试析具有特色的电网仿真实验室建设与运用的研究

　　论文摘要：针对传统电力工程教学模式方法的缺陷，通过沈阳工程学院基于电力行业标准的、具有特色的电网仿真实验室的建设与研究，分析说明了建立特色电网仿真实验室对提高学生技术素质水平，整合专业课程设置体系的必要性。

　　论文关键词：传统教学；电力行业标准；电网仿真实验室
　　
　　高等院校电气工程及自动化专业是为发电厂、供电公司、农电局、送变电公司、大型工矿企业等培养从事电气工程及自动化领域的电力系统设计与运行、电气设备安装与检修、试验分析、研制开发、信息处理及经营管理等方面的高级工程技术人才。随着我国电力行业的迅猛发展，对电力行业的人才素质要求越来越高。而现在我国高校电力专业的课程设置体系已不能完全满足电力行业的发展要求。比如：现有的一些理论教材已经用了几十年，出现了理论与实际相脱离，理论教学与实际训练相脱离等现象，导致学生缺少创新思维。正是基于这种现象，沈阳工程学院电气工程系通过几年的努力，利用中央与地方共建项目资金的支持，开展了基于电力行业标准的开放式电力工程实践基地群之一的电网仿真实验室的建设与研究，学生通过在电网仿真实验室的学习，可以大大提高他们的理论水平与实际岗位的技术水平，能够更好地适应电力行业发展的要求。

　　一、特色电网仿真实验室的建设

　　从2006年开始，我们利用中央与地方共建项目资金的支持，按照电力系统行业标准，依据现场实际需要，开展了具有特色的电网仿真实验室的建设。我们先后走访了清华大学、北京电科院、河北省电力培训中心、湖南大学电气工程学院、贵州省电力培训中心、四川省电力仿真培训中心、四川交通大学电气工程系、辽宁省电力调度中心等单位。通过深入的调查研究，最后根据我们的设计方案，采用学校招标形式，与清华大学在2007年签订了电力工程实践基地群之一的具有特色的电网仿真实验室共建项目的协议。通过几年的艰苦努力，该实验室现已建设完毕。

　　二、特色电网仿真实验室的功能

　　基于成熟的电网调度员仿真培训系统（DTS）的技术平台，建立一个包含典型省电网、地区电网、区县电网的统一电力系统模型，实现统一模型的数字仿真，逼真模拟各级电网的稳态和故障运行情况；同时利用计算机系统组成完整的调度自动化模拟系统，完整地模拟各级电网调度的物理环境。
　　电网仿真实验室集继电保护、自动装置、计算机通讯、数据采集及监控（Supervisory Control And Data Acquisition，简称SCADA）、电力系统分析计算、电力系统静态仿真和电力系统动态仿真为一体,几乎覆盖整个专业领域。在这个实验室里学生可以得到电力系统运行控制、分析计算等全方位的训练。
　　在DTS的实际调度应用中，学员坐在学员室中充当“调度员”接受培训，学员室中配备有与实际调度室一致的（或接近的）能量管理系统（Energy Management System，简称EMS）和软硬件系统（即学员台），让学员有一种身临其境的感觉；而教员在教员室里，利用教员台在培训前准备教案（教案源自于实际电网系统的运行数据断面和实际的电网模型以及参数），在培训中控制培训过程，具体指导培训工作的进行，并在培训结束后评价学员的调度能力。在培训进行过程中，学员与教员之间的通信采用电话或计算机信息交互进行，来模拟调度时调度员和厂站值班员之间的通信方式。在这种方式下，整个培训过程都由教员与学员之间“一对一”地完成，这种做法符合现场需要，它利于教员了解每一个学员对调度规程的熟练程度和操作情况，以及他们对故障的应变能力。
　　仿真教学实验系统可以满足多位学员同时独立接受仿真培训的要求，也可以实现教员与学员“一对多”的模式，这样指导老师通过教员台（主工作站）向各学员终端下达教案，也可设置预想的故障，在仿真实验过程中控制进程，具体指导实验的进行，并在实验中观察学生的实验操作情况，给予必要的指导。
　　在统一模型下的电网仿真培训，还可以实现多级调度的联合仿真培训，让学员了解上下级调度的协调配合，训练联合反事故的能力。
　　新建成的特色电网仿真实验室，除具有以上功能外，针对沈阳工程学院（以下简称“我院”）的具体情况，还开发实现了以下几种功能。
　　（1）变电站仿真系统能与电网仿真联网运行，电网仿真和变电站仿真在电网模型、数据库、人机界面、功能模块等多个方面实现一体化，两套系统共享公共的电网模型，共享公共的设备参数和仿真画面，对于公共的部分，用户只需要维护一套模型和参数。电网仿真和变电站仿真可以各自单独运行，也可以联合仿真。联合仿真时，两套系统共享同一套电网模型，在任一系统中进行操作或设定故障后，两套系统均能自动响应，并各自给出正确、完整的二次设备动作信息。作为电网仿真中的一个深度仿真的变电站，可以实现电网调度和变电站运行值班人员的联合仿真培训。
　　（2）利用DTS电网数字仿真培训系统硬件平台，可以实现开放式《电力系统分析》实验，这样在建成的电网仿真教学实验室中，就可以进行面向电网运行值班的调度员仿真培训，也可以进行面向基础教学的电力系统分析仿真试验，而且教员可以方便地在两套系统之间进行切换。
　　（3）电网仿真实验室不但可以满足电气工程系各专业的电网环节实习、实训需求，而且可以为学院节省大量的实习经费。
　　（4）为电气自动化的学生做毕业设计提供软件平台，达到锻炼学生自主设计的目的。