1.1 设计目标

城轨供电虚拟教学模拟系统是按照目前先进的城轨供电系统方式及原理，采用仿真与实际设备相结合的方式，组建城轨牵引供电仿真教学模拟系统。通过本系统，能对从事城轨供电系统的人员进行系统专业的强化培训和现场实际操作考核，使从事城轨供电系统的人员短期内了解掌握城轨供电系统原理和各主要设备的原理、结构和使用方法，掌握供电系统牵引变电所、牵引混合所等设备的日常操作和异常状态下的处置流程，有效地培养提高城轨供电运营维护人员的操作技能和故障分析判断处置能力。
按照受训人员在不同培训阶段应掌握轨道交通供电系统相关课程，并围绕实用性而吸引人的主导性问题展开设计，建立学习目标和任务，让受训人员通过本部分课程的学习，掌握其城轨供电系统、变电所、调度中心(包含牵引供电远动系统)、综合自动化系统、配电所等内容，涵盖轨道交通供电系统相关培训内容。
系统根据受训人员所学及所知程度对所学内容以模块方式进行动态增加，循序渐进引导受训人员进行相关知识及工作技能学习。

1.2 总体要求和功能

   （1）系统建立轨道交通供电系统模型组成数字化三维场景，能真实完成场景内设备逻辑动作关系以及全部功能，实现场景漫游、设备倒闸操作、事故处理、异常处理等，动作符合现实物理机理。系统配音专业化。
   （2）系统开发内容包含软件支撑平台、城轨知识、城轨供电系统知识概述、变电所基础知识与工作技能培训、调度中心（含牵引供电远动系统）基础知识与工作技能培训、综合自动化系统基础知识与工作技能培训、接触网基础知识与工作技能培训、配电所基础知识与工作技能、杂散电流腐蚀防护系统基础理论知识与实作技能，以及各个模块设备检修作业标准与故障处理练习等系统模块。
    本系统设计要求三种演练模式：场景漫游模式、开放模式及任务模式，完全满足教学、培训和演练需求。
   （3）系统根据轨道交通供电系统这一领域的特点，注重基础、结构和原理培训以及运行维护讲解、故障及异常处理流程培训，目标让受训人员熟悉轨道交通供电系统各组成部分的基础知识、结构原理以及相关的工作技能。提高受训人员的认知能力、事故的分析能力、预判能力和处理能力、工作技能水平。
（4）系统采用三维动画多媒体（模拟）技术，人机界面友好、美观，操作便捷，内容丰富，形式多样，趣味性强，具有良好的交互性，实现受训人员自主性学习的发展和继续探索知识与提高操作技能的需要。
（5）在培训对象上，可适应不同层次轨道交通供电系统从业人员及其它相关岗位人员的学习和培训。
（6）在架构模式上，培训系统的开发遵循SCORM标准，具有良好的扩展性和开放性，灵活兼容各类培训素材与第三方系统。系统平台结构采用（1+1+1）*N构架设计，即：（“学习”模块+“练习”模块+“考试”模块）*设备子系统。
（7）在模块化开发上，采用标准的课件模块，快速的应对新的课件需求与内容扩充，确保培训软件的系统性与前瞻性。

1.3 系统清单

序号	设备名称	单位	数量	规格或详细性能要求
1	RTI通讯服务	套	1	基于高层体系结构（HLA）的运行支撑环境（核心是RTI） 运行支撑环境是仿真支撑平台的基础，是联系仿真系统各部分的纽带，是分布式仿真系统的核心
2	电网仿真平台	套	1	电网仿真采用电磁暂态、机电暂态一体化实时全动态仿真。高速铁路牵引变电所仿真系统单独运行时，电网模型为其提供动态运行参数。电网模型按全电网的机电暂态过程建模；在仿真高速铁路牵引变电所及相邻线路组成的局部电网按电磁暂态过程建模，使高速铁路牵引变电所的运行动态参数更加真实，故障录波功能应能满足事故分析的要求。
3	实时数据库	套	1	电网的实时数据的采集后，通过公式的计算及时的反应的系统界面以及综自系统中，以决定保护是否动作，
4	网络服务程序	套	1	保证各个子模块在快速通讯正常
5	110kv牵引变电所一次设备，二次设备	套	1	本模块通过三维动画、图片、文字、配音及图片闪动、色彩的变换等手段，讲解变电所结构组成、动作原理、电路原理。并在此基础上讲解变电所运行、设备检修、异常处理的工作流程，使受训人员深刻理解变电所设备的基础知识，同时提高其变电所运行维护的工作技能。 通过这一模块的学习，为供电系统其它模块的学习做好铺垫。 （1）变电所基础知识培训 Ø 变电所结构组成 Ø 变电所开关动作原理 Ø 变电所二次电路原理 （2）变电所工作技能培训 Ø 变电所运行管理 Ø 变电所检修作业 Ø 变电所设备故障处理 （3）内容组成： 110KV主变电所总体结构布置及说明（真空断路器、SF6断路器、变压器、隔离开关、互感器、避雷器）1.110KVGIS开关动作； 2.35KV断路器动作； 3.35KV隔离开关动作； 4.35KV母联开关动作原理。 5.牵引变电所的各种倒闸作业的动作流程。                                                                                           6.110KVGIS开关二次回路； 7.35KV断路器二次回路； 8.35KV隔离开关二次回路； 9.电压互感器二次回路； 10.电流互感器二次回路； 11.交直流二次接线原理。 一次设备 主变压器
6	35KV牵引混合所二次	套	1	本模块通过三维动画、图片、文字、配音及图片闪动、色彩的变换等手段，讲解变电所结构组成、动作原理、电路原理。并在此基础上讲解变电所运行、设备检修、异常处理的工作流程，使受训人员深刻理解变电所设备的基础知识，同时提高其变电所运行维护的工作技能。 通过这一模块的学习，为供电系统其它模块的学习做好铺垫。 （1）变电所基础知识培训 Ø 变电所结构组成 Ø 变电所开关动作原理 Ø 变电所二次电路原理 （2）变电所工作技能培训 Ø 变电所运行管理 Ø 变电所检修作业 Ø 变电所设备故障处理 （3）内容组成： 1.断路器动作； 2.隔离开关动作； 3.断路器和隔离开关的单独控制和程序控制； 4.各种倒闸作业的动作流程。 5.整流柜操作； 6.电压互感器二次回路； 7.电流互感器二次回路； 8.交直流二次接线原理
7	10kv配电所二次设备	套	1	10KV配电所设备仿真模拟演练软件系统以我校实际10KV开关柜为设计原形。利用三维动画及多媒体技术，通过基础知识与工作技能培训相结合的方式，以精细完整的教学流程，提高受训人员专业技术知识和技能操作水平。 （1）基础知识与工作技能 本模块通过三维动画、图片、文字、配音及图片闪动、色彩的变换等手段，讲解10KV开关柜结构组成、动作原理、电路原理。并在此基础上讲解配电所运行、设备检修、异常处理的工作流程，使受训人员深刻理解设备的基础知识，同时提高其运行维护的工作技能。 （2）基础知识培训 1.结构组成 2.开关动作原理 3.二次电路原理 （3）工作技能培训 1.运行管理 2.检修作业 3.设备故障处理 （4）内容组成： 1.10KV断路器动作； 2.10KV隔离开关动作； 3.断路器和隔离开关的单独控制和程序控制； 4.各种倒闸作业的动作流程。 5.10KV断路器二次回路； 6.10KV隔离开关二次回路； 7.电压互感器二次回路； 8.电流互感器二次回路； 9.交直流二次接线原理。
8	教员控制系统	套	1	教员综合管理系统的主要功能是方便教员对学员的管理，系统采用计算机Client/Server网络结构，配置灵活，扩充方便； 系统基于图形，鼠标操作，界面美观，操作简便，实用性强，便于操作学习掌握； 本系统除具有常规的功能外，还具有对学员的解/锁定、答案汇总以及对学员机器的开/关机、重启和注销。同时可以做到远程修改学员机配置文件的功能。
9	监控/监视模块	套	1	1.仿真高速铁路牵引变电所监控/监视系统的所有CRT画面、菜单、操作及各项功能，CRT画面的调用及刷新时间与实际系统相同。 2.高速铁路牵引变电所内外所有控制屏、中央信号屏、模拟屏、保护和自动装置屏、站用电屏等仿真屏颜色、款式、操作、显示、报警、液晶显示及其操作等与参照对象一致，所有操作、灯光、报警、显示等响应及其响应速度与参照对象一致。 3.监控系统的控制机理、逻辑关系与参照对象一致。 4.采用图模库一体化建模方法，组态方便快捷。 5.不同类型的监控系统间可以方便、快捷地进行切换，并且可以方便地修改、增加新类型的监控系统。 6.采用窗口技术，操作简便，界面友好。
10	异常故障处理模块	套	1	2)外部故障。 l 继电保护及自动装置故障 (1)保护、自动装置拒动、误动； (2)装置异常； (3)定值异常； (4)自动重合闸不成功； (5)低频低压减载拒动、误动、动作延时； (6)高频切机拒动、误动； (7)保护通道告警（含载波、光纤通道）； (8)其它自动装置故障。 (9)保护装置上某个信号指示灯误发信。 l 智能装置故障 (1)小电流接地选线装置各种故障； (2)消弧线圈自动跟踪补偿装置故障； (3)其他智能装置各种故障。 l 交、直流系统故障 (1)整流装置故障； (2)直流系统监察装置故障； (3)蓄电池故障； (4)直流系统正负极接地故障； (5)直流系统绝缘降低； (6)交流系统短路、接地故障； (7)交、直流失电。 l 二次回路故障 (1)二次回路熔丝熔断； (2)二次回路小开关误跳； (5)交流串入直流回路； (6)继电器触点粘连、拒动、接触不良； (7)二次回路接地、断线； (8)二次设备控件（压板、切换把手、空气开关等）误投或漏投，同时发生故障； (9)二次设备控件（压板、切换把手、空气开关等）由于自身接点接触不良，投切失灵； (10)由于二次设备的误操作引发的故障。如：变压器旁路代时，在差动保护没有退出的情况下操作差流CT端子，操作过程中，引发了变压器差动保护的误动作。 l 其它故障及异常 (1)由各种原因引起的不同类型的系统振荡； (2)由各种原因引起的铁磁谐振； (3)保护死区发生的故障； (4)保护重叠区发生的故障； (5)一次设备发生的各种异常； (6)二次设备发生的各种异常； (8)站用电380V侧、直流系统回路任意点故障。 (9)PT本体故障、PT二次母线、PT高压熔丝熔断故障 (11)可以设置一次设备区任意点的故障，及故障点的标识如母线刀闸与开关之间、开关与CT之间、CT与出线刀闸之间、出线故障、PT刀闸与PT本体设备之间故障等。 以上各种故障异常情况可以任意组合构成各种复合故障。
11	巡视模块	套	1	按照部颁与现场运行规程对正常与特殊情况下（具体内容以现场运行规范、安全工作规程内容和电网运行方式为准）巡视项目、周期的规定，对变电所内外一、二次设备和回路进行巡视培训，包括巡视所用的所用方法、专用工具（具体工具以现场运行规范、安全工作规程内容为准）的使用，以及对设备运行的正常、异常、缺陷进行判别和处理的训练。在训练过程中教员任意设定设备的特殊运行条件、异常、缺陷，学员既可以在系统帮助下自主学习，还可以对学员的巡视进行跟踪，在学员完成巡视与相应的处理后立即给出评分，出具学员巡视和异常、缺陷的判断与处理的记录、评分表。 所有可操作的设备和可观测的动态量都属巡视训练内容。具体包括下列内容（具体内容以现场运行规范、安全工作规程内容和电网运行方式为准）。 l 一次设备的巡视检查 （1）变压器巡视检查项目； （2）GIS巡视检查项目； （3）开关巡视检查项目； （4）刀闸巡视检查项目； （5）接地变巡视检查项目； （6）站用变巡视检查项目； （7）母线巡视检查项目； （8）互感器巡视检查项目； （9）电容器巡视检查项目； （10）避雷器、避雷针巡视检查项目； （11）电抗器、耦合电容器巡视检查项目； （12）阻波器巡视检查项目； (13)电力电缆检查项目； (14)电力架空引出线检查项目； (15)电气防误装置的检查项目； (16)高压保险的检查项目。 l 二次设备的巡视检查 （1）继电保护巡视检查项目； （2）交、直流屏巡视检查项目； （3）蓄电池巡视检查项目； （4）电度表巡视检查项目； （5）中央信号屏的巡视检查项目； （6）远动设备的巡视检查项目； （7）二次回路及端子的巡视检查项目； （8）故障录波器的巡视检查项目； （9）小电流接地选线装置的巡视检查项目； （11）同期并列装置的巡视检查项目； (12)端子箱、机构箱的巡视检查项目； (13)主变DDM消防设备的巡视检查项目； (14)综自站的测控屏、后台机及外围设备的巡视检查项目 (15)备自投、重合闸等装置的巡视检查项目； (16) 遥视设备的巡视检查项目。
12	“五防”系统仿真	套	1	“五防”微机防误闭锁仿真是根据实际“五防”装置，基于仿真变电所人机交互界面系统开发，由规则库实现防误闭锁逻辑。具有投退闭锁装置、元件对位、自动记录功能。 “五防”装置的仿真，既可以让学员进行符合实际运行状况的带五防装置的操作，在模拟操作错误时出现相应提示，避免事故发生；又可以让学员工作在没有防误闭锁的环境中，切实提高变电运行的技能和水平，同时加深对变电所容易发生事故环节和运行规程的理解，增强处理复杂和紧急事故的能力。 l 投退闭锁装置 通过人机界面菜单的控制，实现防误系统的投入和退出，使学员分别工作在带“五防”装置，不会出现误操作；和没有任何闭锁，错误操作会导致事故的两种状态下。 l 元件对位  为实现模拟操作前模拟盘元件与一次设备的状态保持一致，启动模拟功能，可实现自动对位。如果有一次设备的实际位置同模拟盘元件的位置不一致，在模拟盘的液晶指示上，会提示各位置不一致设备的名称，以便改正模拟盘元件的状态。 l 强制对位    在紧急情况下，或者确认一次设备同模拟盘元件位置一致的情况下，可以使用节省时间的强制对位功能，可立即进行模拟操作。 l 操作自动记录 模拟盘元件对位后，在进行模拟操作时，系统自动记录正确的操作步骤 l 闭锁功能    在操作票发送结束后，就可以进行一次设备的操作。操作必须严格按照模拟操作的次序，进行解锁和操作。如果走错间隔，或者拉错刀闸等，五防装置会自动实现防误闭锁，防止事故发生，并且给出正确操作的提示。