CN113674569A - 一种基于vr的远程继电保护测试培训系统及培训方法 - Google Patents

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平夏
李配配
陈蕾
王宗惠
马振宇
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Huainan Power Supply Co of State Grid Anhui Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种基于VR的远程继电保护测试培训系统，包括服务端和客户端，其中：所述客户端，用于基于VR设备对继电保护测试仪进行操作，使得所述继电保护测试仪模拟各种故障，以对每一个继电保护装置进行继电保护测试，并将继电保护测试结果反馈给所述服务端；所述服务端，用于根据每一个所述继电保护装置的继电保护测试结果，判断对所述继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。本发明可以实现对继电保护装置的继电保护测试进行远程在线培训，提高了培训的效率，且使得培训过程更加生动，提高了学员的互动体验度。

Description

一种基于VR的远程继电保护测试培训系统及培训方法
技术领域
本发明涉及远程培训领域，更具体地，涉及一种基于VR的远程继电保护测试培训系统。
背景技术
对继电保护装置的继电保护测试，传统实操培训时在专门的培训教室中进行，培训师中有继电保护装置、继电保护测试仪、培训专家和学员。培训过程主要包括三个步骤；(1)学员可对继电保护装置进行设置，学习保护装置的基本操作。(2)学员可以将继电保护测试仪与继电保护装置连接起来，通过继电保护测试仪模拟各种故障来检验继电保护装置的各项功能是否正确。(3)根据继电保护装置的不同，测试项目的不同，分别对应不同的测试方法。培训专家对学员进行教学和指导。
传统继电保护实操培训存在以下问题：
1、时效性差：继电保护专业正处于快速发展阶段，所以需要通过实操培训来提高工作人员技术水平，但实训室设备更新较慢。
2、成本高：继电保护人员实操培训需要召集继电保护专家和学员，既增加了差旅开销，又影响了正常工作。
3、效率低：实操培训需要专家和学员全程参与，现阶段专家少、学员多，专家无法对学员进行逐一知道，出现问题堆积、沟通迟滞等情况。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的现场进行继电保护测试培训带来的不便的技术问题，提供一种VR的远程继电保护测试培训系统。
根据本发明的第一方面，提供了一种基于VR的远程继电保护测试培训系统，包括服务端和客户端，其中：
所述客户端，用于基于VR设备对继电保护测试仪进行操作，使得所述继电保护测试仪模拟各种故障，以对每一个继电保护装置进行继电保护测试，并将继电保护测试结果反馈给所述服务端；所述服务端，用于根据每一个所述继电保护装置的继电保护测试结果，判断对所述继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
优选地，所述客户端，具体用于：
根据每一个所述继电保护装置类型的不同，对所述继电保护测试仪进行相应的操作，使得所述继电保护测试仪模拟与不同类型的所述继电保护装置对应的各种故障。
优选地，所述服务端，具体用于：
对于任一个所述继电保护装置，将任一个所述继电保护装置的继电保护测试结果与对应的测试模板进行比对，根据比对结果判断对继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
优选地，所述服务端，还配置有针对每一类型的所述继电保护装置对应的测试模板，所述测试模板存储于模板库中。
优选地，所述服务端，具体用于：
根据每一类型的所述继电保护装置的设备信息，为每一类型的所述继电保护装置配置对应的测试模板，其中，所述继电保护装置的设备信息至少包括系统参数、定值、压板、控制字及保护测量信息，所述测试模板中包括测试项目内容，所述测试模板至少包括线路保护测试模板、主变保护测试模板和母线保护测试模板。
优选地，所述继电保护测试仪，具体用于：
根据模拟的各种故障，对所述继电保护装置进行继电保护测试得到的故障态量，所述故障态量为根据故障类型、故障方向、计算模型、零序补偿系数、阻抗及阻抗角变换参数计算而来；
当对所述继电保护装置测试完成后，所述继电保护测试仪根据计算的故障态量生成继电保护测试结果，并将所述继电保护测试结果反馈给所述服务端。
优选地，所述服务端，具体用于：
根据当前所述继电保护装置的类型，从所述模板库中查找与当前所述继电保护装置对应的测试模板；
将当前所述继电保护装置的继电保护测试结果与查找到的所述测试模板进行比对，若比对结果一致，则判断对当前继电保护装置的继电保护测试的操作行为正确；若比对结果不一致，则判断操作行为不正确。
优选地，所述VR设备包括VR客户端主机、VR头盔、VR智能手柄和全景摄像头，所述VR头盔、VR智能手柄和全景摄像头均通过数据连接线与所述VR客户端主机连接，所述VR客户端主机与所述服务端连接；
当所述客户端有多个时，每一个所述客户端的VR客户端主机通过无线路由器与所述服务端连接，所述服务端与所述继电保护测试仪连接，所述继电保护测试仪与所述继电保护装置连接；
所述客户端通过所述VR设备对所述继电保护装置的继电保护测试过程进行操作，并展示操作画面。
优选地，所述服务端包括VR服务端主机和高清摄像头；
所述高清摄像头，用于扫描所述继电保护测试的视频画面，发送给所述VR服务端主机；
所述VR服务端主机，用于根据扫描的所述继电保护测试的视频画面，实时观察现场操作步骤流程并给予正确性指导；以及根据视频画面生成实景扫描虚拟场景，操作所述继电保护测试仪及所述继电保护装置，并下发测试任务于所述服务端。
本发明还提供了一种基于VR的远程继电保护测试培训方法，包括：
基于VR设备对继电保护测试仪进行操作，使得所述继电保护测试仪模拟各种故障，以对每一个继电保护装置进行继电保护测试，并反馈继电保护测试结果；以及
接收与所述继电保护测试结果对应的判断结果，其中，所述判断结果是根据每一个继电保护装置的继电保护测试结果，判断对所述继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
优选地，包括：
根据每一个所述继电保护装置类型的不同，对所述继电保护测试仪进行相应的操作，使得所述继电保护测试仪模拟与不同类型的所述继电保护装置对应的各种故障。
优选地，包括：
对于任一个所述继电保护装置，将任一个所述继电保护装置的继电保护测试结果与对应的测试模板进行比对，根据比对结果判断对继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
本发明还提供了一种基于VR的远程继电保护测试培训方法，其特征在于，包括：
接收继电保护测试结果，其中所述继电保护测试结果是基于VR设备对继电保护测试仪进行操作，使得所述继电保护测试仪模拟各种故障，以对每一个继电保护装置进行继电保护测试得到的结果；
根据每一个所述继电保护装置的继电保护测试结果，判断对所述继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
优选地，包括：
根据每一个所述继电保护装置类型的不同，对所述继电保护测试仪进行相应的操作，使得所述继电保护测试仪模拟与不同类型的所述继电保护装置对应的各种故障。
优选地，包括：
对于任一个所述继电保护装置，将任一个所述继电保护装置的继电保护测试结果与对应的测试模板进行比对，根据比对结果判断对继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。本发明提供的一种基于VR的远程继电保护测试培训系统，通过服务端和客户端的VR设备实现对继电保护装置的继电保护测试进行远程在线培训，提高了培训的效率，且使得培训过程更加生动，提高了学员的互动体验度。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于VR的远程继电保护测试培训系统结构示意图；
图2为本发明提供的基于VR的远程继电保护测试培训系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1为本发明提供的一种基于VR的远程继电保护测试培训系统，如图1所示，培训系统主要包括服务端和客户端，其中：
客户端，用于基于VR设备对继电保护测试仪进行操作，使得继电保护测试仪模拟各种故障，以对每一个继电保护装置进行继电保护测试，并将继电保护测试结果反馈给服务端；
服务端，用于根据每一个继电保护装置的继电保护测试结果，判断对继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
可以理解的是，基于背景技术中通过教师在现场对学员进行继电保护装置的继电保护测试进行培训的不便，本发明实施例提出了一种能够实现远程培训的基于VR的继电保护测试培训系统。参见图1，该培训系统主要包括服务端、各个客户端、继电保护测试仪和继电保护装置，其中，各个客户端均与服务端通讯连接，服务端与继电保护测试仪连接，继电保护测试仪与继电保护装置连接，继电保护装置作为被测试对象。
客户端可通过VR设备对继电保护测试仪进行操作，使得继电保护测试仪模拟各种故障，基于模拟的各种故障对每一个继电保护装置进行继电保护测试，继电保护测试仪将继电保护测试结果反馈给服务端。服务端根据继电保护测试结果判断学员对继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
本发明提供了一套基于VR的远程继电保护测试培训系统，可通过服务端和客户端的VR设备实现对继电保护装置的继电保护测试进行远程在线培训，提高了培训的效率，且使得培训过程更加生动，提高了学员的互动体验度。
在本发明的一种实施方式中，根据每一个继电保护装置类型的不同，学员可以通过VR设备对继电保护测试仪进行相应的操作，使得继电保护测试仪模拟与不同类型继电保护装置对应的各种故障。
可以理解的是，继电保护测试的继电保护装置不同，继电保护测试仪模拟的各种故障也会不同，可适应不同的继电保护装置的继电保护测试。可根据继电保护装置的类型，在服务端上对继电保护测试仪进行相应的操作，使得继电保护测试仪模拟不同的故障。
在本发明的一种实施方式中，对于任一个继电保护装置，服务端将继电保护装置的继电保护测试结果与对应的测试模板进行比对，根据比对结果判断学员对继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
进一步地，在服务端内配置有针对每一类型的继电保护装置对应的测试模板，测试模板中包括相应类型的继电保护装置的各项正确结果。服务端将为每一种类型的继电保护装置配置的测试模板存储于内置的模板库中。
当服务端接收到继电保护测试仪发送的继电保护装置的继电保护测试结果，将继电保护装置的继电保护测试结果与对应的测试模板中的各项正确结果进行对比，根据对比结果判断学员对继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
在本发明的一种实施方式中，服务端根据每一类型的继电保护装置的设备信息，为每一类型的继电保护装置配置对应的测试模板，其中，所述继电保护装置的设备信息至少包括系统参数、定值、压板、控制字及保护测量信息，所述测试模板中包括测试项目内容，所述测试模板至少包括线路保护测试模板、主变保护测试模板和母线保护测试模板。
在配置每一类型的继电保护装置的测试模板时，收集每一种类型的继电保护装置的设备信息，其中，每一种类型的继电保护装置的设备信息是不同的，根据每一种类型的继电保护装置的设备信息，在服务端上编写每一种类型的继电保护装置对应的测试模板。
每一种类型的继电保护装置的设备信息包括系统参数、定值、压板、控制字及保护测量信息等这些参数信息，根据每一种类型的继电保护装置的这些参数信息，编写不同的测试模板，不同的测试模板中包括不同测试项目内容。
本发明实施例中的测试模板主要包括三类，比如，继电保护装置的线路保护测试模板、主变保护测试模板和母线保护测试模板。根据不同类型的继电保护装置，选择不同的测试模板来对继电保护装置的继电保护测试结果进行比对判断。
在本发明的一种实施方式中，继电保护测试仪用于根据模拟的各种故障，对继电保护装置进行继电保护测试得到的故障态量，该故障态量为根据故障类型、故障方向、计算模型、零序补偿系数、阻抗及阻抗角变换参数计算而来；当对继电保护装置测试完成后，继电保护测试仪根据计算的故障态量生成继电保护测试结果，并将该继电保护测试结果反馈给服务端。
具体地，继电保护测试仪对继电保护装置的相应测试项目进行测试，根据测试结果生成测试报告，对继电保护装置进行测试主要是测试继电保护装置的故障，因此，在继电保护测试仪中定义继电保护测试的故障态量。具体的，继电保护测试仪可依据设置故障类型、故障方向、计算模型，零序补偿系数设置，阻抗及阻抗角变换设置等设置参数，自动给计算出故障态量。
当继电保护测试仪对继电保护装置测试后，计算出该继电保护装置的故障态量，并根据故障态量生成该继电保护装置的测试报告，将生成的测试报告反馈给服务端，供培训人员查看。
在本发明的一种实施方式中，服务端在判断学员在对当前继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确时，服务端根据当前继电保护装置的类型，从内置的模板库中查找与当前继电保护装置对应的测试模板；将当前继电保护装置的继电保护测试结果与查找到的测试模板进行比对，若比对结果一致，则判断学员对当前继电保护装置的继电保护测试的操作行为正确；若比对结果不一致，则判断学员的操作行为不正确。
在本发明的一种实施方式中，客户端配置的VR设备包括VR客户端主机、VR头盔、VR智能手柄和全景摄像头，VR头盔、VR智能手柄和全景摄像头均通过数据连接线与所述VR客户端主机连接，VR客户端主机与所述服务端连接；当客户端有多个时，每一个客户端的VR客户端主机通过无线路由器与服务端连接，所述服务端与所述继电保护测试仪连接，所述继电保护测试仪与所述继电保护装置连接；客户端通过VR设备对继电保护装置的继电保护测试过程进行操作，并展示操作画面。
如图2所示，每一个客户端配置的VR设备包括VR客户端主机、VR头盔、VR智能手套或手柄和全景摄像头，其中，每一个VR客户端主机均通过无线路由器与服务端通讯连接，服务端与继电保护测试仪通讯连接，继电保护测试仪通过试验线以继电保护装置连接，继电保护测试仪用来对继电保护装置进行继电保护测试。客户端通过VR设备在服务端对继电保护装置的继电保护测试过程进行操作，并展示操作画面以及三维实景扫描及实景展示、沉浸式交互体验。
进一步地，服务端包括VR服务端主机和高清摄像头；高清摄像头，用于扫描继电保护测试的视频画面，发送给VR服务端主机；VR服务端主机，用于根据扫描的继电保护测试的视频画面，实时观察学员现场操作步骤流程并给予正确性指导；以及根据视频画面生成实景扫描虚拟场景，操作继电保护测试仪及继电保护装置，并下发测试任务于服务端。
本发明提供的一种VR的远程继电保护测试培训系统可通过服务端和客户端实现对继电保护装置的继电保护测试进行远程在线培训，提高了培训的效率，且使得培训过程更加生动，提高了学员的互动体验度。
本发明还提供了一种基于VR的远程继电保护测试培训方法，包括：
基于VR设备对继电保护测试仪进行操作，使得所述继电保护测试仪模拟各种故障，以对每一个继电保护装置进行继电保护测试，并反馈继电保护测试结果；以及
接收与所述继电保护测试结果对应的判断结果，其中，所述判断结果是根据每一个继电保护装置的继电保护测试结果，判断对所述继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
具体地，该培训方法还包括：
根据每一个所述继电保护装置类型的不同，对所述继电保护测试仪进行相应的操作，使得所述继电保护测试仪模拟与不同类型的所述继电保护装置对应的各种故障。
具体地，该培训方法还包括：
对于任一个所述继电保护装置，将任一个所述继电保护装置的继电保护测试结果与对应的测试模板进行比对，根据比对结果判断对继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
本发明还提供了一种基于VR的远程继电保护测试培训方法，包括：
接收继电保护测试结果，其中所述继电保护测试结果是基于VR设备对继电保护测试仪进行操作，使得所述继电保护测试仪模拟各种故障，以对每一个继电保护装置进行继电保护测试得到的结果；
根据每一个所述继电保护装置的继电保护测试结果，判断对所述继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
具体地，该培训方法还包括：
根据每一个所述继电保护装置类型的不同，对所述继电保护测试仪进行相应的操作，使得所述继电保护测试仪模拟与不同类型的所述继电保护装置对应的各种故障。
具体地，该培训方法还包括：
对于任一个所述继电保护装置，将任一个所述继电保护装置的继电保护测试结果与对应的测试模板进行比对，根据比对结果判断对继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
需要说明的是，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细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种基于VR的远程继电保护测试培训系统，其特征在于，包括服务端和客户端，其中：
所述客户端，用于基于VR设备对继电保护测试仪进行操作，使得所述继电保护测试仪模拟各种故障，以对每一个继电保护装置进行继电保护测试，并将继电保护测试结果反馈给所述服务端；服务端所述服务端，用于根据每一个所述继电保护装置的继电保护测试结果，判断对所述继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
2.根据权利要求1所述的培训系统，其特征在于，所述客户端，具体用于：
根据每一个所述继电保护装置类型的不同，对所述继电保护测试仪进行相应的操作，使得所述继电保护测试仪模拟与不同类型的所述继电保护装置对应的各种故障。
3.根据权利要求1或2所述的培训系统，其特征在于，所述服务端，具体用于：
对于任一个所述继电保护装置，将任一个所述继电保护装置的继电保护测试结果与对应的测试模板进行比对，根据比对结果判断对继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
4.根据权利要求3所述的培训系统，其特征在于，所述服务端，还配置有针对每一类型的所述继电保护装置对应的测试模板，所述测试模板存储于模板库中。
5.根据权利要求4所述的培训系统，其特征在于，所述服务端，具体用于：
根据每一类型的所述继电保护装置的设备信息，为每一类型的所述继电保护装置配置对应的测试模板，其中，所述继电保护装置的设备信息至少包括系统参数、定值、压板、控制字及保护测量信息，所述测试模板中包括测试项目内容，所述测试模板至少包括线路保护测试模板、主变保护测试模板和母线保护测试模板。
6.根据权利要求1或2所述的培训系统，其特征在于，所述继电保护测试仪，具体用于：
根据模拟的各种故障，对所述继电保护装置进行继电保护测试得到的故障态量，所述故障态量为根据故障类型、故障方向、计算模型、零序补偿系数、阻抗及阻抗角变换参数计算而来；
当对所述继电保护装置测试完成后，所述继电保护测试仪根据计算的故障态量生成继电保护测试结果，并将所述继电保护测试结果反馈给所述服务端。
7.根据权利要求4所述的培训系统，其特征在于，所述服务端，具体用于：
根据当前所述继电保护装置的类型，从所述模板库中查找与当前所述继电保护装置对应的测试模板；
将当前所述继电保护装置的继电保护测试结果与查找到的所述测试模板进行比对，若比对结果一致，则判断对当前继电保护装置的继电保护测试的操作行为正确；若比对结果不一致，则判断操作行为不正确。
8.根据权利要求1所述的培训系统，其特征在于，所述VR设备包括VR客户端主机、VR头盔、VR智能手柄和全景摄像头，所述VR头盔、VR智能手柄和全景摄像头均通过数据连接线与所述VR客户端主机连接，所述VR客户端主机与所述服务端连接；
当所述客户端有多个时，每一个所述客户端的VR客户端主机通过无线路由器与所述服务端连接，所述服务端与所述继电保护测试仪连接，所述继电保护测试仪与所述继电保护装置连接；
所述客户端通过所述VR设备对所述继电保护装置的继电保护测试过程进行操作，并展示操作画面。
9.根据权利要求8所述的培训系统，其特征在于，所述服务端包括VR服务端主机和高清摄像头；
所述高清摄像头，用于扫描所述继电保护测试的视频画面，发送给所述VR服务端主机；
所述VR服务端主机，用于根据扫描的所述继电保护测试的视频画面，实时观察现场操作步骤流程并给予正确性指导；以及根据视频画面生成实景扫描虚拟场景，操作所述继电保护测试仪及所述继电保护装置，并下发测试任务于所述服务端。
10.一种基于VR的远程继电保护测试培训方法，其特征在于，包括：
基于VR设备对继电保护测试仪进行操作，使得所述继电保护测试仪模拟各种故障，以对每一个继电保护装置进行继电保护测试，并反馈继电保护测试结果；以及
接收与所述继电保护测试结果对应的判断结果，其中，所述判断结果是根据每一个继电保护装置的继电保护测试结果，判断对所述继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
11.根据权利要求10所述的培训方法，其特征在于，包括：
根据每一个所述继电保护装置类型的不同，对所述继电保护测试仪进行相应的操作，使得所述继电保护测试仪模拟与不同类型的所述继电保护装置对应的各种故障。
12.根据权利要求10所述的培训方法，其特征在于，包括：
对于任一个所述继电保护装置，将任一个所述继电保护装置的继电保护测试结果与对应的测试模板进行比对，根据比对结果判断对继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
13.一种基于VR的远程继电保护测试培训方法，其特征在于，包括：
接收继电保护测试结果，其中所述继电保护测试结果是基于VR设备对继电保护测试仪进行操作，使得所述继电保护测试仪模拟各种故障，以对每一个继电保护装置进行继电保护测试得到的结果；
根据每一个所述继电保护装置的继电保护测试结果，判断对所述继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
14.根据权利要求13所述的培训方法，其特征在于，包括：
根据每一个所述继电保护装置类型的不同，对所述继电保护测试仪进行相应的操作，使得所述继电保护测试仪模拟与不同类型的所述继电保护装置对应的各种故障。
15.根据权利要求13所述的培训方法，其特征在于，包括：
对于任一个所述继电保护装置，将任一个所述继电保护装置的继电保护测试结果与对应的测试模板进行比对，根据比对结果判断对继电保护装置的继电保护测试的操作行为是否正确。
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