CN112365762A - 一种基于真实设备的故障模拟系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种基于真实设备的故障模拟系统和方法，涉及故障模拟技术领域。该系统包括信号参数设置模块，用于设置生成触发信号所需的信号参数；原理逻辑模块，用于根据信号参数生成所述触发信号，并将所述触发信号发送至真实设备以使真实设备还原多种故障现象；考评模块，用于根据所述故障现象对操作员进行考评，还原真实设备的故障情景，并对操作员进行考核，达到作业岗位的实训要求，解决现有方法培训效果一般、与实际岗位技能匹配度小的问题。

Description

一种基于真实设备的故障模拟系统和方法

技术领域

本申请涉故障模拟及技术领域，具体而言，涉及一种基于真实设备的故障模拟系统和方法。

背景技术

在铁道供电专业实训过程中，断路器和隔离开关的原理图是其重要内容，知设备、懂原理、熟分析是学员必须要掌握的技能，由于该部分内容偏概念化，目前的培训模式依然以理论授课为主，实训设备也只能用手动断线的方式进行，易用性差，人工断线也有一定的安全隐患，培训效果一般，且和实际岗位技能匹配度小。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种基于真实设备的故障模拟系统和方法，还原真实设备的故障情景，并对操作员进行考核，达到作业岗位的实训要求，解决现有方法培训效果一般、与实际岗位技能匹配度小的问题。

本申请实施例还提供一种基于真实设备的故障模拟系统，所述系统包括：

信号参数设置模块，用于设置生成触发信号所需的信号参数；

原理逻辑模块，用于根据信号参数生成所述触发信号，并将所述触发信号发送至真实设备以使真实设备还原多种故障现象；

考评模块，用于根据所述故障现象对操作员进行考评。

在上述实现过程中，通过信号参数设置模块设置触发不同类型的故障现象所需的信号参数从而生成不同故障现象的触发信号，并通过考评模块对操作员进行考核，理论和实践相结合对操作员进行实训，更能贴近操作员的实际岗位需求，提高实训质量，解决现有方法培训效果一般、与实际岗位技能匹配度小的问题。

进一步地，所述信号参数设置模块包括电流类信号参数配置模块、电压类信号参数配置模块和继电器类信号参数配置模块，用于配置电量类故障和断线类故障对应的信号参数。

在上述实现过程中，通过配置电流类信号参数、电压类信号参数和继电器类信号参数以满足电量类故障和断线类故障的触发需求。

本申请实施例提供了一种基于真实设备的故障模拟方法，应用于上述故障模拟系统，所述方法包括：

接收操作员配置的信号参数和选择的故障类型；

根据所述信号参数和所述故障类型生成触发信号并发送至预先设置保护阈值且处于正常运行状态的所述真实设备，以使所述真实设备作出相应的保护响应；

根据所述信号参数和所述故障类型生成故障考评试题并进行显示；

接收所述操作员根据所述真实设备的保护响应作出的故障现象分析答案，以根据所述故障现象分析答案生成考评结果。

在上述实现过程中，操作员通过设置信号参数和故障类型，系统生成对应的触发信号，发送至真实设备，从而触发真实设备还原故障情景，并对操作员进行自动化考评，并且故障类型可自由选择和组合，增强实训的全面性，更加贴近变电所作业环境，使得实训更贴近作业岗位，加深对理论知识、岗位技能、岗位职责的理解。

进一步地，所述故障类型包括电量类故障，所述接收操作员配置的信号参数和选择的故障类型，包括：

接收操作员配置的电量类信号参数，所述电量类信号参数包括触发保护电量值、信号复归时间、故障复归电量值、触发时长、电量信息；

接收操作员配置的故障类型参数，所述故障类型参数包括故障名称、故障触发线路和故障识别通道信息。

在上述实现过程中，操作员通过设置电量类信号参数和故障类型参数，实现了电量类信号的多路多类控制，提高了触发保护的范围和故障还原范围。

进一步地，所述根据所述信号参数和所述故障类型生成触发信号并发送至预先设置保护阈值的所述真实设备，以使所述真实设备作出相应的保护响应，包括：

根据所述电量类信号参数和故障类型参数生成故障电量；

将所述故障电量发送至待测的真实设备，以使所述真实设备上的测控保护装置比较所述故障电量和所述保护阈值的大小并在达到触发保护条件后，进行触发保护动作和生成故障信息。

在上述实现过程中，真实设备接收到故障电量后，将故障电量与保护阈值比较，若达到触发保护条件后，进行触发保护动作，使得真实设备还原电量类故障现象，使得操作员的实训贴合实际工作内容。

进一步地，所述故障类型包括断线类故障，所述接收操作员配置的信号参数和选择的故障类型，包括：

接收操作员配置的断线类信号参数，所述断线类信号参数包括继电器名称和与所述继电器的连接配置参数。

在上述实现过程中，操作员通过设置断线类信号参数，实现不同类型的断线模拟，满足多条路同时触发故障，扩大实训内容的范围，增加了灵活性。

进一步地，所述根据所述信号参数和所述故障类型生成触发信号并发送至预先设置保护阈值的所述真实设备，以使所述真实设备作出相应的保护响应，包括：

根据所述断线类信号参数生成断线触发信号；

将所述断线触发信号发送至待测的真实设备上连接的继电器，以利用所述继电器的动作触发所述真实设备的断线故障。

在上述实现过程中，通过断线触发信号触发继电器还原断线故障，避免了通过手动松动端子或进行绝缘处理来模拟断线现象的，安全系数高，并且扩大了还原断线故障的类型。

进一步地，所述根据所述故障现象分析答案生成考评结果，包括：

根据所述操作员配置的信号参数和选择的故障类型生成所述故障考评试题的标准答案；

将所述故障现象分析答案与所述标准答案进行匹配，以根据正确率生成考评结果。

在上述实现过程中，根据不同的故障类型，生成对应的故障考评试题的标准答案，从而能够公正且自动化的对操作员进行考评。

本申请实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使计算机设备执上述中任一项所述的基于真实设备的故障模拟方法。

本申请实施例提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行上述中任一项所述的基于真实设备的故障模拟方法。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种基于真实设备的故障模拟系统的结构框图；

图2为本申请实施例提供的基于真实设备的故障模拟方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的还原真实设备的电量类故障的流程图；

图4为本申请实施例提供的还原真实设备的断线类故障的流程图。

图标：

101-原理逻辑模块；102-电流类信号参数配置模块；103-电压类信号参数配置模块；104-继电器类信号参数配置模块；105-保护测控屏柜参数设置模块；106-程序配置文件；107-考评模块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

请参看图1，图1为本申请实施例提供的一种基于真实设备的故障模拟系统的结构框图。该系统为真实还原继电保护特性，运用多路电量类信号通过设置数据量的变化且在保护测控屏柜及其测控保护装置处于正常工作状态下真实还原保护测控屏柜的故障现象，使得操作员能够通过故障现象、信号、数据的分析深刻理解继电保护原理。

该系统具体可以包括：

信号参数设置模块，用于设置生成触发信号所需的信号参数；

信号参数设置模块包括电流类信号参数配置模块102、电压类信号参数配置模块103和继电器类信号参数配置模块104，用于配置电量类故障和断线类故障对应的信号参数，以满足不同种类的电量类故障和断线类故障的故障信号的生成需求。

原理逻辑模块101，用于根据信号参数生成所述触发信号，并将所述触发信号发送至真实设备以使真实设备还原多种故障现象；

考评模块107，用于根据所述故障现象对操作员进行考评。

该系统还包括程序配置文件106和保护测控屏柜参数设置模块105，辅助实现触发信号的生成并发送至真实设备如保护测控屏柜以使保护测控屏柜根据接收到的触发信号进行保护动作，还原故障现象。

通过信号参数设置模块设置触发不同类型的故障现象所需的信号参数从而生成不同故障现象的触发信号，并通过考评模块对操作员进行考核，理论和实践相结合对操作员进行实训，更能贴近操作员的实际岗位需求，提高实训质量，解决现有方法培训效果一般、与实际岗位技能匹配度小的问题。

实施例2

本申请实施例提供一种基于真实设备的故障模拟方法，应用于实施例1中的故障模拟系统，如图2所示，为基于真实设备的故障模拟方法的流程图，该方法具体包括以下步骤：

步骤S100：接收操作员配置的信号参数和选择的故障类型；

步骤S200：根据所述信号参数和所述故障类型生成触发信号并发送至预先设置保护阈值且处于正常运行状态的所述真实设备，以使所述真实设备作出相应的保护响应；

步骤S300：根据所述信号参数和所述故障类型生成故障考评试题并进行显示；

步骤S400：接收所述操作员根据所述真实设备的保护响应作出的故障现象分析答案，以根据所述故障现象分析答案生成考评结果。

在上述实现过程中，操作员通过设置信号参数和故障类型，系统自动生成对应的触发信号，实现对故障信号的自动化控制，将生成的触发信号(故障信号)发送至真实设备上还原故障情景，并对操作员进行自动化考评，并且故障类型可自由选择和组合，增强实训的全面性，且真实还原变电所作业环境的条件，使实训更贴近作业岗位，将理论和实践相结合，加深对理论知识、岗位技能、岗位职责的理解，解决了现有方法培训效果一般、与实际岗位技能匹配度小的问题。

作为其中一种实施方式，该系统可以用于还原真实设备的电量类故障，如图3所示，为还原真实设备的电量类故障的流程图，该方法具体包括以下步骤：

步骤S501：在真实设备如保护测控屏柜的测控保护装置上设置保护阈值如保护定值和压板；

步骤S502：模拟系统接收操作员配置的电量类信号参数，所述电量类信号参数包括触发保护电量值、信号复归时间、故障复归电量值、触发时长、电量信息，其中，电量信息包括电量的相位和角度信息；

步骤S503：模拟系统接收操作员配置的故障类型参数，所述故障类型参数包括故障名称、故障触发线路和故障识别通道信息，其中，故障触发线路为各种故障触发时的电流线路和电压线路；

步骤S504：确定保护测控屏柜和需要触发故障的测控保护装置处于初始化位置和正常运行状态；

步骤S505：模拟系统接收操作员选择的需要触发的电量类故障和保护测控屏柜；

步骤S506：模拟系统将配置的信号参数发送给信号源，信号源输出触发信号(此处为故障电量)给真实设备，所述真实设备上的测控保护装置检测到故障电量；

步骤S507：测控保护装置比对故障电量和保护阈值；

步骤S508：若达到触发保护条件，则执行步骤S507，若没有达到触发保护条件，则执行步骤S502，重新配置电量类信号参数；

步骤S509：真实设备触发保护动作，并生成故障信息，如真实设备根据故障类型产生相应的动作和报警声音；

步骤S510：模拟系统根据信号参数和故障类型生成故障考评试题并进行显示，故障考评试题包括故障类型、故障原因和故障现象等问题，操作员对故障现象进行分析，并在模拟系统中填写故障现象分析答案；

步骤S511：模拟系统接收所述操作员根据所述真实设备的保护响应作出的故障现象分析答案，将故障现象分析答案与标准答案进行匹配，其中，标准答案是系统根据操作员配置的信号参数和选择的故障类型生成所述故障考评试题生成的，对于匹配的方法，可以通过检索关键字或字符串是否一致等，属于现有技术，在此不作赘述；

步骤S512：根据填写正确率，自动生成考评结果。

现有的电量类故障一次只能模拟一条回路的信号，无法真实还原继电保护触发保护动作时的全部现象，使故障分析和触发故障的类型都有一定的局限性，此外，故障排查过程无法进行自动化评判，减小了实训的公平性，而本申请所采用的方法，可以通过自由配置的方式实现电量类信号的多路多类控制，有效的提高了触发保护的范围，提高了电量类故障的还原精度；使用故障自动化考评系统，可对故障结果进行自动化评判，不仅省时省力，而且可以确保考评结果的公平性。

作为另外一种实施方式，该系统可以用于还原真实设备的断线类故障，如图4所示，为还原真实设备的断线类故障的流程图，该方法具体包括以下步骤：

步骤S601：接收操作员配置的断线类信号参数，所述断线类信号参数包括继电器名称和与所述继电器的连接配置参数，通过连接配置参数确保继电器能够被模拟系统识别，以将断线触发信号发送至需要发送的继电器；

步骤S602：确定需要触发故障的继电器和保护测控屏柜处于初始化位置和正常运行状态；

步骤S603：模拟系统接收操作员选择的需要触发的断线类故障和保护测控屏柜；

步骤S604：模拟系统根据所述断线类信号参数生成断线触发信号，并将断线触发信号发送至待测的真实设备上连接的继电器；

步骤S605：继电器接收到断线触发信号；

步骤S606：判断继电器的状态是否改变，若是，则执行步骤S607，若否，则执行步骤步骤S601，重新配置断线类信号参数；

步骤S607：继电器动作触发所述真实设备回路上的断线故障；

步骤S608：操作员对故障现象进行分析，并在模拟系统中输入故障类型、故障原因、故障现象等的故障现象分析答案；

步骤S609：模拟系统接收所述操作员根据所述真实设备的保护响应作出的故障现象分析答案，将故障现象分析答案与标准答案进行匹配；

步骤S610：根据填写正确率，自动生成考评结果。

现有的断线类故障通过手动松动保护测控屏柜的接线端子或对接线端子进行绝缘处理，从而模拟断线故障，对设备损耗大、设置点固定、安全系数低，故障类别较为单一，而本方法对于断线类信号的控制，通过自由配置的方式实现了回路上的断线模拟，同时回路支持自由组合，满足多条回路同时触发故障，增加了实训内容的范围和灵活性。

本申请实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使计算机设备执行实施例2中所述的基于真实设备的故障模拟方法。

本申请实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行实施例2中所述的基于真实设备的故障模拟方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种基于真实设备的故障模拟系统，其特征在于，所述系统包括：

信号参数设置模块，用于设置生成触发信号所需的信号参数；

原理逻辑模块，用于根据信号参数生成所述触发信号，并将所述触发信号发送至真实设备以使真实设备还原多种故障现象；

考评模块，用于根据所述故障现象对操作员进行考评。

2.根据权利要求1所述的基于真实设备的故障模拟系统，其特征在于，所述信号参数设置模块包括电流类信号参数配置模块、电压类信号参数配置模块和继电器类信号参数配置模块，用于配置电量类故障和断线类故障对应的信号参数。

3.一种基于真实设备的故障模拟方法，其特征在于，应用于权利要求1-2任一项所述的故障模拟系统，所述方法包括：

接收操作员配置的信号参数和选择的故障类型；

根据所述信号参数和所述故障类型生成触发信号并发送至预先设置保护阈值且处于正常运行状态的所述真实设备，以使所述真实设备作出相应的保护响应；

根据所述信号参数和所述故障类型生成故障考评试题并进行显示；

接收所述操作员根据所述真实设备的保护响应作出的故障现象分析答案，以根据所述故障现象分析答案生成考评结果。

4.根据权利要求3所述的基于真实设备的故障模拟方法，其特征在于，所述故障类型包括电量类故障，所述接收操作员配置的信号参数和选择的故障类型，包括：

接收操作员配置的电量类信号参数，所述电量类信号参数包括触发保护电量值、信号复归时间、故障复归电量值、触发时长、电量信息；

接收操作员配置的故障类型参数，所述故障类型参数包括故障名称、故障触发线路和故障识别通道信息。

5.根据权利要求4所述的基于真实设备的故障模拟方法，其特征在于，所述根据所述信号参数和所述故障类型生成触发信号并发送至预先设置保护阈值的所述真实设备，以使所述真实设备作出相应的保护响应，包括：

根据所述电量类信号参数和故障类型参数生成故障电量；

将所述故障电量发送至待测的真实设备，以使所述真实设备上的测控保护装置比较所述故障电量和所述保护阈值的大小并在达到触发保护条件后，进行触发保护动作和生成故障信息。

6.根据权利要求3所述的基于真实设备的故障模拟方法，其特征在于，故障类型包括断线类故障，所述接收操作员配置的信号参数和选择的故障类型，包括：

接收操作员配置的断线类信号参数，所述断线类信号参数包括继电器名称和与所述继电器的连接配置参数。

7.根据权利要求6所述的基于真实设备的故障模拟方法，其特征在于，所述根据所述信号参数和所述故障类型生成触发信号并发送至预先设置保护阈值的所述真实设备，以使所述真实设备作出相应的保护响应，包括：

根据所述断线类信号参数生成断线触发信号；

将所述断线触发信号发送至待测的真实设备上连接的继电器，以利用所述继电器的动作触发所述真实设备的断线故障。

8.根据权利要求3所述的基于真实设备的故障模拟方法，其特征在于，所述根据所述故障现象分析答案生成考评结果，包括：

根据所述操作员配置的信号参数和选择的故障类型生成所述故障考评试题的标准答案；

将所述故障现象分析答案与所述标准答案进行匹配，以根据正确率生成考评结果。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器以及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使计算机设备执行根据权利要求3至8中任一项所述的基于真实设备的故障模拟方法。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行权利要求3至8任一项所述的基于真实设备的故障模拟方法。

Images