罗福玲，韩 磊，刘诗涵，耿亚男，汪 洋，李媛媛，孔婧怡

(武汉电力职业技术学院, 武汉 430079)

1 开发背景

为实现“碳达峰、碳中和”目标，构建新型电力系统，我国的能源转型技术路线、发展模式都将迎来多元化发展，对电力系统的发电、输电、变电、配电、用电等多环节提出更高的要求[1]，对胜任多岗位、多工种的复合型技术技能型人才的需求日益迫切。

一方面，目前我国的变配电运维检修工作是按照传统工作内容所属的职业类型进行分工的，从而出现变配电运行维护、电气试验、设备检修、继电保护等各种各样的不同工种的分类业务，不同工种之间无法有效衔接和深度融合。随着变配电运维检修工作的复杂化、规模化、智能化发展，现有传统的管理模式已经无法匹配现代配电网的需求，从电网未来的发展方向来看，新型电力系统必将趋向集约化、扁平化和智能化发展，这一发展趋势要求必须将变配电运维检修不同专业工种进行一体化整合并实施精细化管理[2]。从变配电运维检修一体化的发展来看，主要是在将变配电设备现场操作、处缺、试验、保护、维护等一些工作进行整合重组，从而能够达到节约成本、资源优化和提升运检工作质量的目的[3]。因此，构建具备运行维护、电气试验、设备检修、继电保护等功能地变配电运维检修一体化实训装置，并依托此开展员工相应的多技能岗位培训，使企业员工具备技术能力对设备进行相关工作，可以有效提高员工综合能力，进一步提升电力企业管理水平，推进实现企业精益化管理。

另一方面，人才培养是现代企业发展的核心要素，直接影响着企业的战略目标能否达成，因此电网企业提出“一岗多能”人才培养目标，以此优化人才结构，提升自身的竞争力和发展潜力，而组织开展学员培训，是培养“一岗多能”技能人才的有效途径之一。变配电运维检修专业由于缺乏与工作现场配套的一体化实训装置，学员参与传统的培训后，所学知识、技术、技能与变配电运维检修岗位工作不匹配，或不足以涵盖变配电运维检修岗位工作的全部内容[4-5]，导致培训达不到预期效果，进而导致现场技术人员的专业技能水平达不到变配电运维检修岗位工作的技能提升要求。

基于以上背景，开发一套提升变配电运维检修人员技术技能水平的变配电运维检修一体化实训装置，在教学培训中发挥综合功效，以满足现代电力行业和企业对“一专多能”复合型技术技能人才培养需求。

2 开发思路

项目团队以典型35kV智能变电站为基础，开发一套集电力生产变电运维、变电检修、继电保护和高压试验等岗位主要工作内容为一体，融“教、学、练、考”等综合功能为一体的变配电运维检修一体化实训装置，并开发配套的一体化培训体系和培训资源。

(1)广泛调研寻痛点。实地考察各地市县供电公司变配电岗位队伍建设情况，调研结果表明随着电网企业管理精细化水平的提升，运维检修一体化已成为变配电运维管理的新模式。而变配电岗位人员存在已跟不上电网发展速度，生产系统普遍存在结构性缺员、现有变配电检修运维的生产组织模式和管理流程等生产关系无法适应生产力发展的情况。通过深入电网企业走访调研，了解35kV变电站运行维护、设备检修、继电保护和高压试验等不同专业工种的工作内容，总结变配电运维检修一体化工作模式和培训需求，设计一体化实训项目方案。

(2)逐层深入破重点。针对变配电专业运维、检修等岗位的基本情况和所涉及培训项目点，开展广泛调查分析，在学校现有的实训设施上创新建立变配电运维检修一体化仿真系统，利用信息化技术搭建35kV变电站典型的一次、二次回路图，通过仿真建模工具将静态回路图变成动态图，构建仿真平台培训系统。在教学团队运用仿真系统时发现，如果员工需要通过软件来解决生产现场中的问题，是看不到真实效果的，只有通过真实现场情景演练，才能在实际生产中真正解决工作上的问题，因此在软件的基础上，提供了硬件方面的支持。建立了现场实际一致的变电运维实训装置，让运维人员按照操作票流程学会倒闸操作，使设备顺利的由运行转为检修状态或者由检修转为运行状态。最终，为了达到更高效的培训效果，团队采取了“软件+硬件”结合的方式，在对现有变电检修基地设备基础上，结合虚拟仿真系统，充分利用实训基地的设备结合仿真变电站系统的运用，实现变配电运维检修一体化实训装置的开发，为变配电专业生产技能人员提供一个良好的学习平台。基于一体化实训装置，变配电运维检修人员可以开展运行维护、故障处理等综合技能实操训练，从而打破运维与检修专业的工种界限，实现技术人员运维检修技能一体化。

(3)技术攻关疏堵点。综合考虑变电运维、变电检修、继电保护和高压试验等不同工种的任务需求，打破工种之间专业壁垒，实现运维检修专业知识和技能要求的整合重组，以变配电运维检修“一岗多能”复合型技能人才培养为目标，通过虚拟仿真软件和实训设备装置融合交互，开发系统高效的一体化综合实训装置。该装置综合考虑变电站设备巡视、开关柜检修、故障处理、继电保护测试和电气设备试验等不同工种岗位的现场工作需求，在自主开发的具有知识产权的成套装置中，35kV变电站虚拟仿真系统可以对变电站生产、运行过程全范围仿真，可以开展变电站设备巡视检查、倒闸操作、故障处理、设备维护与试验检测等变电站运行维护项目的仿真训练；10kV开关柜、负荷模拟装置和故障设置模块能够开展电气设备故障辨识与检修、继保测试与电气试验等项目的实操训练。

(4)系统构建解难点。一是搭建虚拟仿真软件与硬件装置交互融合的系统。通过数模转换和信息传输技术，完成仿真软件与开关柜实训装置之间的运行状态、设备状态、故障设置等不同类型的数据交互与转化。将虚拟仿真与硬件设备相结合，实现了变配电运维与检修工作技能的全覆盖，同时也大幅提升了实训的效率和安全性。二是设计可控模块化故障单元。传统实训装置中进行实操训练时，故障设置实现的普遍方式是设置是直接断开端子排连接线，称之为硬故障。这种方式存在设置种类有限、对实训装置损坏较大，对学员安全操作性较低的问题。本套实训装置着重开发模块化故障单元，将开关柜装置复杂的控制回路中连接可控的串口继电器，依托PLC编程技术，通过对串口继电器触点通断的控制，完成对开关柜中控制回路通断情况进行灵活设置，实现对单台设备多个故障的模拟。

3 实施路径

实训装置通过软硬件融合和可控的故障模块设计，能更好地锻炼提升技术人员对综合性故障的处理能力，满足现代企业对复合型技术技能人才培养要求。团队开发的“变配电运维检修一体化实训装置”由35kV智能变电站仿真培训系统、10kV开关柜、模块化故障设置单元和模拟负载柜等组成，实训装置基本结构图如图1所示。

图1 实训装置基本结构图

3.1 优化开发35kV智能变电站仿真培训系统

在传统变电站虚拟仿真系统基础上，开发变电站三维仿真系统，软件系统建立35kV变电站设备区(包括一次设备、二次设备、10kV配电室、继电保护装置、站用电和交直流系统)、综合自动化监控系统、安全操作五防系统、故障设置系统，各子系统交互结合成为一个整体系统。硬件系统中工程师站、教练员台、学员台通过网络电缆和TCP/IP协议连接成总线式以太网络。智能变电站仿真系统设置变电站不同运行状态、设备缺陷和模拟故障设计，实现变电站生产运行过程全范围仿真，学员可以按照标准化作业流程，完成变电站运行、维护、检修和事故处理等全过程仿真训练，锻炼学员学生对完整运行过程运维和事故处理的综合技能水平。

3.2虚实结合开发一体化实训装置

典型10kV配电设备实训装置中开关柜采用标准化设计，开关柜参数与真实变电站内开关柜一致，模拟负荷装置实现模拟实际负荷变化以及线路故障情况。然后将虚拟仿真系统与实训装置实现软硬件融合交互成一个整体，利用数模转换和信息传输技术完成仿真软件与开关柜实训装置之间的运行数据、设备状态数据、故障设置数据等不同类型的数据交互与转化。35kV虚拟仿真变电站可以对10kV开关柜实现远程控制、通信和测量，10kV开关柜的运行状态和故障情况同时也会影响虚拟仿真变电站运行状态，35kV虚拟仿真变电站与10kV开关柜相互融合、交互控制，与35kV变电站运行维护检修一体化现场工作环境和要求保持一致，满足实训现场就是生产现场的培训需求，学员培训内容与实际现场工作内容相一致，保证培训实效。

3.3 创新开发可控的故障模拟装置

首先，实训装置在软硬件融合基础上，创新性地开发10kV开关柜模块化故障单元，在开关柜装置复杂的控制回路中连接可控的串口继电器，并通过PLC编程实现对串口继电器触点通断的控制，实现开关柜故障设置，改变了传统开关柜只能在设备装置上直接断开连接线设置故障的危险性和局限性。其次，可以根据现场工作情况和要求，通过PLC控制开关柜模块化故障单元的投入和切除，灵活组合设置构建不同类型故障，模拟还原几十种真实现场故障，扩充了开关柜故障设置类型至近百种，改变了传统开关柜设置故障的单一性。最后，仿真系统与开关柜硬件装置交互控制，仿真系统也能够远程控制模块化故障单元，可对开关柜进行远方故障设置，进一步开拓了开关柜故障设置手段，拓宽了故障设置的范围。

3.4 示范开展一体化实训装置培训项目

结合职业标准和工作岗位规范要求，设计变配电运维检修一体化教培体系，按照35kV变电站运维检修现场典型工作任务，开发项目化任务的实训方案、实训指导书和学习手册等，建设完整的变配电运维检修一体化教学培训体系，开展变配电运维检修一体化实训的示范项目实践。一方面是将实训装置应用于学生教学和竞赛，《变配电运维检修》实训课程已经列入“发电厂及电力系统”高水平专业群人才培养方案中，并直接对接“变配电运维”X证书考核项目，将全国电力行业职业技能竞赛(变配电运行值班员)的竞赛标准融入课程标准，将竞赛内容、考核要求实训教学实施和考核评价中，实现“岗课赛证”多元融通。另一方面，实训装置应用于企业职工培训，学校充分利用“校企合作”优势，长期承接相关电力企业生产技能人员的技术技能培训和竞赛活动，本装置可广泛应用于职业培训和竞赛中。

4 应用成效

4.1 高效打造复合型技术技能人才

课程内容与企业岗位真实工作情境、行业技能竞赛要求、职业技能等级证书考核要求紧密衔接，学生在情境任务模拟过程中，对接真实工作岗位内容，真实开展角色扮演，实现知识掌握和技能提升，通过故障分析、处理和排查等阶段性特情解决过程，不断打磨训练学生思考、分析、解决问题能力，学生团队合作精神显著增强。基于一体化实训装置打造了变配电运维检修人员成长成才的“孵化器”，学生具备了变配电系统运行、维护、检修、试验、继电保护等多个专业的基本知识和实操能力，专业化水平不断提升。

4.2 切实提升专业队伍建设水平

变配电运维检修一体化实训装置开发和应用，打造了变配电运维检修人员个人成长成才的“孵化器”，激发了职工学习技术、苦练本领、争创一流的热情，劳动精神、工匠精神、劳模精神成为广大职工共同价值追求，为企业发展凝聚了干事创业的正能量。培训后的变配电运维技术技能人员，具备了运行、维护、检修、试验、继电保护等多个专业的基本知识和实操能力，变配电运维检修人员专业化水平不断提升，为人才队伍建设奠定基础。