CN103809460B - 监控中心的仿真方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种监控中心的仿真方法、装置及系统，其中，该方法包括：建立变电站的一次设备的异常场景的三维模型；配置三维模型与变电站的一次设备的仿真数学模型的对应关系；根据三维模型与仿真数学模型的对应关系调度三维模型，并通过显示设备显示三维模型。通过本发明，实现了对监控中心遥视功能的仿真，进而达到了利于监控人员了解各种故障和异常的效果。

Description

监控中心的仿真方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及电力领域，具体而言，涉及一种监控中心的仿真方法、装置及系统。

背景技术

目前集中监控系统仿真能对本地区实际监控自动化系统进行完全仿真，能完全仿真其菜单功能、图形界面、操作方式（遥控、遥调操作、远方操作保护定值等），能实现所辖范围内变电站数据、信号的集中显示以及主要设备的集中控制。

监控中心仿真系统的主要功能是培训和考核调度人员、监控人员，也可对运维人员进行辅助培训。针对调度人员、集控人员、变电运维人员培训、考核和鉴定的实际需要，在培训功能的设计方面，充分考虑调度员的组织、指挥、指导、协调电网安全经济运行以及变电运行人员的监盘、常规操作、巡视和事故处理等工作。

相关技术中，现场监控中心大多实现了对下属变电站的“四遥功能”，所以目前监控中心仿真系统也是基本实现了下面“四遥功能”的模拟：

1）遥测：各站母线电压、各回路电流、有功功率、无功功率、主变温度、站用交直流电压、电流等均能在监控中心站内监测；

2）遥信：断路器、隔离开关、接地刀闸等一次设备位置信息，一次设备、交直流系统的异常报警、继电保护及安全自动装置的异常、动作信息、功能状态，有载调压变压器及消弧线圈分接开关位置、防火、防盗系统的报警信息等等都能够反映到监控中心监控系统；

3）遥控：能够模拟现场集控中心对各分站的断路器、电动操作的隔离开关及接地刀闸的远方操作，保护装置的远方投、退等操作；

4）遥调：主要是针对各分站的有载调压变压器、消弧线圈分接开关等的调整；

能实现所辖范围内变电站数据、信号的集中显示以及主要设备的集中控制。能完全仿真实际监控系统事故报警方式，实现事故信号的分层分区以及间隔光字牌显示。

为取得良好的培训效果，监控仿真模块具备完善而灵活的培训组织模式及科学的培训管理和评价考核功能。另外，仿真软件具有一定的科研和分析功能，以对实际电网进行技术和试验支持。

而随着计算机技术、网络通信技术、影像技术的发展，监控中心已经开始逐步实现对现场设备进行“遥视”，通过摄像头和网络，使得监控人员可以在监控中心监视变电站设备的运行状况，可以不用到现场就可以对设备进行巡视。“遥视”功能具有以下特点：

1）设备异常、缺陷的发现

现场设备的一些故障可以通过引起保护装置动作，从而传递信号给监控中心，但是对于一些不会引起保护装置动作的异常、缺陷（如瓷瓶破裂、油污等），则需要通过对现场设备进行遥视，从而使监控人员不用到现场就可以发现设备的异常和缺陷。

2）系统通道通讯故障的发现

监控中心遥视功能的实现，可以更方便的发现系统通道通讯故障的发现，比如监控中心并没有收到故障或者异常信号，但是通过遥视功能巡视设备时，发现了设备的故障和异常现象，从而可以判断出是系统通道通信故障。

3）非电力设备造成的安全隐患（如鸟窝）

电力系统的许多故障都是由于动物引起的，它们在电力设备上筑窝或者啃咬电缆、电线，从而破坏设备绝缘，形成电力设备安全隐患。通过遥视功能的实现，可以使得监控人员能够及早发现这些威胁系统正常运行的安全隐患。

遥视的实现大大的节约了时间、人力，提高了调度人员、监控人员处理判断、处理事故的效率。然而，电力系统的安全故障复杂多变，而电力系统监控人员缺乏应对各种故障、异常的认知，使得监控人员无法及时发现和处理电力系统的故障，造成故障和异常无法预先避免和及时处理。

发明内容

针对相关技术中电力系统的安全故障复杂多变，导致故障和异常无法预先避免和及时处理的问题。本发明提供了一种监控中心的仿真方法、装置及系统，以至少解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种监控中心的仿真装置，包括：建立模块，用于建立变电站的一次设备的异常场景的三维模型；配置模块，用于配置所述三维模型与所述变电站的一次设备的仿真数学模型的对应关系；调度模块，用于根据所述三维模型与所述仿真数学模型的对应关系调度所述三维模型，并通过显示设备显示所述三维模型。

优选地，上述装置还包括：通信模块，用于实现所述三维模型与所述仿真数学模型的通信，其中，所述通信用于使所述三维模型和所述仿真数学模型的状态量相互响应和映射。

优选地，上述装置还包括：控制模块，用于接收用户根据所述三维模型输入的操作指令，根据所述操作指令对所述三维模型对应的所述仿真数学模型进行控制。

优选地，所述建立模块包括：建立单元，用于建立所述一次设备的组件的三维模型，以及所述组件的异常场景的三维模型；合并单元，用于根据异常场景将所述组件的三维模型和所述组件的异常场景的三维模块合并成所述一次设备的异常场景的三维模型。

根据本发明的另一个方面，提供了一种监控中心的仿真系统，包括本发明提供的上述任一装置。

根据本发明的又一个方面，提供了一种监控中心的仿真方法，包括：建立变电站的一次设备的异常场景的三维模型；配置所述三维模型与所述变电站的一次设备的仿真数学模型的对应关系；根据所述三维模型与所述仿真数学模型的对应关系调度所述三维模型，并通过显示设备显示所述三维模型。

优选地，上述方法还包括：接收用户根据所述三维模型输入的操作指令，根据所述操作指令对所述三维模型对应的所述仿真数学模型进行控制。

优选地，上述方法还包括：通过设备控制锁定功能禁止对所述一次设备的状态控制操作。

优选地，建立变电站的一次设备的异常场景的三维模型，包括：建立所述一次设备的组件的三维模型，以及所述组件的异常场景的三维模型；根据异常场景将所述组件的三维模型和所述组件的异常场景的三维模块合并成所述一次设备的异常场景的三维模型。

优选地，根据所述三维模型与所述仿真数学模型的对应关系调度所述三维模型，包括：接收用户的调度指令；根据所述调度指令根据所述三维模型与所述仿真数学模型的对应关系调度用户请求查看所述三维模型。

通过本发明，采用建立变电站的一次设备的异常场景的三维模型，配置该三维模型与变电站的一次设备的仿真数学模型的对应关系，根据三维模型与仿真数学模型的对应关系调度上述三维模型，并通过显示设备显示该三维模型，实现了对监控中心遥视功能的仿真，进而达到了利于监控人员了解各种故障和异常的效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的监控中心的仿真装置的结构框图；

图2是根据本发明实施例优选的监控中心的仿真装置的结构框图一；

图3是根据本发明实施例优选的监控中心的仿真装置的结构框图二；

图4是根据本发明实施例优选的建立模块的结构框图；

图5是根据本发明实施例的监控中心的仿真方法的流程图示意图；以及

图6是根据本发明实施例的监控中心的仿真方法的流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

根据本发明实施例，利用变电站仿真的一次设备三维模型，将监控中心所监控的变电站的划分为几个模块进行监视模拟，实现遥视功能。一般对变电站大门及围墙、主设备、配电装置场区、主控室、配电装置室、保护室、接地变室、电容器室等重要场所主要设备外观状态的监视。通过对遥视功能的仿真，使得监控中心的仿真系统的功能更加完善、更加切合现场实际。

根据本发明实施例，提供了一种监控中心的仿真装置，用以实现对监控中心的遥视功能的仿真。

图1是根据本发明实施例的监控中心的仿真装置的结构框图，如图1所示，该装置主要包括：建立模块10、配置模块20和调度模块30。其中，建立模块10，用于建立变电站的一次设备的异常场景的三维模型；配置模块20，与建立模块10相耦合，用于配置上述三维模型与变电站的一次设备的仿真数学模型的对应关系；调度模块30，与配置模块20相耦合，用于根据三维模型与仿真数学模型的对应关系调度上述三维模型，并通过显示设备显示上述三维模型。

通过本发明，采用建立模块10建立变电站的一次设备的异常场景的三维模型，配置模块20配置该三维模型与变电站的一次设备的仿真数学模型的对应关系，调度模块30根据三维模型与仿真数学模型的对应关系调度上述三维模型，并通过显示设备显示该三维模型，实现了对监控中心遥视功能的仿真，进而达到了利于监控人员了解各种故障和异常的效果。

图2是根据本发明实施例优选的监控中心的仿真装置的结构框图一，如图2所示，该装置还可以包括：通信模块40，用于实现三维模型与仿真数学模型的通信，其中，该通信用于使三维模型和仿真数学模型的状态量相互响应和映射。

在实际应用中，还可以通过设备控制锁定功能使得遥视场景下禁止对一次设备的状态控制操作。

图3是根据本发明实施例优选的监控中心的仿真装置的结构框图二，如图3所示，该装置还可以包括：控制模块50，与调度模块30相耦合，用于接收用户根据三维模型输入的操作指令，根据操作指令对三维模型对应的仿真数学模型进行控制。

在实际应用中，可以向用户呈现不同点变电站的各种异常、故障场景，例如，瓷瓶破裂、油污、瓦斯动作、主变着火等，用户根据呈现的场景，选择处理方式，控制模块50接收用户输入的选择，对三维模型对应的仿真数学模型进行操作和控制。

图4是根据本发明实施例优选的建立模块的结构框图，如图4所示，建立模块10可以包括：建立单元102，用于建立一次设备的组件的三维模型，以及组件的异常场景的三维模型；合并单元104，与建立单元102相耦合，用于根据异常场景将上述组件的三维模型和组件的异常场景的三维模块合并成一次设备的异常场景的三维模型。

在实际应用中，可以建立各个设备和场景公用的组件的三维模型，根据不同的场景，利用组件的三维模型和设备的三维模型，动态组成异常场景。

在本发明实施例中，配置模块20可以用于将三维模型导入虚拟平台，根据变电站仿真的命名规则进行动态定义，使得三维模型与仿真数学模型形成对应关系。

根据本发明实施实例，还提供了一种监控中心的仿真系统，包括本发明实施例提供的上述任一装置。

根据本发明实施例，与上述装置和系统对应，还提供了一种监控中心的仿真方法，用以利用上述装置和系统实现对监控中心的遥视功能的仿真。

在本发明实施例中，利用变电站仿真中的一次设备三维模型，结合变电站仿真的三维定义，模拟监控中心对变电站现场设备的遥视功能。

图5是根据本发明实施例的监控中心的仿真方法的流程图示意图，如图5所示，一次设备虚拟现实的模拟分为三个模块：三维建模、动态定义、网络通讯。三维建模是根据现场设备的照片、视频，利用3ds MAX软件构建出设备的三维模型。动态定义是将三维模型导入虚拟平台，根据变电站仿真的命名规范进行动态定义，使得三维模型与仿真数学模型形成一一对应关系。网络通讯环节实现具有动态定义的三维模型与变电站一次设备、二次元件进行数据通讯，从而使二者的状态量达到互相响应、映射的作用，并且通过设备控制锁定功能使得遥视场景下禁止对设备的状态控制操作。

图6是根据本发明实施例的监控中心的仿真方法的流程图，如图6所示，该方法主要包括步骤S602至步骤S606。

步骤S602，建立变电站的一次设备的异常场景的三维模型。

在本发明实施例中，建立变电站的一次设备的异常场景的三维模型时，可以建立一次设备的组件的三维模型，以及组件的异常场景的三维模型；根据异常场景将组件的三维模型和组件的异常场景的三维模块合并成一次设备的异常场景的三维模型。

在实际应用中，可以建立各个设备和场景公用的组件的三维模型，根据不同的场景，利用组件的三维模型和设备的三维模型，动态组成异常场景。

建立三维模型时，可以根据现场设备的照片、视频，利用3ds MAX软件构建出设备的三维模型。

步骤S604，配置上述三维模型与变电站的一次设备的仿真数学模型的对应关系。

在本发明实施例中，可以用于将三维模型导入虚拟平台，根据变电站仿真的命名规则进行动态定义，使得三维模型与仿真数学模型形成对应关系。

步骤S606，根据三维模型与仿真数学模型的对应关系调度上述三维模型，并通过显示设备显示上述三维模型。

在本发明实施例中，可按照用户的调度指令，根据三维模型与仿真数学模型的对应关系调度三维模型。优选地，可以接收用户的调度指令，根据调度指令根据三维模型与仿真数学模型的对应关系调度用户请求查看三维模型。

在实际应用中，为了对监控人员进行考核，还可以随机调度异常场景的三维模型，随机将异常场景呈现给用户，用户选择相应的处理方式。

在本发明实施例的一个实施方式中，上述方法还可以包括：接收用户根据三维模型输入的操作指令，根据操作指令对三维模型对应的仿真数学模型进行控制。在实际应用中，可以向用户呈现不同点变电站的各种异常、故障场景，例如，瓷瓶破裂、油污、瓦斯动作、主变着火等，用户根据呈现的场景，选择处理方式，接收用户输入的选择，对三维模型对应的仿真数学模型进行操作和控制。

在实际应用中，还可以通过设备控制锁定功能使得遥视场景下禁止对一次设备的状态控制操作。

通过本发明，采用建立变电站的一次设备的异常场景的三维模型，配置该三维模型与变电站的一次设备的仿真数学模型的对应关系，根据三维模型与仿真数学模型的对应关系调度上述三维模型，并通过显示设备显示该三维模型，实现了对监控中心遥视功能的仿真，进而达到了利于监控人员了解各种故障和异常的效果。

进一步的，根据实际需要，可以将各个变电站的三维虚拟场景按照现场监视的实际情况进行场景分类分割，从而实现监控中心仿真的快速遥视性能。一般地，可以对变电站大门及围墙、主设备、配电装置场区、主控室、配电装置室、保护室、接地变室、电容器室等重要场所主要设备外观状态的监视。

在实际应用中，监控人员大多是通过现场设备传递过来的事故、异常信号来判断电力系统的故障，从而汇报调度进行处理，而对现场设备及设备异常、故障的现象并不是很熟悉，例如，瓷瓶破裂、爆炸、闪络、油污、主变着火、瓦斯动作、漏油、吸潮剂变色、误操作事故等。在本发明实施例中，可以使得他们对现场设备的正常、故障、异常信号及各种事故、异常现象结合起来，从而对电力系统设备的正常、异常、故障有了更加深入的认识。

并且，在本发明实施例中，可以在不改变监控中心仿真系统结构的情况下，实现对监控中心内各变电站监视内容及培训功能进行扩充和增强，并且该方法的建立与仿真系统数学模型类型无关，可以在不增加三维建模的工作量的条件下，提高监控中心仿真系统的仿真程度和仿真范围。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

监控中心仿真系统中的遥视功能的实现可以使监控中心的人员对现场设备的异常、缺陷有更多的认识，增加他们处理异常、缺陷的能力。

遥视仿真功能可以方便的再现通信系统故障，使得监控中心人员增加电力系统故障类型认知和处理故障、异常的能力。

并且，通过设置各种各样的安全隐患，使得监控人员通过培训增加安全意识，提高电力系统安全防范觉悟。

此外，该方法可以在现有的监控仿真系统中增加遥视功能，降低系统升级的人力和财力成本，同时仿真模拟的效果更加与现场实际相符，使新入职人员对现场实际更加了解。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种监控中心的仿真装置，其特征在于，包括：

建立模块，用于建立变电站的一次设备的异常场景的三维模型；

配置模块，用于配置所述三维模型与所述变电站的一次设备的仿真数学模型的对应关系；

调度模块，用于根据所述三维模型与所述仿真数学模型的对应关系调度所述三维模型，并通过显示设备显示所述三维模型；

禁止模块，用于通过设备控制锁定功能禁止对所述一次设备的状态控制操作；

其中，所述仿真装置还包括：

通信模块，用于实现所述三维模型与所述仿真数学模型的通信，其中，所述通信用于使所述三维模型和所述仿真数学模型的状态量相互响应和映射；

控制模块，用于接收用户根据所述三维模型输入的操作指令，根据所述操作指令对所述三维模型对应的所述仿真数学模型进行控制。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述建立模块包括：

建立单元，用于建立所述一次设备的组件的三维模型，以及所述组件的异常场景的三维模型；

合并单元，用于根据异常场景将所述组件的三维模型和所述组件的异常场景的三维模块合并成所述一次设备的异常场景的三维模型。

3.一种监控中心的仿真系统，其特征在于，包括权利要求1至2中任一项所述的装置。

4.一种监控中心的仿真方法，其特征在于，包括：

建立变电站的一次设备的异常场景的三维模型；

配置所述三维模型与所述变电站的一次设备的仿真数学模型的对应关系；

根据所述三维模型与所述仿真数学模型的对应关系调度所述三维模型，并通过显示设备显示所述三维模型，

其中，还包括：

通过设备控制锁定功能禁止对所述一次设备的状态控制操作；

其中，所述方法还包括：

接收用户根据所述三维模型输入的操作指令，根据所述操作指令对所述三维模型对应的所述仿真数学模型进行控制。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，建立变电站的一次设备的异常场景的三维模型，包括：

建立所述一次设备的组件的三维模型，以及所述组件的异常场景的三维模型；

根据异常场景将所述组件的三维模型和所述组件的异常场景的三维模块合并成所述一次设备的异常场景的三维模型。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述三维模型与所述仿真数学模型的对应关系调度所述三维模型，包括：

接收用户的调度指令；

根据所述调度指令根据所述三维模型与所述仿真数学模型的对应关系调度用户请求查看所述三维模型。