CN111564074A - 一种电力作业培训方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电力作业培训方法及系统，该方法包括：构建虚拟电力系统线路第一状态矩阵，并根据所述第一状态矩阵在虚拟屏幕绘制所述虚拟电力系统的第一实时拓扑图；当检测到被培训人员任一操作后，按预定规则根据被培训人员的操作，控制所述虚拟电力系统进行状态变化；获取状态变化后所述虚拟电力系统线路的第二状态矩阵，根据所述第二状态矩阵在所述虚拟屏幕绘制第二实时拓扑图。通过该方案解决了现有电力系统操作培训方法效果差、成本较高的问题，可以实现仿真3D虚拟培训，强化培训效果，并有效降低成本。

Description

一种电力作业培训方法及系统

技术领域

本发明涉及电力培训领域，尤其涉及一种电力作业培训方法及系统。

背景技术

电力作业由于具有较强的专业性要求，需要对入门员工进行操作培训，而实地作业又存在安全风险问题，一般只能通过简单的实验进行知识普及，不能对设备内部构造及动态动作过程进行直观展示。

目前常见的微机仿真系统模拟操作及事故处理效果较差与实际处理过程存在一定差距，而专门建设的培训场地进行实地操作会增加成本，对于电力企业会增加一笔不小的负担。

有鉴于此，有必要提出一种培训效果好、成本低的电力作业培训方法

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电力作业培训方法及系统，以解决的现有培训方法效果差、成本较高的问题。

在本发明实施例的第一方面，提供了一种电力作业培训方法，包括：

构建虚拟电力系统线路第一状态矩阵，并根据所述第一状态矩阵在虚拟屏幕绘制所述虚拟电力系统的第一实时拓扑图；

当检测到被培训人员任一操作后，按预定规则根据被培训人员的操作，控制所述虚拟电力系统进行状态变化；

获取状态变化后所述虚拟电力系统线路的第二状态矩阵，根据所述第二状态矩阵在所述虚拟屏幕绘制第二实时拓扑图。

在本发明实施例的第二方面，提供了一种电力作业培训系统，包括：

构建模块，用于构建虚拟电力系统线路第一状态矩阵，并根据所述第一状态矩阵在虚拟屏幕绘制所述虚拟电力系统的第一实时拓扑图；

操作模块，用于当检测到被培训人员任一操作后，按预定规则根据被培训人员的操作，控制所述虚拟电力系统进行状态变化；

绘制模块，用于获取状态变化后所述虚拟电力系统线路的第二状态矩阵，根据所述第二状态矩阵在所述虚拟屏幕绘制第二实时拓扑图。

本发明实施例中，构建虚拟电力系统线路第一状态矩阵，并根据所述第一状态矩阵在虚拟屏幕绘制电力系统的第一实时拓扑图；当检测到培训人员任一操作后，按预定规则根据培训人员的操作控制所述虚拟电力系统进行状态变化；获取状态变化后所述电力系统线路的第二状态矩阵，根据所述第二状态矩阵在所述虚拟屏幕绘制第二实时拓扑图。通过VR设备或终端显示设备，在屏幕上显示电力系统拓扑图，基于用户操作，改变电力系统状态，并绘制状态改变后的系统实时拓扑图，从而实现仿真培训效果，同时有效降低成本，解决了现有培训方法效果差、成本较高的的问题。在3D虚拟培训系统中宏观观察整个电力系统的拓扑图，基于系统拓扑图的变化让培训人员真实的感受观察具体操作对整个电力系统所带来的影响，实现良好有效的人机交互，增强被培训人员的认知，丰富了系统的功能体验，强化培训效果，方便广泛应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他附图。

图1为本发明的一个实施例提供的电力作业培训方法的流程示意图；

图2为本发明的一个实施例提供的虚拟电力系统的电网拓扑图；

图3为本发明的一个实施例提供的虚拟电力系统的另一电网拓扑图；

图4为本发明的一个实施例提供的电力作业培训系统的结构示意图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

本发明的说明书或权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他相近意思表述，意指覆盖不排他的包含，如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、设备没有限定于已列出的步骤或单元。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种电力作业培训方法的流程示意图，包括：

S101、构建虚拟电力系统线路第一状态矩阵，并根据所述第一状态矩阵在虚拟屏幕绘制所述虚拟电力系统的第一实时拓扑图；

构建虚拟电力系统，并对电力系统中线路状态进行标注，获取虚拟电力系统中线路状态，生成第一状态矩阵。所述第一状态矩阵可以为虚拟电力系统任一时刻的线路状态，根据状态矩阵，在虚拟屏幕上绘制虚拟电力系统实施拓扑图。其中，所述虚拟屏幕为VR设备的显示屏幕，如VR眼镜等。

具体的，对3D虚拟电力系统中每根导线进行编号(编号规则：串联线路自左到右并联线路自上到下)，罗列虚拟电力系统的线路状态后，构建实时状态矩阵，如Y＝(X，X，X，X，X，X，X，，，Xi)(i＝线路数，X＝0或1，规定某一导线连通是1、断开是0)，保存所述实时状态矩阵。这样可以将每一根导线的位置及其开断状态与矩阵中具体数值、处位次关联起来。

S102、当检测到被培训人员任一操作后，按预定规则根据被培训人员的操作，控制所述虚拟电力系统进行状态变化；

被培训人员通过特定形式的操作可以控制电力或改变虚拟电力系统中的线路状态，按照预先设定的规则，如通过感应设备获取用户操作，控制线路的开断。以预定的规则及被培训人员操作，改变线路状态后，虚拟电力系统会发生对应的改变。

具体的，预定义被培训人员每一操作对应的数据匹配规则，当检测到被培训人员任一操作后,根据所述数据匹配规则确定被培训人员操作对应的匹配数据，修改所述匹配数据，以进行虚拟电力系统的状态变更。

S103、获取状态变化后所述虚拟电力系统线路的第二状态矩阵，根据所述第二状态矩阵在所述虚拟屏幕绘制第二实时拓扑图。

获取培训人员操作后的线路状态得到第二状态矩阵，根据第二状态矩阵可以再次绘制电力系统的实时拓扑图，清除或覆盖第一实时拓扑图，或者同时在虚拟屏幕特定位置同时显示，以方便进行对比。

可选的，根据被培训人员的操作和虚拟屏幕上的第二实施拓扑图，通过语音或在虚拟屏幕显示文字对被培训人员对应的操作行为进行提示或说明，以为被培训人员提供操作演示讲解。如被培训人员操作结束后，可以根据其操作，结合拓扑图进行语音讲解或文字说明。

优选的，基于所述第二状态矩阵，模拟输出所述虚拟电力系统在被培训人员的操作后的仿真效果，所述仿真效果至少包括视觉仿真、听觉仿真和触觉仿真中的一种或多种。如培训人员的每一次操作，仿真输出对应操作效果，如通过视觉效果、听觉效果或触觉效果等，具体可通过相应设备产生视觉、听觉及触觉、嗅觉等效果，实现仿真培训。

在本发明利另一实施中，以培训人员对某一故障线路进行开断操作为例，绘制虚拟电力系统拓扑图，如下：

以倒闸操作为例，倒闸操作是指电气设备分为运行、备用(冷备用及热备用)、检修三种状态，将设备由一种状态转变为另一种状态的过程叫倒闸，。通过操作隔离开关、断路器以及挂、拆接地线将电气设备从一种状态转换为另一种状态或使系统改变了运行方式。倒闸操作是电力系统中最常见的操作，对短路器的开断操作便是一种常见的倒闸操作。

在培训系统中，构建电力系统中电网结构，写出线路矩阵并绘制显示电网拓扑图，如图2所示，可以表示第一实时拓扑图，则该拓扑图对应线路矩阵为Y＝(1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1)。

在该虚拟电网中，当线路4发生短路故障，被培训人员需要对4处线路的断路器进行开断操作，将线路4暂时切除。被培训人员在虚拟培训系统中进行操作，进行了对线路4断路器的开断操作。其中，在对虚拟电力系统中线路4的操作可以根据内置的数据匹配规则识别出对应的开断操作，然后虚拟电网做出下列相应匹配的改变。

其中，断路器状态包括以下形式：

对应的，断路器所处线路状态可以包括：

则图2中线路矩阵可以表示为：

Y＝(1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1)→

Y＝(1,1,1,0,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1)

当被培训人员进行操作后，虚拟屏幕中绘制的电网拓扑图也会发生变化，如图3所示，图3表述培训人员操作后的电网拓扑图，也即可以表示第二实时拓扑图。

需要注意的是，图2和图3中数字标号1-13均表示线路虚拟电网拓扑图的线路编号，如线路1、线路2、…、线路13。

通过本实施例提供的方法，可以建立起被培训人员操作和虚拟电网拓扑图变化的交互，当被培训人员对线路上的断路器进行开断操作后，电网拓扑图上表示该线路的线段由连通状态变为了开断状态并显示在了虚拟屏幕上，使被培训人员直观的看到对断路器的开断操作对整个电网带来的影响，有效强化了培训效果。

应理解，上述实施例中各步骤的序号大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

图4为本发明实施例提供的一种电力作业培训系统的结构示意图，该系统包括：

构建模块410，用于构建虚拟电力系统线路第一状态矩阵，并根据所述第一状态矩阵在虚拟屏幕绘制所述虚拟电力系统的第一实时拓扑图；

具体的，所述构建虚拟电力系统线路第一状态矩阵包括：

对所述虚拟电力系统中的每根导线进行编号，并通过0和1表示线路的断开和连通状态，将每根导线在所述虚拟电力系统中位置和线路状态与所述第一状态矩阵中的数值关联。

操作模块420，用于当检测到被培训人员任一操作后，按预定规则根据被培训人员的操作，控制所述虚拟电力系统进行状态变化；

具体的，预定义被培训人员每一操作对应的数据匹配规则；当检测到被培训人员任一操作后,根据所述数据匹配规则确定被培训人员操作对应的匹配数据，修改所述匹配数据，以进行虚拟电力系统的状态变更。

绘制模块430，用于获取状态变化后所述虚拟电力系统线路的第二状态矩阵，根据所述第二状态矩阵在所述虚拟屏幕绘制第二实时拓扑图。

可选的，所述绘制模块430还包括：

提示模块，用于根据被培训人员的操作和虚拟屏幕上的第二实施拓扑图，通过语音或在虚拟屏幕显示文字对被培训人员对应的操作行为进行提示或说明，以为被培训人员提供操作演示讲解。

优选的，所述绘制模块430还包括：

模拟模块，用于基于所述第二状态矩阵，模拟输出所述虚拟电力系统在被培训人员的操作后的仿真效果，所述仿真效果至少包括视觉仿真、听觉仿真和触觉仿真中的一种或多种。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电力作业培训方法，其特征在于，包括：

构建虚拟电力系统线路第一状态矩阵，并根据所述第一状态矩阵在虚拟屏幕绘制所述虚拟电力系统的第一实时拓扑图；

当检测到被培训人员任一操作后，按预定规则根据被培训人员的操作，控制所述虚拟电力系统进行状态变化；

获取状态变化后所述虚拟电力系统线路的第二状态矩阵，根据所述第二状态矩阵在所述虚拟屏幕绘制第二实时拓扑图。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建虚拟电力系统线路第一状态矩阵包括：

对所述虚拟电力系统中的每根导线进行编号，并通过0和1表示线路的断开和连通状态，将每根导线在所述虚拟电力系统中位置和线路状态与所述第一状态矩阵中的数值关联。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当检测到被培训人员任一操作后，按预定规则根据被培训人员的操作，控制所述虚拟电力系统进行状态变化包括：

预定义被培训人员每一操作对应的数据匹配规则；

当检测到被培训人员任一操作后,根据所述数据匹配规则确定被培训人员操作对应的匹配数据，修改所述匹配数据，以进行虚拟电力系统的状态变更。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取状态变化后所述虚拟电力系统线路的第二状态矩阵，根据所述第二状态矩阵在所述虚拟屏幕绘制第二实时拓扑图还包括：

根据被培训人员的操作和虚拟屏幕上的第二实时拓扑图，通过语音或在虚拟屏幕显示文字对被培训人员对应的操作行为进行提示或说明。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取状态变化后所述虚拟电力系统线路的第二状态矩阵，根据所述第二状态矩阵在所述虚拟屏幕绘制第二实时拓扑图还包括：

基于所述第二状态矩阵，模拟输出所述虚拟电力系统在被培训人员的操作后的仿真效果，所述仿真效果至少包括视觉仿真、听觉仿真和触觉仿真中的一种或多种。

6.一种电力作业培训系统，其特征在于，包括：

构建模块，用于构建虚拟电力系统线路第一状态矩阵，并根据所述第一状态矩阵在虚拟屏幕绘制所述虚拟电力系统的第一实时拓扑图；

操作模块，用于当检测到被培训人员任一操作后，按预定规则根据被培训人员的操作，控制所述虚拟电力系统进行状态变化；

绘制模块，用于获取状态变化后所述虚拟电力系统线路的第二状态矩阵，根据所述第二状态矩阵在所述虚拟屏幕绘制第二实时拓扑图。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述构建虚拟电力系统线路第一状态矩阵包括：

对所述虚拟电力系统中的每根导线进行编号，并通过0和1表示线路的断开和连通状态，将每根导线在所述虚拟电力系统中位置和线路状态与所述第一状态矩阵中的数值关联。

8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述当检测到被培训人员任一操作后，按预定规则根据被培训人员的操作，控制所述虚拟电力系统进行状态变化具体为：

预定义被培训人员每一操作对应的数据匹配规则；

当检测到被培训人员任一操作后,根据所述数据匹配规则确定被培训人员操作对应的匹配数据，修改所述匹配数据，以进行虚拟电力系统的状态变更。

9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述绘制模块还包括：

提示模块，用于根据被培训人员的操作和虚拟屏幕上的第二实施拓扑图，通过语音或在虚拟屏幕显示文字对被培训人员对应的操作行为进行提示或说明。

10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述绘制模块还包括：

模拟模块，用于基于所述第二状态矩阵，模拟输出所述虚拟电力系统在被培训人员的操作后的仿真效果，所述仿真效果至少包括视觉仿真、听觉仿真和触觉仿真中的一种或多种。

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