CN113435123A - 基于3d技术的变电站屏柜二次回路三维仿真培训方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于3D技术的变电站屏柜二次回路三维仿真培训方法，涉及电路培训领域。本发明包括以下步骤：预先设定电气元件，建立二次回路模型以及判定是否为最佳走线方式的神经网络模型；选择不同的电气元件，不同的走线方式以及不同的回路节点分别输入到所述二次回路模型，得到不同的二次回路电路；利用神经网络模型判定二次回路电路是否为最佳走线方式，若是，则存储二次回路电路，并将二次回路电路封装至GUI界面；调用GUI界面中的二次回路电路用于完成培训。本发明能够对二次回路进行三维立体显示，直接用于变电运行、继电保护专业人员二次回路技能水平培训。
Description
技术领域
本发明涉及电路培训领域，更具体的说是涉及一种基于3D技术的变电站屏柜二次回路三维仿真培训方法。
背景技术
变电站三维仿真培训系统由于其沉浸式更接近现实的特点，是提高集控站运行人员职业素养、保证电力系统安全稳定运行的重要手段之一，各电网公司、培训机构、设备供应商纷纷投入技术研究基于三维的变电站仿真。这些培训系统为培训对象提供各种模拟实际运行操作的案例，来实现针对具体作业项目的培训和考核，提高和评估运行人员对各种安全作业的掌握水平。
随着电力系统规模的不断扩大，变电站一、二次系统日益复杂，对变电运行、继电保护专业人员的理论索质和技能水平要求也越来越高，同时对二次回路相关业务的培训也提出了更高的要求。由于电力系统自身的特点，光靠理论分析往往难以得到全面的知识，必须与实验研究相结合才能获得较全面的工作经验。电力系统的实验方法，可以在实际电力系统上进行，也可以在电力系统仿真模型上进行。目前，变电站仿真培训系统己成为国内变电运行专业人员的有效培训工具，但其无法直接用于变电运行、继电保护专业人员二次回路技能水平的培训。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于3D技术的变电站屏柜二次回路三维仿真培训方法，能够对二次回路进行三维立体显示，直接用于变电运行、继电保护专业人员二次回路技能水平培训。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于3D技术的变电站屏柜二次回路三维仿真培训方法，包括以下步骤：
预先设定电气元件，建立二次回路模型以及判定是否为最佳走线方式的神经网络模型；
选择不同的电气元件，不同的走线方式以及不同的回路节点分别输入到所述二次回路模型，得到不同的二次回路电路；
利用神经网络模型判定二次回路电路是否为最佳走线方式，若是，则存储二次回路电路，并将二次回路电路封装至GUI界面；
调用GUI界面中的二次回路电路用于完成培训。
优选的，还包括若二次回路电路非最佳走线方式，利用邻接矩阵求取最佳走线方式，并将最佳走线方式的二次回路电路封装至GUI界面。
优选的，还包括采用广度优先搜索方式，对回路节点进行重新排序，并得到任意两回路节点的最短路径；采用深度优先搜索方式，得到最佳走线方式的二次回路电路，并将二次回路封装至GUI界面。
优选的，在培训时，所述GUI界面用于选择电气元件，回路节点以及走线方式，还用于展示最佳走线方式的完整二次回路电路。
优选的，在培训时，所述GUI界面根据KCL和KVL自动建立二次回路方程，以及计算各回路节点电压。
优选的，在培训时，所述GUI界面中所有电气元件，走线方式以及回路节点均三维立体显示。
优选的，根据二次回路的拓扑约束以及电气元件的元件约束建立二次回路模型。
优选的，所述神经网络模型使用自上而下的非监督学习方式判定二次回路走线是否为最佳走线方式。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于3D技术的变电站屏柜二次回路三维仿真培训方法，能够对二次电路进行三维立体显示，且能够对直接用于变电运行、继电保护专业人员二次回路技能水平培训；与此同时，本发明还可以直接得出二次回路方程，并计算个节点的电压，理论结合实际，使培训更直观可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的结构示意图。
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。
在附图1中，本发明实施例公开了一种基于3D技术的变电站屏柜二次回路三维仿真培训方法，包括以下步骤：
预先设定电气元件，建立二次回路模型以及判定是否为最佳走线方式的神经网络模型；其中，建立二次回路模型是根据二次回路的拓扑约束以及电气元件的元件约束；神经网络模型使用自上而下的非监督学习方式判定二次回路走线是否为最佳走线方式。
选择不同的电气元件，不同的走线方式以及不同的回路节点分别输入到二次回路模型，得到不同的二次回路电路。在选择电气元件过程中，计算机必须对各种元件的不同情况进行判断，因此，在设定计算机程序时，要预先训练计算机对各种元件进行准确判断，这里采用专家系统完成对计算机程序进行训练。其中专家系统由事实库和规则库组成。此外，为应对不同情况，计算机也需要不断地积累学习。
利用神经网络模型判定二次回路电路是否为最佳走线方式，若是，则存储二次回路电路，并将二次回路电路封装至GUI界面。还可以采用若二次回路电路非最佳走线方式，利用邻接矩阵求取最佳走线方式，并将最佳走线方式的二次回路电路封装至GUI界面；在本实施例中也可以采用广度优先搜索方式，对回路节点进行重新排序，并得到任意两回路节点的最短路径；采用深度优先搜索方式，得到最佳走线方式的二次回路电路，并将二次回路封装至GUI界面。一般情况下某节点建如何布线可以归结为图论中的最短路径的问题。可以生成一各走线所经空间拐点为节点的拓扑网络。在本实施例中，调用GUI界面中的二次回路电路用于完成培训。
在培训时，GUI界面用于选择电气元件，回路节点以及走线方式，还用于展示最佳走线方式的完整二次回路电路；GUI界面根据KCL和KVL自动建立二次回路方程，以及计算各回路节点电压；在培训时，GUI界面中所有电气元件，走线方式以及回路节点均三维立体显示。在实际应用过程中，在变电站屏柜中，有若干的接线槽，并且二次回路多是成捆地连接在一起，因此，在本实施例中将变电站屏柜内的二次回路生成一个连接网络，虽然连接网络时一个空间的概念，但是它的拓扑结构时具有三维坐标的平面图，因此，也可以直观的看出各个回路走线的连接关系。
其中，基尔霍夫第一定律KCL，是电流的连续性在电路上的体现，起源于电荷守恒。KCL第一种陈述：任一节点，任一时刻，流出(或流进)该节点的所有支路电流的代数和为零。KCL的第二种陈述：任一闭合面，在任一时刻，通过该闭合面的所有支路电流的代数和等于零。基尔霍夫第二定律KVL，是电压在电路上的体现，起源于能量守恒公理，任一回路，在任一时刻，沿着该回路的所有支路电压降的代数和为零。在本实施例中，则是对基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律设置为自定义函数，并封装至GUI界面。在培训时，通过调用上述的自定义函数实现对二次回路方程的生成，以及完成对各节点电压的计算。更进一步的，在本实施例中，由于是直接调用自定义函数，可以实时观察二次回路方程的变化以及各节点电压的变化情况。更清楚直观的完成对行业人员的培训。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种基于3D技术的变电站屏柜二次回路三维仿真培训方法，其特征在于，包括以下步骤：
预先设定电气元件，建立二次回路模型以及判定是否为最佳走线方式的神经网络模型；
选择不同的电气元件，不同的走线方式以及不同的回路节点分别输入到所述二次回路模型，得到不同的二次回路电路；
利用神经网络模型判定二次回路电路是否为最佳走线方式，若是，则存储二次回路电路，并将二次回路电路封装至GUI界面；
调用GUI界面中的二次回路电路用于完成培训。
2.根据权利要求1所述的一种基于3D技术的变电站屏柜二次回路三维仿真培训方法，其特征在于，还包括若二次回路电路非最佳走线方式，利用邻接矩阵求取最佳走线方式，并将最佳走线方式的二次回路电路封装至GUI界面。
3.根据权利要求1所述的一种基于3D技术的变电站屏柜二次回路三维仿真培训方法，其特征在于，还包括采用广度优先搜索方式，对回路节点进行重新排序，并得到任意两回路节点的最短路径；采用深度优先搜索方式，得到最佳走线方式的二次回路电路，并将二次回路封装至GUI界面。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种基于3D技术的变电站屏柜二次回路三维仿真培训方法，其特征在于，在培训时，所述GUI界面用于选择电气元件，回路节点以及走线方式，还用于展示最佳走线方式的完整二次回路电路。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种基于3D技术的变电站屏柜二次回路三维仿真培训方法，其特征在于，在培训时，所述GUI界面根据KCL和KVL自动建立二次回路方程，以及计算各回路节点电压。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种基于3D技术的变电站屏柜二次回路三维仿真训练方法，其特征在于，在培训时，所述GUI界面中所有电气元件，走线方式以及回路节点均三维立体显示。
7.根据权利要求1所述的一种基于3D技术的变电站屏柜二次回路三维仿真培训方法，其特征在于，根据二次回路的拓扑约束以及电气元件的元件约束建立二次回路模型。
8.根据权利要求1所述的一种基于3D技术的变电站屏柜二次回路三维仿真培训方法，其特征在于，所述神经网络模型使用自上而下的非监督学习方式判定二次回路走线是否为最佳走线方式。
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