【电力行业标准(DL)】 变电站仿真机技术规范

1CS27.100
备案号：19444-2007
中华人民共和国电力行业标准
DL/T1023—2006
变电站仿真机技术规范
Technical specification for substation simulator2006-12-17发布
2007-05-01实施
中华人民共和国国家发展和改革委员会发布
2术语和定义，
仿真机构成要素…
仿真机技术要求
性能指标.
测试……
附录A（资料性附录）
附录B（规范性附录）
附录C（规范性附录）
附录D（规范性附录）
附录E（规范性附录）
变电站仿真系统分类
变电站仿真机典型故障、异常仿真要求变电站仿真机模型技术要求
变电站仿真机应用资料要求…
变电站仿真机开发资料要求
DL/T10232006
DL/T1023-2006
本标准是根据《国家发改委办公厅关于印发2005年行业标准项目计划的通知》（发改办工业[2005］739号）的要求而制定的。
本标准为变电站全范围培训型仿真机的设计、开发和使用而制定。对于其他类型的变电站仿真机，其所涉及的内容本规范也作了相应的规定。本标准与《DL/T1022—2006火电机组仿真机技术规范》、《DL/T1024—2006水电仿真机技术规范》在编写体例上保持致，并采用相同或相似的术语和定义。本标准的附录A是资料性附录。本标准的附录B、附录C、附录D、附录E是规范性附录。本标准由中国电力企业联合会提出并归口。本标准由中国电力科学研究院负责解释。本标准起草单位：中国电力科学研究院、华北电力大学、清华大学、云南电网公司电力教育中心、齐齐哈尔电力培训中心。
本标准主要起草人：王兵树、林昌年、顾永昌、刘行谦、李洪波、马永光、张萍。Ⅱ
1范围
变电站仿真机技术规范
DL/T1023—2006
本标准规定了用于培训变电站运行人员的变电站仿真机的构成要素、基本技术要求、性能指标、测试及资料等要求。
本标准适用于各种变电站仿真机的设计、开发和使用。变电站的设备、接线和运行因电压等级和在电网中的地位的不同而不同，执行本标准应注意切合实际需要。变电站仿真系统的分类参见附录A。2术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。2.1
模型Model
对真实世界过程、概念或系统的结构、行为等某些方面特性的理想化近似表达。2.2
物理模型Physical Model
用物理相似的方法建立的模型。2.3
数学模型Mathematical Model
用数学符号和关系式表达的模型。2.4
仿真Simulation
建立物理模型和/或建立数学模型，使其与真实世界过程、概念或系统在相同受控输入下的特性是相像的。
仿真对象Simulation Object
被仿真的真实世界过程、概念或系统。2.6
环境仿真Environmental Simulation对自然及人造环境的仿真。
物理仿真Physical Simulation
使用物理模型对仿真对象的仿真。2.8
数字仿真Digital Simulation
使用数字计算机和数学模型软件对仿真对象的仿真。2.9
模拟仿真AnalogueSimulation
使用模拟计算机和/或模拟电路对仿真对象的仿真。DL/T1023--2006
逼真度Fidelity
物理模型和/或数学模型与仿真对象在特征、特性方面的相似程度。2.11
实时仿真Real-timeSimulation
仿真过程中，在任一实际时间段内表达了仿真对象相同时间段的特性。2.12
仿真系统Sinulation System
利用仿真技术对仿真对象特征、特性或其他方面进行理想化近似表达的系统。2.13
仿真机Simulator
以运行人员培训为目的，利用仿真技术对仿真对象特征、特性进行理想化近似表达的仿真系统装置。
参考变电站ReferenceSubstation仿真针对的特定变电站。
仿真计算机SimulationComputer用于实施仿真的数字计算机。
培训环境Training Environment受训人员接受培训时所处的环境。2.17
盘台设备PanelandDeskInstrumentation仿真机或参考变电站的控制室中的盘台，包括盘台所安装的仪器仪表设备。2.18
激励式仿真Stimulation
在仿真机中采用了与参考变电站相同的全部或部分实际设备的仿真方式。2.19
外部参数ExternalParameter
参考变电站仿真范围内部系统与外部系统相关联的一组参数。3仿真机构成要素
3.1仿真机硬件构成
3.1.1培训环境
培训环境包括仿真控制室盘台设备和/或计算机控制系统操作员站、屏幕显示装置，仿真的参考变电站通信系统、控制室声响、控制室照明、环境温度、天气状况、噪声等。3.1.2主计算机
主计算机指高性能数字计算机及其外围设备，用以完成参考变电站仿真模型的实时运算和仿真系统功能的实现。在分布式仿真系统中可以采用多台数字计算机完成主计算机功能。3.1.3教练员站
教练员站至少应包括一台显示设备和操作设备，也可配置摄像机、打印机和其他的一些附加设备，用于控制仿真机运行、实现培训功能、监视与评价受训人员操作。2
3.1.4学员操作站
DL/T1023—2006
学员操作站包括显示设备、操作设备和音响设备，也可设计成模拟屏盘的形式。学员操作站用于实现变电站一、二次设备、变电站自动化系统的仿真。3.1.5网络设备
网络设备指计算机通信网络设备，用于实现仿真系统计算机间的数据通信和交换。3.1.6输入输出接口
输入输出接口指由模拟、数字转换电路构成的设备，用于实现仿真计算机与盘台仪表设备系统的数据转换和通信。
3.2仿真机软件
3.2.1变电站及其相关电网模型软件对参考变电站及其相关电网正常、非正常、事故和操作进行连续仿真的软件，可以正确反映参考变电站及其相关电网的动态、静态特性。这里及以下所指相关电网是指与参考变电站直接相连的局域电网。
3.2.2学员操作站仿真软件
对参考变电站的一、二次设备、自动化系统显示、操作、巡视仿真的软件。3.2.3教练员站软件
为教练员提供仿真机控制、培训支持和监视功能的软件。3.2.4仿真支撑软件
支持进行仿真模型软件和仿真应用软件的设计、开发、调试、维护、修改、运行和数据库管理的软件。3.2.5环境仿真软件
对参考变电站的控制室盘台设备、通信系统、噪声、灯光等效果进行仿真的软件。3.2.6操作系统
计算机操作系统及实用软件。
3.2.7诊断和测试软件
主要包括在线或离线诊断仿真装置硬件故障的诊断软件，提供帮助检查或维护系统和设备的诊断程序。
3.3工具与文档
3.3.1工具
提供维护仿真机软、硬件必备的工具。3.3.2文档
包括所有软件和硬件资料，以便于仿真机的运行、维护与升级。4仿真机技术要求
4.1仿真范圖要求
变电站仿真机的仿真范围应包括变电站一次设备、变电站二次设备、变电站自动化系统、仿真变电站相关电网。
4.1.1变电站一次设备
主变压器及其辅助设备、断路器、隔离开关、接地设备、互感器、电容器、电抗器、阻波器、组合电器（GIS）、母线、接地变压器、消弧线圈、避雷器、耦合电容器、站用变压器等一次设备及其操作控制机构。
4.1.2变电站二次设备及自动化系统控制屏、中央信号屏、保护及自动装置屏、交直流屏、“五防”系统、变电站自动化系统、模拟屏以及其他装置组屏等。
DL/T1023—2006免费标准bzxz.net
4.1.3仿真变电站相关电网
仿真变电站相关电网可采用虚拟电网、简化电网和实际电网。无论采用哪一种类型电网，都应正确反映电网对变电站的作用和影响。4.2基本功能要求
4.2.1设备显示
设备显示是变电站仿真机的基本功能，用于监视变电站设备运行状态，能够显示变电站各种设备的运行参数、信号，并且显示的内容和方式与参考变电站基本一致。4.2.2设备操作
设备操作是变电站仿真机的基本功能，仿真变电站运行中的各种可操作设备的操作，并且可以采用多种操作方式（如远方、就地、遥控等），操作后的结果与参考变电站一致。4.2.3设备巡视
设备巡视是变电站仿真机的基本功能，可以仿真参考变电站中各种设备的正常、异常情况，可以支持受训人员对设备的巡视。
4.2.4故障、异常仿真
4.2.4.1故障仿真
变电站仿真机应具有完整的故障仿真模型，仿真机对故障的动态响应与参考变电站在故障时的动态响应基本一致，或与运行经验以及工程分析得到的结果相符合，其差异不影响培训效果。仿真的故障应包括可由仿真运算结果而自然引发的故障、受训人员误操作而发生的故障或教员设置的故障。对于由操作员可以处理的参考变电站故障，在仿真机上受训人员正确处理故障可使仿真变电站恢复到正常状态，也可能由于处理不当，引起事故扩大，与参考变电站反应一致或相像，其差异不影响培训效果。4.2.4.2异常仿真
变电站仿真机应具有完整的异常仿真模型，异常仿真分两种情况：一种是在运行中自然发生的，如：变压器过负荷、变压器油温超过允许值、电源消失等；另一种是需要设置的异常，如：变压器漏油、变压器匝间轻微短路、电压互感器断线等。设备异常发生时，将引发相应告警信号，相应画面、监视仪表反应和处理结果与参考变电站一致或相像，其差异不影响培训效果。对于故障、异常仿真的要求参见附录B。4.3培训环境仿真要求
4.3.1控制室内屏盘仿真
对控制室内屏盘的仿真可以是真实设备，也可以是物理模型，还可以是用软件实现的多媒体模型。无论采用何种形式的屏盘，都要提供培训所必需的仪表、信号、光字、警报等便于受训人员监视；用于受训人员操作的控制开关、切换开关、按钮、连接片和熔断器等的操作方式应与实际一致。仿真控制室内屏盘在形状、颜色和功能上尽量与仿真对象保持一致，其差异不应影响培训效果。4.3.2次设备及其辅助设备仿真
仿真一次设备包括变电站一次设备及其辅助设备、操作机构，既可以是真实设备，也可以是物理模型，还可以是软件实现的多媒体虚拟一次设备。无论采用何种形式的一次设备及其辅助设备、操作机构，其外观、运行状态、操作方式和功能尽量与仿真对象保持一致，其差异不应影响培训效果。4.3.3变电站自动化系统仿真
仿真变电站自动化系统可以是真实的变电站自动化系统，也可以是仿真的变电站自动化系统，其人机界面和监视、控制功能尽量与仿真对象保持一致，其差异不应影响培训效果。4.3.4控制室环境仿真
仿真控制室环境要从实际出发，其中的设施布局尽量与参考变电站保持一致，教练员站的布置方式不应于扰培训过程。
4.4教练员站培训功能要求
4.4.1初始运行方式
DL/T1023—2006
仿真机可以保存仿真变电站及其相关电网多个稳态运行方式的数据，教员可根据需要选择任一运行方式的数据作为仿真机运行的初始条件。教员启动仿真机时可以选择所需的运行方式进行培训。仿真机运行中，可以将任一时刻的运行状态存为初始条件，以供将来使用。4.4.2仿真机控制功能
a）恢复初态：可以返回到初始状态；b）事件记录：将仿真过程中的仿真操作和仿真过程中发生的报警等所有事件均按时间顺序记录，记录的内容应满足对仿真培训效果分析的需要；c）超控：直接控制仿真机中的设备状态和监控数据：d）快存：在培训过程中可快速存储任一时刻的特定工况：e）培训监控：在培训中，可以监视学员的操作过程和结果；f）状态检查：检查仿真变电站断路器、隔离开关的初始位置，对状态的正确与否予以提示。4.4.3故障与异常设重
在培训过程中，教练员应能方便地加入和解除仿真机已设计的仿真故障、异常。4.4.4相关电网操作和外部参数设重a）相关电网操作：在教练员站上可以对仿真变电站相关电网进行操作；b）外部参数设置：在教练员站上可以设置和更改如环境温度、天气状况、发电机组出力等外部参数。
4.5仿真机硬件要求
4.5.1仿真控制盘台
见4.3节提出的要求。
4.5.2仿真计算机系统
仿真计算机系统包括仿真计算机、网络及其相关外设。仿真计算机应是32位及以上字长的通用计算机，其操作系统为商用操作系统。网络设备应具有不低于100Mb/s的数据通信能力，并且应是符合工业标准的计算机通信网络设备。在满足本标准规定的仿真功能以及逼真度的条件下，仿真计算机系统应满足以下要求：
a）仿真计算机的CPU负荷率在正常状态下任意5分钟时间内小于35%，在任意10秒时间内小于50%：
b）50%以上的穴余内外存空间：c）网络负荷率在正常状态下任意5分钟时间内小于35%，在任意10秒时间内小于55%。4.5.3输入输出接口系统
输入输出接口系统应采用商业化的通用组件，其接口符合国际、国内标准，并且能满足规范规定的仿真性能指标。
4.6仿真机软件技术要求
4.6.1基本技术要求
除计算机操作系统、随机系统软件和输入输出接口中的软件外，仿真系统所有软件均应使用计算机高级语言或仿真语言编制。软件的开发应遵守软件工程的思想和方法。应有详细文档资料，具有可追溯性和可维护性。
4.6.2系统软件
操作系统、商用数据库系统应选用符合国际标准的产品。4.6.3仿真支撑软件
a）具有支撑仿真应用软件的开发、维护、修改和调试功能：5
DL/T10232006
b）具有支撑仿真应用软件的实时运行功能；c）具有支撑仿真应用的建模功能；d）具有仿真数据库管理功能：
e）具有支撑仿真应用人机界面生成与管理功能。4.6.4模型软件
a）变电站模型软件主要仿真以下内容：变电站一、二次设备人机界面，一次设备及其辅助设备，量测系统，控制及信号系统，站用直流系统，站用交流系统，继电保护与自动装置，“五防”系统，变电站自动化系统仿真软件。变电站仿真软件的功能应满足本标准4.2节提出的要求。
b）电网模型软件应能正确反映变电站和电网相互作用、相互影响的关系。电网仿真软件能实现以下功能：倒闸操作、网络拓扑计算、潮流计算、机电暂态过程计算、故障计算和继电保护与自动装置动作行为仿真。相关电网的继电保护和自动装置可作适当简化。c）变电站模型和电网模型应能接受所有的培训操作输入，并计算产生所有参考变电站和相关电网中供监视、控制和其他用途的仿真计算数据输出。变电站模型和电网模型软件应使仿真机静态特性和动态特性与参考变电站和相关电网相同或相d)
似。静态特性应满足5.1节的精度要求，动态特性应满足5.2节的要求。模型技术要求参见附录C。
4.6.5学员操作站软件
学员操作站软件应能够实现仿真变电站的一、二次设备显示、操作、巡视的功能。4.6.6教练员站软件
教练员站软件应具有变电站仿真机运行管理、培训控制、培训评估功能，4.6.7诊断测试软件
诊断测试软件应具有对变电仿真机盘台设备及输入输出接口的检查、诊断功能，为维护提供方便。4.6.8多媒体培训软件（可选件）多媒体培训软件来用多媒体方式对变电站一、二次设备原理、结构、图纸等进行讲解：多媒体培训软件可以作为变电站仿真机的一个辅助组成部分。5性能指标
5.1稳态运行指标
a）稳态运行时，仿真系统的计算稳定，潮流计算的收敛精度<0.001（标么值，以仿真电网总容量为基准);
b）控制盘台上显示的参数值为计算值叠加了仪表误差，仿真机的仿真仪表误差不应大于参考变电站相应的仪表、变送器及有关仪表系统的累积误差：c）在相同的系统参数、相同的运行方式、相同的输入条件情况下，与仿真变电站运行有关的非关键参数的计算值，与参考变电站相应参数相比，其偏差小于土10%，应不影响培训；仿真变电站运行有关的关键参数的计算值，与参考变电站相应参数相比，其偏差小于士0.5%。典型关键参数如下：
1）系统频率；
2）母线电压；
3）负荷的有功、无功功率；
4）线路的有功、无功功率；
变压器各侧的有功、无功功率、电流；5）
6）电容、电抗支路的无功功率、电流。6
关键运行参数的计算值之间的关系应符合能量守恒和克希霍夫定律。5.2动态运行指标
动态运行包括各种大小扰动、非正常运行、故障等工况：a）各参数的动态变化符合机电暂态过程分析结果，不违反物理定律：b）模型与算法具有良好的收敛性，暂态计算步长应能保证数值稳定：c）保护和自动装置的动作与参考变电站一致：d）仿真变电站扰动和故障现象与参考变电站基本一致。5.3实时性指标
仿真操作及得到的响应应满足：DL/T1023—2006
a）对盘台控制开关、按钮、切换开关等设备的操作而产生的状态指示灯或表计的响应时间不大于0.5s，应不影响培训效果；
b）对仿真变电站自动化系统的操作及屏幕响应时间与参考变电站自动化系统相应的响应时间基本一致。
5.4系统可靠性指标
仿真操作的系统可靠性应满足：a）仿真计算机平均两次故障平均时间（MTBF）大于4320h；b）I/O接口系统两次故障平均时间（MTBF）大于2160h；c）仿真机系统连续稳定运行时间不小于168h。6测试
6.1基本要求
仿真机系统的测试依据本标准的规定和供需双方的技术协议规定进行。6.2硬件系统测试
仿真机硬件系统测试的范围包括：a）仿真控制盘台及设备的性能、功能及物理逼真度；b）主计算机硬件系统的配置及性能；c）其他计算机硬件系统的配置及性能；d）输入输出接口系统的配置及性能：e）网络设备的配置及性能：
f）环境仿真系统的配置性能及逼真度；g）打印机、显示设备的配置及性能。6.3软件系统测试
仿真机软件系统测试的范围包括：a）模型软件测试，通常包括：
1）模型仿真范围的完整性；
2）模型的稳定性：
3）仿真参考变电站及其相关电网各种操作时的动、静态特性；4）仿真参考变电站在各种故障及故障处理时的动、静态特性；5）模型运算的实时性。
b）学员操作站仿真软件测试，通常包括：1）画面的完整性和正确性；
2）画面的逼真度及数据的刷新特性；3）操作响应的实时性。
DL/T1023—2006
c）教练员站软件测试，通常包括：1）教练员站的控制、监视功能；2）教练员站的故障设置和消除功能；3）相关电网操作和外部参数设置功能。d）支撑软件测试，通常包括：
1）模型的建立、修改、调试、运行、监视、数据库管理、人机界面生成与管理功能；2）仿真机功能的建立和修改功能。诊断测试软件测试，通常包括：e
诊断测试软件功能的完整性和正确性。f）操作系统检查，通常包括：
1）操作系统版本；
2）计算机编程语言及其他实用软件。6.4可用性测试
仿真机可靠性指标的统计和检验。7资料
7.1基本要求
资料是变电站仿真机的重要组成部分，应满足用户技术人员对仿真机进行安装、运行和维护的需要以及仿真机开发的需要。资料应主要用中文编写，部分进口设备的随机资料，可以用原文提供。7.2变电站仿真机应用资料
变电站仿真机应用资料参见附录D。7.3变电站仿真机开发资料
变电站仿真机开发资料参见附录E。
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。