CN106157723A - 一种变电运维事故处置智能训练模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变电运维事故处置智能训练模拟系统，包括控制层，被配置为读取多点采样数据，并上传至信息层，通过flash图形交互、帧技术，仿真显示事故处理过程中开关分合、刀闸拉合及保护压板投切的工作过程；信息层，被配置为B/S模式实现远程控制与调度，并设置防火墙或代理服务器来保证网络交互的安全性；显示层，反馈信息层的数据变化情况，同时显示控制层的交互信息。本发明具有广泛的适用性和精确的仿真性。

Description

一种变电运维事故处置智能训练模拟系统

技术领域

本发明涉及一种变电运维事故处置智能训练模拟系统。

背景技术

随着社会的发展，对电力服务质量的要求越来越高，同时对运行人员事故处理能力要求高。电力安全生产对国民经济起着重要的地位，电力职工为确保安全生产，需要学习更多的新的技术知识，FLASH技术的变电运行事故异常实训系统的出现能够满足我们的需要，通过短时间的学习，能够使我们“知道事故、了解事故、熟悉事故，更好的处理事故”。目前现有培训软件具有局限性，仿真程度不深，使用时间受限，不能满足变电运行岗位的学习培训、业务考试等。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种变电运维事故处置智能训练模拟系统，本发明根据现场监控设备、继电保护及安全自动装置的功能特性和信息报送界面，高仿真创造事故发生时的电网潮流分布、表计变化情况、及设备变位和报警信息影音图像等综合环境，提高了运行人员的实训效果，帮助运行人员“知道事故、了解事故、熟悉事故”，提高了应急处置能力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种变电运维事故处置智能训练模拟系统，包括显示层、控制层和信息层，其中：

所述显示层，在界面中显示控制层的操作过程，具体包括模拟器件的开关的改变信息、模拟器件新的状态信息和由此引发的其他模拟器件新的状态信息以及模拟器件详细的配置信息，反馈信息层的数据变化情况，同时显示控制层的交互信息；

所述信息层，具体包括flash模块、仿真模块、主接线模块和继电保护模块，其中：

所述flash模块，被配置为通过交互式矢量图和Web动画来显示预存的变电运维事故处理逻辑，当一项flash数据发生变化时，其后续内容数据均会发生对应变化；

所述仿真模块，被配置为模拟电站运维环境，以flashWeb动画作为体现方式。

所述主接线模块，被配置为模拟变电站中线路变压器组、桥形、多角形、单母线分段、双母线、双母线分段带旁路和断路器接线情况，以flashWeb动画作为体现方式。

所述继电保护模块，被配置为模拟用以保护电力系统及其元件的有触点的继电器的结构与动作状态，以flashWeb动画作为体现方式。

所述控制层，具有人机交互模块，通过人机交互模块改变各个模拟器件的开关状态，利用菜单调取保护设置信息、设置故障信息和进行模拟操作，这些操作过程信息实时与信息层内嵌的数据库比对，进行数据分析后，信息层将操作者所需要的调用信息以及数据分析结果反馈给显示层。

所述显示层，通过flash图形交互、帧技术，仿真显示事故处理过程中开关分合、刀闸拉合及保护压板投切的工作过程。

本发明的有益效果为：

(1)本发明具有广泛的适用性。通过调研双母线接线、双母线带旁路接线、单母线分段接线情况下，母线故障、线路单相接地、过负荷、保护拒动等典型事故发生时，监控机出现的报警信息、潮流改变、保护动作信息、开关变位等事故象征，并采用使用者人工选择、随机发生等方式，集中于软件界面中显示出来，所有素材均按照当前变电站实际接线制作，能够满足35kV-220kV变电站所有接线方式下的模式操作；

(2)本发明具有精确的仿真性。通过应用flash图形交互、帧技术，仿真显示事故处理过程中开关分合、刀闸拉合及保护压板投切等工作过程。实现了一次设备操作与二次保护装置信息同步执行，精确的模拟了现场工作全过程；

(3)本发明实现了培训的一体化。在系统中集成了事故处置实训自学模块及事故处置正确性智能自动判别模块，既可自学，也用于事故处理的实训考试。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

系统结构：变电站运维事故处置智能训练模拟系统总体结构分为显示层、控制层和信息层三层。

显示层主要负责变电站运维事故处置智能模拟系统操作界面的显示任务，主要内容有两个。一是在界面中显示控制层的操作过程，比如系统操作人员通过控制层的人机交互模块操作界面菜单、改变模拟器件的开关信息等操作。二是在界面中显示信息层反馈过来的信息，包括：1)操作者改变模拟器件原状态时，模拟器件新的状态信息和由此引发的其他模拟器件新的状态信息；2)模拟器件详细的配置信息；3)出现误操作时的报警信息；4)在操作过程中点击某些菜单时，从数据库中调用的帮助信息、使用向导信息、软件版本以及开发者姓名、联系方式信息等。

控制层与信息层是整个模拟系统的中枢，操作人员通过人机交互模块改变各个模拟器件的开关状态，利用菜单调取保护设置信息、设置故障信息、进行模拟操作等，这些操作过程信息实时与信息层内嵌的数据库比对，进行数据分析后，信息层将操作者所需要的调用信息以及数据分析结果反馈给显示层。

Flash是一种动画编辑语言，能实现动画交互，可以充分发挥个人的创造性和想象力，为用户提供更为精美的界面。同时，Flash使用矢量技术制作和生成动画，从而使文件大大“减小”，因此利用flash技术可以设计出完美的用户操作界面，作为显示层的有效载体。Flash的交互性是它的又一大特色。在Flash中可以通过加入按钮来控制页面的跳转和链接，按钮还可以发声，丰富页面上的表现手段。利用Flash技术在交互性方面的优势，可以方便的实现显示层、信息层和控制层三者之间的关联，具体为控制层对显示层的操作控制、信息层对控制层操作信息的数据比对判断以及显示层对信息层反馈信息的及时显示。

变电运维事故处置智能训练模拟工作流程如下：系统安装完成进入后，会在显示层出现选择课件的提示，通过控制层采集鼠标键盘等输入设备的指令，发送至信息层确定课件内容，反馈至显示层。在信息层内置了以flash中web动画为载体的变电模拟接线及保护装置信息作为课件，当使用时，根据使用人选择的课件，信息层采集控制层的输入内容，通过flash内置的逻辑判断，将后续主接线及保护装置的相关变化信息及对错结果反馈至显示层，通过显示器等输出设备显示在使用者眼前，达到对使用者的教育培训目的。

Flash(交互式矢量图和Web动画标准)

Flash广泛用于创建吸引人的应用程序，它们包含丰富的视频、声音、图形和动画。可以在Flash中创建原始内容或者从其它Adobe应用程序(如Photoshop或illustrator)导入它们，快速设计简单的动画，以及使用Adobe ActionScript 3.0开发高级的交互式项目。设计人员和开发人员可使用它来创建演示文稿、应用程序和其它允许用户交互的内容。Flash可以包含简单的动画、视频内容、复杂演示文稿和应用程序以及介于它们之间的任何内容。主要功能包括：

1、绘图：

Flash包括多种绘图工具，它们在不同的绘制模式下工作。许多创建工作都开始于像矩形和椭圆这样的简单形状，因此能够熟练地绘制它们、修改它们的外观以及应用填充和笔触是很重要的。对于Flash提供的3种绘制模式，它们决定了“舞台”上的对象彼此之间如何交互，以及你能够怎样编辑它们。默认情况下，Flash使用合并绘制模式，但是你可以启用对象绘制模式，或者使用“基本矩形”或“基本椭圆”工具，以使用基本绘制模式。

2、编辑图形：

绘图和编辑图形不但是创作Flash动画的基本功，也是进行多媒体创作的基本功。只有基本功扎实，才能在以后的学习和创作道路上一帆风顺；使用FlashProfessional8绘图和编辑图形——这是Flash动画创作的三大基本功的第一位；在绘图的过程中要学习怎样使用元件来组织图形元素，这也是Flash动画的一个巨大特点。Flash中的每幅图形都开始于一种形状。形状由两个部分组成：填充(fill)和笔触(stroke)，前者是形状里面的部分，后者是形状的轮廓线。如果你总是可以记住这两个组成部分，就可以比较顺利地创建美观、复杂的画面。

3、补间动画

补间动画是整个Flash动画设计的核心，也是Flash动画的最大优点，它有动画补间和形状补间两种形式；用户学习Flash动画设计，最主要的就是学习“补间动画”设计；在应用影片剪辑元件和图形元件创作动画时，有一些细微的差别，你应该完整把握这些细微的差别。

变电站仿真技术

变电站仿真系统，是将仿真技术应用于电站所构建的仿真系统，目前主要用于人员培训。其称呼还有很多，比如电厂仿真系统，电站仿真培训系统，电厂仿真培训系统，电站模拟培训器，电厂模拟培训器，电站仿真机，电厂仿真机，等等。现代电站仿真技术的发展，给电力工业的安全生产提供了坚强的物质基础；电站机电一体化的普遍应用，自动化水平不断提高，又不断地给电站仿真技术提出了新的课题。电站仿真技术的合理应用与电力安全生产已经密不可分。

现代的电站仿真技术，比早期的电站仿真有了非常大的发展，具有不可比拟的优势。但随着技术的进步和实践，性能不断趋于完善，涉及的领域和服务功能将更为广泛。

(1)电站仿真目前最小仿真步长达到10个毫秒，是否实现精度更高的仿真周期，将是一个研究的方向。

(2)由于仿真功能的强大，仿真机已经纳入电力培训领域上岗前的必备内容。随着技术的发展和实践，电站仿真系统在电力生产的安全管理、事故分析、经济运行、调节优化等方面的模拟实验上，将得到更为广泛的应用。

(3)建模理论和方法，仍然是推动仿真技术进步发展的重点研究方向。它是系统仿真可持续发展的基础。

变电站接线单元

1、线路变压器组接线：

线路变压器组接线就是线路和变压器直接相连，是一种最简单的接线方式，其特点是设备少、投资省、操作简便、宜于扩建，但灵活性和可靠性

2、桥形接线：

桥形接线采用4个回路3台断路器和6个隔离开关，是接线中断路器数量较少、也是投资较省的一种接线方式。根据桥形断路器的位置又可分为内桥和外桥两种接线。由于变压器的可靠性远大于线路，因此中应用较多的为内桥接线。若为了在检修断路器时不影响和变压器的正常运行，有时在桥形外附设一组隔离开关，这就成了长期开环运行的四边形接线。

3、多角形接线：

多角形接线就是将断路器和隔离开关相互连接，且每一台断路器两侧都有隔离开关，由隔离开关之间送出回路。多角形接线所用设备少，投资省，运行的灵活性和可靠性较好。正常情况下为双重连接，任何一台断路器检修都不影响送电，由于没有母线，在连接的任一部分故障时，对电网的运行影响都较小。其最主要的缺点是回路数受到限制，因为当环形接线中有一台断路器检修时就要开环运行，此时当其它回路发生故障就要造成两个回路停电，扩大了故障停电范围，且开环运行的时间愈长，这一缺点就愈大。环中的断路器数量越多，开环检修的机会就越大，所一般只采四角(边)形接线和五角形接线，同时为了可靠性，线路和变压器采用对角连接原则。四边形的保护接线比较复杂，一、二次回路倒换操作较多。

4、单母线分段接线：

单母线分段接线就是将一段母线用断路器分为两段，它的优点是接线简单，投资省，操作方便；缺点是母线故障或检修时要造成部分回路停电。

5、双母线接线：

双母线接线就是将工作线、电源线和出线通过一台断路器和两组隔离开关连接到两组(一次/二次)母线上，且两组母线都是工作线，而每一回路都可通过母线联络断路器并列运行。

与单母线相比，它的优点是供电可靠性大，可以轮流检修母线而不使供电中断，当一组母线故障时，只要将故障母线上的回路倒换到另一组母线，就可迅速恢复供电，另外还具有调度、扩建、检修方便的优点；其缺点是每一回路都增加了一组隔离开关，使配电装置的构架及占地面积、投资费用都相应增加；同时由于配电装置的复杂，在改变运行方式倒闸操作时容易发生误操作，且不宜实现自动化；尤其当母线故障时，须短时切除较多的电源和线路，这对特别重要的大型发电厂和变电站是不允许的。

6、双母线带旁路接线：

双母线带旁路接线就是在双母线接线的基础上，增设旁路母线。其特点是具有双母线接线的优点，当线路(主变压器)断路器检修时，仍有继续供电，但旁路的倒换操作比较复杂，增加了误操作的机会，也使保护及自动化系统复杂化，投资费用较大，一般为了节省断路器及设备间隔，当出线达到5个回路以上时，才增设专用的旁路断路器，出线少于5个回路时，则采用母联兼旁路或旁路兼母联的接线方式。

7、双母线分段带旁路接线：

双母线分段带旁路接线就是在双母线带旁路接线的基础上，在母线上增设分段断路器，它具有双母线带旁路的优点，但投资费用较大，占用设备间隔较多，一般采用此种接线的原则为：1)当设备连接的进出线总数为12～16回时，在一组母线上设置分段断路器；2)当设备连接的进出线总数为17回及以上时，在两组母线上设置分段断器。

8、3/2(4/3)断路器接线：

3/2(4/3)断路器接线就是在每3(4)个断路器中间送出2(3)回回路，一般只用于500kV(或重要220kV)电网的母线主接线。它的主要优点是：

1)运行调度灵活，正常时两条母线和全部断路器运行，成多路环状供电；

2)检修时操作方便，当一组母线停支时，回路不需要切换，任一台断路器检修，各回路仍按原接线方式霆，不需切换；

3)运行可靠，每一回路由两台断路器供电，母线发生故障时，任何回路都不停电。

2/3(4/3)断路器接线的缺点是使用设备较多，特别是断路器和电流互感器，投资费用大，保护接线复杂。

继电保护主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件(发电机、变压器、输电线路等)，使之免遭损害。基本任务是：当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。

要完成继电保护任务，除了需要继电保护装置外，必须通过可靠的继电保护工作回路的正确工作，才能完成跳开故障元件的断路器、对系统或电力元件的不正常运行发出警报、正常运行状态不动作的任务。

继电保护工作回路一般包括：将通过一次电力设备的电流、电压线性地转变为适合继电保护等二次设备使用的电流、电压，并使一次设备与二次设备隔离的设备，如电流、电压互感器及其与保护装置连接的电缆等；断路器跳闸线圈及与保护装置出口间的连接电缆，指示保护动作情况的信号设备；保护装置及跳闸、信号回路设备的工作电源等。

随着智能电网的发展，分布式发电、交互式供电模式对继电保护提出了更高要求，另一方面通信和信息技术的长足发展，数字化技术及应用在各行各业的日益普及也为探索新的保护原理提供了条件，智能电网中可利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控，然后把获得的数据通过网络系统进行收集、整合，最后对数据进行分析。利用这些信息可对运行状况进行监测，实现对保护功能和保护定值的远程动态监控和修正。另外，对保护装置而言，保护功能除了需要本保护对象的运行信息外，还需要相关联的其它设备的运行信息。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (2)

1.一种变电运维事故处置智能训练模拟系统，其特征是：包括显示层、控制层和信息层，其中：

所述显示层，在界面中显示控制层的操作过程，具体包括模拟器件的开关的改变信息、模拟器件新的状态信息和由此引发的其他模拟器件新的状态信息以及模拟器件详细的配置信息，反馈信息层的数据变化情况，同时显示控制层的交互信息；

所述信息层，具体包括flash模块、仿真模块、主接线模块和继电保护模块，其中：

所述flash模块，被配置为通过交互式矢量图和Web动画来显示预存的变电运维事故处理逻辑，当一项flash数据发生变化时，其后续内容数据均会发生对应变化；

所述仿真模块，被配置为模拟电站运维环境，以flashWeb动画作为体现方式；

所述主接线模块，被配置为模拟变电站中线路变压器组、桥形、多角形、单母线分段、双母线、双母线分段带旁路和断路器接线情况，以flashWeb动画作为体现方式；

所述继电保护模块，被配置为模拟用以保护电力系统及其元件的有触点的继电器的结构与动作状态，以flashWeb动画作为体现方式；

所述控制层，具有人机交互模块，通过人机交互模块改变各个模拟器件的开关状态，利用菜单调取保护设置信息、设置故障信息和进行模拟操作，这些操作过程信息实时与信息层内嵌的数据库比对，进行数据分析后，信息层将操作者所需要的调用信息以及数据分析结果反馈给显示层。

2.如权利要求1所述的一种变电运维事故处置智能训练模拟系统，其特征是：所述显示层通过flash图形交互、帧技术，仿真显示事故处理过程中开关分合、刀闸拉合及保护压板投切的工作过程。