具有仿真培训功能的电力控制系统及其仿真培训方法技术方案

本发明专利技术涉及一种具有仿真培训功能的电力控制系统及其仿真培训方法，所述的系统包括控制主机和安装在各个电力设备上的控制器，所述的控制器与控制主机电气连接，所述的控制主机内设有事故处理模块、日常操作模块、基础知识和电力设备预防性实验模块；所述的方法包括：对所有变电站室内的电力设备实体进行精确三维建模；对生成的模型进行格式转换，然后进行DOF节点和LOD特效节点设置；对模型进行渲染，构建场景；采用纹理切换技术表示电力设备状态的变化；利用专家知识库中的知识规则判断并显示电力设备的故障状况。与现有技术相比，本发明专利技术具有实时性、可减少人员工作量、可仿真电网事故、操作方便等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电力设备的电力控制系统，尤其是涉及一种具有仿真培训功能的电力控制系统及其仿真培训方法。
技术介绍
变电站是电力设备的一个重要组成环节，是电力网中线路的连接点，其作用是变换电压、汇集和分配电能。变电站能否正常运行关系到整个电力设备的安全稳定。由于变电站的操作不允许随意进行，事故又很少发生，不能将运行的变电站当作培训工具在真实设备上进行实际操作试验，更不允许人为设置一些事故让学员观察并进行处理，运行人员难以在变电站的正常操作和事故处理中得到充分的训练。一旦事故来临，因运行人员见得不多，往往手忙脚乱。不知所措，常常因处理不当，造成事故扩大。传统的培训方法是书本讲授、师傅传授和在图纸或模拟板上进行练习和进行模拟演习，虽然都起了一定的作用，但因缺乏真实感和深度，培训效果不佳。为了提高运行人员素质和处理事故的能力，同时也为培训即将走向工作岗位的电力系统专业学员，使学员能够得到各种各样的模拟培训，熟悉变电站的各种运行状况，提高专业水平，尽快掌握各种基本操作，需要建立一种电力控制系统，在实现电力控制的同时，还能够提供模拟的操作环境。仿真技术已经成为变电运行人员控制电力设备并进行相关训练的有效手段。采用仿真技术制造培训仿真机对电力行业运行人员培训，在国外20世纪60年代就开始研制并投入使用。首先是核电培训仿真机，20世纪70年代由核电转向火电，开始主要集中在火电厂机组，之后相继扩展到电网、变电站的仿真培训。国外70年代就出现了实用的火电仿真系统，1971年美国、日本和英国分别安装了第一套大容量的火电培训仿真机，1977美国CDC公司开发出了第一套电网仿真系统，70年代日本关西电力公司建立了变电站仿真系统。我国于1982年研制成功了第一套火电仿真机组，期间电网调度仿真机和变电站仿真机也在开发，1986华能国际电力开发公司在大连电力学校建造一个电厂培训中心，是以大连海湾电厂一号机组为仿真对象；1991年由清华大学和东北电力调度通信局合作研制的我国第一台DTS——东北电网调度员培训仿真系统，到1999年大多数的网调、省调都使用了电网调度仿真器材。变电站仿真培训系统的提出虽然已经有了一段时间，但由于电力系统中变电站的数目众多，而且早期变电站容量不大，自动化水平较低，其运行操作的要求也不高，使得变电站仿真培训系统的作用没有得到充分体现。随着我国经济建设的飞速发展，电网规模不断扩大，电网的结构日益复杂，高电压等级、先进的自动化设备的变电站不断投入运行，使得变电站对运行人员的技术水平提出了更高的要求，因此从90年代中期开始，一批500kV、220kV的变电站仿真培训系统相继建成，并取得了良好的效果。最早出现的变电站仿真系统主要采取带盘台的模式，典型的如天津大学和大港油田水电厂共同研制开发的大港油田变电站仿真培训系统，该系统包括模拟控制盘、模拟继电器保护盘、配电装置、主接线模拟操作盘和计算机控制仿真系统几部分。随着计算机、网络技术和多媒体技术的发展和基于微机平台和基于网络的变电站仿真系统(全软模式)的出现，学员的所有操作都可在计算机屏幕上完成。如南昌500kV站的仿真培训系统，整个系统仅由计算机硬件、仿真软件和网络组成，可直接安装在现场，满足各具体变电站仿真培训要求。另外还有，深圳供电局仿真培训系统，该系统仿真的对象包括深圳供电局110kV及以上的电网和主要厂站，模拟了500kV和220kV两个典型的虚拟变电站，所有的一、二次设备均在计算机屏幕上显示，用鼠标对设备操作，一次设备的巡视采用多媒体技术完成。该系统将电网仿真和变电站仿真结合为一体。成都110kV无人值班变电站及控制中心仿真培训系统由仿真机、教练员台、学员台、开发工作站和物理模拟操作间组成，通过以太网和IO设备相联，针对110kV集控站仿真培训，收集8种典型变电站，学员可以与教练台和物理模拟变电站通信。川渝500kV变电站和电网仿真系统以500kV变电站为全仿真对象，同时对川渝500kV变电站和电网全软件化仿真，即所有的显示和操作都在计算机屏幕上完成，并采用了实际的系统接线、设备参数、调度系统监控画面及控制和保护的定值。华中地区500kV仿真培训系统采用微机交互式分时-网络-软硬件结合的体系结构对微机继电保护装置、事件记录和微机录波装置及静补装置及其调节系统仿真，研制了建立在LINNUX环境下的多用户仿真支撑系统，仿真软硬结合，控制盘、保护屏与现场一样，在屏幕上操作主控室设备。山东变电站仿真培训系统为带盘台模式的仿真系统，部分采用了软表盘，仿真系统软件主要由计算机操作系统、支持软件、模型软件、诊断软件、就地操作软件、虚拟盘台软件、动态二次系统软件、教练员台软件等组成。郑州工业大学开发的变电站仿真培训专家系统包括操作票和事故仿真培训两部分，利用多媒体技术实现变电站电气主接线模拟盘及保护屏的全软仿真，主要由变电站操作票、仿真培训系统和变电站事故仿真培训系统组成。黑龙江500kV变电站仿真培训系统采用带盘台模式，仿真微机保护的液晶输出，具有监视、巡视、操作、故障现象和处理功能，定值启动保护。内蒙古一电网220kv变电站仿真培训装置也带有盘台，软件主要由计算机软件、仿真支撑软件、仿真模型软件及算法库、工程师站软件、教练员软件、就地操作站软件和变电站监控系统仿真软件组成，采用多媒体技术实现户外设备的巡视和就地操作。赣培500kV STS为多电压等级变电站混合仿真系统，利用面向对象技术、颁式数据库、局域网实时通信及多媒体技术构建硬件实物模型仿真与软件虚拟仿真相结合的混合仿真培训系统，通过人机交互界面、操作开关、表计和显示设备，全面观察系统运行状态。广东一电网故障诊断和处理变电站仿真培训系统模拟各种类型故障的报警信息，既可人工设置故障案例，也可由系统自动随机地产生故障案例，以训练调度员根据报警信息快速判断和处理故障的能力，该系统在软件体系结构方面引入客户-服务器模式，在图形化的基础上实现学员-教员台的教学功能。还有的新型变电站集中监控仿真培训系统可完整仿真两种典型的集中监控系统，它们对集控站所在电网及其所监控的110、220、500kV三个不同电压等级各具特点的变电站和综合自动化系统的详细仿真实现了集控中心仿真，变电站仿真、变电站仿真和电网仿真的一体化联合仿真，从而可全仿真整个集控站的生产运行过程。虽然上述各种培训仿真系统各有其特点，但主要的仿真功能都相差无几，一般包括仿真变电站的监控系统(学员SCADA系统)、系统的正常运行与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有仿真培训功能的电力控制系统，包括控制主机和安装在各个电力设备上的控制器，所述的控制器与控制主机电气连接，其特征在于，所述的控制主机内设有事故处理模块、日常操作模块、基础知识和电力设备预防性实验模块，其中，所述的事故处理模块用于仿真电力设备故障的发生及其维修操作，所述的日常操作模块用于仿真电力设备日常的检修和巡视操作，所述的基础知识和电力设备预防性实验模块用于保存电力设备的基础知识及工作原理，并对预防性实验进行动态显示。

【技术特征摘要】
1.一种具有仿真培训功能的电力控制系统，包括控制主机和安装在各个电力
设备上的控制器，所述的控制器与控制主机电气连接，其特征在于，所述的控制主
机内设有事故处理模块、日常操作模块、基础知识和电力设备预防性实验模块，其
中，所述的事故处理模块用于仿真电力设备故障的发生及其维修操作，所述的日常
操作模块用于仿真电力设备日常的检修和巡视操作，所述的基础知识和电力设备预
防性实验模块用于保存电力设备的基础知识及工作原理，并对预防性实验进行动态
显示。
2.根据权利要求1所述的一种具有仿真培训功能的电力控制系统，其特征在
于，所述的事故处理模块包括常见故障维修操作单元、设备异常维修操作单元、误
操作引发故障维修操作单元和突发性事件维修操作单元。
3.根据权利要求1所述的一种具有仿真培训功能的电力控制系统，其特征在
于，所述的日常操作模块包括电力设备检修操作单元和设备巡视单元。
4.根据权利要求1所述的一种具有仿真培训功能的电力控制系统，其特征在
于，所述的控制主机内还设有系统设置模块、系统维护模块和系统帮助模块，
其中，所述的系统设置模块用于系统登陆密码的设置和修改，以及系统维护权
限的划分；
所述的系统维护模块的功能包括三维模型库、场景库、专家知识库的备份和恢
复，以及专家知识库知识规则的修改、编辑和添加；
所述的系统帮助模块是系统的使用指南，对系统的软硬件配置要求、具体操作
使用方式和系统维护升级的方法进行具体说明。
5.根据权利要求4所述的一种具有仿真培训功能的电力控制系统，其特征在
于，所述的专家知识库中包括事故现象信息表、事故检查信息表和事故处理信息表。
6.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光耀，王文举，王力生，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31