CN111369410B - 一种适用于电力系统培训用的仿真模拟方法及其教学系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种适用于电力系统培训用的仿真模拟方法及其教学系统。该方法包括：生成电力系统的故障库，并建立虚拟仿真培训场景模型、虚拟仿真设备模型以及采集/记录故障处理流程库；根据故障库，模拟各种电力设备在发生各种故障时的电气状态及外观型式；确定单个故障所产生的连锁反应涉及的其他关联故障，并模拟其他关联故障的电气状态及外观型式；根据采集/记录故障处理流程库，生成引导式教学模型或/和开放式教学模型；根据各种故障的电气状态及外观型式，通过引导式教学模型或/和开放式教学模型进行电力系统故障培训。本发明使得故障处理更加全面，培训内容更加丰富，提高电力系统的培训效率以及培训效果，提高故障的处理效率和处理效果。

Description

一种适用于电力系统培训用的仿真模拟方法及其教学系统

技术领域

本发明涉及电力系统采集运维技术领域的一种仿真模拟方法，尤其涉及一种适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，还涉及应用该方法的故障处理教学系统。

背景技术

随着国家电网公司在泛在电力物联网、企业数据中台建设方向的推进，必将对用电末端客户侧设备运检要求更严格，现场采集设备在信息收集、交互方面朝着更加智能化、多元化、数据精细化应用方向发展，从而要求电力公司营销(计量)工作人员在具备常规采集运维作业能力之余，不断适应未来业务发展需要。

目前，电力系统将很大的精力放在运行维护上，对各种电力系统故障进行处理，以提升电力客户的使用体验。从营销(计量)日常管理以及培训的角度来看，现有培训课件体系无法满足快速、灵活培养泛在电力物联网建设发展下的技能人才要求，现有的培训系统的培训内容不全面，无法掌握电气设备故障造成的连锁反应，而且培训设备故障设置单一，培训效果不佳。

发明内容

为解决现有的电力系统培训系统中培训不全面、无法对故障连锁反应进行处理的技术问题，本发明提供一种适用于电力系统培训用的仿真模拟方法及其教学系统。

本发明采用以下技术方案实现：一种适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，其包括以下步骤：

步骤一、生成电力系统的故障库，并建立虚拟仿真培训场景模型、虚拟仿真设备模型以及所述故障库中各个故障的采集/记录故障处理流程库；所述故障库包括树状拓扑查询结构；所述树状拓扑查询结构根据故障种类、故障描述、故障现象、故障模拟方式和故障协议标识，对电力系统的各种异常现象进行分析，使每种异常现象对应至少一个异常分析方向，每个异常分析方向对应至少一个主干原因，每个主干原因对应至少一个分支原因，每个分支原因对应至少一个末端原因；每个异常分析方向用于为对应的异常现象提供至少一个故障排查方向；对应同一个异常分析方向的所有主干原因均不关联，对应同一个主干原因的所有分支原因均不关联，对应同一个分支原因的所有末端原因均不关联；

步骤二、根据所述故障库，利用所述虚拟仿真培训场景模型及所述虚拟仿真设备模型模拟各种电力设备在发生各种故障时的电气状态及外观型式；

步骤三、确定单个故障所产生的连锁反应涉及的其他关联故障，并通过所述虚拟仿真培训场景模型模拟其他关联故障的电气状态及外观型式；接收故障代码后，所述虚拟仿真培训场景模型基于所述故障库中关于故障的逻辑关系设定，改变相关模型的故障数据，对某单个故障造成的连锁反应进行推演，展示单个故障引起的采集/计量系统内所有异常与故障现象，使学员能够学习整个系统故障处理，而非以往的单个故障；

步骤四、根据所述采集/记录故障处理流程库，生成引导式教学模型或/和开放式教学模型；在所述引导式教学模型中，利用所述采集/记录故障处理流程库中的一个预设故障处理流程对单个故障进行处理；在所述开放式教学模型中，不同的故障处理流程通过所述采集/记录故障处理流程库展示出不同的处理结果；所述开放式教学模型通过各个待培训人员的不同故障处理操作流程进行培训，并在处理错误时发出错误提醒信息；所述开放式教学模型能够供人员自由处理故障，不同操作顺序基于所述采集/记录故障处理流程库将展示不同结果，模拟违规操作造成的安全事故，使得人员能够了解错误操作所造成的危害；

步骤五、根据各种故障的电气状态及外观型式，通过所述引导式教学模型或/和所述开放式教学模型进行电力系统故障培训；

其中，通过所述引导式教学模型的培训方法包括以下步骤：

(4.1)基于故障库，制定培训课件；

(4.2)选择培训课件，基于课件内容中故障及故障处理流程，建立虚拟仿真培训场景；

(4.3)模拟虚拟仿真设备故障时电气状态、外观型式以及相关连锁故障的影响；

(4.4)在所述虚拟仿真培训场景中通过语音、标志提示，进行引导式教学；

(4.5)进入虚拟仿真引导式培训模式；

(4.6)在虚拟仿真办公室场景中，通过主站分析故障设备报文及数据，确定故障信息；

(4.7)在所述虚拟仿真办公室场景中，进行现场作业准备工作；

(4.8)申请、签发工作票；

(4.9)对所述工作票进行特写，以展示相关内容；

(4.10)在虚拟仿真工器具场景中，检查现场作业工器具，领用工器具；

(4.11)在虚拟现场作业场景中，进行作业前安全会议，对虚拟仿真设备安装环境以及虚拟仿真设备进行安全检查；

(4.12)根据引导教学内容，在虚拟仿真设备上对故障进行排查，处理工作；

(4.13)故障处理完成，虚拟仿真设备恢复正常工作状态；

(4.14)恢复虚拟现场环境，整理作业现场，现场仿真故障处理完成；

(4.15)回到所述虚拟仿真工器具场景，提交工器具；

(4.16)回到所述虚拟仿真办公室场景，提交工作票，使用主站确认故障已处理完成；

(4.17)本次课件虚拟仿真引导式培训结束。

本发明首先通过故障库生成虚拟仿真培训场景模型、虚拟仿真设备模型以及故障处理流程库，其次通过前述生成的模型模拟发生故障时的电气状态及外观型式，然后模拟单个故障相关联的其他故障的电气状态及外观型式，再然后通过流程库生成引导式教学模型和开放式教学模型，最后根据各个故障的相关状态，并通过教学模型进行培训，解决了现有的电力系统培训系统中培训不全面、无法对故障连锁反应进行处理的技术问题，得到了使得故障处理更加全面，而且能够对单故障所引起的连锁故障进行处理，提高故障处理更加透彻，提升培训效果的技术效果。

作为上述方案的进一步改进，在步骤五中，对待培训人员进行web端或沉浸式VR设备培训。

进一步地，通过PC设备对所述web端进行操作，实现对所述虚拟仿真培训场景模型进行仿真，使所述虚拟仿真设备模型产生相应的反馈。

再进一步地，使所述待培训人员佩戴所述VR设备，并在所述VR设备中模拟出所述引导式教学模型或/和所述开放式教学模型中的教学内容以对所述待培训人员进行培训，使所述虚拟仿真设备模型产生相应的反馈。

作为上述方案的进一步改进，所述适用于电力系统培训用的仿真模拟方法还包括以下步骤：

步骤六、在所述电力系统故障培训结束时，复位所述故障库、所述虚拟仿真培训场景模型以及所述采集/记录故障处理流程库。

作为上述方案的进一步改进，所述虚拟仿真设备模型包括虚拟仿真线路子模型、虚拟仿真台区子模型、虚拟仿真采集终端子模型、虚拟仿真电能表子模型以及虚拟仿真现场作业终端子模型；所述虚拟仿真线路子模型与实际电力线路具有相同的外形及参数，并用于模拟所述电力线路的分布及运行状态；所述虚拟仿真台区子模型用于建立实际电力台区的台区模型；所述虚拟仿真采集终端子模型与实际采集终端具有相同的外形及参数，并用于模拟所述实际采集终端的各种运行及故障状态；所述虚拟仿真电能表子模型与实际电能表具有相同的外形及参数，并用于模拟所述实际电能表的各种运行及故障状态；所述虚拟仿真现场作业终端子模型与实际现场作业终端具有相同的外形及参数，并用于模拟所述实际现场作业终端的各种作业及故障状态。

作为上述方案的进一步改进，单个故障与其他关联故障通过基于所述故障库中预设的逻辑关系进行关联，所述引导式教学模型通过各个提示信息按照所述预设故障处理流程对待培训人员进行故障处理培训。

本发明还提供一种故障处理教学系统，该系统应用上述任意所述的适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，其包括：

仿真模型生成模块，其用于生成电力系统的故障库，并建立虚拟仿真培训场景模型、虚拟仿真设备模型以及所述故障库中各个故障的采集/记录故障处理流程库；

故障模拟模块，其用于根据所述故障库，利用所述虚拟仿真培训场景模型及所述虚拟仿真设备模型模拟各种电力设备在发生各种故障时的电气状态及外观型式；

故障连锁分析模块，其用于确定单个故障所产生的连锁反应涉及的其他关联故障，并通过所述虚拟仿真培训场景模型模拟其他关联故障的电气状态及外观型式；

教学模型生成模块，其用于根据所述采集/记录故障处理流程库，生成引导式教学模型或/和开放式教学模型；在所述引导式教学模型中，利用所述采集/记录故障处理流程库中的一个预设故障处理流程对单个故障进行处理；在所述开放式教学模型中，不同的故障处理流程通过所述采集/记录故障处理流程库展示出不同的处理结果；以及

培训模块，其用于根据各种故障的电气状态及外观型式，通过所述引导式教学模型或/和所述开放式教学模型进行电力系统故障培训。

相较于现有的电力系统培训系统，本发明的适用于电力系统培训用的仿真模拟方法及其教学系统具有以下有益效果：

1、该适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，其首先通过故障库生成虚拟仿真培训场景模型、虚拟仿真设备模型以及故障处理流程库，其次通过前述生成的模型模拟发生故障时的电气状态及外观型式，然后模拟单个故障相关联的其他故障的电气状态及外观型式，再然后通过流程库生成引导式教学模型和开放式教学模型，最后根据各个故障的相关状态，并通过教学模型进行培训，从而使待培训人员能够对故障进行全面处理，使人员处理故障形成固定模式，提高后续在实际应用中处理故障的效率。而且，由于该方法会对单个故障所关联的其他故障进行模拟，获得关联故障的电气状态以及外观型式，使得人员在培训时能够对故障所能够引起的其他故障进行同步处理，这样就使故障处理得更加透彻，使得故障处理更加全面，避免培训设备故障设置单一的问题，同时也使得培训内容更加丰富，使得运维人员能够掌握电气设备故障造成的连锁反应，提高电力系统的培训效率以及培训效果。

2、该适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，其通过开放式教学模型或/和引导式教学模型进行培训，开放式教学模型能够供人员自由处理故障，不同操作顺序基于采集/记录故障处理流程库将展示不同结果，可模拟违规操作造成的安全事故，使得人员能够了解错误操作所造成的危害。而引导式教学模型则直接按照规定流程引导人员处理故障，使得学员能够实现自学，并且能够形成正确的处理习惯，从而避免由于个人问题而造成的故障处理效率低、发生人身设备损害的问题，提高故障的处理效率和处理效果，使得故障及时得到处理。

3、该适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，其可以通过web端对人员进行培训，这样就可以为培训人员提供在线培训的途径，使培训人员能够对培训信息掌握得更加清晰、全面，尤其是面对不同培训程度的人员，培训效率会大幅提升。同时，该方法也可以通过沉浸式VR设备对人员进行培训，而VR设备能够模拟出教学模型中的教学内容，这样人员就可以身临其境进行培训，使培训效果进一步提高，而且能够带动培训人员的积极性，使模拟效果更加接近实际故障情况，进而提高对故障的模拟效果。

4、该适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，其故障库可以设置树状拓扑查询结构，在该树状拓扑查询结构中查询出各种异常现象所对应的故障现象、异常分析方向、主干原因、分支原因以及末端原因，这样每个异常现象都会存在多条查询路径，这样在培训时会更有条理性，使得培训人员的培训更加清晰明了，从而提高培训质量，使后续故障处理更加规范。

附图说明

图1为本发明实施例1的适用于电力系统培训用的仿真模拟方法的流程图；

图2为图1所示出的适用于电力系统培训用的仿真模拟方法的虚拟仿真培训场景培训流程图；

图3为图1所示出的适用于电力系统培训用的仿真模拟方法所实现的场景模型图；

图4为图1所示出的适用于电力系统培训用的仿真模拟方法在模拟时的场景图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

请参阅图1-4，本发明提供了一种适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，该方法用于对电力系统中的待培训人员进行故障处理培训。其中，该仿真模拟方法包括以下这些步骤。

步骤一、生成电力系统的故障库，并建立虚拟仿真培训场景模型、虚拟仿真设备模型以及故障库中各个故障的采集/记录故障处理流程库。其中，故障库中预设有各种故障，并且将各种故障进行细化分层，并提供各种故障的分析方向及处理方法。虚拟仿真培训场景模型中使用线路、台区、计量箱、电能表、采集终端、现场作业终端等电力设备模型，模拟上述电力设备的正常工作功能及外观型式，并可接收的仿真故障指令，模拟电力设备故障影响及故障表现形式，展现电力设备的故障排查及解决全过程。采集/记录故障处理流程库会有各种故障的处理流程，并且还拥有各种故障的记录数据，能够为故障处理提供数据支撑和方法提示。

在本实施例中，虚拟仿真设备模型包括虚拟仿真线路子模型、虚拟仿真台区子模型、虚拟仿真采集终端子模型、虚拟仿真电能表子模型以及虚拟仿真现场作业终端子模型。虚拟仿真线路子模型与实际电力线路具有相同的外形及参数(如电力线、485线、天线模型)，并用于模拟电力线路的分布及运行状态。虚拟仿真台区子模型用于建立实际电力台区的台区模型，例如采用办公室、工器具室、公变台区、专变台区、杆式变压器、箱式变压器、小区居民楼、工厂等组合实现台区的模拟。虚拟仿真采集终端子模型与实际采集终端具有相同的外形及参数，并用于模拟实际采集终端的各种运行及故障状态。虚拟仿真电能表子模型与实际电能表具有相同的外形及参数，并用于模拟实际电能表的各种运行及故障状态。虚拟仿真现场作业终端子模型与实际现场作业终端具有相同的外形及参数，并用于模拟实际现场作业终端的各种作业及故障状态。

步骤二、根据故障库，利用虚拟仿真培训场景模型及虚拟仿真设备模型模拟各种电力设备在发生各种故障时的电气状态及外观型式。在发生故障时，不同的故障所引起的电气状态及外观型式都可能是不同的，所以在这些模型中进行模拟能够便于培训人员掌握这些信息。

步骤三、确定单个故障所产生的连锁反应涉及的其他关联故障，并通过虚拟仿真培训场景模型模拟其他关联故障的电气状态及外观型式。其中，单个故障与其他关联故障可以通过基于故障库中预设的逻辑关系进行关联。接收故障代码后，虚拟仿真培训场景基于故障库中关于故障的逻辑关系设定，改变相关模型的故障数据，对某单个故障造成的连锁反应进行推演，展示单个故障引起的采集/计量系统内所有异常与故障现象，使学员能过学习整个系统故障处理，而非以往的单个故障。

步骤四、根据采集/记录故障处理流程库，生成引导式教学模型或/和开放式教学模型。在引导式教学模型中，利用采集/记录故障处理流程库中的一个预设故障处理流程对单个故障进行处理。引导式教学模型通过各个提示信息按照预设故障处理流程对待培训人员进行故障处理培训。引导式教学模型直接按照规定流程引导人员处理故障，使得学员能够实现自学，并且能够形成正确的处理习惯，从而避免由于个人问题而造成的故障处理效率低、发生人身设备损害的问题，提高故障的处理效率和处理效果，使得故障及时得到处理。在开放式教学模型中，不同的故障处理流程通过采集/记录故障处理流程库展示出不同的处理结果。开放式教学模型通过各个待培训人员的不同故障处理操作流程进行培训，并在处理错误时发出错误提醒信息。开放式教学模型能够供人员自由处理故障，不同操作顺序基于采集/记录故障处理流程库将展示不同结果，可模拟违规操作造成的安全事故，使得人员能够了解错误操作所造成的危害。

在本实施例中，通过所述引导式教学模型的培训方法包括以下步骤：

(4.1)基于故障库，制定培训课件；

(4.2)选择培训课件，基于课件内容中故障及故障处理流程，建立虚拟仿真培训场景；

(4.3)模拟虚拟仿真设备故障时电气状态、外观型式以及相关连锁故障的影响；

(4.4)在虚拟仿真培训场景中通过语音、标志提示，进行引导式教学；

(4.5)进入虚拟仿真引导式培训模式；

(4.6)在虚拟仿真办公室场景中，通过主站分析故障设备报文及数据，确定故障信息；

(4.7)在虚拟仿真办公室场景中，进行现场作业准备工作；

(4.8)申请、签发工作票；

(4.9)对工作票进行特写，以展示相关内容；

(4.10)在虚拟仿真工器具场景中，检查现场作业工器具，领用工器具；

(4.11)在虚拟现场作业场景中，进行作业前安全会议，对虚拟仿真设备安装环境以及虚拟仿真设备进行安全检查；

(4.12)根据引导教学内容，在虚拟仿真设备上对故障进行排查，处理工作；

(4.13)故障处理完成，虚拟仿真设备恢复正常工作状态；

(4.14)恢复虚拟现场环境，整理作业现场，现场仿真故障处理完成；

(4.15)回到虚拟仿真工器具场景，提交工器具；

(4.16)回到虚拟仿真办公室场景，提交工作票，使用主站确认故障已处理完成；

(4.17)本次课件虚拟仿真引导式培训结束。

步骤五、根据各种故障的电气状态及外观型式，通过引导式教学模型或/和开放式教学模型进行电力系统故障培训。在本实施例中，本步骤对待培训人员进行web端或沉浸式VR设备培训。其中，在使用web端时，通过PC设备对web端进行操作，实现对虚拟仿真培训场景模型进行仿真，使虚拟仿真设备模型产生相应的反馈。这样web端就可以为培训人员提供在线培训的途径，使培训人员能够对培训信息掌握得更加清晰、全面，尤其是面对不同培训程度的人员，培训效率会大幅提升。在使用VR设备时，使待培训人员佩戴VR设备，并在VR设备中模拟出引导式教学模型或/和开放式教学模型中的教学内容以对待培训人员进行培训，使虚拟仿真设备模型产生相应的反馈。VR设备能够模拟出教学模型中的教学内容，这样人员就可以身临其境进行培训，使培训效果进一步提高，而且能够带动培训人员的积极性，使模拟效果更加接近实际故障情况，进而提高对故障的模拟效果。

步骤六、在电力系统故障培训结束时，复位故障库、虚拟仿真培训场景模型以及采集/记录故障处理流程库。在实际培训过程中，培训结束时，相应的培训平台下发“故障复位”命令，将虚拟仿真培训场景注销，以便下次培训使用。这样，故障处理完成后就可一键还原，学员可进行无限次自学，同时根据操作记录，对学员培训效果进行评价。

综上所述，相较于现有的电力系统培训系统，本实施例的适用于电力系统培训用的仿真模拟方法及其教学系统具有以下优点：

1、该适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，其首先通过故障库生成虚拟仿真培训场景模型、虚拟仿真设备模型以及故障处理流程库，其次通过前述生成的模型模拟发生故障时的电气状态及外观型式，然后模拟单个故障相关联的其他故障的电气状态及外观型式，再然后通过流程库生成引导式教学模型和开放式教学模型，最后根据各个故障的相关状态，并通过教学模型进行培训，从而使待培训人员能够对故障进行全面处理，使人员处理故障形成固定模式，提高后续在实际应用中处理故障的效率。而且，由于该方法会对单个故障所关联的其他故障进行模拟，获得关联故障的电气状态以及外观型式，使得人员在培训时能够对故障所能够引起的其他故障进行同步处理，这样就使故障处理得更加透彻，使得故障处理更加全面，避免培训设备故障设置单一的问题，同时也使得培训内容更加丰富，使得运维人员能够掌握电气设备故障造成的连锁反应，提高电力系统的培训效率以及培训效果。

2、该适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，其通过开放式教学模型或/和引导式教学模型进行培训，开放式教学模型能够供人员自由处理故障，不同操作顺序基于采集/记录故障处理流程库将展示不同结果，可模拟违规操作造成的安全事故，使得人员能够了解错误操作所造成的危害。而引导式教学模型则直接按照规定流程引导人员处理故障，使得学员能够实现自学，并且能够形成正确的处理习惯，从而避免由于个人问题而造成的故障处理效率低、发生人身设备损害的问题，提高故障的处理效率和处理效果，使得故障及时得到处理。

3、该适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，其可以通过web端对人员进行培训，这样就可以为培训人员提供在线培训的途径，使培训人员能够对培训信息掌握得更加清晰、全面，尤其是面对不同培训程度的人员，培训效率会大幅提升。同时，该方法也可以通过沉浸式VR设备对人员进行培训，而VR设备能够模拟出教学模型中的教学内容，这样人员就可以身临其境进行培训，使培训效果进一步提高，而且能够带动培训人员的积极性，使模拟效果更加接近实际故障情况，进而提高对故障的模拟效果。

实施例2

本实施例提供了一种适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，该方法在实施例1的基础上进行细化。其中，在电能表持续多天无数据时，可以是用采运维人员主动去判断电能表的抄表数据是否正常，也可以是主站自动判断各个电能表的抄表数据是否正常，自动对没有抄表数据的电能表进行判断。在本实施例中，办公室人员使用相应的用采主站进行召测，其中至少一块为485表，至少一块为载波表。通过引导式教学模型的培训方法包括以下这些步骤。

(4.1)通过主站召测电表所在终端的报文。在这个过程中，可以通过画面引导，例如对主站特写，展示召测、解析过程，而且招测内容提示为选择，选择召测项，展现对应画面。

(4.2)记录终端的编号、电能表的编号以及电表所在台区地址。在培训时，人员可以拿出笔和本子，一个记录的动作，画面慢慢显示终端编号，表编号，台区地址，表示记录的过程。

(4.3)申请、签发工作票。这个过程由运维人员和监护人申请、签发工作票。

(4.4)对工作票进行特写，以展示相关内容。其中，应当将距离拉近，从而展示工作票内容(电气第二种工作票)至培训人员。

(4.5)使工作票对应的运维人员配置现场作业服。现场作业服包括工作服，安全帽，绝缘鞋，而画面引导则可以对人员特写，判断是否符合安全规定。

(4.6)检查现场作业工器具，领用铅封，并记录铅封和设备对应关系。在本实施例中，引导画面中可以对工器具特写，铅封特效，从而显示铅封和设备对应关系，以判断是否符合安全规定。

(4.7)确定现场台区类型、终端及电表的地址。例如，现场台变为杆变时，则需要攀爬以展示出终端，在本实施例中对这种形式进行描述。而在其他实施例中，现场台变可能为箱变，则无需攀爬，只需进入到配电房或者配电箱中即可。

(4.8)根据终端地址，在终端处架设绝缘梯，并对绝缘梯验电。在展示引导画面时，人员操作绝缘梯动画，验电笔验电(背工具包，工具，文件都在包内)。

(4.9)登上绝缘梯，并对终端进行操作。

(4.10)进行对终端的表箱安全检查，验电。在本实施例中，对终端的外观进行安全检查，同时通过验电笔进行验电操作，防止漏电对人员造成损伤。

(4.11)先核对、记录表箱的铅封号，再打开铅封。在本实施例中，可以通过引导画面显示：人员拿出文件记录铅封编号，收起文件拿出工具打开封签。

(4.12)打开表箱。在此处，引导画面则展示打开表箱动画。

(4.13)核对终端信息。在本步骤中，人员需要拿出文件核对终端编号，收起文件。

(4.14)观察终端的外观，并进行绝缘检查。人员拿出验电笔验电，确认安全，收起验电笔。

(4.15)通过展示终端液晶屏以检查终端参数，并确认终端是否正常。在引导画面中，特写拉到终端，液晶屏展示终端首页，运维人员按终端按键，检查终端参数，液晶屏内容变化。

(4.16)打开终端表的尾盖以显示接线端子。在引导画面中，镜头拉到运维人员使用工具，拧下螺丝，打开表尾盖。

(4.17)将载波外设连接接线端子的三相电压端子。人员可以用载波外设测量线路噪声，判断噪声大小是否过大。

(4.18)先拆除载波外设，再关闭表尾盖。人员可以将外设装入工具栏，加深对本步骤的理解与应用。

(4.19)先关闭表箱，再向表箱加铅封并记录相应的新铅封号。人员可以收起文件，关闭表箱，加装封签，拿出文件记录封签号。

(4.20)离开绝缘梯，人员则可以解开安全绳，下梯子。

(4.21)整理现场设备，收起梯子。

(4.22)根据电表地址，先找到电表的电表箱，再对电表箱进行安全检查。在引导画面中，多个楼道，多个表箱，点击表箱镜头拉近表箱特写，可以看到所有表的信息，不是本次作业表箱禁止操作，点击操作进行黄色声画提示，外观安全检查，验电笔验电操作。

(4.23)先记录电表箱的铅封号，打开电表箱的铅封。人员拿出文件记录铅封编号，收起文件拿出工具打开封签。

(4.24)打开电表箱，找出电表，并对电表进行特写。引导画面则进行外观安全检查，同时通过验电笔验电操作。

(4.25)对电表进行电能表故障诊断。本步骤引导学员进行电能表故障诊断，打开表计铭牌盖，尾盖铅封，必须进行铅封编号记录。

(4.26)再次整理现场设备，人员填写工作票。

(4.27)提交工作票，在主站重新招测数据，以确认电表存在抄表数据。监护人提交工作表，运维人员将安全帽，工器具放回。人员则使用电脑重新招测电量，主站特写，展示召测、解析过程。

实施例3

本实施例提供了一种适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，该方法在实施例1的基础上对故障库进行描述。故障库包括树状拓扑查询结构；树状拓扑查询结构根据故障种类、故障描述、故障现象、故障模拟方式和故障协议标识，对电力系统的各种异常现象进行分析，使每种异常现象对应至少一个异常分析方向，每个异常分析方向对应至少一个主干原因，每个主干原因对应至少一个分支原因，每个分支原因对应至少一个末端原因；每个异常分析方向用于为对应的异常现象提供至少一个故障排查方向；对应同一个异常分析方向的所有主干原因均不关联，对应同一个主干原因的所有分支原因均不关联，对应同一个分支原因的所有末端原因均不关联。

在本实施例中，异常现象选自以下故障现象中的至少一种：

(1)终端离线；终端离线一般从主站发现，例如，某个台区的集中器不在线，其可能是某种或多种因素造成的，例如现场断电、终端故障灯等，而现有的维护人员在发现该现象时，很难一步到位而判断出故障的具体原因在哪，而需要通过多个方式进行确定；同时，为了能够确定终端离线的具体原因，需要投入大量的人力物力进行确定，同时还有可能会遗漏部分原因，因此需要对这一异常现象进行处理；

(2)集中器下电表全无数据；在出现该现象时，无法直接判断出该异常现象的具体问题出现在何处，既有可能是主站出现问题，也有可能是集中器断线，还有可能是现场电能表抄表出现问题；

(3)采集器下全无数据；采集器可以同时带多个电能表，即采集器可以对多个电能表进行抄表，其与各个电能表的485端口相接，获取各个电能表的数据并将该数据传输至集中器中，进一步传输至主站以供维护人员查看；当采集器下全无数据时，该故障可能由于485线路断开或采集器故障引起，一般很难由于所有电能表故障所引起；

(4)电能表持续多天无抄表数据；电能表出现这种情况时，可能是由于电能表自身存在故障，也有可能是电能表采集器或载波模块与电表之间连接出现中断，还有可能是终端无法获取采集器或载波模块的数据；

(5)电能表示值不平；电能表的示值不平可能由于电表自身故障所引起，也有可能是采集器或载波模块的原因；

(6)电能表飞走。电能表飞走是指电表计量电量有误，使计量数据过大，而实际的电量并没有那么多，这可能是由于电能表自身原因引起的。

该适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，其故障库可以设置树状拓扑查询结构，在该树状拓扑查询结构中查询出各种异常现象所对应的故障现象、异常分析方向、主干原因、分支原因以及末端原因，这样每个异常现象都会存在多条查询路径，这样在培训时会更有条理性，使得培训人员的培训更加清晰明了，从而提高培训质量，使后续故障处理更加规范。

实施例4

本实施例提供了一种故障处理教学系统，该系统应用实施例1-3中所提供的任意一种用于电力系统培训用的仿真模拟方法。其中，该故障处理教学系统包括仿真模型生成模块、故障模拟模块、故障连锁分析模块、教学模型生成模块以及培训模块。

仿真模型生成模块用于生成电力系统的故障库，并建立虚拟仿真培训场景模型、虚拟仿真设备模型以及故障库中各个故障的采集/记录故障处理流程库。故障模拟模块用于根据故障库，利用虚拟仿真培训场景模型及虚拟仿真设备模型模拟各种电力设备在发生各种故障时的电气状态及外观型式。故障连锁分析模块用于确定单个故障所产生的连锁反应涉及的其他关联故障，并通过虚拟仿真培训场景模型模拟其他关联故障的电气状态及外观型式。教学模型生成模块用于根据采集/记录故障处理流程库，生成引导式教学模型或/和开放式教学模型。在引导式教学模型中，利用采集/记录故障处理流程库中的一个预设故障处理流程对单个故障进行处理。在开放式教学模型中，不同的故障处理流程通过采集/记录故障处理流程库展示出不同的处理结果。培训模块用于根据各种故障的电气状态及外观型式，通过引导式教学模型或/和开放式教学模型进行电力系统故障培训。

该故障处理教学系统具备实施例1中的仿真模拟方法的优点，并且可以作为一种硬件系统使用在电力系统中。同时，该故障处理教学系统可以设置多个模拟平台供电力系统的采集运维人员进行培训使用，使得电力系统的工作人员能够得到规范且统一的培训，进而能够提高电力系统对各种故障的反应处置能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤一、生成电力系统的故障库，并建立虚拟仿真培训场景模型、虚拟仿真设备模型以及所述故障库中各个故障的采集/记录故障处理流程库；所述故障库包括树状拓扑查询结构；所述树状拓扑查询结构根据故障种类、故障描述、故障现象、故障模拟方式和故障协议标识，对电力系统的各种异常现象进行分析，使每种异常现象对应至少一个异常分析方向，每个异常分析方向对应至少一个主干原因，每个主干原因对应至少一个分支原因，每个分支原因对应至少一个末端原因；每个异常分析方向用于为对应的异常现象提供至少一个故障排查方向；对应同一个异常分析方向的所有主干原因均不关联，对应同一个主干原因的所有分支原因均不关联，对应同一个分支原因的所有末端原因均不关联；

步骤二、根据所述故障库，利用所述虚拟仿真培训场景模型及所述虚拟仿真设备模型模拟各种电力设备在发生各种故障时的电气状态及外观型式；

步骤三、确定单个故障所产生的连锁反应涉及的其他关联故障，并通过所述虚拟仿真培训场景模型模拟其他关联故障的电气状态及外观型式；接收故障代码后，所述虚拟仿真培训场景模型基于所述故障库中关于故障的逻辑关系设定，改变相关模型的故障数据，对某单个故障造成的连锁反应进行推演，展示单个故障引起的采集/计量系统内所有异常与故障现象，使学员能够学习整个系统故障处理，而非以往的单个故障；

步骤四、根据所述采集/记录故障处理流程库，生成引导式教学模型或/和开放式教学模型；在所述引导式教学模型中，利用所述采集/记录故障处理流程库中的一个预设故障处理流程对单个故障进行处理；在所述开放式教学模型中，不同的故障处理流程通过所述采集/记录故障处理流程库展示出不同的处理结果；所述开放式教学模型通过各个待培训人员的不同故障处理操作流程进行培训，并在处理错误时发出错误提醒信息；所述开放式教学模型能够供人员自由处理故障，不同操作顺序基于所述采集/记录故障处理流程库将展示不同结果，模拟违规操作造成的安全事故，使得人员能够了解错误操作所造成的危害；

步骤五、根据各种故障的电气状态及外观型式，通过所述引导式教学模型或/和所述开放式教学模型进行电力系统故障培训；

其中，通过所述引导式教学模型的培训方法包括以下步骤：

（4.1）基于故障库，制定培训课件；

（4.2）选择培训课件，基于课件内容中故障及故障处理流程，建立虚拟仿真培训场景；

（4.3）模拟虚拟仿真设备故障时电气状态、外观型式以及相关连锁故障的影响；

（4.4）在所述虚拟仿真培训场景中通过语音、标志提示，进行引导式教学；

（4.5）进入虚拟仿真引导式培训模式；

（4.6）在虚拟仿真办公室场景中，通过主站分析故障设备报文及数据，确定故障信息；

（4.7）在所述虚拟仿真办公室场景中，进行现场作业准备工作；

（4.8）申请、签发工作票；

（4.9）对所述工作票进行特写，以展示相关内容；

（4.10）在虚拟仿真工器具场景中，检查现场作业工器具，领用工器具；

（4.11）在虚拟现场作业场景中，进行作业前安全会议，对虚拟仿真设备安装环境以及虚拟仿真设备进行安全检查；

（4.12）根据引导教学内容，在虚拟仿真设备上对故障进行排查，处理工作；

（4.13）故障处理完成，虚拟仿真设备恢复正常工作状态；

（4.14）恢复虚拟现场环境，整理作业现场，现场仿真故障处理完成；

（4.15）回到所述虚拟仿真工器具场景，提交工器具；

（4.16）回到所述虚拟仿真办公室场景，提交工作票，使用主站确认故障已处理完成；

（4.17）本次课件虚拟仿真引导式培训结束。

2.如权利要求1所述的适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，其特征在于，在步骤五中，对待培训人员进行web端或沉浸式VR设备培训。

3.如权利要求2所述的适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，其特征在于，通过PC设备对所述web端进行操作，实现对所述虚拟仿真培训场景模型进行仿真，使所述虚拟仿真设备模型产生相应的反馈。

4.如权利要求2所述的适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，其特征在于，使所述待培训人员佩戴所述VR设备，并在所述VR设备中模拟出所述引导式教学模型或/和所述开放式教学模型中的教学内容以对所述待培训人员进行培训，使所述虚拟仿真设备模型产生相应的反馈。

5.如权利要求1所述的适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，其特征在于，所述仿真模拟方法还包括以下步骤：

步骤六、在所述电力系统故障培训结束时，复位所述故障库、所述虚拟仿真培训场景模型以及所述采集/记录故障处理流程库。

6.如权利要求1所述的适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，其特征在于，所述虚拟仿真设备模型包括虚拟仿真线路子模型、虚拟仿真台区子模型、虚拟仿真采集终端子模型、虚拟仿真电能表子模型以及虚拟仿真现场作业终端子模型；所述虚拟仿真线路子模型与实际电力线路具有相同的外形及参数，并用于模拟所述电力线路的分布及运行状态；所述虚拟仿真台区子模型用于建立实际电力台区的台区模型；所述虚拟仿真采集终端子模型与实际采集终端具有相同的外形及参数，并用于模拟所述实际采集终端的各种运行及故障状态；所述虚拟仿真电能表子模型与实际电能表具有相同的外形及参数，并用于模拟所述实际电能表的各种运行及故障状态；所述虚拟仿真现场作业终端子模型与实际现场作业终端具有相同的外形及参数，并用于模拟所述实际现场作业终端的各种作业及故障状态。

7.如权利要求1所述的适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，其特征在于，单个故障与其他关联故障通过基于所述故障库中预设的逻辑关系进行关联，所述引导式教学模型通过各个提示信息按照所述预设故障处理流程对待培训人员进行故障处理培训。

8.一种故障处理教学系统，其应用如权利要求1-7中任意一项所述的适用于电力系统培训用的仿真模拟方法，其特征在于，其包括：

仿真模型生成模块，其用于生成电力系统的故障库，并建立虚拟仿真培训场景模型、虚拟仿真设备模型以及所述故障库中各个故障的采集/记录故障处理流程库；

故障模拟模块，其用于根据所述故障库，利用所述虚拟仿真培训场景模型及所述虚拟仿真设备模型模拟各种电力设备在发生各种故障时的电气状态及外观型式；

故障连锁分析模块，其用于确定单个故障所产生的连锁反应涉及的其他关联故障，并通过所述虚拟仿真培训场景模型模拟其他关联故障的电气状态及外观型式；

教学模型生成模块，其用于根据所述采集/记录故障处理流程库，生成引导式教学模型或/和开放式教学模型；在所述引导式教学模型中，利用所述采集/记录故障处理流程库中的一个预设故障处理流程对单个故障进行处理；在所述开放式教学模型中，不同的故障处理流程通过所述采集/记录故障处理流程库展示出不同的处理结果；以及

培训模块，其用于根据各种故障的电气状态及外观型式，通过所述引导式教学模型或/和所述开放式教学模型进行电力系统故障培训。

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