本發明涉及一種變電運維事故處置智能訓練模擬系統。

背景技術：

隨著社會的發展，對電力服務質量的要求越來越高，同時對運行人員事故處理能力要求高。電力安全生產對國民經濟起著重要的地位，電力職工為確保安全生產，需要學習更多的新的技術知識，FLASH技術的變電運行事故異常實訓系統的出現能夠滿足我們的需要，通過短時間的學習，能夠使我們“知道事故、了解事故、熟悉事故，更好的處理事故”。目前現有培訓軟件具有局限性，仿真程度不深，使用時間受限，不能滿足變電運行崗位的學習培訓、業務考試等。

技術實現要素：

本發明為了解決上述問題，提出了一種變電運維事故處置智能訓練模擬系統，本發明根據現場監控設備、繼電保護及安全自動裝置的功能特性和信息報送界面，高仿真創造事故發生時的電網潮流分布、表計變化情況、及設備變位和報警信息影音圖像等綜合環境，提高了運行人員的實訓效果，幫助運行人員“知道事故、了解事故、熟悉事故”，提高了應急處置能力。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種變電運維事故處置智能訓練模擬系統，包括顯示層、控制層和信息層，其中：

所述顯示層，在界面中顯示控制層的操作過程，具體包括模擬器件的開關的改變信息、模擬器件新的狀態信息和由此引發的其他模擬器件新的狀態信息以及模擬器件詳細的配置信息，反饋信息層的數據變化情況，同時顯示控制層的交互信息；

所述信息層，具體包括flash模塊、仿真模塊、主接線模塊和繼電保護模塊，其中：

所述flash模塊，被配置為通過交互式矢量圖和Web動畫來顯示預存的變電運維事故處理邏輯，當一項flash數據發生變化時，其后續內容數據均會發生對應變化；

所述仿真模塊，被配置為模擬電站運維環境，以flashWeb動畫作為體現方式。

所述主接線模塊，被配置為模擬變電站中線路變壓器組、橋形、多角形、單母線分段、雙母線、雙母線分段帶旁路和斷路器接線情況，以flashWeb動畫作為體現方式。

所述繼電保護模塊，被配置為模擬用以保護電力系統及其元件的有觸點的繼電器的結構與動作狀態，以flashWeb動畫作為體現方式。

所述控制層，具有人機交互模塊，通過人機交互模塊改變各個模擬器件的開關狀態，利用菜單調取保護設置信息、設置故障信息和進行模擬操作，這些操作過程信息實時與信息層內嵌的數據庫比對，進行數據分析后，信息層將操作者所需要的調用信息以及數據分析結果反饋給顯示層。

所述顯示層，通過flash圖形交互、幀技術，仿真顯示事故處理過程中開關分合、刀閘拉合及保護壓板投切的工作過程。

本發明的有益效果為：

(1)本發明具有廣泛的適用性。通過調研雙母線接線、雙母線帶旁路接線、單母線分段接線情況下，母線故障、線路單相接地、過負荷、保護拒動等典型事故發生時，監控機出現的報警信息、潮流改變、保護動作信息、開關變位等事故象征，并采用使用者人工選擇、隨機發生等方式，集中于軟件界面中顯示出來，所有素材均按照當前變電站實際接線制作，能夠滿足35kV-220kV變電站所有接線方式下的模式操作；

(2)本發明具有精確的仿真性。通過應用flash圖形交互、幀技術，仿真顯示事故處理過程中開關分合、刀閘拉合及保護壓板投切等工作過程。實現了一次設備操作與二次保護裝置信息同步執行，精確的模擬了現場工作全過程；

(3)本發明實現了培訓的一體化。在系統中集成了事故處置實訓自學模塊及事故處置正確性智能自動判別模塊，既可自學，也用于事故處理的實訓考試。

附圖說明

圖1為本發明的系統結構示意圖。

具體實施方式：

下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。

系統結構：變電站運維事故處置智能訓練模擬系統總體結構分為顯示層、控制層和信息層三層。

顯示層主要負責變電站運維事故處置智能模擬系統操作界面的顯示任務，主要內容有兩個。一是在界面中顯示控制層的操作過程，比如系統操作人員通過控制層的人機交互模塊操作界面菜單、改變模擬器件的開關信息等操作。二是在界面中顯示信息層反饋過來的信息，包括：1)操作者改變模擬器件原狀態時，模擬器件新的狀態信息和由此引發的其他模擬器件新的狀態信息；2)模擬器件詳細的配置信息；3)出現誤操作時的報警信息；4)在操作過程中點擊某些菜單時，從數據庫中調用的幫助信息、使用向導信息、軟件版本以及開發者姓名、聯系方式信息等。

控制層與信息層是整個模擬系統的中樞，操作人員通過人機交互模塊改變各個模擬器件的開關狀態，利用菜單調取保護設置信息、設置故障信息、進行模擬操作等，這些操作過程信息實時與信息層內嵌的數據庫比對，進行數據分析后，信息層將操作者所需要的調用信息以及數據分析結果反饋給顯示層。

Flash是一種動畫編輯語言，能實現動畫交互，可以充分發揮個人的創造性和想象力，為用戶提供更為精美的界面。同時，Flash使用矢量技術制作和生成動畫，從而使文件大大“減小”，因此利用flash技術可以設計出完美的用戶操作界面，作為顯示層的有效載體。Flash的交互性是它的又一大特色。在Flash中可以通過加入按鈕來控制頁面的跳轉和鏈接，按鈕還可以發聲，豐富頁面上的表現手段。利用Flash技術在交互性方面的優勢，可以方便的實現顯示層、信息層和控制層三者之間的關聯，具體為控制層對顯示層的操作控制、信息層對控制層操作信息的數據比對判斷以及顯示層對信息層反饋信息的及時顯示。

變電運維事故處置智能訓練模擬工作流程如下：系統安裝完成進入后，會在顯示層出現選擇課件的提示，通過控制層采集鼠標鍵盤等輸入設備的指令，發送至信息層確定課件內容，反饋至顯示層。在信息層內置了以flash中web動畫為載體的變電模擬接線及保護裝置信息作為課件，當使用時，根據使用人選擇的課件，信息層采集控制層的輸入內容，通過flash內置的邏輯判斷，將后續主接線及保護裝置的相關變化信息及對錯結果反饋至顯示層，通過顯示器等輸出設備顯示在使用者眼前，達到對使用者的教育培訓目的。

Flash(交互式矢量圖和Web動畫標準)

Flash廣泛用于創建吸引人的應用程序，它們包含豐富的視頻、聲音、圖形和動畫。可以在Flash中創建原始內容或者從其它Adobe應用程序(如Photoshop或illustrator)導入它們，快速設計簡單的動畫，以及使用Adobe ActionScript 3.0開發高級的交互式項目。設計人員和開發人員可使用它來創建演示文稿、應用程序和其它允許用戶交互的內容。Flash可以包含簡單的動畫、視頻內容、復雜演示文稿和應用程序以及介于它們之間的任何內容。主要功能包括：

1、繪圖：

Flash包括多種繪圖工具，它們在不同的繪制模式下工作。許多創建工作都開始于像矩形和橢圓這樣的簡單形狀，因此能夠熟練地繪制它們、修改它們的外觀以及應用填充和筆觸是很重要的。對于Flash提供的3種繪制模式，它們決定了“舞臺”上的對象彼此之間如何交互，以及你能夠怎樣編輯它們。默認情況下，Flash使用合并繪制模式，但是你可以啟用對象繪制模式，或者使用“基本矩形”或“基本橢圓”工具，以使用基本繪制模式。

2、編輯圖形：

繪圖和編輯圖形不但是創作Flash動畫的基本功，也是進行多媒體創作的基本功。只有基本功扎實，才能在以后的學習和創作道路上一帆風順；使用FlashProfessional8繪圖和編輯圖形——這是Flash動畫創作的三大基本功的第一位；在繪圖的過程中要學習怎樣使用元件來組織圖形元素，這也是Flash動畫的一個巨大特點。Flash中的每幅圖形都開始于一種形狀。形狀由兩個部分組成：填充(fill)和筆觸(stroke)，前者是形狀里面的部分，后者是形狀的輪廓線。如果你總是可以記住這兩個組成部分，就可以比較順利地創建美觀、復雜的畫面。

3、補間動畫

補間動畫是整個Flash動畫設計的核心，也是Flash動畫的最大優點，它有動畫補間和形狀補間兩種形式；用戶學習Flash動畫設計，最主要的就是學習“補間動畫”設計；在應用影片剪輯元件和圖形元件創作動畫時，有一些細微的差別，你應該完整把握這些細微的差別。

變電站仿真技術

變電站仿真系統，是將仿真技術應用于電站所構建的仿真系統，目前主要用于人員培訓。其稱呼還有很多，比如電廠仿真系統，電站仿真培訓系統，電廠仿真培訓系統，電站模擬培訓器，電廠模擬培訓器，電站仿真機，電廠仿真機，等等。現代電站仿真技術的發展，給電力工業的安全生產提供了堅強的物質基礎；電站機電一體化的普遍應用，自動化水平不斷提高，又不斷地給電站仿真技術提出了新的課題。電站仿真技術的合理應用與電力安全生產已經密不可分。

現代的電站仿真技術，比早期的電站仿真有了非常大的發展，具有不可比擬的優勢。但隨著技術的進步和實踐，性能不斷趨于完善，涉及的領域和服務功能將更為廣泛。

(1)電站仿真目前最小仿真步長達到10個毫秒，是否實現精度更高的仿真周期，將是一個研究的方向。

(2)由于仿真功能的強大，仿真機已經納入電力培訓領域上崗前的必備內容。隨著技術的發展和實踐，電站仿真系統在電力生產的安全管理、事故分析、經濟運行、調節優化等方面的模擬實驗上，將得到更為廣泛的應用。

(3)建模理論和方法，仍然是推動仿真技術進步發展的重點研究方向。它是系統仿真可持續發展的基礎。

變電站接線單元

1、線路變壓器組接線：

線路變壓器組接線就是線路和變壓器直接相連，是一種最簡單的接線方式，其特點是設備少、投資省、操作簡便、宜于擴建，但靈活性和可靠性

2、橋形接線：

橋形接線采用4個回路3臺斷路器和6個隔離開關，是接線中斷路器數量較少、也是投資較省的一種接線方式。根據橋形斷路器的位置又可分為內橋和外橋兩種接線。由于變壓器的可靠性遠大于線路，因此中應用較多的為內橋接線。若為了在檢修斷路器時不影響和變壓器的正常運行，有時在橋形外附設一組隔離開關，這就成了長期開環運行的四邊形接線。

3、多角形接線：

多角形接線就是將斷路器和隔離開關相互連接，且每一臺斷路器兩側都有隔離開關，由隔離開關之間送出回路。多角形接線所用設備少，投資省，運行的靈活性和可靠性較好。正常情況下為雙重連接，任何一臺斷路器檢修都不影響送電，由于沒有母線，在連接的任一部分故障時，對電網的運行影響都較小。其最主要的缺點是回路數受到限制，因為當環形接線中有一臺斷路器檢修時就要開環運行，此時當其它回路發生故障就要造成兩個回路停電，擴大了故障停電范圍，且開環運行的時間愈長，這一缺點就愈大。環中的斷路器數量越多，開環檢修的機會就越大，所一般只采四角(邊)形接線和五角形接線，同時為了可靠性，線路和變壓器采用對角連接原則。四邊形的保護接線比較復雜，一、二次回路倒換操作較多。

4、單母線分段接線：

單母線分段接線就是將一段母線用斷路器分為兩段，它的優點是接線簡單，投資省，操作方便；缺點是母線故障或檢修時要造成部分回路停電。

5、雙母線接線：

雙母線接線就是將工作線、電源線和出線通過一臺斷路器和兩組隔離開關連接到兩組(一次/二次)母線上，且兩組母線都是工作線，而每一回路都可通過母線聯絡斷路器并列運行。

與單母線相比，它的優點是供電可靠性大，可以輪流檢修母線而不使供電中斷，當一組母線故障時，只要將故障母線上的回路倒換到另一組母線，就可迅速恢復供電，另外還具有調度、擴建、檢修方便的優點；其缺點是每一回路都增加了一組隔離開關，使配電裝置的構架及占地面積、投資費用都相應增加；同時由于配電裝置的復雜，在改變運行方式倒閘操作時容易發生誤操作，且不宜實現自動化；尤其當母線故障時，須短時切除較多的電源和線路，這對特別重要的大型發電廠和變電站是不允許的。

6、雙母線帶旁路接線：

雙母線帶旁路接線就是在雙母線接線的基礎上，增設旁路母線。其特點是具有雙母線接線的優點，當線路(主變壓器)斷路器檢修時，仍有繼續供電，但旁路的倒換操作比較復雜，增加了誤操作的機會，也使保護及自動化系統復雜化，投資費用較大，一般為了節省斷路器及設備間隔，當出線達到5個回路以上時，才增設專用的旁路斷路器，出線少于5個回路時，則采用母聯兼旁路或旁路兼母聯的接線方式。

7、雙母線分段帶旁路接線：

雙母線分段帶旁路接線就是在雙母線帶旁路接線的基礎上，在母線上增設分段斷路器，它具有雙母線帶旁路的優點，但投資費用較大，占用設備間隔較多，一般采用此種接線的原則為：1)當設備連接的進出線總數為12～16回時，在一組母線上設置分段斷路器；2)當設備連接的進出線總數為17回及以上時，在兩組母線上設置分段斷器。

8、3/2(4/3)斷路器接線：

3/2(4/3)斷路器接線就是在每3(4)個斷路器中間送出2(3)回回路，一般只用于500kV(或重要220kV)電網的母線主接線。它的主要優點是：

1)運行調度靈活，正常時兩條母線和全部斷路器運行，成多路環狀供電；

2)檢修時操作方便，當一組母線停支時，回路不需要切換，任一臺斷路器檢修，各回路仍按原接線方式霆，不需切換；

3)運行可靠，每一回路由兩臺斷路器供電，母線發生故障時，任何回路都不停電。

2/3(4/3)斷路器接線的缺點是使用設備較多，特別是斷路器和電流互感器，投資費用大，保護接線復雜。

繼電保護主要用有觸點的繼電器來保護電力系統及其元件(發電機、變壓器、輸電線路等)，使之免遭損害。基本任務是：當電力系統發生故障或異常工況時，在可能實現的最短時間和最小區域內，自動將故障設備從系統中切除，或發出信號由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設備的損壞和對相鄰地區供電的影響。

要完成繼電保護任務，除了需要繼電保護裝置外，必須通過可靠的繼電保護工作回路的正確工作，才能完成跳開故障元件的斷路器、對系統或電力元件的不正常運行發出警報、正常運行狀態不動作的任務。

繼電保護工作回路一般包括：將通過一次電力設備的電流、電壓線性地轉變為適合繼電保護等二次設備使用的電流、電壓，并使一次設備與二次設備隔離的設備，如電流、電壓互感器及其與保護裝置連接的電纜等；斷路器跳閘線圈及與保護裝置出口間的連接電纜，指示保護動作情況的信號設備；保護裝置及跳閘、信號回路設備的工作電源等。

隨著智能電網的發展，分布式發電、交互式供電模式對繼電保護提出了更高要求，另一方面通信和信息技術的長足發展，數字化技術及應用在各行各業的日益普及也為探索新的保護原理提供了條件，智能電網中可利用傳感器對發電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監控，然后把獲得的數據通過網絡系統進行收集、整合，最后對數據進行分析。利用這些信息可對運行狀況進行監測，實現對保護功能和保護定值的遠程動態監控和修正。另外，對保護裝置而言，保護功能除了需要本保護對象的運行信息外，還需要相關聯的其它設備的運行信息。

上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護范圍以內。