CN102831798A - 电气试验培训考核仿真系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电气试验培训考核仿真系统，属于高压电气试验教学领域，由计算机局域网部分、互联网接入网关部分、远程客户端部分、仿真试验设备部分，仿真试验变电站部分共同组成。可为高压电气试验教学领域内的各类培训人员，尤其是现场检修人员、系统运行维护人员以及营销人员提供一种全新的高层次的培训条件，系统安全可靠、灵活、可操作性强，培训效率高、效果好。

Description

电气试验培训考核仿真系统

技术领域

本发明涉及一种电气试验培训考核仿真系统，属于高压电气试验教学领域，利用该系统能实现对该领域内的各类人员提供一种全新培训模式。

背景技术

随着我国电力工业的发展，为了能保证电力系统的安全运行，需要为电力系统从事设备维护、状态检修人员提供全面系统的培训，电力系统对该类人员的理论水平和现场经验均有较高的要求，因此，对高压电气试验培训领域也提出了更高的要求，希望有一种好的培训方式能满足培训需求。

传统的培训方式有两种，一种是“现场实训”，这种方式是学员在真实的环境中进行实践学习，这种培训方式的优点是：学员接触的是真实的现场条件，对电力系统现场、真实的变电站环境、真实的电气设备、试验设备有一个感观上的认识；由于可以亲自动手操作，学员相对比较容易接受相关知识；这种培训方式的缺点是：真实的电力系统现场，系统几乎全天处于正常运行状态，不能为学员提供实际操作条件，如果想要操作，就需要切断系统中某一部分让其停止工作，这样显然很不现实，会对系统的正常运行产生很大影响，同时现场都是高压，实际带电操作十分危险，基本不可行，培训代价大，这种方式不能满足培训需求。

另外一种培训方式是利用“计算机软件仿真培训”，这种方式是通过计算机软件建立一种虚拟电力系统环境，在计算机上就可以模拟操作试验过程。这种培训方式的优点是：相对于现场培训，能随时为学员提供更多的培训机会、降低培训成本、降低培训过程中可能接触高压的风险性；这种培训方式的缺点是：没有真实的现场环境，学员接触不到实景变电站系统、实体的电气试验测试设备及电气设备，只能在软件虚拟的状态下单纯利用计算机进行操作，对真实电气试验测试设备没有一个感观上的接触和认识，仅以计算机软件的模式进行学习，就如在电脑上会玩赛车游戏并不代表会开汽车一样，单纯的计算机软件仿真培训不能解决学员实际动手操作的问题。

如何为学员提供一种真实的操作体验，并且可以满足常态的培训操作需求，培训中既能保证安全又可以随时操作各类电气设备、试验设备，提高高压电力试验各类培训人员的实际动手能力，一直是高压电气试验教学领域内各类人员思考的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：本发明电气试验培训考核仿真系统，包括计算机局域网部分1、互联网接入网关部分2、远程客户端部分3、仿真试验设备部分4、仿真实体变电站部分5。

仿真试验设备部分4与仿真实体变电站部分5可分别单独使用，也可两者结合使用，使得学员能够亲自操作到与真实的电气设备和电气试验测试仪器外形相似的模型，并且有相似的测试项目和功能，同时可避免高电压的危险。

计算机局域网部分1不仅可以供教学基地内部的学员使用，也可通过互联网接入网关部分2与远程客户端部分3结合，使得不能到达教学基地的其他学员使用，主要是通过计算机软件模拟实体变电站，学员可在虚拟环境中的操作，满足不能到达教学基地的学员进行仿真操作。

本发明电气试验培训考核仿真系统中的计算机局域网部分1、远程客户端部分3、仿真试验设备部分4、仿真实体变电站部分5通过试验通讯总线18和互联网接入网关部分2的TCP/IP协议相互连接，组成系统。各部分可同时工作，无论学员选择那种操作方式，系统内各个部分都不会相互冲突。

这种系统培训方式，在技术上有了很大的提升，真正的实现和整合了高压电气试验教学领域内培训方式的“虚实结合”，形成了一种更加优化的培训模式，使得学员能够在一个安全的教学环境中，可以随时动手操作和演练，并且可以随时进行教学考核和记录。总之，本发明为从事高压电气领域内各类人员的培训学习提供一种理想的培训条件，弥补了“现场实训”和单纯利用“计算机软件仿真培训”的不足。

本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：本发明电气试验培训考核仿真系统，包括计算机局域网部分1、互联网接入网关部分2、远程客户端部分3、仿真试验设备部分4、仿真实体变电站部分5。

计算机局域网部分由服务器6、教员机7、学员机8、计算机通讯总线9、实体试验接入网关10组成。

仿真试验设备部分4由仿真试验设备12、试验设备通讯总线13、试验设备接入网关14组成。

仿真实体变电站部分5由仿真电气设备15、电气设备通讯总线16、电气设备接入网关17组成。

本发明电气试验培训仿真系统，仿真试验设备部分4中的仿真试验设备12，可以智能设置和模拟高压电力系统中的各种试验测试设备，包括仿真试验变压器、仿真绝缘电阻测试仪、仿真大电流发生器、仿真介质损耗测试仪、仿真变比组别测试仪、仿真直流电阻测试仪、仿真回路电阻测试仪、仿真空负载特性测试仪、仿真直流高压发生器、仿真高压开关特性测试仪、仿真避雷器测试仪、仿真接地电阻测试仪、仿真绕组变形测试仪、仿真真空度测试仪、仿真谐振装置、仿真电桥、仿真串联谐振交流耐压试验装置等。

本发明电气试验培训考核仿真系统，仿真实体变电站部分5中的仿真电气设备，可以智能设置和模拟高压电力系统中各种电气设备，包括仿真电力变压器、仿真断路器、仿真避雷器、仿真互感器、仿真刀闸、仿真套管、仿真绝缘子、仿真电容器等。

本发明电气试验培训考核仿真系统，其特征是各部分通讯单元的接口可选为有线方式的485、232、CAN、以太网、光纤，或者无线方式的wifi、无线电、GPRS、蓝牙、红外、3G、zigbee。

发明的有益效果是：本发明能让学员在真实变电站环境中进行操作，与计算机软件仿真系统良好结合，能提供与真实的高压电气设备、试验设备外观、功能等相似的仿真设备模型，系统具有预设和预知各种故障状态和数据的能力，培训覆盖面广，便于分析研究变电站检修、试验中的各类问题；可以帮助学员逐步操作演练，让学员掌握在试验过程中的安全规则、规范、检修方法、系统运行维护方法，充分发挥系统对实际操作培训的考核能力。对于教学领域来说，提高改善了教学条件，教学硬件条件增强，能为电力系统输送和培养基础功底扎实、操作技术娴熟的高端检修操作人员和系统运行维护人员，对保证电力系统的稳定和发展具有一定的现实意义。

附图说明

下面结合附图描述本发明的构思和具体实施方式，本发明的优点将变得更加显而易见和易于理解。

图1是本发明电气试验培训考核仿真系统的结构示意图，包括计算机局域网部分1、互联网接入网关部分2、远程客户端部分3、仿真试验设备部分4、仿真实体变电站部分5、服务器6、教员机7、学员机8、计算机通讯总线9、实体试验接入网关10、远程客户端11、仿真试验设备12、试验设备通讯总线13、试验设备接入网关14、仿真电气设备15、电气设备通讯总线16、电气设备接入网关17、试验通讯总线18。

具体实施方式

计算机局域网部分1：服务器6、教员机7、学员机8等由计算机通讯总线9相连，计算机虚拟仿真软件运行系统要求支持Windows2000/XP平台。由计算机虚拟仿真软件模拟逼真的变电站实景，可在电脑上按照高压电气试验的操作规范来执行，具有和仿真电气设备15、仿真试验设备12交互数据，还可以通过教员机7对整个模拟过程实行考核评分，在出现错误操作时，软件报警系统会报警提示，并自动保存操作过程和数据，对学员的历史操作可以进行回放、成绩查询和对操作进行考核评分。

互联网接入网关部分2：为计算机局域网部分1与远程客户端部分3建立联系，通过TCP/IP协议建立这种联系，以实现远程客户的模拟训练。

远程客户端部分3：对于无法到达培训教学基地的学员来说，可以凭学号通过网络登录网站，进行计算机软件模拟训练和考核。

仿真试验设备部分4：各类仿真试验设备由试验设备通讯总线18相连，仿真试验设备12从功能、外形和测试项目上，要与真实的电气试验设备相似，可以为仿真试验变压器、仿真绝缘电阻测试仪、仿真大电流发生器、仿真介质损耗测试仪、仿真变比组别测试仪、仿真直流电阻测试仪、仿真回路电阻测试仪、仿真空负载特性测试仪、仿真直流高压发生器、仿真高压开关特性测试仪、仿真避雷器测试仪、仿真接地电阻测试仪、仿真绕组变形测试仪、仿真真空度测试仪、仿真谐振装置、仿真电桥、仿真串联谐振交流耐压试验装置等。仿真试验设备本身有设置各种试验参数的功能，有与仿真电气设备、计算机相连接的通讯接口，可接受计算机仿真软件发送的指令，可为测试指令、电气试验设备参数指令等。

仿真实体变电站部分5：教学基地提供教学场地，参照真实变电站，在教学场地建立变电站模型，各类仿真电气设备由电气设备通讯总线13相连，仿真电气设备15从功能、外形和被测试项目上，要与真实的电气设备相似，可以为仿真电力变压器、仿真断路器、仿真避雷器、仿真互感器、仿真刀闸、仿真套管、仿真绝缘子、仿真电容器等。仿真电气设备本身有设置各种电气设备的各种状态，以及设置各种状态下电气参数的功能，有与仿真试验设备、计算机相连接的通讯接口，可接收计算机仿真软件发送的指令，可为测试指令、电气设备状态指等令。

本发明的计算机局域网部分1、仿真试验设备部分4、仿真实体变电站部分5通过试验通讯总线18连接，互联网接入网关部分2通过TCP/IP协议与计算机局域网部分1联网，可实现多个远程客户端的培训学习，供服务器6、教员机7和多台学员机接入，本发明根据软件规程进行识别、数据交互、系统形成智能交互链条，可很好的满足和完成各种测试项目的培训需要。

实施例一：在教学基地进行培训，让学员置身于仿真实体变电站实景模型环境中，仅仅使用仿真试验设备部分4和仿真实体变电站部分5，两者通过试验通讯总线18相连，学员先认识和熟悉仿真电气设备15和仿真试验设备12，然后开始对相关项目进行测试。学员在仿真电气设备15上选择输入一种故障状态，仿真实体变电站部分5的报警装置报警，仿真试验设备收到该故障指令，并显示出该故障状态下的电气参数，学员手动选择按键将参数进行保存，培训老师可在现场监督考核，判断操作的规范性，并进行现场指导和打分，这样就完成了一次实景模型测试。

实施例二：在教学基地进行培训，让学员置身于仿真实体变电站实景模型环境中，培训老师操作教员机7，登录仿真软件，从所有测试项目中选择一项，选择好某一种故障状态后，由实体试验接入网关10通过试验通讯总线18发送给电气设备接入网关17，然后由电气设备接入网关17经电气设备通讯总线16传输给仿真电气设备，变电站实景仿真系统报警，学员接收到命令，通过分析选择其中一种仿真试验设备进行检测，试验设备接入网关17经试验通讯总线18与试验设备接入网关14相连，仿真电气设备15将故障状态传输给仿真试验设备12，同时运算输出该故障状态下的电气数据，同时仿真试验设备12通过自身的显示功能显示该故障状态和其对应的电气数据，然后将测试结果和过程经试验通讯总线18传输给教员机7，计算机仿真软件判断测试过程和测试数据是否正确规范，然后进行成绩评定及对操作过程和数据进行保存。老师可给予指导和判断，学员可根据结果进行分析和总结，这样就完成了一次测试实景模型与计算机仿真软件结合的综合测试任务。

实施例三：在教学基地进行培训，让学员在学员机8上进行计算机软件仿真操作，培训老师通过教员机7，登录仿真软件，同样从所有测试项目中选择一项，选择某一种故障状态，计算仿真软件模拟逼真的变电站实景，三维动画显示变电站实景，学员可在电脑上按照电气试验的操作规范来执行试验操作，操作完成后，由软件自动判断操作过程和操作数据的规范性和正确性，同时将操作过程和数据显示和保存在计算机内，教员机7可监视测试过程，并进行成绩评定、历史操作回放、成绩查询等，这样就完成了一次计算机仿真软件模拟测试任务。

实施例四：考虑到有的学员无法到达教学基地，学员可先注册，凭学员注册信息及学号通过互联网登录培训网站，登录计算机仿真软件页面，发出培训请求，计算机仿真软件系统自动随机发送测试项目，学员可在计算机仿真软件上模拟进行操作训练，操作完成后，由软件自动判断操作过程和操作数据的规范性和正确性，然后保存操作过程和数据，并且操作过程和数据可由教员机7检测，可进行成绩评定、历史操作回访和成绩查询，这样就完成了一次远程利用计算机软件模拟测试任务。

Claims (2)

1.电气试验培训考核仿真系统，包括计算机局域网部分（1）、互联网接入网关部分（2）、远程客户端部分（3）、仿真试验设备部分（4）、仿真实体变电站部分（5），其特征在于：

① 计算机局域网部分由服务器（6）、教员机（7）、学员机（8）、计算机通讯总线（9）、实体试验接入网关（10）组成；

② 仿真试验设备部分（4）由仿真试验设备（12）、试验设备通讯总线（13）、试验设备接入网关（14）组成；

③ 仿真实体变电站部分（5）由仿真实体电气设备（15）、电气设备通讯总线（16）、电气设备接入网关（17）组成。

2.权利要求1 所述电气试验培训考核仿真系统，其特征是各部分通讯单元的接口可选为有线方式的485、232、CAN、以太网、光纤，或者无线方式的wifi、无线电、GPRS、蓝牙、红外、3G、zigbee。