1.许继电气直流输电系统部 河南许昌 461000；2.浙江省嵊泗县电力公司 浙江舟山 202450
摘要：文章简单介绍了直流输电系统的发展历史和技术优势，描述了基于计算机技术的高压直流输电系统的教学培训系统的工作原理、实现方法、技术特点，指出在当前直流输电发展迅速的时代教学培训系统将会发挥积极的作用。
关键词：高压直流输电；计算机技术；教学培训；仿真
一 引言
人类对电的认识和应用以及电力科学的发展首先是从直流电开始的。1882 年，法国物理学家M·得彼列茨进行了历史上第一次直流输电试验，将1.5kW、1.5~2kV 的直流电通过电报线路驱动57km外的水泵旋转，这次试验虽然线路功耗高达78%，几乎没有使用价值，但它标志着高电压、远距离大容量输电的崭新开始。接下来由于高效率的交流发电机和电动机的发明，以及变压器可以对交流电方便的升压和降压，交流输电开始占据主导地位。1972 年，加拿大伊尔河（Eel River）HVDC输电工程正式投入使用，这座20MW、2×80kV 背靠背式HVDC输电工程以首次全部采用晶闸管阀而著称于世。
二 技术特点
直流输电与交流输电相比，其优点和特点明显：
1）输送容量大，输送功率的大小和方向可以快速控制和调节；
2）直流输电系统的投入不会增加原有电力系统的短路电流容量，也不受系统稳定极限的限制；
3）直流架空线路的走廊宽度约为交流线路的一半，可以充分利用线路走廊的资源；
三 对于教学系统的需求
近年来我国高压直流输电领域发展迅速，已建设多个端对端高压直流输电工程和背靠背高压直流输电工程，每个新的工程建设中都需要招聘一批新员工，因此，即使是已经在换流站工作了一段时间的员工，也需要再进一步进行一些非日常操作的教育和培训。
四 系统软件组成
整个系统的软件包括一次设备仿真部分、二次设备仿真部分、运行人员监控系统，分别针对换流站中的一次设备、二次设备、监控设备。其中运行人员监控系统和换流站实际使用的系统相同，这样对于换流站运行人员而言，其面对的系统和实际系统相同，从而达到教学和培训目的。一次和二次设备同样使用计算机技术实现，其中一次设备部分使用三维虚拟显示技术实现整个换流站一次设备的模型，学员可以在场景中“巡视”，实地“观看”到设备的动作和运行情况。
五 系统功能及其实现
整个教学培训系统的主要功能包括四个方面，分别是教学功能、练习功能、自动评分功能、考核功能，这四个方面基本包括了一个完成的教学培训过程的全部，每个教学培训过程一般从教员的示范开始，即教学功能，示范后由学员依据所学内容自由练习，经过一段时间的练习后参加统一考核，便于教员了解学员的学习情况，以及判断学员是否已经掌握了教学内容，在此过程中，自动评分系统一直作用于联系模式和考核模式下。
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1）练习功能的实现方法
练习功能是在系统的练习模式下实现的，在此模式下运行时，每两个学员为1组，即1个整流站学员，1个逆变站学员，下面以学员A和学员B代替，在其中1个学员站上启动数据模型，在此模式下，学员A和学员B的操作，会经过本机的数据服务传递到数据模型中，经过数据模型处理后其结果传递到学员A和学员B的数据服务，再反应到学员A和学员B的操作界面上。
2）教学功能的实现方法
教学功能是在系统的教学功能下实现的，在此模式下运行时，两个教员站之间按照学员练习模式组成一个完整的端对端直流输电系统，其中一个作为整流站，另外一个作为逆变站，在其中1个教员站上启动数据模型，该模型模拟整个端对端直流输电系统，教员站1和教员站2上都启动数据服务和操作界面，所有整流站的学员站启动操作界面，并连接到教员站1的数据服务上，所有逆变站的学员站启动操作界面，并连接到教员站2的数据服务上。
3）自动评分系统的实现方法
自动评分系统主要包括三个方面，和一般的考试基本相同，即出题、答案和评卷，在其中使用计算机辅助操作，使该过程更加自动化，简化教员的劳动量，降低工作强度。首先是题库的维护，包括题目的获取、添加、修改和删除，然后是答案的自动生成系统，用来给图库中的题目生成标准答案，最后是自动评分部分，该部分依据上一步骤中的标准答案和该学员的操作记录来评判学员对于该题目的完成情况，并给出评价。
出题部分：所有的试题都以一个操作任务的形式保存在数据库中，所有教员站和学员站可以访问此数据库得到试题的列表，每个试题的表现形式都是一个以字符串表示的试题题目。在学员站获得试题列表后，只能选择题目来获得操作任务，不能对试题进行其他操作，在教员站上，可以操作数据库进行试题的获取、修改、添加和删除，操作方式就是基本的数据库操作，答案自动生成：在教员站上，选取一个题目后，可以为此题目生成答案，生成答案时不需要手动添加内容，只需要按照试题要求完成试题要求的操作任务即可，操作过程会记录下来生成操作列表，作为答案写入数据库中。所有的试题都使用字符串来表示和描述，所有操作也都以字符串来描述，在生成答案的过程中，教员的所有操作都生成一个用来描述的字符串，待操作完成后，所有操作记录即这些字符串列表被写入到数据库中作为标准答案。在这个系统中，所有的试题和答案都是自描述的，不需要手动填写，系统本身并不需要了解试题或者答案所代表的内容和含义，只是以字符串的方式把试题和答案保存到数据库中。
自动评分过程：在学员站上，选取一个题目后，学员开始答题，所有操作过程被记录下来，此部分和教员生成答案的过程一致，当操作完成后，所有记录的操作过程上传至服务器，供自动评分系统使用。在本方法中，由于所有的操作记录为计算机自动生成，所以相同的操作在教员生成答案时和学员答题时生成的描述操作的字符串完全相同，在自动评分时，通过字符串比较，会把学员的操作记录和教员操作记录生成的答案进行对比。
操作正确的判断依据：两者操作项目和操作顺序完全一致，则判定此次操作为正确操作；操作项目缺失的判断依据：在教员操作时生成的答案中存在的操作序列，在学员的操作序列中没有，则认为缺少了对应的操作项目，则在评分记录中含有操作项目缺失；操作顺序错误的判断依据：两者的操作项目一致，但是学员的操作顺序和教员的操作顺序不一致，则认为器操作顺序有误；进行了额外操作的判断依据：在学员操作时生成的操作序列中存在，在教员操作时生成的答案中未存在，则认为进行了额外的操作，则在评分记录中含有操作了未允许操作设备。
3）考核功能的实现方法
教学功能是在系统的考核功能下实现的，在此模式下运行时，运行方式和练习模式时相同，其结构和数据流程都没有变化，差异在于在此模式下，所有学员机的初始状态都是教员机确定的。
六结束语
在当前电网不断扩展、直流输电工程逐渐增多、大区联网势在必行、智能电网飞速发展的今天，对于直流输电领域的专业运行和检修人才的需要会越来越多，而在实际运行过程中并不能掌握直流输电领域的全部知识，很多对于异常情况、突发情况的演练也无法进行，因此直流输电教学培训系统的应用会更加广泛，并且会发挥更大的作用。
参考文献：
[1]张欣，饶国辉，黄浩然.特高压直流输电培训仿真系统的实现[J].电力系统保护与控制，2008，36（24）：76-78
论文作者:黄浩然1,杨勇2
论文发表刊物:《基层建设》2015年9期
论文发表时间:2016/9/27
标签：操作论文; 学员论文; 教员论文; 系统论文; 答案论文; 试题论文; 功能论文; 《基层建设》2015年9期论文;