CN112598945A - 一种基于虚拟现实的继电保护试验仿真系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于虚拟现实的继电保护试验仿真系统及方法，包括保护测试仪仿真模块，用以模拟保护测试仪的外观、操作界面以及动作信号；保护装置仿真模块，用以模拟保护装置的设备外观、操作部件、保护状态显示以及保护逻辑；保护实验仿真模块，用以处理保护测试仪仿真模块与保护装置仿真模块之间的数据交互，本发明通过软件系统模拟仿真，将继电保护测试培训从实务操作的方式转变为软件模拟的形式，再通过虚拟实现模块对仿真培训过程进行虚拟实现，在达到培训目的的同时有效的解决了场地被大量设备占用工位不够的情况，大大提高了培训效率。
Description
技术领域
本发明属于电力系统继电保护专业培训技术领域，尤其涉及一种基于虚拟现实的继电保护试验仿真系统及方法。
背景技术
继电保护试验培训方案目前有两类。第一类是完全采用真实设备，包括真实的保护装置和保护测试仪器；第二类是嵌入式模拟设备，模拟保护装置和保护测试仪的设备外观与操作界面、操作及现象。以上采用实物设备或者实物仿真装置。
然而，传统的培训方法是采用真实保护设备保护测试仪进行实操培训，需要很大的实操场地，而且受制于场地空间，每种装置配备的数量有限，导致同时开展培训的工位数量较少，无法满足大量的培训需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于虚拟现实的继电保护仿真方法，能够在不占用大量场地的情况下进行继电保护的模拟操作。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，提供了一种基于虚拟现实的继电保护试验仿真系统，包括：
保护测试仪仿真模块，用以模拟保护测试仪的外观、操作界面以及动作信号；
保护装置仿真模块，用以模拟保护装置的设备外观、操作部件、保护状态显示以及保护逻辑；
保护实验仿真模块，用以处理保护测试仪仿真模块与保护装置仿真模块之间的数据交互。
虚拟现实模块，用以对保护测试仪仿真模块、保护装置仿真模块以及保护实验仿真模块进行虚拟实现。
结合第一方面，进一步的，所述保护测试仪和保护装置的外观均为3D结构模型。
结合第一方面，进一步的，所述操作部件包括空气开关、压板、把手、端子以及按钮；保护状态显示采用信号灯和液晶屏。
结合第一方面，进一步的，保护逻辑的模拟根据保护装置功能分别建模。
结合第一方面，进一步的，所述处理保护测试仪仿真模块与保护装置仿真模块之间的数据交互包括：保护测试仪与保护装置之间连接电缆的识别，保护装置仿真模块的选择调用，保护测试仪输出电流、电压、开关量的传送，保护装置输出开关量的传送，保护测试仿真过程的时间推进。
结合第一方面，进一步的，所述虚拟现实模块包括佩戴终端和服务器端；
所述佩戴终端用于给培训者佩戴以显示保护测试仪仿真模块、保护装置仿真模块以及保护实验仿真模块的模拟场景；
所述服务器端用于对保护测试仪仿真模块、保护装置仿真模块以及保护实验仿真模块所模拟场景进行虚拟实现。
第二方面，提供了一种继电保护仿真方法，包括：
启动继电保护仿真系统；
连接检测：将保护测试仪仿真模块模拟的保护测试仪上的电流、电压输出端子与保护装置仿真模块模拟出的保护装置上的对应的端子排相连接，若连接正确，则将所连接的保护装置仿真模块模拟出的保护装置型号告知保护实验仿真模块,启动所模拟出的对应的保护装置，并启动测试流程；
保护测试：实时跟踪所模拟出的保护测试仪的电流、电压、开关量输出以及所模拟出的保护装置对输入量的反应；
所模拟出的保护测试仪完成一次测试过程后输出结束当前测试流程命令，等待下一次输出。
通过虚拟对连接检测和保护测试过程进行虚拟实现。
有益技术效果：本发明通过软件系统模拟仿真，将继电保护测试培训从实务操作的方式转变为软件模拟的形式，在达到培训目的的同时有效的解决了场地被大量设备占用工位不够的情况，大大提高了培训效率。
附图说明
图1为本发明的系统框架图；
图2为本发明的流程图；
图3为本发明中仿真系统的连接示意图；
图4为本发明中保护测试仪仿真模块的输出序列图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-4所示，
实施例1
提供了一种基于虚拟现实的继电保护试验仿真系统，包括：
保护测试仪仿真模块，用以模拟保护测试仪的外观、操作界面以及动作信号, 备外观三维模型上提供电压、电流、开关量的输出端子以及开关量的输入端子。
保护装置仿真模块，用以模拟保护装置的设备外观、操作部件、保护状态显示以及保护逻辑；设备外观包括各种型号保护装置的三维模型、操作部件，操作部件包括空开、压板、把手、端子、按钮。状态显示包括信号灯、液晶屏。保护逻辑仿真根据保护装置功能分别建模。保护装置模型根据具体型号的保护分别建模。
保护实验仿真模块，用以处理保护测试仪仿真模块与保护装置仿真模块之间的数据交互。包括保护测试仪与保护装置之间连接电缆的识别，保护装置仿真模块的选择调用，保护测试仪输出电流、电压、开关量的传送，保护装置输出开关量的传送，保护测试仿真过程的时间推进。
虚拟现实模块，用以对保护测试仪仿真模块、保护装置仿真模块以及保护实验仿真模块进行虚拟实现。
实施例2
基于上述基于虚拟现实的继电保护试验仿真系统的仿真过程如下：
首先启动电保护仿真系统；
接下来，进行连接检测：将保护测试仪仿真模块模拟的保护测试仪上的电流、电压输出端子与保护装置仿真模块模拟出的保护装置上的对应的端子排相连接，若连接正确，则将所连接的保护装置仿真模块模拟出的保护装置型号告知保护实验仿真模块,启动所模拟出的对应的保护装置，并启动测试流程；
保护测试：采用时钟推进的方式，跟踪保护测试仪的电流、电压、开关量输出和保护装置的对输入量的反应。
保护测试仪在培训人员进行测试功能设定之后，会生成一个电压、电流、开关量的输出序列（按时间或者事件推进）。保护测试仪在每个时钟发送电压、电流、开关量给保护装置。
电压、电流的传递采用幅值、相位和初相角来表示，直接传递给保护装置，不需要计算出瞬时值，再由保护装置仿真模块根据瞬时值进行采样、积分处理，可以简化计算量，降低硬件配置要求。
保护装置按照时钟接收电压、电流、开关量的输入，按照自身的工作逻辑和定值推出动作现象。动作现象包括液晶屏内动作报告、信号灯、跳闸接点输出等。
所模拟出的保护测试仪完成一次测试过程后输出结束当前测试流程命令，等待下一次输出。
在仿真过程中实时检测保护测试仪与保护装置之间的连接状态，如果不满足连接的条件，则退出测试流程。
通过虚拟对连接检测和保护测试过程进行虚拟实现。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于虚拟现实的继电保护试验仿真系统，其特征在于，包括：
保护测试仪仿真模块，用以模拟保护测试仪的外观、操作界面以及动作信号；
保护装置仿真模块，用以模拟保护装置的设备外观、操作部件、保护状态显示以及保护逻辑；
保护实验仿真模块，用以处理保护测试仪仿真模块与保护装置仿真模块之间的数据交互；
虚拟现实模块，用以对保护测试仪仿真模块、保护装置仿真模块以及保护实验仿真模块进行虚拟实现。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的继电保护试验仿真系统，其特征在于：所述保护测试仪和保护装置的外观均为3D结构模型。
3.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的继电保护试验仿真系统，其特征在于：所述操作部件包括空气开关、压板、把手、端子以及按钮；保护状态显示采用信号灯和液晶屏。
4.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的继电保护试验仿真系统，其特征在于：保护逻辑的模拟根据保护装置功能分别建模。
5.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的继电保护试验仿真系统，其特征在于，所述处理保护测试仪仿真模块与保护装置仿真模块之间的数据交互包括：保护测试仪与保护装置之间连接电缆的识别，保护装置仿真模块的选择调用，保护测试仪输出电流、电压、开关量的传送，保护装置输出开关量的传送，保护测试仿真过程的时间推进。
6.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的继电保护试验仿真系统，其特征在于，所述虚拟现实模块包括佩戴终端和服务器端；
所述佩戴终端用于给培训者佩戴以显示保护测试仪仿真模块、保护装置仿真模块以及保护实验仿真模块的模拟场景；
所述服务器端用于对保护测试仪仿真模块、保护装置仿真模块以及保护实验仿真模块所模拟场景进行虚拟实现。
7.一种基于虚拟现实的继电保护试验仿真方法，其特征在于，包括：
启动继电保护仿真系统；
连接检测：将保护测试仪仿真模块模拟的保护测试仪上的电流、电压输出端子与保护装置仿真模块模拟出的保护装置上的对应的端子排相连接，若连接正确，则将所连接的保护装置仿真模块模拟出的保护装置型号告知保护实验仿真模块,启动所模拟出的对应的保护装置，并启动测试流程；
保护测试：实时跟踪所模拟出的保护测试仪的电流、电压、开关量输出以及所模拟出的保护装置对输入量的反应；
所模拟出的保护测试仪完成一次测试过程后输出结束当前测试流程命令，等待下一次输出；
通过虚拟对连接检测和保护测试过程进行虚拟实现。
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