故约占40 %。

可见，要保证电力系统的安全运行，提高运行人员的运行素质则是其中一个关键而基本的重要环节。

变电站作为联系发电厂和用户的中间环节，发挥着变换和分配电能的作用，因此，变电站的安全运行则对保证电力系统的安全可靠地运行。

电力系统运行人员的岗位操作技能是影响电力系统运行安全可靠性的重要因素之一。

电力系统的操作不允许随意进行，电力系统的事故又很少发生，不能将运行的系统当做试验品，不能在真实设备上进行实际操作试验，更不允许人为设置一些事故让学员观察并进行处理。

这些都使运行人员难以在电力系统的正常操作和事故处理中得到充分的训练。

传统采用的方法是通过书本讲授，在图纸或模拟板上练习操作和进行模拟演习，以培养运行人员的操作技能以及处理事故的能力，虽都起了一定的作用，但因缺乏真实感，培训效果不佳。

一旦事故来临，因运行人员见得不多，往往手忙脚乱，不知所措，常常因处理不当，造成事故扩大。

由于电力系统的特殊性，在实际运行过程中的人员培训很难在较短的时间内达到满意的效果，因此建立一个与实际变电站运行状况相同或相似的仿真环境来进行培训十分必要。

随着电力系统的发展，高电压、大容量变电站相继投入运行，在电力系统中占有重要地位，同时先进的自动化技术的应用，都对变电站运行人员的素质提出了更高的要求。

为了适应这种要求，近年来国内有关科研单位和高等院校与运行单位相结合，已开发出了相应的变电站运行人员培训仿真系统。

最初研制的变电站仿真系统沿用电厂仿真的模式，带硬件盘台，计算机也采用工作站，投资很大。

后来逐渐采用PC机代替工作站，还出现了纯软件的仿真模式，并针对变电站培训的内容和特点，增加了智能培训和知识学习的功能，为用户提供了多种选择。

本文变电站仿真培训系统就是把先进的计算机技术与变电站仿真技术相结合，在组态王的基础上逼真地模拟变电站的实时参数、状态变化、发生故障时的各种现象等，使受训者如身临其境，对于正常操作和在实际设备上发生的故障，均可在变电站仿真系统上灵活地反复练习，达到提高运行人员技能水平的目的。

第一章项目介绍及设计总体规划第一节变电站仿真技术现状变电站培训仿真模式变电站仿真培训系统的研究开发已经有近10年的历史，对于以运行人员为培训对象的变电站仿真培训系统而言，目前国内存在两种类型的变电站仿真培训系统。

（1）带硬件盘台与软件仿真相结合的变电培训仿真模式。

这种模式除用常规的计算机作为仿真系统核心外，一般均设置一个与实际变电站相似的主控制室，并按1∶1模拟各电压等级的保护屏、控制屏、中央信号屏等。

屏上的表计、控制开关、红绿灯、按钮、光字牌等无论是外观还是排列位置均与实际变电站相符。

对保护压板、按钮、指示灯、信号掉牌等与变电站运行人员有紧密联系的设备按比例进行缩小仿真。

开关、按钮、压板等操作状态以及在各种运行状态下的表计指示、声光信号、掉牌信号均由工控计算机进行实时监控，并在控制屏上实时反映出来。

操作正确将得到正确的结果，而操作错误则会出现事故状态，因此能非常真实逼真地反映出学员的运行水平和事故处理能力，给培训人员留下深刻的印象，这是该仿真模式最大的优点。

但是缺点也是明显的，系统硬件成本高，可靠性与可维护性较差。

（2）纯软件的变电站培训仿真模式。

这种模式完全是针对目前许多变电站按照综合自动化模式进行设计，因此上述模式传统控制室中的保护屏、控制屏、中央信号屏等物理设备均被计算机监控平台所代替，所有监控功能都通过MMI实现与培训人员的互动。

省去了大量硬件设备，大大提高了可靠性，并且有利于系统更新升级。

如今越来越多的变电站按综合自动化模式进行设计。

综合自动化变电站与常规变电站最大的区别在于二次部分，在硬件和运行维护环境上也存在很大区别。

为了适应这种形势开发综合自动化变电站的仿真培训系统成为当务之急。

第二节设计的基本思路变电站仿真培训系统的设计是在分析在运变电站资料的基础上，建立变电站数字仿真模型，通过组态软件仿真出变电站的运行状况，并且模拟其中的一些实时参数、历史实时曲线、报表以及诸如断路器隔离开关操作等的一些参数，使所设计的变电站仿真系统符合实际需要。

此次设计是以工控组态软件组态王（版本6.53）为开发平台，以某XXXKV变电站为原始模型，采用面向对象的方法，数据仿真与运行操作全部由一台计算机完成，设计出一种采用单机运行模式、使用方便的变电站仿真系统。

第三节系统总体结构设计功能由实时数据显示及操作控制、曲线系统、报表系统、报警系统以及故障模拟等五大功能模块组成，系统的总体结构如图1所示。

图1 变电站仿真培训系统总体结构图设计的基本思路是（1）先熟悉此次设计的主要操作平台——工控组态软件组态王（版本6.53），根据老师所给的袁庄变的图画在组态王中建立工程，建立变电站接线图的仿真画面。

（2）为以后能熟练地建立一些参数的曲线，建立一个新的工程，建立温控曲线。

（3）按温控曲线的定义方法，模拟每条出线的电流和功率因数的曲线。

（4）模拟110KV电压。

（5）根据变压器分接头位置及档位计算出35KV和10KV母线电压，再计算出各回路功率。

（6）画出各线路分图和主变分图，在分图中添加表计用以监控系统实时运行的电流，电压，功率等。

（7）建立实时曲线和历史曲线，用于实时监控和历史数据的调用。

（8）建立报表画面。

第二章开发过程及功能实现第一节开发平台组态王简介组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系用，它以标准的工业计算机软、硬件平台构它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。

通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。

其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。

尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。

通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。

组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。

而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。

它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。

a 使用组态王实现控制系统实验仿真的基本方法：(1)图形界面的设计 (2)构造数据库 (3)建立动画连接 (4)运行和调试b使用组态王软件开发具有以下几个特点: (1)实验全部用软件来实现,只需利用现有的计算机就可完成自动控制系统课程的实验,从而大大减少购置仪器的经费。

(2)该系统是中文界面,具有人机界面友好、结果可视化的优点。

对用户而言,操作简单易学且编程简单,参数输入与修改灵活,具有多次或重复仿真运行的控制能力,可以实时地显示参数变化前后系统的特性曲线,能很直观地显示控制系统的实时趋势曲线,这些很强的交互能力使其在自动控制系统的实验中可以发挥理想的效果。

c在采用组态王开发系统编制应用程序过程中要考虑以下三个方面: (1)图形,是用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。

(2)数据,就是创建一个具体的数据库,并用此数据库中的变量描述工控对象的各种属性,比如水位、流量等。

(3)连接,就是画面上的图素以怎样的动画来模拟现场设备的运行,以及怎样让操作成的集成系统取代传统的封闭式系统。

第二节各功能模块及实现2.2.1变电站总接线图的建立新画面的建立： 在工程浏览器中左侧的树形结构中选择“画面”，在右侧视图中双击“新建”工程浏览器将弹出“新画面”对话框。

在新画面对话框中设置如下图：画面名称：“变电站仿真”对应文件：pic00001.pic( 自动生成，也可以自己定义）注释：（可不填）画面风格：“覆盖式”、大小可变画面边框：“粗边框”画面位置：左边：0 右边：0显示宽度：1376 显示高度：720画面宽度：1367 画面高度 1000在对话框中单击“确定”产生一幅名为“变电站仿真”的画面。

在组态王中利用绘图工具绘出与以下的变电站画面一样的画面，其中的一些断路器及隔离开关的一些线条及边框都应明确的绘出以便于以后对其定义操作等的方便。

不同等级的线路所用线条的颜色不一样，最终应使整个画面看起来整洁，尽量能在一个不需要上下移动的画面中显现出来，利于以后的操作。

选择菜单“文件/全部存”将所完成的画面进行保存。

画面的最终效果如下图所示2.2.2 实时数据库的建立数据库是整个系统最核心的部分。

在基于组态王运行时，变电站的现场状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，系统各个模块均以实时数据库为公用区交换数据，以实现各个部分的协调动作，所有这一切都是以实时数据库为中介环节，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。

为在建立各个数据时，需在组态王工程浏览器中选择数据库下的“结构变量了达到既脱离外部数据源又能实现数据状态等的真实效果，确定通过两个途径实现：(1) 各负荷侧电流、功率因数与高压侧电压采用组态王内置的温控曲线实现，通过对在运变电站典型日的电流、电压曲线的处理，以升温-保温设定方式生成CSV文件，在“应用程序命令语言”中通过相应指令进行调用，从而保持了与现场运行参数的一致性。

《1》以II高袁线出线中模拟电流及功率因数的曲线建立为例： a、建立csv文件b、在画面上放置温控曲线c、用鼠标双击温控曲线控件，则弹出温控曲线属性对话框。

在对话框中设置曲线的属性。

温控曲线的设定方式为升温-保温设定方式。

d、右键选画面属性----------命令语言，输入，显示时输入以下：工程路径=InfoAppDir()+"I高袁流.csv";pvLoadData( "I高袁流",工程路径,"I高袁流");存在时输入以下：\\本站点\时间=\\本站点\时间+2;pvGetValue( "I高袁流",\\本站点\时间,\\本站点\电流, "I高袁流" );pvAddNewRealPt( "I高袁流",2, \\本站点\电流,"RV_TIME");Csv的建立及其说明其中 8表示曲线点数，60表示曲线第一点的位置，0.5,90,0 表示第一段升温速率为0.5,设定电流值为90,保持时间为0。

0.17,100,60 表示第二段升温速率为0.17，设定电流值为100,保持时间为60，以此类推。