一种分布式区域电网变电站三维仿真培训系统技术方案

一种分布式区域电网变电站三维仿真培训系统，属数据处理领域。包括集中培训教室和位于其他地点的变电站，在集中培训教室设置第一仿真培训局域网，其在变电站设置第二仿真培训局域网；第一、第二仿真培训局域网之间经过企业网／广域网等公共网络资源进行连接，构成一个既能进行远程联合仿真培训、又能进行就地培训的网络培训系统；其采用分布式仿真通信中间件作为分布式应用的基础，在每个仿真应用的主机都部署有通信中间件，通信中间件提供通用的通信和管理服务，实现数据交互的发布／订购机制，有效地减少了网络上的数据流量，将分布在不同地点的仿真应用有机结合起来，构成分布式远程联合仿真培训系统。可广泛用于变配电系统的技能培训领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电数字数据处理领域，尤其涉及一种用于变配电系统的三维仿真培训 系统。
技术介绍
为保证电网安全、可靠、经济地运行，就必须提高电网运行人员(包括电网调度 员、变电站运行人员)、继电保护人员、自动化人员、预防性试验人员、设备检修人员的技术 素质和技能水平，加强对电网生产人员的培训和反事故演习，提高对电网的驾驭能力，有效 防范灾难性大停电事故的发生。公开日为2005年5月25日，公开号为CN 1619568A的中国专利技术专利申请，公开 了一种“地区电网三级联合仿真培训系统”；公开日为2006年12月20日，公开号为CN 1881202A的中国专利技术专利申请，公开了一种“高压交直流输电培训仿真系统及其仿真方 法”。上述技术方案的思路基本上是采用计算机硬件系统，构成一个由工作站/服务器、监 控计算机和培训计算机构成的局域网络，加上相应的电气部件(如断路器/隔离开关设备、 接地设备、辅助电源、冷却设备等)的电气运行特性功能仿真模块、连接控制和保护逻辑控 制仿真模块和开关运行状态以及操作动作记录数据库，构成一套仿真培训系统，并且应用 于电气运行人员的操作训练。从某种意义上来看，上述技术方案是一种基于图上作业(或称之为白板画图)的 操作/执行结果自动评判系统。在变电站仿真培训时，要求强调正确反映变电站与电网的相互作用和影响，特别 是对于在电网中起重要作用的500kV变电站和220kV枢纽变电站，要求变电站运行人员建 立电网的概念和全局观念，以保证电力生产运行的安全，现有的仿真培训系统显然无法满 足这个需求。另外，现有变电站仿真培训系统在人机界面上基本都是基于图上作业的二维图形 方式，部分虚拟现实仿真技术主要局限于一次设备现场；在体系结构上，大多为集中式系 统，即使有个别系统采用了分布式体系结构，也是采用网络通信同步数据库的方法来保持 不同结点上数据的一致性，没有很好地解决分布式环境下的数据交互问题，数据通信量很 大，难以满足远程培训的要求。所以，现有的变电站仿真培训系统只能设置在一个具体的局部区域或地点，与整 个电网的实际拓扑结构和分布式布局(各变电站是分别设置在不同的地区)并不相匹配， 无法满足构建既能进行远程培训，又能进行就地培训的仿真培训系统的实际要求。
技术实现思路
本专利技术提供一种区域电网变电站三维仿真培训系统，采用分布式广域网的硬件拓 扑结构和分布式仿真通信中间件技术，具有较小的网络通讯数据流量，将变电站综合自动 化仿真软件、变电站仿真软件和电网仿真软件有机地结合，构成适合远程培训的、一体化仿真培训系统；在变电站一次设备仿真中，采用三维图形展示一次设备外观及设备之间的空 间布局，构建变电站一次设备三维虚拟场景；在变电站二次设备及自动化设备仿真中，采用 组件化三维仿真方法，将保护设备及自动化设备设计成一个个独立的三维组件，组装继保 室和主控室，构成变电站二次设备虚拟场景；一、二次设备三维虚拟场景组成变电站三维虚 拟场景，实现整个变电站设备的三维再现，完善了变电仿真培训功能。本专利技术的技术方案是提供一种分布式区域电网变电站三维仿真培训系统，包括 集中培训教室和分布于其它地点的至少一个变电站培训教室，其特征是在集中培训教室 设置包括远程培训服务器、教员机、变电站仿真服务器和学员机组成的第一仿真培训局域 网；在变电站培训教室设置一套包括教员机、变电站仿真服务器和学员机组成的第二仿真 培训局域网。所述的第一、第二仿真培训局域网之间，经过企业网/广域网等公共网络资源进 行连接，构成一个既能进行远程联合仿真培训、又能进行就地培训的网络培训系统。所述集中培训教室中的教员机和学员机发出的操作和控制命令，首先发送到远程 培训服务器进行处理，然后由远程培训服务器通过通信中间件把数据发送到变电站培训教 室中的变电站仿真服务器。所述变电站培训教室中的变电站仿真服务器接收变电站培训教室中学员机的操 作命令和远程培训服务器转发的操作命令及潮流数据，经过处理后把变电站设备状态信息 发送到远程培训服务器，实现电网变电站远程联合仿真培训。所述的三维仿真培训系统采用分布式仿真通信中间件作为分布式应用的基础，远 程培训服务器、教员机、变电站仿真服务器和学员机上都部署有通信中间件，通信数据首先 发送给通信中间件，通信中间件根据数据的定购关系找到订购者，然后把数据发送到订购 者所在的计算机，订购者通过通信中间件接口获得数据。所述的通信中间件提供通用的通信和管理服务，实现数据交互的发布/订购机 制，有效地减少了网络上的数据流量，将分布在不同地点的仿真应用有机结合起来，构成分 布式远程联合仿真培训系统。其中，所述的远程培训服务器，包括电网仿真软件和实时数据库；电网仿真软件实 现电力系统潮流计算和继电保护及自动装置的仿真，它通过通信中间件接口接收培训操作 命令，由潮流计算模块、继电保护仿真模块把培训操作命令信息转变成输电系统的扰动信 息然后进行模拟计算，计算结果写入实时数据库并发送给变电站仿真服务器、教员机和学 员机。实时数据库用于存储由教员机和学员机发出培训操作命令信息以及由电网仿真软件 和变电站仿真软件产生的潮流数据、设备状态数据、保护动作信息等仿真数据。所述的教员机包括教员系统软件；教员系统软件用来控制仿真系统运行、设置故 障和操作、监视和维护系统运行状态、组织和管理仿真数据、编制和下发教案。所述的变电站仿真服务器包括变电站仿真软件；变电站仿真软件接收电网仿真 软件的潮流计算结果，以及来自教员机、学员机的操作控制命令，模拟变电站内控制系统设 备、量测系统设备、继电保护及自动装置、交直流系统设备的动作和行为，把设备的状态量、 仿真数据发送到教员机和学员机进行显示，同时上传给电网仿真软件进行处理和写入实时 库。所述的学员机，包括监控仿真软件、变电站一次设备仿真软件、变电站二次设备仿真软件；监控仿真软件模拟变电站综合自动化系统的功能，包括遥控、遥调、遥信、遥测、曲 线、报表的显示及处理；变电站一次设备仿真软件和变电站二次设备仿真软件分别用三维 图形模拟变电站一二次设备的外观、空间布局、状态及动作行为，构建三维变电站虚拟场景ο进一步的，所述的分布式仿真通信中间件，包括一个动态库，其封装了一组与应用 无关的通用的通信及管理服务函数，部署在远程培训服务器、教员机、变电站仿真服务器和 学员机上，为仿真应用软件之间的交互提供通用服务；所述的分布式仿真通信中间件至少 包括同步、仿真应用管理、声明管理、时间管理、数据分发管理等服务。所述的仿真应用软件至少包括电网仿真软件、变电站仿真软件、监控仿真软件、变 电站一次设备仿真软件、变电站二次设备仿真软件和变电站综合自动化系统仿真培训软 件；所述的仿真应用软件按照下列步骤通过通信中间件实现相互之间的数据交互步骤1 仿真应用调用仿真应用管理服务，以仿真应用的名称为参数向通信中间 件注册仿真应用，获得仿真应用句柄；步骤2 仿真应用调用时间管理服务，把所采取的时间管理策略通知通信中间件 并得到仿真系统的当前仿真时间；步骤3 仿真应用调用声明管理服务，以仿真应用句柄、类(数据结构)名称、属性 名称、接收/发送约束条件为参数，通知通信中间件仿真应用能够输出的类及约束条件，即 进行数据发布；同样，仿真应用调用声明管理服务向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式区域电网变电站三维仿真培训系统，包括集中培训教室和分布于其它地点的至少一个变电站培训教室，其特征在于：在集中培训教室设置包括远程培训服务器、教员机、变电站仿真服务器和学员机组成的第一仿真培训局域网；在变电站培训教室设置一套包括教员机、变电站仿真服务器和学员机组成的第二仿真培训局域网；所述的第一、第二仿真培训局域网之间，经过企业网／广域网等公共网络资源进行连接，构成一个既能进行远程联合仿真培训、又能进行就地培训的网络培训系统；所述集中培训教室中的教员机和学员机发出的操作和控制命令，首先发送到远程培训服务器进行处理，然后由远程培训服务器通过通信中间件把数据发送到变电站培训教室中的变电站仿真服务器；所述变电站培训教室中的变电站仿真服务器接收变电站培训教室中学员机的操作命令和远程培训服务器转发的操作命令及潮流数据，经过处理后把变电站设备状态信息发送到远程培训服务器，实现电网变电站远程联合仿真培训；所述的三维仿真培训系统采用分布式仿真通信中间件作为分布式应用的基础，远程培训服务器、教员机、变电站仿真服务器和学员机上都部署有通信中间件，通信数据首先发送给通信中间件，通信中间件根据数据的定购关系找到订购者，然后把数据发送到订购者所在的计算机，订购者通过通信中间件接口获得数据；所述的通信中间件提供通用的通信和管理服务，实现数据交互的发布／订购机制，有效地减少了网络上的数据流量，将分布在不同地点的仿真应用有机结合起来，构成分布式远程联合仿真培训系统。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林尉，庄建，徐正清，冯可，车平，沈勇，余波，李炼，梁厚军，张辉，陈宁，李志义，陈敏，
申请(专利权)人：上海市电力公司超高压输变电公司，北京科东电力控制系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]