电工仿真与实训范文篇1

一、概况

我中心现有房屋面积960平方米。4个学生机房，1个仿真机房，1个DUP机房和2个模型室。中心设有250多个DCS操作站（计算机），安装有300MW循环流化床机组仿真软件1套，135MW循环流化床机组仿真软件1套，300MW亚临界火电机组仿真软件2套，350MW超临界火电机组仿真软件1套，600MW火电机组仿真软件2套，1000MW火电机组仿真软件2套，变电、调度仿真软件3套，采用一机多模的方式仿真了不同类型机组从电能生产、传输到分配的全过程，最多可同时仿真250多个单元机组或250多个不同电压等级的变电站运行。

学校十分重视中心师资队伍的建设，现已拥有一支教学科研能力强，学历、年龄和职称结构合理的高水平师资队伍。其中具有高级职称的教师2名，中级职称的教师5名；具有博士学位的教师1名，在读博士教师4名。除此之外，中心还聘请了5名不同专业具有博士学位和高级职称的兼职教师指导和辅助仿真中心的教学工作。目前我中心可以开展集控、热控、变电站、调度等现场运行人员的岗前及在岗培训工作，我们将充分利用现有资源，为现场运行人员做好培训服务工作。

二、主要功能

1.培训功能

机组启停及运行调整培训。对现场运行人员进行冷态启动、温热态启动、停机和机组正常运行调整等培训，使现场运行人员熟悉电力生产的全过程。

事故分析及处理培训。由于现场事故的不可复制性，仿真机通过模拟实时运行中的异常故障，使得运行人员熟悉事故的动作过程，参数的变化规律，并能及时判断和处理各种设备及系统的故障。

控制系统组态、参数整定培训。利用开放的控制系统组态功能，对控制系统进行模块建立、系统搭接、参数整定、动态调试等培训。

2.实习功能

对学生进行正常工况下的运行实习，使其熟悉电力生产，输送的整个过程。事故工况下，让学生了解事故现象、原因、及处理过程。

3.研究功能

热力设备和热力过程分析。利用软件系统提供的热力系统模块，对各种热力设备和热力过程进行分析，从而对影响其变化的因素及变化的特点进行研究。

电网分析。通过建立友好的仿真平台，利用历史或实时模型进行电网的潮流方式、故障、保护、稳定、事故校核等分析。还可进行事故预想、事故重演等方面的研究。

控制系统分析。通过灵活的组态功能，对控制系统进行调解过程和品质的分析和研究。

为更好地挖掘软件系统功能，我们在充分利用系统提供软件平台的基础上，进一步完善和开发能够为教师培训和科研提供必要帮助的模块，以便教师根据教学和科研的需要对系统进行必要的修改，使得系统更加符合学校实践教学和现场发展变化的需要，为教学和科研提供理论验证和科学指导。

三、教材建设

由于我中心承担着学校电力系统及其自动化、热能动力工程、自动化等多个专业的实习教学任务，同时肩负现场电网调度、变电站、电厂集控运行、热控等多个环节的对外交流、技能竞赛和培训工作。为尽快使这些工作走上正轨，使学员通过实习、培训得到最大的收获，根据不同专业具体要求，结合不同仿真软件的特点，编写了《电网及变电站运行分析与仿真》，《300MW（中储）火电机组集控运行与仿真》、《300MW（直吹）火电机组集控运行与仿真》、《600MW超临界火电机组集控运行与仿真》、《135MW循环流化床机组机组集控运行与仿真》等五本电力出版社正式出版的教材，并在此基础上完成了所有软件的规程、规范、说明、手册及图纸的编辑整理工作，使中心的实习教学和对外交流培训工作走上规范化。

四、对外交流

在保证中心正常教学工作的前提下，为充分利用中心软、硬件资源，我们积极开展对外交流和合作。针对电网调度、电业局、集控运行、变电站、热控等现场运行人员进行岗前和在岗培训。提高他们的实际操作能力，并进一步掌握电力系统的发展状况，促进仿真系统的不断发展，使仿真系统得到进一步的完善。

五、主要业绩

1.现场培训

中心过硬的软、硬件环境吸引了大批的现场运行人员，截至目前已培训现场人员达2000人次。

2.竞赛

中心专职教师自2006年以来多次参加全国火电机组集控值班员竞赛的裁判及命题工作。2006年10月首届全国火电机组集控运行值班员决赛参加命题及裁判工作。2008年11月第二届全国火电机组集控运行值班员决赛参加命题及裁判工作。2010年8月第七届中电联举办的第七届全国火电机组集控运行值班员竞赛参加命题及裁判工作。

电工仿真与实训范文1篇2

关键词：铁路行车；仿真训练；研究

铁路行车仿真训练系统涉及铁路运输、机车、信号、动车组等多个专业，通过模拟仿真联动操作力图把教学、培训、技能鉴定和技术服务融为一体，实现系统的多功能化。对典型高速、重载列车行车操作开展模拟仿真系统研究，重点解决铁路运营管理分散自律调度集中系统、列车运行控制系统的全面仿真电脑操作系统研究和动车组模拟驾驶，利用仿真技术实现铁路行车实操模拟训练。

一、铁路行业培训现状

在铁路运营与管理技术装备方面，分散自律调度集中和列车运行控制系统目前广泛运用到沪宁高铁、武广高铁、郑西高铁、石太客专等线路；动车组技术方面，在前几年形成的时速200～250公里动车组技术平台上进行再创新，成功搭建了具有自主知识产权和世界一流水平的时速380公里动车组技术平台，实现了国产时速380公里动车组批量化生产，新一代高速动车组和高速检测车研发工作取得重大进展。到2012年，全国投入运营的动车组将达到1000组以上，覆盖整个快速客运网。在高铁和客车安全过程控制环节上，人员、设备和管理为三大要素，围绕固定设备、移动设备、规章制度、职工作业等方面对干部职工展开科学有效的教育培训，进一步提高干部职工的专业水平是非常必要的。

铁路行业已经进一步明确相关高等院校、科研机构、设备生产厂家及路内培训机构的功能定位，以高铁理论培训为主的培训基地主要有北京交通大学、西南交通大学以及具备条件的轨道职业技术学院等；以高铁实作为主的培训基地主要有铁科院、制造厂家、动车检修基地、高铁运营现场等。与铁路技术装备快速发展形成鲜明对比的是铁路职工的知识技能水平发展停滞，铁路运用部门急需运用和检修的一线生产人员，特别是高素质、高技能型人才。

二、铁路行车仿真训练系统研发的可行性分析

随着我国铁路运输实行“高速重载”，技术装备现代化水平日新月异，现场急需大量的高素质、高技能人才。企业生产对铁路特色专业职业教学提出了更高的要求。为了培养出适应生产需求的应用型技能人才，加强对铁路技术工人、特别是高级技术工人的培养与培训，开展对铁路企业的职工培训，提高教学装备的现代化水平以适应培训教学要求势在必行。铁路行业性质特点决定了铁路特有专业要求具有较高的专业技术水平和实践操作能力。铁路专业理论教学需要与技能训练高度一致，教学要求必须配备相应的实际操作培训设备。然而，真实的设备设施不仅价格昂贵，而且体积庞大，需要场地条件较高。资金和场地是铁路专业教学面临的两大障碍，严重制约了铁路专业实习实训的开展。该系统建成后，将为铁路特色专业教学提供铁路行车操作仿真实训，对于完成教学任务，促进实践操作训练，培养高技能、高素质人才，为我国高速铁路的快速发展提供优秀的人力资源有重要的意义。

铁路行车仿真训练系统把CTC系统、微机联锁系统、列车运行控制系统、车站综合管理信息系统、集中电话系统、模拟驾驶系统等统一组织到一个调度区段，并且各系统既能联动，也能分散。能够同时培训列车调度员、车站值班员、机车驾驶员三个工种。在保证仿真程度和培训效果的基础上，将运输、信号、机车专业实训设施进行科学整合，做到利用有限的资金达到最佳实训效果，实现两个专业实训系统的资源共享、功能分散与联动，为铁路行业培训提供强力支持，包括典型机车驾驶和行车运营管理人员操作的培训平台，为培养机车驾驶员，铁路列车调度员、助理调度员、车站值班员、助理值班员、信号员等岗位（工种）技能型人才服务。其优点一是可以通过现代化教学手段展现并实现典型高速重载机车驾驶和运营管理操作实习实训，创设全模拟仿真情景。二是可以节省资金投入，规避大量的设备投入和场地需求，以最经济的投入实现最高效的产出，满足高速铁路干部职工岗位培训、演练，满足运输专业在校生学习，培养行业内大量的高素质、高技能人才。

三、铁路行车仿真训练系统研究的主要内容

铁路行车仿真训练系统研究的基本内容包括两个方面：

（一）调度指挥训练系统研究

调度指挥训练系统是对既有高速铁路采用的分散自律调度集中系统和列车运行控制系统的全面仿真。利用仿真技术，规避大量的设备投入和场地需求，满足高速铁路干部职工岗位培训、演练，满足运输专业在校生学习，培养行业内大量的高素质、高技能人才。根据高铁系统采用的分散自律调度集中系统和列车运行控制系统，具体研究内容如下：

1.各系统特点、组成、功能、原理。

2.分散自律调度集中系统网络结构和管理。

3.分散自律调度集中系统与其他系统接口：列车运行控制系统接口、计算机联锁系统接口、无线车次号系统接口、调度命令无线传送系统接口、TMIS系统接口、信号微机监测系统接口。

4.分散自律调度集中系统调度指挥方法和车站作业组织。

5.列车运行控制系统的列控中心（TCC）和无线闭塞中心（RBC）、应答器、通信基站、车载ATP之间的控车信息传输及报文内容。

6.动车组及其他列车速度牵引计算。

7.仿真线路基础数据，包括线路平纵断面、站场初步设计、信号机及道岔线路坐标等基础内容。

8.高速铁路及既有线调度指挥应急处理典型案例。

（二）动车组模拟驾驶仿真系统研究

动车组模拟驾驶仿真培训系统是集仿真软件和生产现场完全一致的电器设备、试验台位于一体。根据工作任务，学生可以很好地利用教材、教学参考资料、多媒体教学软件，机车仿真软件网络资源、电器实物、实物操纵台和电力机车设备、电气屏柜进行自主学习，并设计实验实施方案，组织实施动车组模拟驾驶、电气线路高、低压试验，故障查找，故障排除等。整个系统要求具备：多媒体教学、模拟驾驶、各项电气试验、制动系统试验、应急故障设置与模拟处理、非正常情况下行车事故的虚拟仿真演练、声音模拟仿真等7个主要功能模块。具体研究内容如下：

1.CRH动车组网络系统的组成、分类、原理、应用等方面的基本知识和技术。

2.CRH动车组制动系统的控制装置、组成和工作原理，动车组的制动试验及运行中常见的故障和处理方式。

3.CRH动车组的辅助电源装置、空调与换气系统、车内照明系统、车门控制系统、旅客信息系统等的组成、工作原理、检查与保养。

4.CRH动车组总体、转向架的结构和新技术特点；包括动车组车体、轮对及轴箱装置、拖车转向架、动车转向架、车钩连挂装置的结构和特点；以及对动车组总体、转向架日常保养和维护的方法。

5.CRH动车组牵引控制原理与动车组各电气系统控制原理、列车信息控制系统、列车自动控制系统、以及动车组电机电器的结构、工作原理、特性、维护保养、故障判断及处理方法。

四、铁路行车仿真训练系统研究存在的问题及解决措施

1、调度指挥训练系统

目前，调度指挥培训系统可进行阶段计划的编制与下达、调度命令的编制下达、车站接发列车作业等的综合实训。但从车站设备来看，与现场相比，尚缺乏调度集中电话和计算机微机联锁设备。增加调度集中电话可实现列车调度员与车站、列车及车站与车站间的语间联系，提高系统的真实度；增加计算机微机联锁设备可实现在非常站控模式下的接发列车作业，可适应现场对提高职工非正常情况下应急处理能力的需求。增加以上设备可极大提高系统的适应力，满足不同层次的培训需求。

2、动车组模拟驾驶系统

模拟驾驶系统，可以进行动车组司机《一次出乘标准化作业》、常见故障处理、非正常行车、和驾驶过程中操作技能考核的教学功能。但从动车组培训的角度看，还应进一步完善动车组检修的训练设备、训练媒体库、训练组织体系、训练方法等建设的落实工作。

3.培训队伍培养

为了更好地为铁路行业服务，需要有强有力的培训师资队伍保障。培训教师不但要有浓厚的理论功底，更需要丰富的现场工作经验，能够把握现场动态、解决现场问题。香港地铁公司是全球为数不多盈利的地铁公司，其培训中心的教师，属于典型的双师型教师。不但在地铁公司承担运营工作，而且定期在中心担任教学任务。

参考文献：

电工仿真与实训范文篇3

随着http://陕西电网日益坚强，电网的安全稳定运行更加需要大批业务熟练的运行人员，而运行人员必须依靠足够的技能训练来提高其业务水平，满足电网发展的要求。陕西省电力公司变电仿真基地依据运行人员的培训需求和《国家电网公司十一五”教育培训规划》、《陕西省电力公司十一五”教育培训规划》、《陕西省电力公司培训基地建设规划》建设变电仿真基地，为其提供技能训练。

陕西省电力公司变电仿真实训基地目前投入培训的培训系统有：110kv模拟变电站、330kv仿真变电站，变电运行仿真培训系统一套，集控站运行培训系统一套，地调运行培训系统一套。

一、基地简介

110kv模拟变电站，占地面积为5000平方米，实训场所面积2000平方米，电气设备总价值1000万。主接线为双母带旁母方式，变压器、断路器等一次设备齐全，保护及二次系统为电磁型设备，基地主要完成110kv及以下变电运行各职种的变电站一次设备日常巡视、倒闸操作、继电保护、自动装置、直流系统等项目的培训考核及电力类专业的标准化操作、专项实训的培训考核。

330kv仿真变电站，占地200平方米，330kv仿真变电站为中心自行开发的330kv盘台式变电仿真培训系统，330kv盘台式变电仿真培训系统配备了3台工控机，用于运行仿真程序、采集信号和驱动继电器等，是仿真系统的核心，模拟仿真了330kv、110kv、10kv变电站一次、二次系统，该仿真培训系统针对局域电网进行仿真，能够对外部电力网络进行计算，发电机和负荷具有调节功能，可由教练员改变潮流分布，使得仿真效果更加逼真。该系统真实模拟了330kv变电站主控室的各项功能，产生逼真的仿真效果，实现对变电运行的正常运行监视，倒闸操作及事故处理全方位、全过程的仿真，提供真实的培训环境。

电网变电站仿真培训系统培训室面积为700平方米，包括变电运行、集控站运行培训系统、地调运行培训系统等技能训练设备。软件系统主要包括变电运行支撑电网仿真、变电站仿真模型系统、综合自动化系统仿真软件、工程师/教练员站功能软件、仿真设计支撑系统、继电保护仿真、多媒体课件制作与交互平台、一次设备虚拟仿真、集控站仿真系统、变电站仿真组态平台、数据库平台软件、盘台仿真变接口软件、变电远程仿真培训软件、继电保护控制软件接口、i/o软件（网络i/o、盘台i/o）、电网潮流计算软件包、监视控制站仿真软件及混合仿真驱动软件等。

变电仿真实训基地主要完成中级工、高级工、技师、高级技师培训，同时可开展十几个项目培训，主要培训项目有在岗运行值班员仿真培训，包括运行人员上岗前培训、在岗运行值班员取证和换证培训、运行值班员升级考核培训、单专业值班员向全能值班员转岗培训以及有针对性的反事故演习训练。

变电仿真实训基地现有培训师24人，兼职培训师6人，其中高级培训师3人，专职培训师占培训师资总量的80%，其中双师型培训师16人，占培训师资总量的66%；中级以上职称（或技师及以上职业资格）的22人，占专职培训师总量的92%，高级职称及高级技师资格的12人，占专职培训师总量的50%。

二、工作成果

2007年完成变电站值班员差异化培训项目4个，2008年完成750kv超高压紧缺人才培训项目4个，2009年

转贴于http://

开展了省公司110kv、330kv、750kv培训项目10个。作为国家电网公司生产人员岗位技能培训规范及教材的主编单位，编写了《330kv变电运行培训规范》及教材，并推广使用；编写了《变电站事故处理》、《变电站站长必读》、《变电站综合自动化系统》等培训教材，并在多个培训班应用；根据培训需要，编制了《变电运行作业指导书》。

2007年至今，在面向系统内供电企业变电专业职种的培训中，深入企业调查培训需求，根据员工能力及职别制定差异化培训方案及教学计划，被省公司作为典型经验在省公司范围内推广。先后举办了变电专业职种的高级工、技师、高级技师等培训班18期，培训人数720余人。同时具有五年以上的高级工、技师培训和技能鉴定的经http://历，培训质量较好，受到企业的好评。并根据生产现场需要编制了《变电仿真实训指导书》等12本培训教材，经过公司相关部门人员组成的专家组审定，已在培训项目执行过程中使用。

变电仿真基地面向电力企业，积极开展科研项目研究，《一机多模750kv变电站仿真培训系统软件开发》等项目已付诸培训应用，取得了很好的效果，在企业享有盛誉。

变电仿真基地先后承办过2004、2006、2008年省电力公司变电运行技能比武、2009年继电保护、电气试验比武；2009年承办国网公司状态检测技能比武大赛。

电工仿真与实训范文

火电厂仿真培训系统简述

现代化大型火电企业仿真培训系统经过多年的开发、升级提高，经过电子信息技术日新月异的变革，能够建立与生产现场运行状况完全一致的1∶1全仿真培训系统，其控制方式、操作模式与生产现场可以完全模拟火电企业现场各种运行工况和操作，生产人员可以在这个全仿真的环境中进行机组的运行工况监视，正常启停设备，处理缺陷及事故处理等各项实际操作的训练。

仿真培训系统的应用

仿真技术通过计算机系统软件，1∶1全仿真模拟真实火电机组的设备、信号及动态运行参数变化，实时模拟生产现场，更新各参数动态变化，让参加培训的生产人员在一种身临其境的信息环境中，处在与生产现场一致的全仿真操作平台，进行运行工况监视调整，机组设备正常启停操作及事故处理等实际操作能力的岗位技能培训。不但培训效果逼真，而且可以重复演练和操作，以增强生产人员岗位技能操作的熟练程度，培养正确的工作程序和操作习惯，更好地适应岗位工作的需要。

正常运行工况监视调整培训

火电企业正常运行工况监视调整工作是生产人员日常运行管理工作的重要组成部分，通过正常的升降负荷，设备参数调整，生产人员可以在仿真培训系统上熟悉操作画面，学习监视参数变化，掌握正常运行状态下，设备系统情况，各项常规操作正确而熟练，符合现场的操作程序和习惯，操作具体而真实，而不是照本宣科、死记硬背，且可通过重复练习达到熟能生巧、举一反三的培训效果。

设备故障缺陷及事故处理培训

火电企业发生设备故障缺陷是指在设备异常运行状况下，如不及时处理，扩大发展为事故的情况，而事故处理能力是反映生产人员岗位综合能力的一个重要手段。仿真培训系统可以通过模拟现场情况，设置各种类型的故障，通过逼真的情境模拟操作培训，生产人员通过身临其境的真实案例，发现设备故障缺陷，并对其进行分析判断，通过具体的实时操作，做出及时正确的操作处理，消除事故根源，防止事故进一步扩大。而在现实的生产过程中，由于生产人员遇到设备故障缺陷及事故几率不多，但又他们必须具备高水平的事故处理能力，只有通过仿真培训系统，让生产人员在发生事故时，通过实际操练，掌握如何及时发现设备故障，分析事故原因，如何判断事故性质，如何查找故障点，如何汇报处理事故等操作程序，只有掌握这些岗位技能操作，才能防患于未然，提高生产人员事故处理能力，生产人员的岗位技能培训才能真正为火电企业安全生产营运服务。

仿真培训系统实施模式及培训方法

火电企业的仿真培训系统可以采用“教―学―练”的纵向培训模式，根据生产现场及岗位培训需求，开展多样化、灵活的培训模式，可以单机模式，单人就拥有一台火电机组，从机组正常启停、设备参数日常监视调整到各类事故处理，生产人员通过在独立的仿真系统的实际技能操作培训，做到缺什么学什么，自由选择培训模块，更好地发挥生产人员的培训主动性，使生产人员能够通过全面系统的仿真培训，既能加强生产人员岗位技能的熟练操作程度，又能增强岗位培训的针对性，从而快速提高生产人员的岗位技能水平。仿真培训系统纵向的培训模式分为三个阶段。第一阶段：以了解岗位能力需求为目标的仿真理论知识培训，以教为主，要求教学过程“短、平、宽”，即培训时间短、培训知识深度平、综合知识宽；第二阶段：结合火电企业汽机、锅炉、电气、控制分专业理论深入和单元机组运行操作，以学为主，开展仿真分项实际技能培训，完成设备正常启停操作训练，要求学习过程“严、细、准”，即安全要求严、操作事项细、运行参数准；第三阶段：以岗位应知应会技能为标准的现场再现，以练为主，进行仿真运行全面实操演练，培训练习要求“真、融、通”，即仿真现场真实、知识技能融合、操作原则贯通，能实现机组的安全稳定经济运行和常见故障处理，从而达到火电企业胜任岗位工作的实际需求。

仿真培训系统也可以通过局域网开展横向培训模式，以充分满足岗位培训需求多样性的要求，达到不同岗位人员的培训目标。多个生产人员根据岗位工作的实际情况，比照生产现场标准模式，设运行值长、机炉电运行值班员、就地值班员，分岗位分层面，模拟现场分工模式，进行有针对性的仿真培训，从而增强团队合作，处理综合事故协调能力。也可通过仿真系统培训，进行各岗位轮换培训、应急事故演练及职业技能竞赛，达到全面提高生产人员整体综合素质，确保火电机组安全稳定运行。

仿真培训系统应用的优越性

安全性

在仿真培训系统中，通过多媒体信息化的模型软件，采用虚拟仿真技术，在模型机上的反复操练，既真实逼真又安全可靠，不仅不会对生产现场设备运行造成危害，还能通过培训，提高生产人员岗位技能，从而提高火电企业运行的安全性。

逼真性

仿真培训系统构建的演练平台是以生产现场操作环境为基础的，演练规则与生产现场完全一致，通过有针对性的培训使生产人员仿佛置身于真实生产环境中，达到逼真高效的培训效果。

新颖性

随着信息化的高速发展，仿真技术手段深化教学培训的模式，仿真培训系统通过不断的更新改进，才能跟得上火电企业日新月异的发展步伐，为生产人员开展针对性的岗位技能培训，学到最新、最有用的岗位技能，并运用到实际工作中。

经济性

电工仿真与实训范文篇5

关键词：电力；配网自动化；仿真系统

引言

建立电力配网自动化仿真系统的主要作用为运行维护人员提供仿真培训，使运行维护人员对电力配网自动化系统的基本结构、操作技能及故障处理等知识有一定的了解，提高运行维护人员的操作技能，以保证电力系统安全、稳定地运行。

1电力配网自动化仿真系统的特点

电力配网自动化系统主要通过计算机软件技术来实现的，采用先进的仿真支撑软件，具有灵活性、通用性的特点。该仿真系统支持用户对培训操作界面的二次更改，通过模拟10kV及10kV以下的电网，主要包括配电线路、负荷开关、断路器、环网柜及变电站主变10kV低压侧至出线开关等二次系统的模拟。由于电网自动化仿真系统主要目的是为运行维护人员提供仿真培训，可以对各地调度范围内配网的故障处理的实际情况进行仿真运行，同时也可以仿真模拟演示。仿真系统的最大优势就是可以对时间进行任意控制，也可以导入任意时间段的现场断面数据[1]。总的来说，电网仿真系统具有二次开发和培训的功能，具有友好的图形界面。

2电力配网自动化仿真系统的功能设计

针对配电网的仿真对象及仿真系统的功能设计，配电网自动化系统主要包括电力配电线路中各种配网自动化终端（FTU、TTU、DTU）、配网自动化主站设备（配网自动化子站、配网自动化系统主站等）、各种配网自动化通讯设备及10kV及以下电网等内容，而配电网自动化系统包括的10kV及10kV以下的电网主要包括变压器、负荷开关、变电站主变10kV低压侧至出线开关及相应的继电保护等二次系统[2]。

然而，对于仿真系统的功能设计，主要包括电力配网主站子系统、配网终端安装、配电网通讯安装维护人员的培训功能、配电网调度人员的模拟培训及操作现场操作人员的培训功能。其中，第一，电力配电网调度人员的培训功能，包括：监控功能，对开关、保护信号、变压器档位信号等遥信状态量进行实时监控，同时对电度量、设备信息及事项记录进行监测、保护；在配网仿真系统的监控操作界面设置了置入、信号复归、查询等功能；可以模拟反事故演习；具有自动化部分的操作，具备升降、遥控功能，即可以对刀闸、开关进行遥控，对主变分接头实现自动化的升降操作。第二，配电网主站维护培训功能，设置操作系统安装、培训系统安装及实际安装操作等系统和工具培训；充分掌握主站软件、硬件安装，在安装过程中需要严格按照设计图纸及相关说明书的要求进行软件、硬件安装，包括系统硬件安装、实际安装操作及交互式课件培训等内容；掌握系统运行中可能出现故障及处理方法、熟练操作SQLServer，从而实现数据库的备份、还原等功能。第三，配网终端系统培训功能，了解电力配电网自动化系统的运行工作原理；模拟各种终端设备电气安装的接线及实际操作；实现各类通讯系统接口的安装、调试等功能；光纤环网故障点定位等故障判断处理；能对终端电源故障、通讯故障及其他器件损坏等一般故障进行处理。第四，配网通讯培训功能，包括光纤、双绞线及GPRS，实现故障判断处理；实现交互式课件及实际操作等光线交换机的安装设置，实现各种通信设备的安装设置，通过模拟软件对接线及实际操作进行模拟。

3仿真系统方案设计

面对维护人员仿真培训的需要，在原有配电网自动化系统的架构模式设计，从硬件结构上划分，配电网自动化系统主要包括配网主站系统、配网通讯系统及配网监控系统等各个层次的相互协同工作。根据仿真系统的一般设置要求，在硬件配置上，应遵循以下几个原则：第一，具有可靠性、可维护性的特点；系统资源设置必须满足一机多模的要求；满足仿真系统实时运行的要求；第二，同一类型的电气设备应均匀分布，避免出现设备运行瓶颈；第三，引进新技术、新设备，延长仿真系统的生命周期。在配网自动化仿真系统方案设计中，只有满足系统的一般要求，仿真系统才能为运行维护人员提供可靠的培训内容。

因此，对于仿真系统的方案设计，在遵循可靠性、可维护性等原则上，科学合理设计系统各个主站及终端通信设备的功能，包括：

（1）主站系统的设计，对于配网模拟培训主站系统的设计，一般采用集中控制的方式，由于配网模拟培训主站系统是电网监控、管理的中心，其既可以提模拟培训的虚拟操作功能，也可以提供良好的人际界面，可完成模拟操作、系统运行维护、控制执行及设备管理等功能，通过主站系统采用计算机网络技术与其他终端系统连接，实现数据交换。因此，配网模拟培训主站系统是数据处理的中心。

（2）终端及通讯系统的设计，配网自动化仿真培训系统的终端主要对系统底层的各种馈线监控终端FTU设备进行各种现场信息的采集处理及监控，例如环网开关、柱上开关等。由于终端采集对象主要利用模拟负荷开关装置，其可以对负荷开关的开关变位动作、分合动作进行模拟，由于虚拟负荷开关装置与FTU终端装置有良好的性能配合及替换通信功能，包括IEC870-5-101、DNP3.0等规约。按照可靠性、可维护性、实用性等原则，实现光纤环终端通信网，采用光纤的方式将FTU信息接入通讯系统，采用有线的方式实现TTU通信[3]。

4结束语

电力配电网自动化仿真系统实现的主要目的是为运行维护人员提供仿真培训活动，面对社会经济发展对电力的安全性需求，加强运行维护人员的仿真培训是非常有必要的，完善配网自动化仿真系统，以保证系统具有推广价值。

参考文献

[1]刘芳.配网线损管理当中采用计量自动化的重要性[J].中国高新技术企业，2013，34：54-55.

[2]林强.电力配网自动化中EPON技术的应用[J].企业技术开发，2013，Z1：35-36.

电工仿真与实训范文篇6

关键词：系留气球；升空/回收训练系统；虚拟仿真；操作训练

中图分类号：TN911?34；TP391文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）20?0041?04

0引言

虚拟仿真训练是将虚拟显示、虚拟仿真、网络和信息技术与先进教育和训练理论相融合，通过营造一种逼真的“人工合成训练环境”，用于开展交互性的操作和训练，并能使训练人员产生一种身临其境的感受。它以安全、经济、可控、可多次重复、无风险、不受气候条件和场地空间限制，既能常规操作训练，又能培训处理各种事故（包括灾难性事故）的应变能力以及训练的高效率，高效益等独特优势，一直受到各国军方的高度重视。目前，虚拟仿真技术在军事领域的研究和应用比较先进的国家是美国、俄罗斯和西欧的一些国家。美国国防部“建模与仿真”M&S总计划的内容从开发用仿真到训练用仿真，从结构仿真、虚拟仿真到实物仿真，其中虚拟仿真涵盖了从主战坦克、导弹、战斗机、核潜艇到航母战斗群等一系列装备的仿真系统，已在士兵的训练中收到了很好的训练效果，形成了一套完整的模拟训练模式[1]。系留气球作为一种较为新型的航空器，以滞空时间长、覆盖范围广、侦察功能强、生存能力强和使用成本低等独有的优势受到了越来越多的关注，广泛应用于各个领域。然而，在系留气球的整个运行过程中，升空/回收操纵是一个风险性较大的过程，对主绞车操作员有着比较高的要求。为探索新的培训模式，提供更为先进、成本更低、效率更高的培训手段，本文基于仿真技术，采用模块化设计思想开发了系留气球升空/回收仿真训练系统。

1训练系统功能

系留气球升空/回收训练仿真系统提供了以下四大功能[2]：

（1）模拟放飞场环境和系留气球实体特性的能力

系统能够模拟放飞场地形地貌、大气环境，也能够模拟系留气球实体的物理特性和升空/回收运动特性。

（2）仿真运行管理与训练效果评估能力

系统可实现运行状态信息显示与可视化、仿真过程的记录与再现，可对仿真过程进行实时监控，并能对模拟训练效果进行评估。

（3）模拟系留气球升空/回收系统工作过程及特情处置功能

包括模拟气球升空/回收基础操作、气球正常升空/回收操作、各种报警下的升空/回收规程以及特殊情况的处置等。

（4）较好的人机交互能力

系统实现了人在回路的系留气球升空/回收模拟训练，训练中可对训练系统的性能参数进行人工干预或修改，满足了系留气球主绞车操作员的训练需求。

2训练系统组成

系留气球升空/回收仿真训练系统主要以WindowsXP作为软件平台，以操作台和仿真计算机作为基本硬件结构来实现的。该仿真系统各模块之间构成见图1。

操作员通过仿真界面模拟指挥员指令对升空/回收训练软件系统进行启动，主要是进行一些升空/回收前的预设置，包括系统自检、通电和放飞场气象设置等。当训练开始时，操作人员操纵操作台上的电控手柄，产生操纵指令信息，实时传给升空/回收训练软件系统，仿真模型中的数字系留气球根据输入的电控手柄指令实时做出响应，以此来模拟真实环境下系留气球响应电控手柄输入的过程。仿真模型接收电控手柄输入的放缆、收揽行程等指令后，实时解算运动学和动力学方程得出系留气球位置、姿态等数据。视景驱动模块周期性从仿真模型获取数据并实时显示系留气球运行及场景运动的三维场景。操作员根据显示的放缆速度、升空高度、风速等相关数据和接收到的指挥员口令实时调整电控手柄的输入，保证系留气球按照预定任务要求进行运行，由此就构成了一个人机闭环的仿真训练系统。训练操作平台示意图如图2所示。

2.1操作台

操作台是主绞车操作员的训练平台，采用真实件以构建与真实操作台一致的操作环境。操作员控制面板上可见的指示灯、开关、按钮和电控手柄，和它们的外观、尺寸、安装位置、指示标牌、功能及工作极限条件等与真实件一致；开关、按钮和电控手柄的操作方法、操纵特性、运动方向、力感及操纵响应与真实件一致，控制面板尺寸、布局、颜色与真实件一致。

2.2仿真界面的设计

仿真界面的主要功能包括系留气球升空/回收训练开始前的升空/回收系统供电和自检、训练科目选择、环境参数设置以及参数显示等。根据以上功能，仿真界面的设计内容可分为五部分：

（1）训练开始前的系统通电和自检。训练开始前应对升空/回收系统进行通电检查和训练软件系统进行自检。通电检查是对操作台控制面板上指示灯状态的检测，是升空/回收系统工作的前提。自检为升空/回收训练软件系统的自检。

（2）训练科目选择。在训练开始前，通过对话框对当前的训练科目进行选择，包括基础操作、正常升空/回收操作、故障情况操作等选项。

（3）环境参数设置。环境参数设置主要是气象环境的设置，包括白天、黑夜、温度、风速以及加入风的时间等设置。

（4）缆绳张力、长度、气球姿态、缆绳收放速度以及风速的参数显示。各参数的显示画面、布局同实装软件相同。

（5）其他。包括音量调节、操作员信息等。

2.3升空/回收训练软件系统

升空/回收训练软件系统是训练仿真系统的核心，其包括人机交互模块、视景驱动模块和仿真模型。

2.3.1人机交互模块

人机交互模块的主要任务是通过虚拟界面完成软件与受训人员的交互，包括仿真训练控制、参数设置和训练总结管理：

（1）仿真训练控制

仿真训练控制用于训练过程控制，包括训练科目设置、重新设置、训练开始/停止、系统冻结/解冻、故障与处理、记录/重放等。

（2）仿真参数设置

主要包括系留气球运行参数的初始化、仿真时间和环境参数的设置。系统运行参数初始化包括系留气球的海拔高度、俯仰角角和滚转角的初始化设置。

（3）训练总结管理

完成受训人员各项参数操作的记录、保存、回放以及综合评价等功能。

2.3.2视景驱动模块

视景驱动模块的主要任务是以声、光和三维视景动画的形式，直观的展现系留气球升空和回收操作过程中可能出现的各种地景、气象效果图像、气球的运行效果图以及各种声音，并通过显示装置显示给操作员，让操作员有身临其境的感觉。包括放飞场及气象条件建模、气球与锚泊车的建模、声音环境模拟和视景驱动。

（1）放飞场及气象条件建模

放飞场及气象条件建模分别采用了Multigen?Paradigm公司的Creator软件和VegaPrime软件。放飞场建模采用Creator建模工具，通过Creator提供的组件模块进行了三维放飞场的建模，包括放飞场的地形、地貌、空间、放飞场设施以及灯光等。通过VegarPrime中LynXPrime的功能模块建立了具有白天和夜间的模式，具有云、雨雪、阴晴和昼夜等天气特征，用于复杂气象科目训练[4]。

（2）气球与锚泊车的建模

创建气球与锚泊车的三维模型几何表面不能过于精细，否则图形渲染负担过重，影响仿真的实时性。但模型也不能太粗糙，以免影响在外形上的逼真度。为了满足仿真训练系统的需要，利用三维软件CatiaV5进行系留气球和锚泊车的几何建模。建立的气球和锚泊车模型在结构、外形等均与实装一致。在建模过程中，对模型进行了适当简化，并进行了材质、贴图处理。

（3）声音环境模拟

系留气球在升空/回收整个操作过程中的声音环境模拟包括环境噪音、指挥员下达指令音、操作员信息汇报音、设备和系统告警音等。声音环境模拟实现考虑了天气环境的特征，采用了数字式音响仿真方法。

其实现方法为：首先录制真实环境中的相关声音存储为声音文件，对于无法获得的声音文件，通过对相近的声音信号处理或者利用各种信号处理方法以及音效编辑软件生成，并建立声音文件库。然后在离线情况下根据真实升空/回收过程中各种声音的属性（包括频率、幅值、方位）对声音文件进行配置，再将配置好的声音文件存储为一个声音属性配置文件库。

在系统运行阶段，音响软件根据接收到气球当前的运行状态选择相应的声音播放，根据规则文件中保存的声音配置信息通过声卡设备进行声音播放[4]。

（4）视景驱动

利用VegaPrime提供的API函数进行编程驱动。该系统通过初始化VegaPrime并创建共享内存以及信号量、通过函数调用来创建三维模型和配置设置Vega系统等步骤来实现三维视景渲染驱动[5]。

2.3.3仿真模型

仿真模型[6?10]用来完成系留气球的位置姿态计算和相关状态的解算，包括气球动力学模型、风场模型、故障模型和告警模型等。

（1）气球动力学模型

气球动力学模型是整个仿真训练系统的基础，为了创建一个接近于实装的模型，必须建立气球动力学模型。该仿真模型通过气球的几何布局、基本几何参数、质量、转动惯量、气动数据、氦气质量以及系留缆绳的相关参数等数据进行气球六自由度非线性运动方程的建立，完成气球位置和姿态的计算。

（2）风场（大气）模型

系留气球升空/回收运行受大气特性的变化影响较大，是一个不可忽略的重要因素。大气特性影响包括大气压力、温度的变化以及风的影响。为了较真实的模拟大气特性，根据系留气球的运行环境，建立了大气模型。

大气模型产生与标准ICAO大气模型对应的大气条件。模型支持温度和压力与标准大气条件的偏差，可以在三个高度上定义风的幅度和方向，在这些高度之间的风特性通过线性插值进行计算，在0～11km高度范围内应用一个常值的温度梯度因子。仿真界面的环境参数项中可以对大气条件进行初始化，也可以在气球运行中进行大气条件的改变。

（3）故障模型

为了培养操作人员判断和处理事故的能力，训练系统针对实装系统在实际运行中可能出现的各种故障现象，进行了故障建模。故障建模时，按照真实操作逻辑进行故障模拟，确保故障指示、应急操作、故障排除的逻辑真实性，可以输出相应的故障原理，每一种故障对应一个训练任务。

（4）告警模型

音响警告系统通过音调向操作员提供警告和警戒音响告警。音响警告系统有一个测试开关以确保系统工作正常。

音响警告按时间先后顺序提供，但对于同时发生的音响警告，则按已编程的优先顺序发出。警告灯系统以告示灯的形式向操作员提供警告、警戒、提示和状态指示。告警分为在系统运行中直接产生和事先预设两种。

3结论

系留气球升空/回收仿真训练系统的开发，取得了以下成果：

（1）系统具有良好的训练效果，在保障装备运行安全的基础上，提高了训练教学质量。

（2）系统有效解决了用户在实装训练中存在的损坏实装设备、缩短设备寿命周期、训练任务受限等问题，能大大消除系统在操作中的安全隐患，降低装备培训时间和训练费用。

（3）提高了装备保障训练工作的科学性和有效性，为浮空飞行器的训练提供了借鉴方法。

参考文献

[1]赵经成.虚拟仿真训练系统设计与实践[M].北京：国防工业出版社，2008.

[2]徐利明，潘怀强，杨海波.基于仿真技术的潜艇作战训练模拟系统[J].系统仿真学报，2009，21（17）：5411?5412.

[3]郑海春，董秀成，王孝平，等.MultiGenCreator虚拟现实三维建模优化技术的研究与实践[J].西华大学学报：自然科学版，2011，30（6）：27?28.

[4]晁建刚，沈钧毅，王羽，等.航天飞行训练模拟器技术研究[J].系统仿真学报，2009，21（21）：6852?6854.

[5]赵经成，付占平，余辉，等.虚拟仿真训练系统在航空装备技术保障领域内的应用[C]//第四届长三角科技论坛航空航天与长三角经济发展分论坛暨第三届全国航空维修技术学术年会论文集.北京：中国航空学会，2007：143?145.

[6]赵攀峰，王永林，薛松海.系留气球系统三拉索收放状态建模与仿真[J].航空工程进展，2010（3）：255?257.

[7]史献林，余莉，施红.系留气球升空过程的动态模拟[J].航空学报，2009（4）：610?612.

[8]王行仁.飞行实时仿真系统及技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，1998.

[9]GA库利，JD吉勒特.飞艇技术[M].王生，译.北京：科学出版社，2007.

[10]黄安祥.现代军机先进仿真技术与工程设计[M].北京：国防工业出版社，2006.

电工仿真与实训范文篇7

关键词：工作票；操作票；模拟仿真；智能搜索

中图分类号：TP391.9

目前，国内外培训系统的研究进行的相对较多，但广泛应用的基本为3-5年前开发完成的“知识培训、考试管理系统”（即网络学堂或职工学苑），主要是辅助学员进行各种基础理论知识的学习，是“面向知识”的培训系统。电力系统目前的实际工作技能培训，主要集中在调度部门，通过实时调度员培训仿真系统实现。该系统和实时调度系统共享实时数据，培训教师可在该系统上模拟设置各种故障，检验、提升调度员实际分析、处理事故的能力。在输、变电专业，如何正确开写工作票、操作票等安全生产“岗位技能”的培训，至今缺乏有效手段，电力系统每年发生的事故当中，相当一部分是因工作票中的安全措施不全、或操作票中的操作序列不正确造成的。如何全面提升“两票”合格率、提升运行、检修人员掌握现场安全措施的熟练程度是每个电力企业面临的重要课题。

信息网络、人工智能以及图形技术的进步与普及应用，为工作票、操作票实际技能培训提供了新的手段。本项目通过图形化和智能化技术为工作票、操作票实际开写技能的训练搭建了一个模拟平台，用户可在此平台上进行工作票、操作票办理的技能进行仿真演练及学习。在演练、培训的方法和效果上，都将会产生新的突破。

1项目建设方案

1.1网络架构

采用集中统一式服务器架构模式，将应用服务器及数据服务器统一部署于天津市电力公司技术中心，各工区、变电站、班组人员经工作站通过网络对应用服务器发出操作请求，应用服务器在通过网络与数据库服务器进行交互，实现两票模拟仿真的智能化管理，这种架构方式具有网络安全性、灵活多变性、通信高效性等优点，特别是具有较好的容纳性，无论是应用服务还是数据服务，均可根据具体需求进行应用程序的扩展，同时可进行不同语言程序的接入，实现网络资源共享，大大提高资源利用效率，从而降低整体运行成本。

图1网络架构

1.2平台功能架构构造

两票平台服务采用WEB服务模式体系结构，采用B/S模式搭建工作票、操作票模拟仿真平台，平台按照从上到下的顺序主要分为管理决策层、基础维护层和业务操作层三个层面，基础维护层功能应用主要面向天津市各分公司系统管理人员及学习、培训、模拟演练、考试组织人员，构造的目的是为系统管理员、学习、培训、模拟演练、考试组织人员提供设备区域及台账管理、图形组件管理、智能知识库管理、两票技能自我学习与智能仿真、考试设定等功能。业务层主要服务于现场两票开写部门，现场人员通过工作票、操作票自我学习、智能仿真进行相关技能的学习及检验，由智能知识库自动进行评分，并给出正确的操作步骤及选项。管理决策层主要用于统计分析学习、培训、模拟演练、考试相关成绩信息，及时发现两票开写技能下属部门、班组的掌握情况，并制定针对性的培训计划和方案。

系统采用当今主流的WEB服务体系结构，以B/S模式构造现场作业技能仿真培训系统，系统功能架构主要分为管理层、业务层和决策层三个层面（如图2所示），管理层主要面向系统管理人员及考试、培训组织人员，设计的目标是为系统管理、考试、培训组织人员提供设备台账信息管理、图元图形管理、智能专家库管理、技能演练、考试设定等功能。业务层主要服务于现场作业部门，现场作业人员通过工作票、操作票及现场技能的模拟演练及技能考试模块进行相关技能的学习及检验，由智能专家库自动进行评分，并给出正确的操作步骤及选项。分析决策层主要用于统计分析培训、模拟演练、考试相关成绩信息，及时发现各项技能下属部门、班组的掌握情况，并制定针对性的培训计划和方案。

图2平台功能架构图

2系统功能体系

两票系统平台根据天津市电力公司目前工作票、操作票开写技能培训及学习现状，通过对两票业务、实际票样进行深入的调查及研究，量身设计出安全措施知识库、五防闭锁标准库，同时运用先进的网络及计算机应用技术为天津市电力公司工作票、操作票技能培训与学习提供了一个统一的学习、模拟仿真的数字化平台，平台的主要功能模块包括：设备区域及台账维护、图形组件维护、智能知识库维护、工作票办理技能的自我学习与智能仿真、操作票开票技能的自我学习与智能仿真、安全生产知识的自我学习与检验、两票自我学习与智能仿真成绩查询统计、安全生产知识的自我学习与检验成绩查询统计等，平台主要功能模块如下：

2.1设备区域及台账管理

该功能模块可对变电站、设备位置区、间隔管理信息维护，一次设备台账参数信息的录入、修改等功能；为方便操作，系统采用分级节点树模式，对变电站、设备区域、间隔、变电一次设备、二次屏柜等信息进行可视化维护管理。可根据所属电压等级、设备型号、设备类型、所属位置区、所属间隔、所属变电站、设备制造厂商对区域、设备台账等信息进行统计、查询。

2.2图形组件管理

根据变电站一次主接线图及二次屏柜实际采集图片信息，进行两票系统主变一次接线图的图形组件拆分及组合，最终完成主接线图的拼接；将设备区域及台账管理模块中的变电站、设备位置区、间隔、一次设备台账、二次屏柜信息与一次主接线图及二次屏柜图进行组件关联维护，为自我学习与智能仿真提供标准、可靠的台账数据基础信息，同时图形组件技术也给用户带来更加逼真的使用体验。

图3主变一次接线图

2.3智能知识库管理

该功能模块主要包括：安措知识库维护与管理、五防闭锁标准库的维护与管理；通过组织两票现场工作人员及相关专家进行研讨，形成统一的工作票安措知识库及五防闭锁标准库信息，并将此成果维护到平台智能知识库中，这样形成的智能知识库就为工作票、操作票的自我学习与智能仿真提供了更为可靠及权威的判别标准。

图4五防闭锁标准库

2.4工作票开写的模拟演练与仿真

能够快速、正确签发指定任务的工作票，是工作票签发人的一重要岗位技能要求。打开此功能模块后，学员可以进入一个智能的图形化工作票仿真开票界面，学员可以设定相应的工作任务，根据选择工作任务进行工作票的图形模拟开写，平台会根据主接线图及设备台账信息、安措知识库信息，自动判断出安全措施、操作设备信息的正确性与完成性，并根据学员作答所用的时间、安全措施多项及缺项进行智能的量化打分，并给出最后的综合评分。

图5工作票办理技能自我学习与智能仿真

2.5操作票开票技能的自我学习与智能仿真

打开此功能模块后，学员可以进入一个智能的图形化工作票仿真开票界面，设定操作任务后（如**变电站1#主变运行转检修）后，可借助鼠标、键盘，在变电站主接线图、二次压板图上点击，生成操作序列（即操作票），平台会根据主接线图及设备台账信息、五防闭锁标准库，通过智能搜索技术及图形拓扑技术自动评判操作票开写的顺序及错误项，并根据时间及五防闭锁标准库进行智能的量化打分，并给出最后的综合评分。

2.6安全生产知识的自我学习与检验

主要包括输变电安全生产规程等内容，主要是以录制的视频短片和安规知识题库为基础，进行职业技能及安规知识的自我学及检验。通过视频短片，特别是一些动漫短片，可以使学员更容易掌握一些安全生产的知识；基于安规专业知识题库的在线学习、考试系统，可使学生随时检验对安全生产知识掌握的程度。

2.7工作票、操作票自我学习与智能仿真成绩查询统计

该功能对学员提交的工作票、操作票模拟演练、学习、考试的成绩进行统计、查询，学员可以通过系统查询出个人成绩及所在单位成绩排名，管理人员可以根据权限范围对个单位、部门、工区、班组进行成绩的分类查询统计，同时系统为使用人员能更好的阅读分析成绩结果，提供了报表、图表功能。

图6操作票自我学习与智能仿真查询统计

3.8安全生产知识的自我学习与检验成绩查询统计

该功能对学员提交的安全生产知识的自我学习、检测成绩进行统计、查询，学员可以通过系统查询出个人成绩及所在单位成绩排名，管理人员可以根据权限范围对个单位、部门、工区、班组进行成绩的分类查询统计。

3系统现场应用

工作票、操作票模拟仿真系统已于2014年12月在国网天津市电力公司投入运行，自投运以来，平台整体运转正常，并实现了两票技能的模拟仿真；该平台的运行使用，使两票工作培训工作有了平台依托和技术支撑；通过该平台的应用，电力公司两票使用人员能够通过平台工作票、操作票学习、模拟仿真功能模块实际工作票、操作票技能的模拟、仿真；能够对员工提交的工作票、操作票按照智能库规则进行自动计算评分；能够实现部门、单位、个人成绩的排名；能实保障工作票、操作票模拟仿真，安全生产知识的自我学习考核体系结构的完整、规范。

天津市电力公司各级单位、部门领导在公司内网能够到达的地方，可随时随地对工作票、操作票模拟仿真系统进行登录访问，对天津市电力公司、下属单位、部门及工区、班组两票模拟仿真、学习、考试统计、查询，并根据历史统计、查询数据，为各单位、部门、工区、班组制定相应的学习、模拟仿真策略，最大化的提高模拟演练的效率及质量，推动两票开写技能的提升，，进而大幅降低了因两票操作不当产生的电网事故，从而对天津市电网的安全、高效的运行发挥了重大作用。

4结束语

通过智能网络搜索、矢量图形组件、智能知识库等技术实现了模拟仿真系统，使天津市两票工作人员“技能培训”从“师带徒”模式上升到“自我学习”模式。为“面向岗位技能”培训探索一种新模式，为天津市电力公司的工作负责人、签发人等资格认证提供一种全新的考核模式，实现工作票、操作票技能考核认证数字化、智能化。同时实现了培训结果的量化评估，促进企业整体培训与员工自我培训有的放失。以实际变电站主接线图及二次屏柜图为基础的培训模式，避免传统培训只讲不练的弊端，提高培训工作的实效性。通过该项目建设与使用，大大提高可电力企业两票开写的技能水平，进而大幅降低了因两票操作不当产生的电网事故，从而对电网的安全、高效的运行发挥了重大作用。

参考文献：

[1]孙峰.多模式智能工作票?操作票系统的开发与应用[J].华北电力大学（北京），2007.

[2]张素芳.电力系统中智能工作票?操作票系统的开发与应用[D].天津大学2010.

[3]张健基.于面向对象技术的变电站工作票及操作票专家系统[D].华北电力大学，2001.

电工仿真与实训范文

关键词：实训基地；职业岗位；仿真映射；教学模式；情境

作者简介：李晓（1975-），女，湖南株洲人，株洲职业技术学院汽车电子系，讲师。（湖南株洲412001）陈铸华（1976-），男，湖南长沙人，长沙电力职业技术学院技术技能实训部，副教授。（湖南长沙410131）

中图分类号：G712?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）36-0067-02

高等职业教育的根本特征在于它的职业性。因此，建设好并有效利用实训基地开展实践性教学是培养学生职业技能的主要教学环节。而目前职业教育中传统的实训基地教学模式并不能完全满足某些特殊行业技能应用型人才培养的需要，使培养出的专业技能人才不能在短时间内适应岗位要求。比如，电力企业对生产安全性要求较高，不可能接受太多的学生到现场实习。从目前电气工程专业的学生实习实训来看，效果也并不理想。因此，如何对现有的实践教学模式进行改革，有效地提高学生实训质量及效果、培养高素质、适用的电力人才是高职院校、电力企业共同需要思考、研究和解决的问题。

一、高等职业教育实训基地教学现状的分析

一般来说，高职院校实训教学基地应该具备教学、培训、科技开发和生产四位一体的功能，承担实践教学和学生职业素质训导、职业技能培训、技能鉴定和职业资格认证、科技开发和新技术推广应用、生产与社会服务四项任务。因此，实训教学基地的产学研培相结合是高职教育的特色所在，是培养生产、建设、管理、服务第一线的高等技术应用型人才的重要途径之一。而所谓实训基地教学模式，是指高等职业教育各专业的学生在完成其主要专业课程的理论学习和各种技能专项训练后，综合性地运用本专业的基本知识和技能在校内外集中进行系统性实训的各类教学模式。

1.职业教育实训教学的发展趋势和存在的问题

国外典型的实训基地教学模式：德国“双元制”模式，职业教育与企业合作、充分利用企业的资源优势为实践教学提供真实的实训、实习场所；新加坡“教学工厂”教育模式，南洋理工学院将现代工厂的生产、经营环境浓缩并模拟到学校的教学过程之中，使学生在一个近于真实的环境中学习各种知识和能力；加拿大的“CBE模式”等等。

在实训基地教学模式与方法层面，我国高职实训教学立足地方经济发展实际，借鉴发达国家经验，形成了几种综合性较强的实训教学模式，比较有代表性的有：按照引发兴趣信息提供教学演示应用阶段检验阶段的“五阶段”教学模式；有按教学策略设计、交互组织形式的“交互—探索”实习实训教学模式；有模拟特定的真实工作环境下，分岗位模拟或实际操作和处理该岗位的基本业务的岗位实操型模式；还有选择某一职业进行可控模拟，以仿真动作和行为作为训练的内容开发设想，让学生身临其境，训练并提高自身适应力和实际业务能力的职业模拟型模式；给受训学生提供一个典型的实际范例，引导学生独立思考与分析范例，并组织学生讨论交流，从而提出解决问题的各种方案，从中找出最佳方案的项目驱动实训模式等。在这些模式的指导下，我国高职教育已逐渐整合和开发出了一些行之有效的实践教学方法。目前，在我国高职教育实践教学中运用比较多的、比较有代表性的教学方法有案例教学法、项目教学法和顶岗实习法等等。

以上几种教学模式均注重学生“关键能力”的培养，注重“以学生为主体、以学习能力、创新能力和动手能力培养为核心”的教学，注重教学资源的整合以及重视师资队伍的建设。但是，这些实训基地教学模式在实施过程中也存在一定的局限性，如“教学工厂”模式（包括岗位实操型和职业模拟型模式）安排学生进行生产岗位实训，过分局限于某一工种，不利于学生职业综合能力的提高。另外，实训基地对有的生产岗位只通过情境构建，不能真实地再现生产环境，而采用现场设备和高度拟合生产现场的计算机虚拟仿真系统相结合，构建职业岗位情景仿真映射的实训基地教学模式能有效地弥补不足。

2.电力职业教育“135”实训基地建设模式的内涵

长沙电力职业技术学院既是高职院校，又是湖南省电力公司的人才培训基地，肩负着学历教育、员工培训、技能鉴定、技术研发等多重任务。2008年以来，学院在基地建设与实训教学模式方面进行了积极探索，提出依托行业、服务行业、对接企业、提升企业的口号，通过校企合作模式，根据电力专业群的实际需要全面规划，有步骤、有计划地加大实训基地建设的力度，形成了师资资源共享、实训基地资源共享的“135”实训基地建设模式。新建成四个总投资约3000余万元的电力调度通信、变电运行、电力营销、输配电线路实训场地应用于培训教学，充分发挥了基地专项投资效益，提高了实训教学质量。学院提出了“一条主线，三个结合，五层训练”（简称“135”）实训基地建设模式。它是以电力职业岗位能力为主线，将高职学历文凭和国家职业资格证书相结合、生产技能实训与职业素质培训相结合、职业鉴定与员工培训和高职教学科研相结合，学生需要完成通用基础技能训练、专业关键技能训练、专业核心技能训练、专业综合技能训练、职业素质拓展训练共五个层次的实训任务。“135”实训基地管理模式的核心是“提高职业岗位能力”。为此，学院根据高等职业教育人才培养目标，参照电力行业各岗位生产技能人员职业能力规范，邀请企业参与专业设置、人才培养方案、教学大纲、课程体系的制订，参与教材的选用、编写，把职业技能训练、资格证书考核纳入教学计划中，将证书课程考试大纲与专业教学大纲相衔接，以职业岗位能力培养为主线设计课程。针对企业对准员工综合素质要求的不断提高，长沙电力职业技术学院还专门开发了职业素质拓展训练实训课程，利用大型户外拓展训练营对每位学生进行包括高空速降等项目的训练，培养学生积极主动、改善自我、不断学习、融入团队、共同提升、加强沟通、高度负责、一丝不苟的职业道德和职业素养。根据教学评价反馈意见统计来看，有将近98.7%的学生在接受了拓展实训后对该项课程设计表示认可，实现了教学目标。

二、职业岗位情景仿真映射教学模式的构建与实践

长沙电力职业技术学院在借鉴国内外先进的职业技术教育实践教学模式的基础上，积极探索有自己特点的实践教学模式，现已建成了集教学、科研、职业鉴定、培训相结合的多功能实训基地。并且，针对电力生产这个特殊行业对学生实训的要求，提出了职业岗位情境模拟与教学仿真相结合的实训教学模式，在教学设计上提出适应行业岗位的职业能力建构方法及原则，以满足电力企业人才培养的要求。

1.岗位情境仿真映射教学模式的内涵、构成要素和内容

教学模式就是学习模式，是在一定的教学思想指导下，围绕着教学活动中的某一主题形成相对稳定的、系统化和理论化的教学范型。一种教学模式就是一种学习环境，在这个环境里学生能够互相影响，学会如何学习。学院在办学实践中针对电力行业的特点，通过岗位情境的构建，以某个职业岗位的工作内容、环境、职责等要素为参考物，教学内容源于岗位任务与能力要求，帮助学习者将一个要探究的概念与熟悉的经验联系起来，引导他们利用这些经验来解释、说明、形成自己的科学知识。这里的岗位情境仿真映射是指以某个特定的职业岗位工作过程为原像映射至一个给定的实训教学过程，称为“仿真映射”，可采用工作现场仿真操作和计算机虚拟仿真系统操作相结合的方式求得两者的最佳拟合。实训基地教学模式结合了高职教育的教学特点和职工岗位培训的教学方式，参照行业各岗位生产技能人员职业能力规范，创设学习活动，突出职业仿真性和岗位实操性。职业岗位情景仿真映射的优越性能把理论知识、实践技能、应用环境结合起来，直接指向学生职业能力的提高。如何培养学生的岗位职业技能、如何以仿真映射推动诸如电力项目课程的建设成为当前亟待解决的重要课题。

仿真映射实训基地教学模式的研究内容包括：高职教育实训教学中岗位技能人员的职业能力建构方法；职业岗位情境模拟与教学仿真结合的模式设计；对实训教学仿真成果进行联合考评和综合评判。

2.岗位情境仿真映射教学模式的实践

仿真映射实训基地教学模式依据各岗位的工作内容、职责和权限，运用技能岗位应具备的专业知识和技能，以仿真小组为单位，协同配合，共同完成每一项目模块的岗位工作，并对其仿真工作成果进行联合考评和综合评判，以确定每一岗位仿真的实际成效。其目标是要彰显职业教育的特色，提升学生的职业技能，激发学生学习的积极性，满足企业对应用型技能人才能力、素质的要求。该教学模式研究技术方案流程如图1所示。

基于岗位情境的仿真映射教学通过模拟真实的工作场景，借助计算机的高度仿真，让学生亲身体验工作岗位的真实的操作过程，使学生对岗位的工作内容、职责、关系、应具备的技能和工作规范等有亲身的体会、认识，培养学生的职业意识，提高学生的职业判断、素质和工作能力，增强学生综合处理问题的能力，使所学的专业知识在学校即转化成技能，为其就业上岗做好充分的准备。并且架起学习新知识的支点，然后运用知识迁移、协作讨论来完成对会计学科体系的意义建构，真正把教师、课本、课堂为中心的框架变为以学生、项目、岗位仿真为中心的教学新模式。

三、结论

长沙电力职业技术学院在实训基地建设与教学过程中，遵循电力企业对员工“作风军事化、作业标准化、管理精细化”的工作要求，立足于职业岗位来构建教学仿真项目课程模式，基于岗位工作任务的情境对应性来构建项目课程体系，教学内容以岗位工作要求的学习项目为载体，学生的学习以处理岗位工作为过程，以完成岗位任务为学习目标，利用实训基地的现场设备和高度拟合生产现场的计算机虚拟仿真系统真实地把学生置身于现实的工作环境中，让学生在自我感知与协作的建构过程中获得知识和技能。

参考文献：

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电工仿真与实训范文1篇9

我国从1958年开始研制数控系统技术，到1966年研制成功晶体管数控系统，1972年又研制出集成电路数控系统，但由于国产元器件不配套，加之工艺和技术还不够成熟，因此没有进行大规模生产.从1985年以后，我国的数控机床，在引进、消化国外技术的基础上，进行了大量的开发工作，尤其是进入上个世纪90年代，我国数控系统的各方面研究力量在集中优势、突破关键、以我为主、发展产业的原则基础上，逐步形成了以航天数控集团、机电集团、华中数控、蓝天数控等国有企业，在关键技术上己达到国际先进水平，数控机床可供品种己超过300种。

随着数控加工在机械制造业中的广泛应用，数控操作者的大量培训便成为迫切需要解决的问题.在传统的操作培训中，数控编程和操作的有效培训必须在实际机床上进行，这既占用了设备加工时间，又具有风险，培训中的误操作又经常会导致昂贵设备的损坏.而计算机技术的发展，尤其是虚拟现实技术和理念的发展，产生了可以模拟实际设备加工环境及其工作状态的计算机仿真培训系统.它用计算机仿真培训系统进行培训，不仅可迅速提高操作者的素质，而且安全可靠、费用低。

国外从上世纪80年代开始，在数控仿真方面做了大量研究工作.数控加工仿真涉及造型技术，经历了基于线框图形的几何仿真、基于直接实体造型的数控仿真以及基于离散空间的数控仿真.同时，数控仿真正从几何仿真走向加工过程物理仿真的研究，开发了基于数值分析和模拟来预测工件、刀具物理属性的原形软件，取得了许多研究成果.经过多年发展，国外的数控仿真技术己形成了商品化软件，如：日本的Sony公司研制的FREDAM系统可对球头铣刀加工自由曲面进行三维仿真，并进行干涉、碰撞检查;英国Delcam公司的产品PowerMILL，不仅提供五轴联动的实体切削仿真过程，而且提供五轴加工机床动作仿真过程，动态仿真五轴加工过程机床各轴各机构运动关系，仿真软件支持摆刀轴、双旋转工作台、摆刀轴与旋转工作台的组合;美国CGTech公司开发的数控仿真软件vERICUT，不仅实现多轴仿真，还增强了切削状态分析功能，还有法国Delmia公司的VNC，CIMCO公司的CIMCOEdit等其它数控仿真软件.此外，国外一些著名的CAo/CAM软件（如：UG.Pro/E.MasterCAM）也都具有NC加工仿真的能力.以色列的CAD/CAM软件Cimatron的数控加工技术一直处于世界领先的地位，它也提供了可视化的加工仿真模拟，以彩色图的形式显示当前加工结果及其加工余量，使用户可以检查加工过程的合理性与正确性;可以任意剖切旋转来观察加工的结果，还可以进行仿真校验、定量分析、加工工时估算等;也可以手动单步检查生成的刀具轨迹.著名软件UG的机床仿真模块Unisim也具有完善的数控加工仿真能力.但是这些软件大多价格昂贵，对硬件的要求也很高，而数控仿真也只是软件众多功能中的一部分。

目前，国内市场上也有一些功能较完善的数控仿真软件，如南京宇航自动化研究所的YHCNC系列数控仿真软件，支持多种数控系统，具有良好的用户界面，真实感图形显示的效果也较好，系统运行效率高.此外，还有上海天傲科技有限公司的TNS数控仿真系统，广州红地技术有限公司和韩国Cubictek公司合作开发的金银花从CNC仿真软件，上海盖勒普工程技术有限公司的数控加工编程校验和仿真软件PredatorVirtualCNC等。

我国数控仿真技术虽然发展迅速，但是仍然存在以下不足：

（1）仿真的速度和精度问题一直是数控仿真研究的难点，两者互相制约.降低精度提高速度会影响工件形状，从而影响图像真实感;反之，仿真真实感增强，但是随之带来CPU和内存资源等消耗增大的问题，会影响仿真实时性.此外，数控仿真也存在其它真实感问题，如仿真模型不能表现粗、精加工时的纹理形态，不能生成与实际形态一致的切削模型。

（2）数控加工仿真几何造型系统基本元素均由理想形状几何形体构成，不包含任何物理性质，体现不出物体相互作用时物质微观结构的物理变化（如力、热变形等）及其物体宏观形状（如工件形状、位置、表面质量）的改变。

（3）对数控加工过程没有进行实质性仿真，既没有考虑工艺系统中物体相互作用时的“消亡”.（如刀具磨损）与“派生”（如切屑等）问题，也没有真正考虑工艺系统中各部件在运动（切削和空程）过程中的“顺行”与“干涉”问题。

电工仿真与实训范文篇10

一、仿真支撑软件APROS

仿真支撑软件是为模型软件的开发、调试、维护和实时运行提供的一个环境。西安热工研究院有限公司在国内首次引进目前国际上先进的应用于热力系统工程分析的仿真支撑软件——芬兰VTT和FORTUM公司的APROS软件。软件基于Windows操作系统，兼顾仿真工程开发与实时运行环境，具有可视化、在线交互、图形化建模功能，且建模过程灵活、方便;可在线监视和修改模型程序的实时运行数据，集机组设备建模、热力系统流体网络建模、电气系统建模、控制系统建模为一体。

该仿真支撑软件在完全依据能量、质量和动量守衡原理基础上，提供了丰富的面向火电机组主要设备和部件的全物理过程工程模块，如:各种换热器、汽包、罐、管道、阀门、汽缸、汽轮机转子、凝汽器、风机、泵、发电机、变压器、断路器及各种执行机构和控制器等(模块图符示例见图1。)此外，还提供了通用的逻辑算法和基本算法模块。

在建模过程中根据机、炉、电工艺过程，选择相应的模块进行组态，进行模块参数设置及模块之间的连接即可完成数学模型的建立;一个分系统或子系统，可以由一定数量的模块集合而成，若干个分系统组合连接起来，即可形成一个完整的仿真对象。图2给出了锅炉汽水分离器系统的组态。根据火电机组的具体系统，仿真模型应用软件分为:锅炉模型软件、汽机模型软件、电气模型软件和控制系统模型软件。

为使所建模型软件既能反映系统的物理特征、几何特征和逻辑特性，又能反映系统的静态特性和动态特性，真实地再现系统的实际过程，就要求保证仿真模型的高精度、高逼真度。因此，在充分了解仿真支撑软件的原理和用法前提下，需要从实际机组收集大量资料和数据，并且对这些资料和数据进行分析、比较和筛选，使模块所选参数尽可能合理，以及仿真模型描述的仿真对象的物理过程尽可能符合现场实际，各个细节都必需以被仿真机组的设计和运行数据为依据。

控制系统建模则依据现场DCS的SAMA图、逻辑图和组态图，经过分析整理，采用支撑软件的基本算法模块进行组态，完成与实际控制系统相同的功能，包括模拟量控制系统、顺序控制系统、逻辑控制系统等。

为使建立的仿真数学模型可以涵盖机组的各种工况，完整地描述整个机组动态和静态全过程，对于支撑软件现有模块没有直接描述的物理现象，如各种转动机械的轴承金属温度、汽机振动、差胀等，首先将它们的实际过程进行合理简化，建立有效、合理且精度足够高的数学模型，然后用仿真支撑软件基本算法模块或利用其开放的外接模块功能来实现。

该仿真支撑软件在图形建模环境下，具备在线修改模型功能，并可立即得到修改后的结果。在模型开发调试过程中，要对每次仿真过程反映的现象进行综合分析，改进后再进行仿真运算，如此反复，直到模型的运算结果正确，能够准确反映被仿真对象的物理过程。在模型调试过程中，可以控制模型的计算步长(一般情况下为100ms)及计算速度，同时在正常运行时，只有被激活的模块参与过程运算，如需要排除故障或只运行若干子系统，可将不参与运算的模块或子系统退出模拟而作为边界条件，以提高模型软件组态和调试的效率。

二、开发300MW机组全范围仿真培训系统

2.1特点

(1)全范围、全过程、连续性仿真。锅炉系统包括锅炉本体、燃烧与风烟系统、汽水系统、燃煤制粉系统、点火燃油系统和辅机系统;汽机系统包括汽机本体、凝汽与循环水系统、回热与疏水系统、除氧与给水系统、旁路系统、辅助蒸汽系统、轴封系统及油系统、发电机冷却系统;电气系统包括发电机本体、主变压器、励磁系统、厂用电及其快切系统、继电保护系统、启动变压器系统、6kV系统及动力、400V系统及主要动力；控制系统包括监控系统(DAS)、顺序控制及联锁保护系统(SCS)、燃烧器管理系统(FSSS)、其它单回路调节系统及电调系统(DEH/MEH)、旁路控制系统(BPS)。

(2)DCS操作站CRT显示画面，各参数更新及报警均感觉不到时间延迟，与实际机组反应一致。

(3)仿真模型和实际机组的主要参数在特定工况下其动静态误差控制在允许范围以内。

(4)各种起停过程的仿真现象和动态参数与实际机组基本一致，符合运行规程要求。

(5)故障仿真的现象和原因正确，故障发生过程与现场实际机组一致。

(6)运行人员考核评分功能先进合理。

(7)具有虚拟盘台操作画面。

2.2硬件配置

仿真系统计算机设备是仿真系统支撑软件和模型软件的运行环境，为满足仿真机的可靠性、实时性和稳定性，以及满足通讯速度的要求，所有主机采用容量大、速度快、工作稳定的DELL计算机。采用Win-dows2000操作系统和标准TCP/IP网络通讯协议，配备的鼠标、专用键盘、硬手操器的功能与实际机组的一致，硬件系统工作稳定，响应速度快。其主要包括6套操作员站(其中1套为DEH操作员站)，1套教练员站、l台CISCO24通道的100M交换机和立盘(配套有水位计、纯平火焰及水位监视器、报警光字牌、操作表计)等。

2.3软件组成

(1)仿真系统计算机操作系统均采用实时、多任务、多用户、全中文界面的Windows2000操作系统。

(2)在国内首次采用应用于中小系统的全中文工业通用组态软件《组态王6.02》，开发了大型机组DCS人机界面应用软件——操作员站应用软件;采用基于微机网络化的开发技术，解决了进口仿真支撑软件与人机界面软件的通讯接口问题。

(3)先进的仿真支撑软件及在此基础上开发的控制系统及机、炉、电过程模型应用软件。

(4)教练员站控制软件及I/O接口软件采用计算机高级语言编写。其采集操作盘上的操作信号(转换为数字量)，并将计算机输出数据转换为模拟量和开关量信号送到操作盘上的仪表和指示灯，同时实现教练员站的各项控制功能。

2.4系统功能

(l)DCS操作员站功能完成实际机组集控室DCS操作员站的功能仿真，在每台操作员站中包括DCS的所有显示画面和操作界面。所有显示画面和操作界面均根据实际机组DCS操作员站的画面进行1:1的设计，包括机、炉、电系统大画面、小操作显示画面及实时报警信息显示窗口，为电厂运行人员提供一个逼真的操作环境，达到与实际机组操作员站的仿真操作效果。

(2)DEH/MEH操作员站功能仿真系统的DEH/MEH操作员站完成实际机组集控室DEH/MEH操作员站的功能仿真。显示画面和操作界面均根据实际机组的DEH/MEH画面进行1:1的设计，包括系统画面和小操作画面。DEH专用键盘可快速调出流程画面、实时报警信息显示窗口及进行模拟量定值数据输入，实现DEH硬手操功能。

(3)教练员站功能教练员站控制整套仿真机的运行状态，指导和监视学生的培训情况，包括工况设置和故障设置等;其性能和功能的丰富性也是仿真水平高低的重要标志。该教练员站实现的监控功能主要有:1)模型程序的启动、停止;2)工况的存储和读取;3)任意工况的自动存储及回退(记录仿真系统连续运行数据的时间与所选记录频率有关);4)机、炉、电常见故障的设置和取消;5)仿真模型实时、快速、慢速运行功能:6)外部环境参数的修改;7)运行人员操作自动考核评分功能。

转贴于2.5仿真培训系统开发实例

西安热工研究院有限公司在引进、消化、吸收国际先进仿真支撑软件APROS基础上，依据菏泽发电厂300MW机组的设计资料和设备制造资料及现场实际的运行数据，对机、炉、电本体和辅助系统及控制系统进行全范围、全过程仿真。建立的仿真数学模型是面向对象的机理性模型，可以涵盖机组的各种工况，并能实现机、炉、电各项故障模拟，同时利用国内较经济的界面组态软件进行技术再开发，替代国外界面组态软件和教练员站组态软件，节省了项目成本，实现了DCS及DEH操作员站功能的1:1仿真。此外，还自主开发了教练员站各项功能。菏泽发电厂300MW机组已投入商业运行，因此对仿真系统的仿真范围、仿真精度和逼真度方面要求很高，同时由于实际机组DCS由英国ABB公司设计，功能繁琐，控制逻辑与画面的制作与国内常规的设计思想不一致，使得仿真控制模型与主体模型数据通讯量较大。然而在系统网络配置和应用软件开发过程中已成功地解决了数据通讯量大影响模型计算实时性这一技术难题。

三、超临界及超超临界机组仿真培训系统的研发

目前国内尚无投入运行的超超临界机组，正在建设的超临界机组也较少，对超临界及超超临界机组的运行经验很少。与常规机组相比，超临界机组、超超临界机组的运行参数高，部件材质差别大，辅助系统更为复杂，其运行方式与常规机组也有较大的不同。研发高逼真度、全范围超临界及超超临界机组仿真系统，重点研究超临界和超超临界机组运行技术，对提高超临界及超超临界机组运行的安全性和经济性至关重要。

为使超临界及超超临界机组仿真系统的主要性能指标不逊于同类机组仿真系统的国际水平，使所建立的数学模型能够更逼真地模拟超临界及超超临界机组的动态运行及各种事故工况，采取了引进、消化、吸收和创新的原则，在成功开发300MW机组仿真系统的基础上，借鉴现代仿真技术的发展，在计算机硬件配置、仿真软件开发环境、仿真应用范围、仿真数学模型、数据库、数据通讯等方面迸行了研究。

超临界、超超临界机组仿真系统数学模型的计算量极其庞大，这对仿真系统的精确性和稳定性提出了更高的要求，同时，为了保证仿真系统的实时性，模型计算软件与仿真界面软件之间要进行大量的数据通讯。因此仿真培训系统的稳定性、精确性和实时性是超临界、超超临界机组仿真系统研发的关键技术之一。

收集国内外典型超临界及超超临界机组的设计资料和运行数据，并针对示范工程机组的详细资料，深入研究超临界及超超临界机组的静态特性和动态运行特性，开发高逼真度的仿真数学模型是超临界、超超临界机组仿真系统研发的技术难点。四、结语

西安热工研究院有限公司基于仿真支撑软件APROS开发的菏泽发电厂300MW机组全范围、全过程仿真系统，在稳态运行指标、暂态运行指标、实时性指标、可靠性指标等方面均满足电厂仿真培训要求，已于2003年12月16日通过菏泽发电厂组织的验收。该系统投入运行半年多，为菏泽发电厂及其它发电企业培训300多人次，并且应用该系统进行了两次技术比武。

电工仿真与实训范文篇11

关键词：仿真系统；轨道交通；培训；教学；功能设计

中图分类号：TP391.9文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2012.01.037

引言

近年来，随着我国国民经济的持续快速发展，城市化进程的不断加快，轨道交通因其无污染、低噪音、高速度等等优点，被越来越多的城市采用，已经成为现代化城市建设的标志之一。城市轨道交通是指利用轨道作为车辆导向的运输方式。并以客运为主，以电能为动力，采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通之总称，一般包括有轨电车、地铁，轻轨交通、单轨交通和市郊铁路5种子系统。然而由于轨道交通行业的特殊性，操作人员既不能在运行着的系统或设备上进行实际操作试验，也不允许人为地设置学员观察处理，这就使得操作员难以在变电站的正常操作及事故处理中得到炼。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，往往乱，不知所措，常常处理不当，造成事故扩大。为了解决上诉传统培训过程中所出现的问题，我们设计了改仿真培训系统，伴随着计算机技术、系统工程与科学的迅速发展，仿真技术已经渗透到各行各业，并发挥着重要作用。因此，仿真培训是一种现代化的、高效率的培训手段，是提高操作工技能的一种有效途径。

采用先进的计算机系统模拟轨道交通的供电系统的运行模式，正常状态下的的倒闸作业以及事故状态下的处理手段，该系统建立的目的是为了培训从事轨道交通的员技术操作技能和在设备维护人员的故障判断能力，通过仿真培训，使工作人员短期内掌握日常正常操作和常见异常状态下的出来操作流程，掌握设备的操作流程和异常设备的处理方法。

1轨道交通仿真系统的硬件结构

仿真培训系统主要包括教师机、学员机、模型服务器三个部分，结构如图1所示。殊需要，教员和学员，不应该是“一对一”的关系，而是应该能同时满足几位甚至几十位学员同时独立地接受仿真培训，故采用“一对多”的方式，教员通过教员机给各个学员下达指令，学员在独立的学员机上完成操作。教员站与学员站通过互联网连接。

仿真培训系统采用了C/S结构，运算服务器是实现各种逻辑运算的核心设备，在系统仿真运行过程中，它将实时实现自动进路办理、进路搜索、进路解锁、列车自动驾驶、自动防护、车流管理等的运算功能。运算服务器采用高性能的工作站或计算机充当，教师机和学员机使用普通PC机。

2轨道交通仿真培训系统的软件结构及功能

本仿真培训系统的软件有应用服务器、教员机和学员机上的软件部分组成，这些软件之间相互协调工作，最终实现仿真培训的目的。客户端与服务器端的数据交互采用OPC通信技术。模型服务器端配置有工艺模拟软件，可动态响应教师机和学员机的操作指令，产生仿真数据。

2.1学员机结构及功能

学员机由多台PC机组成，主要进行轨道交通的理论学习，以及培训技术人员操作技能和故障判断能力，主要包含以下几个功能。

2.1.1显示功能

(1)显示教员站发送过来的各种信息提示

(2)查看图纸功能：在屏幕的右上方设置了查看按钮，方便学员随时查看故障信息以及图纸，使学员能够通过图纸更快捷的找到故障。显示主控系统的示意简图及电力设备机电设备，备报警设备示意图等根据操作处理模块传送来的数据信息在对应工作站界面的示意图上设置不同的颜色或符号更直观地表示状态的变化动态反映出系统的运行情况。

2.1.2报警功能

当教师选择题目并确认出题结束后，学员机弹出所对应故障的报警界面，并将运行人员需对检修人员提供的信息显示给学员，方便学员对故障的判断，学员了解题目后，选择“开始答题”。

2.1.3操作模块

负责响应学员的操作命令，通过对学员的各项操作进行采集后，传给逻辑运算服务器，实现相应的逻辑运算。

2.2教员机结构及功能

2.2.1系统管理功能

教师可以对学员机和教员机的IP地址及输出端口令进行修改，设置教员机和学员机的密码，增加题目或修改已有故障题目，以及教师机可发送信息的编辑工作。

编制多种教案，灵活设置各种事件，选择各种教案进行演示、培训考核和研究。

2.2.2教师出题功能

各种障碍或异常情况的设置，故障设置：可利用鼠标在教练机界面的示意图上选定单个或多个系统部件发生故障或异常通过该模块处理使所选部件的状态信息发生相应变化传送至图形显示模块同时生成故障操作参考即故障的相应处理流程传送至评分模块。

2.2.3显示功能

显示主控系统的示意简图及电力设备机电设备，备报警设备示意图等，根据操作处理模块传送来的数据信息在对应工作站界面的示意图上设置不同的颜色或符号更直观地表示状态的变化动态反映出系统的运行情况。

2.2.4教师演示功能

教师可以选择所要启动的学员机和要演示的题目，确定出题以后，被选中的学员可以通过学员机的屏幕或者是大屏幕投影学习教师在教师机上的整个操作过程。

2.2.5教师机监控功能

当教师出题结束后，教员机自动转到监视界面，可以通过窗口统一监视或单窗口分别监视学员的操作情况，并可以对学员发出警告和其他提示信息，若学员出现严重错误，教师可以直接结束学员答题。

干预学员的操作过程，培训过程中，教员可以方便的设置、修改、插入、保存和删除各种事件、下达调度命令。

3系统特色

3.1学习模式

3.1.1教学模式

教学模式，主要包括轨道交通领域的信号、通信、电力、环境与设备系统、防灾自动报警系统、自动售票、屏蔽门、乘客资讯等系统的自动化技术的讲解，可以通过教员制作课件，通过讲课模式或是实际演示来实现这些轨道交通知识的讲解。还可以通过监控软件，使得一个指导教师能够同时指导多个学生的操作，各个学员可以同时独立通过各自学员台访问教师台，观看教员的实验演示，教员也可以随意切方便的通过监控软件查看学员的仿真实验操作窗口。

3.1.2自学模式

在学员机加上教师教员系统，便于学生把课堂上教员设计的教案重演，达到自我学习目的，且每个学员之间互不干预。

3.2培训模式

培训内容以关联的方式存放，这样使学员在学习某个部分的内容时，可以调用其他部分的内容，例如：在培训轨道交通的供电设备维护界面时，可以通过点击设备名获得该设备的电路图等相关内容，这种关联方式与人脑的思维关联性相似，所以更适合培训的需要。

在该系统的培训中，为了使仿真过程更加趋于现实环境，

我们还设计了两种培训模式：分工培训和协作培训，分工培训，就是学员独自完成教员分配分任务，以下是对协作培训的具体介绍。

协作培训。轨道交通中，许多工作需要多人协同完成，故培养和提高工作人员的协作能力是及其必要的，在该仿真培训系统中，引入轨道交通系统的协作特点，实现协作式培训，提高了仿真系统的真实性。

协作培训包括协作学习和协作操作，协作学习是通过小组或团队的形式组织学习，学员A解决问题时，学员B担任教员，其他学员观测他们解决问题的方法及过程，注意他们解决问题的技巧以及在该过程中的不足。协作操作是模拟现实中值班人员协同完成操作任务的一种演习。图3是以地铁中倒闸为例，实现学员的协作操作。

为实现协作机制，采用OPC技术实现学员间操作信息的传输，使客户端与服务器端通过OPC实现网络间的连接和数据通信，

4结语

综上所述，本文利用了计算机仿真技术，设计了一个轨道仿真培训系统，阐述了仿真培训系统的体系结构、软件结构和主要功能，轨道交通仿真系统为轨道交通的工作人员提供了一套生动的培训教材，强化了操作人员和维护人员对新设备新技术的学习能力，提高了工作人员的技术水平，提高了轨道交通的运行的安全性。通过仿真培训，可以缩短工人的技术培训时间，提高在岗职工技术素质和处理事故的应变能力。

再者，这种方法使培训效果与实际需要相吻合，又避免了对现实作业的干扰，对于一些特殊的领域还有助于节省费用，减少危险。如宇航员、深海潜水员、各种运输工具的驾驶员等，仿真培训正在越来越多的工作中广泛运用。

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电工仿真与实训范文篇12

关键词：综合变电仿真培训系统；设计思想；培训效果

中图分类号：G726文献标识码：A文章编号：1007-0079（2014）26-0096-02

变电站运行仿真培训系统在电力企业生产技能人员培训中得到了广泛应用，是开展电网运行人员技能培训的先进设施。随着电网自动化技术的不断投入和智能电网建设工作的不断推进，对运行人员岗位技能的要求越来越高。因此，开发一套先进实用的综合变电仿真培训系统，对加强运行人员岗位技能、保证电网安全、稳定、可靠、经济运行具有十分重要意义。传统的单一的仿真系统开发思路难以满足新形势下对人才培训的需求，其原因是缺乏合理可行的仿真系统开发理念。2009年吉林省电力有限公司培训中心与北京四方公司联合开发了《吉林省综合变电仿真培训系统》，用于开展吉林省电力有限公司系统内员工岗位技能培训。仿真模型以长春供电公司的地区电网和相关变电站为原型，开发了典型的实际盘台等设备纯物理仿真，同时兼有利用计算机技术、网络技术开发的数字仿真。

一、开发目标

开发过程中仿真培训系统研制技术人员以内容真实丰富、模型先进标准、培训手段灵活为开发设计原则，以实用超前的仿真系统为研制开发目标，结合《吉林省综合变电仿真培训系统》具备原型的“真”模型，以及国家电网公司颁布的《变电站典型设计》和电网发展，对原型电网和原型变电站进行了恰当的改进，使该系统具备先进的、标准的、通用的“仿”模型。通过综合变电仿真培训系统的开发和应用，证明了该开发理念对保证系统开发质量起到了关键作用。

二、开发模型

1.仿真220kV长春变电站

220kV长春变电站作为长春地区电网的枢纽中心已运行了半个多世纪，承担着长春市区的重要负荷。近几十年来变电站逐步更新改造设备，涵盖了不同时期的设备产品，一次接线形式和运行方式不断改进完善，多年的发展历史和丰富的运行经验为仿真培训提供了大量的素材。

（1）主接线仿真部分。220kV长春变电站原型中，一号、二号主变低压侧两个回路均没有与66kV旁路母线连接，也就是说两台主变低压侧开关不能由旁路开关代出，这样接线供电可靠性较低，不符合典型设计。所以在设计仿真220kV长春变电站主接线部分时，按标准的典型接线建模，即一号、二号主变两个二次主开关可以由旁路开关代出。改进220kV长春变电站主接线的原型，建立典型的仿真一次模型，其相应的二次系统及信息、画面、保护配置等均进行了对应仿真。

（2）站用电源仿真部分。原站用电源是由一台站外变和一条66kV长双乙线的线路侧供电。这样站用电形式与典型设计不符，可靠性也不高。开发人员在站用电交流系统建模时改进了接线形式，站用电系统由66kV母线接引增加一台2号站用变。按照1号站用变实际情况，2号站用变的型号参数、保护配置、运行状态、异常表现、动作逻辑与1号站用变相同，并与1号站用变配合，配有备用电源自动投入装置（见图1）。

站用电源仿真模型在接线形式进行标准化改进的同时，开发人员对两台站用变的低压侧断路器型号进行了两种选型仿真：一是带有欠压脱扣机构的断路器，二是不带欠压脱扣机构的断路器。这样的设计思想是当变电站或所在系统发生短路故障时电压出现波动，站用变低压侧两种断路器仿真模型受到冲击后的动作行为不同。这为仿真培训系统提供了多样的培训案例，为学员开展不同的课题分析和不同方法的处理提供了仿真平台。开发人员在开发仿真培训系统时，科学把握了原型的真，又进行了标准化原型的仿，丰富了仿真培训系统的教学内容。

2.仿真220kV平泉变电站

220kV平泉变电站一次侧接线形式原来是线路――变压器组形式（见图2）。开发人员考虑到220kV平泉变电站线路――变压器组形式虽然是少见的特例形式，但却具有一定培训意义，决定保留其特例型式。同时也把220kV平泉变电站的一次主接线仿真模型按标准的内桥接线开发（见图3），即仿真220kV平泉变电站具有两种接线型式，培训时根据教学的需要装载不同的接线模型。

仿真220kV平泉变运行方式I为桥接线形式。平泉站侧线路春平甲、乙线7811断路器、7812断路器以及桥联7800的断路器在合位（见图4）。1号主变中性点为直接接地方式，2号主变中性点为间隙接地方式，且可依据运行方式的改变而改变。220kV侧为大电流接地系统，66kV为小电流接地系统。平泉变220kV线路侧保护配置和对侧220kV长春变的春平甲乙线保护配置相同。220kV平泉变的两台主变保护配置相同，主保护有差动保护和重瓦斯保护，此两种保护在主变本身故障时跳开主变一、二次主开关，同时动作于桥联开关，启动66kV备自投装置，自动合上66kV侧分段开关。后备保护配有高压侧复压闭锁过电流保护，低压侧复压闭锁过电流保护，过负荷，轻瓦斯保护，零序过流灵敏两段，零序过电压保护。间隙接地保护按反措执行。桥开关配有过流II段、III段保护。两台主变高压侧的桥内侧增加相应的隔离开关。

仿真220kV平泉变运行方式II为单元接线形式。平泉变侧春平甲、乙线7811开关、7812开关在合位，桥联7800开关在分位（冷备用或热备用），如图5所示。此时运行方式即为线路――变压器组单元接线形式，1号、2号主变中性点均不接地，桥联7800开关配置了备自投装置，同时考虑和66kV侧分段开关备自投装置的时间配合，且220kV侧、66kV侧备自投装置配有投退压板。线路和主变的继电保护配置与运行方式I保护配置相同，主保护和后备保护均能进行投退，有跳主变一次、二次开关和桥联开关的压板。

3.模型分析

（1）运行方式II就是保留了原型平泉变正常运行方式，即线路――变压器单元接线方式。当春平乙线线路发生永久性接地故障时，长春变侧在继电保护正确动作下，保护动作出口跳开春平乙线2808开关，重合闸动作，监控机显示（语音报警），字幕显示平泉变66kV备自投保护动作，平泉变电站侧二号主变二次主开关跳闸，66kV分段开关合上。

处理过程：检查、记录、分析和报告相关调度；联系省调合上平泉变2号主变中性点接地刀闸后由长春变电站侧强送一次失败；按省调令拉开长春变电站春平乙线乙、西刀闸，平泉变二号主变二次主甲刀闸后，在长春变电站春平乙线乙刀闸线路侧三相验电确无电压，并装设接地线一组；在平泉变春平乙线7812乙刀闸线路侧三相验电确无电压，并装设地线一组。此时技术层面事故处理告一段落。此时平泉变的运行方式为春平甲线带1号主变及66kV两段母线运行。

（2）当运行方式为I时，即为标准的桥形接线方式。当春平乙线线路发生永久性接地故障时，220kV长春变电站、220kV平泉变电站在继电保护正确动作下，跳开春平乙线两侧2808开关和7812开关，重合闸动作，监控机显示（语音报警）220kV平泉变春平乙线7812开关跳闸。此时平泉变的运行方式为春平甲线带1号、2号主变运行。这种故障情况下无需变压器中性点刀闸操作，主变压器也避免过载的可能性，只需进行挂地线处理即可。

分析发现两种不同运行方式下分别发生同一类型故障时，保护及自动装置的动作不同。方式I继电保护的动作是跳开春平乙线两侧2808开关和7812开关即可。方式II继电保护的动作是在跳开春平乙线2808开关的同时，平泉变66kV备自投装置动作，跳开主变压器二次主开关，合上66kV分段开关。不同方式下保护或自动装置的动作断路器跳闸结果不同，也导致故障后的运行方式不同，因而运行值班员的事故处理也不同。两种模型的建立为教学提供了多样的培训素材，也为培训学员创造了丰富的讨论课题，极大地锻炼了培训学员的分析能力。

三、开发特点

1.完整的混仿设计思想

在调研国内变电仿真系统的基础上进行认真分析总结。对变电站及所在电网运行工况进行全面仿真，模型含有500kV、220kV、66kV电压等级的常规变电站、综自变电站、集控站多种仿真，能给培训学员以系统的、完整的概念。其中，220kV仿真长春变电站实现了物理仿真与数字仿真相结合的混合仿真培训系统。物理仿真按照常规变电站运行值班室的环境和设备进行仿真，控制屏、模拟屏、直留屏、保护屏、值班工作台等完全按照现场一比一仿真，给人以真实场景感受。数字仿真利用计算机技术、网络技术及其大屏幕投影系统，实现软盘台监控和3D室外设备巡视维护的模拟。该仿真系统可以进行运行监盘、设备巡视、倒闸操作、事故处理等相关运行工况和各项工作流程的岗位培训。

2.模型的置换设计思想

该系统另一个突出的特点是“一、二次设备模型元件库”的设计思想。根据培训的需求进行相应模型切换，通过丰富的培训内容实现不同培训的目标。仿真平泉变两种运行方式和仿真长春变电站站用变压器低压断路器的两种模型的仿真设计就是“元件置换”思想的体现，利用一、二次设备元件库置换其他不同设备模型，为培训教学提供了不同的演练平台，使该系统能满足变电运行培训所要求的真实性、灵活性。