本發(fā)明涉及培訓(xùn)仿真系統(tǒng)，尤其涉及一種支持一對(duì)多模式的配電自動(dòng)化培訓(xùn)仿真系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

配電網(wǎng)調(diào)度培訓(xùn)仿真系統(tǒng)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)和電力系統(tǒng)分析技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其主要目的是針對(duì)配電網(wǎng)的調(diào)度人員進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)。配電網(wǎng)調(diào)度培訓(xùn)仿真系統(tǒng)其中一項(xiàng)重要的功能，就是利用教員編制的教案對(duì)學(xué)員進(jìn)行特定場景的培訓(xùn)教學(xué)。教案可以包含一系列的連續(xù)事件，如：負(fù)荷的變化、系統(tǒng)運(yùn)行方式的改變、故障事件、教員的操作事件等等。教案可以被反復(fù)使用，針對(duì)學(xué)員特定難點(diǎn)進(jìn)行定制，利用實(shí)時(shí)系統(tǒng)的這時(shí)場景可以錄制教案以供培訓(xùn)使用。因此，一個(gè)精心編制的教案對(duì)教員的要求很高，可以利用真實(shí)的培訓(xùn)場景幫助學(xué)員熟悉和掌握配電自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行。對(duì)于配電自動(dòng)化仿真系統(tǒng)支持靈活的數(shù)據(jù)庫和計(jì)算方式配置，既可以在多個(gè)計(jì)算機(jī)上分布式運(yùn)行，可以讓多個(gè)學(xué)員運(yùn)行不同教案的情況下互不干擾。可以根據(jù)需求靈活地將一部分?jǐn)?shù)據(jù)庫和計(jì)算進(jìn)行集中組合，可以將數(shù)據(jù)庫和計(jì)算都集中到一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，實(shí)現(xiàn)集中式管理，支持一個(gè)教員基于相同或不同教案，同時(shí)培訓(xùn)多個(gè)學(xué)員的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種支持一對(duì)多模式的配電自動(dòng)化培訓(xùn)仿真系統(tǒng)，其支持一對(duì)多的教學(xué)方式；充分利用硬件資源，節(jié)省投資成本；真實(shí)度高和可升級(jí)性好。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種支持一對(duì)多模式的配電自動(dòng)化培訓(xùn)仿真系統(tǒng)，包括教員臺(tái)和至少一個(gè)學(xué)員臺(tái)，其中所述教員臺(tái)包括教員控制界面，所述學(xué)員臺(tái)包括畫面響應(yīng)模塊、學(xué)員控制界面、潮流模塊、數(shù)采模塊、事件信息模塊和自動(dòng)裝置保護(hù)模塊；

所述畫面響應(yīng)模塊分別與所述教員控制界面和所述事件信息模塊連接；所述潮流模塊分別與所述教員控制界面、事件信息模塊、自動(dòng)裝置保護(hù)模塊和數(shù)采模塊連接；所述數(shù)采模塊分別與所述學(xué)員控制界面、事件信息模塊連接；所述自動(dòng)裝置保護(hù)模塊與所述事件信息模塊連接；

通過所述教員控制界面啟動(dòng)仿真，所述潮流模塊針對(duì)電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行潮流計(jì)算來仿真電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，通過所述學(xué)員控制界面來監(jiān)視電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，通過所述事件信息模塊通知所述潮流模塊來計(jì)算此時(shí)的短路電流，所述自動(dòng)裝置保護(hù)模塊利用短路電流判斷是否啟動(dòng)繼電保護(hù)動(dòng)作；如滿足動(dòng)作條件，則啟動(dòng)仿真繼電保護(hù)動(dòng)作；動(dòng)作信息反饋給所述事件信息模塊；通過所述數(shù)采模塊觀察故障和繼電保護(hù)動(dòng)作情況；所述教員控制界面通過所述畫面響應(yīng)模塊獲取保護(hù)動(dòng)作信息；通過所述學(xué)員控制界面、數(shù)采模塊來處理故障，同時(shí)所述潮流模塊針對(duì)電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行潮流計(jì)算來仿真電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)；所述教員控制界面通過所述潮流模塊獲取此時(shí)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)學(xué)員的處理進(jìn)行評(píng)價(jià)。

作為本發(fā)明所述的配電自動(dòng)化培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的改進(jìn)，所述教學(xué)臺(tái)包括教案管理數(shù)據(jù)庫，所述教案管理數(shù)據(jù)庫用以提供用于對(duì)學(xué)員進(jìn)行特定場景培訓(xùn)的教案。

作為本發(fā)明所述的配電自動(dòng)化培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的改進(jìn)，所述學(xué)員臺(tái)包括教案列表庫，所述教案列表庫為培訓(xùn)時(shí)裝載教案提供支持。

作為本發(fā)明所述的配電自動(dòng)化培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的改進(jìn)，所述教員臺(tái)包括登陸學(xué)員臺(tái)管理數(shù)據(jù)庫，所述登陸學(xué)員臺(tái)管理數(shù)據(jù)庫為教員打開針對(duì)不同學(xué)員臺(tái)顯示界面提供支持，以及為顯示界面讀取不同學(xué)員臺(tái)的數(shù)據(jù)庫對(duì)象提供支持。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

在配電自動(dòng)化仿真系統(tǒng)中采用一對(duì)多的配置方式可以充分利用教員資源，實(shí)現(xiàn)一對(duì)多的教學(xué)方式，同時(shí)面向不同的學(xué)員進(jìn)行仿真培訓(xùn)；

利用統(tǒng)一的教案管理，實(shí)現(xiàn)了在不同學(xué)員機(jī)上同時(shí)采用同一教案進(jìn)行仿真培訓(xùn)的應(yīng)用場景，針對(duì)特定的教案，達(dá)到橫向比較學(xué)員培訓(xùn)效果的作用；

兼容一對(duì)一培訓(xùn)的配置方式，根據(jù)客戶要求，靈活配置教員臺(tái)和學(xué)員臺(tái)，達(dá)到充分利用硬件資源，節(jié)省投資成本。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的一對(duì)多節(jié)點(diǎn)配置示意圖；

圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的配電自動(dòng)化培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流和消息流；

圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的配電自動(dòng)化培訓(xùn)仿真系統(tǒng)在學(xué)員臺(tái)的示意圖；

圖4是本發(fā)明一實(shí)施例的配電自動(dòng)化培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的教案管理流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

參見圖1，學(xué)員臺(tái)1、學(xué)員臺(tái)2和學(xué)員臺(tái)3同教員臺(tái)的配對(duì)屬于一對(duì)多的配置方式。教員可以同時(shí)監(jiān)視和控制學(xué)員1、學(xué)員2和學(xué)員3的培訓(xùn)過程。為了實(shí)現(xiàn)以上的功能，學(xué)員和教員在進(jìn)行結(jié)對(duì)培訓(xùn)時(shí)，可以獨(dú)立選取案例進(jìn)行培訓(xùn)管理(啟動(dòng)、停止、評(píng)估和反演)。學(xué)員臺(tái)上運(yùn)行的配電自動(dòng)化培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的功能模塊，包括SCADA模塊、告警模塊、案例管理模塊和快照反演模塊。教員臺(tái)則運(yùn)行教員顯示界面、教員信息界面和教員管理界面。

基于目前配電自動(dòng)化培訓(xùn)仿真系統(tǒng)，本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案具有以下特點(diǎn)：

不同學(xué)員臺(tái)運(yùn)行單獨(dú)的培訓(xùn)仿真系統(tǒng)，包括SCADA模塊、培訓(xùn)仿真時(shí)間服務(wù)、前置仿真、高級(jí)應(yīng)用、案例管理模塊和告警模塊等，互不干擾；

學(xué)員在學(xué)員臺(tái)利用登陸界面登陸全局用戶數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行身份授權(quán)和驗(yàn)證；

學(xué)員在學(xué)員臺(tái)上的界面操作滿足配電自動(dòng)化培訓(xùn)仿真系統(tǒng)運(yùn)行要求；

教員臺(tái)運(yùn)行MMI(人機(jī)界面)程序可以與分布于系統(tǒng)中任意節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫建立連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的透明訪問?？梢苑謩e訪問不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的學(xué)員臺(tái)的SCADA庫、網(wǎng)絡(luò)庫和仿真庫的內(nèi)容，為教員監(jiān)視和控制學(xué)員培訓(xùn)提供顯示界面；

教員臺(tái)上，在顯示針對(duì)不同學(xué)員臺(tái)內(nèi)容的畫面上進(jìn)行操作時(shí)，其動(dòng)作消息會(huì)發(fā)給相應(yīng)學(xué)員臺(tái)上的消息服務(wù)程序進(jìn)行處理，以達(dá)到針對(duì)不同學(xué)員培訓(xùn)過程進(jìn)行干預(yù)的目的；

教員臺(tái)的界面響應(yīng)模塊可以通過管理數(shù)據(jù)庫來建立教員臺(tái)同不同節(jié)點(diǎn)的學(xué)員臺(tái)之間的聯(lián)系，進(jìn)而建立數(shù)據(jù)庫的訪問；

教員對(duì)畫面上的數(shù)據(jù)操作，對(duì)不同學(xué)員臺(tái)來說是透明的，包括本地貨非本地的；

教員利用教案管理顯示界面完成教案保存、教案裝載操作，教案統(tǒng)一保存在教員臺(tái)上，并按要求下裝到學(xué)員臺(tái)，供學(xué)員使用。

基于以上的考慮，配電自動(dòng)化培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流和消息流參見圖2。教員臺(tái)可以對(duì)不同學(xué)員臺(tái)的培訓(xùn)仿真進(jìn)行過程控制和管理，并對(duì)教案進(jìn)行統(tǒng)一的管理。學(xué)員臺(tái)進(jìn)行培訓(xùn)仿真各個(gè)服務(wù)，利用事件信息模塊響應(yīng)教員界面操作。

基于ePACS-5000平臺(tái)的設(shè)計(jì)

ePACS-5000實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用分布式體系結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)庫的實(shí)體可配置在系統(tǒng)的任一節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)各個(gè)副本的同步，應(yīng)用程序既可以通過Client Only方式直接存取本地庫，也可通過Client/Server方式訪問任一結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫。

為提高實(shí)時(shí)庫的訪問效率，ePACS-5000數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)允許實(shí)時(shí)庫按應(yīng)用分布，即應(yīng)用所需要的數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用軟件分布在同樣的節(jié)點(diǎn)。每個(gè)實(shí)時(shí)庫只有一個(gè)主本，其他都是副本。系統(tǒng)管理保證數(shù)據(jù)庫的主本與應(yīng)用的值班節(jié)點(diǎn)一致，這樣，保證應(yīng)用程序可以直接訪問本地庫，避免網(wǎng)絡(luò)延遲，提高訪問的實(shí)時(shí)性。

ePACS-5000的網(wǎng)絡(luò)通信代理中間件(以下簡稱為網(wǎng)絡(luò)中間件)，是面向分布式應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)中間件，實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)中可靠的、高效的、實(shí)時(shí)的跨平臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸，保證了數(shù)據(jù)在教員臺(tái)與學(xué)員臺(tái)之間的快速傳遞。

數(shù)據(jù)庫功能設(shè)計(jì)

a.身份認(rèn)證數(shù)據(jù)庫位于教員臺(tái)和學(xué)員臺(tái)，利用平臺(tái)同步機(jī)制進(jìn)行同步更新；學(xué)員臺(tái)利用本地節(jié)點(diǎn)的登陸界面進(jìn)行身份認(rèn)證，行使學(xué)員功能；教員在教員臺(tái)登陸行使教員功能；

b.SCADA應(yīng)用、告警應(yīng)用及其相關(guān)數(shù)據(jù)庫位于學(xué)員臺(tái)，便于不同學(xué)員臺(tái)上的學(xué)員針對(duì)不同仿真案例進(jìn)行SCADA仿真研究；

c.培訓(xùn)仿真應(yīng)用及其相關(guān)數(shù)據(jù)庫位于學(xué)員臺(tái)，為培訓(xùn)仿真應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持，完成以下基本功能：

(1)仿真一次系統(tǒng)，模擬電力系統(tǒng)在正常和緊急狀態(tài)下的靜態(tài)運(yùn)行情況；

(2)仿真二次系統(tǒng)，針對(duì)故障發(fā)生時(shí)自動(dòng)裝置保護(hù)模塊進(jìn)行仿真；

(3)仿真SCADA系統(tǒng)，四遙功能，仿真數(shù)據(jù)庫事件驅(qū)動(dòng)；

(4)仿真饋線自動(dòng)化動(dòng)作情況，仿真故障隔離、恢復(fù)供電過程；

(5)教員仿真控制功能，教員可靈活設(shè)置各種事件，編制各種教案，并有足夠的教案進(jìn)行演示和培訓(xùn)，可以很方便的建立培訓(xùn)的初始條件。培訓(xùn)時(shí)，教員還可以很方便的設(shè)置、修改、刪除和插入各種事件，執(zhí)行學(xué)員下達(dá)的各種調(diào)度命令，控制和監(jiān)視培訓(xùn)進(jìn)程，同時(shí)提供畫面操作方式和菜單操作方式兩種操作方式，并具有暫停、恢復(fù)、快照(人工和自動(dòng))、快放、倒回重放和慢速演示等功能，使教員臺(tái)的操作靈活、方便。

d.教案列表庫位于學(xué)員臺(tái)，為培訓(xùn)時(shí)裝載教案提供支持；

e.登陸學(xué)員臺(tái)管理數(shù)據(jù)庫運(yùn)行于教員臺(tái)，為教員打開針對(duì)不同學(xué)員臺(tái)顯示界面提供支持，為顯示界面(MMI)讀取不同學(xué)員臺(tái)的數(shù)據(jù)庫對(duì)象提供支持；

f.教案管理數(shù)據(jù)庫運(yùn)行于教員臺(tái)，提供教案進(jìn)行統(tǒng)一管理的數(shù)據(jù)支持，完成以下基本功能：

(1)可把學(xué)員臺(tái)具有教學(xué)或培訓(xùn)價(jià)值的連續(xù)事件過程，包括初始狀態(tài)的建立、故障事件的設(shè)置、復(fù)原操作或一些典型的標(biāo)準(zhǔn)操作等存作教案并導(dǎo)入以供反復(fù)調(diào)用；

(2)學(xué)員臺(tái)培訓(xùn)仿真可以從任何一個(gè)本地保存的教案啟動(dòng)，本地教案全部保存在本地教案庫里管理；

(3)教案可以手工編輯，也可由某次成功的培訓(xùn)中的事件表保存而得，事件可以增加或刪除，并可以調(diào)整事件序列；

(4)所有的教案編輯操作均通過全圖形界面完成，各種事件可快捷地通過選擇圖上元件設(shè)備直接進(jìn)行設(shè)置，也可通過各類設(shè)置表格或通過設(shè)備列表選擇對(duì)應(yīng)設(shè)備來設(shè)置；

(5)教案可以在學(xué)員臺(tái)生成，然后導(dǎo)入教員臺(tái)的教案管理數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一管理；教員臺(tái)的教案管理數(shù)據(jù)庫也可以導(dǎo)出到學(xué)員臺(tái)供學(xué)員使用；教員利用教員臺(tái)管理界面對(duì)教案進(jìn)行(增、刪)管理操作。

學(xué)員臺(tái)功能設(shè)計(jì)

配電自動(dòng)化仿真應(yīng)用運(yùn)行于學(xué)員臺(tái)，包括SCADA仿真、數(shù)采仿真、告警服務(wù)、一次系統(tǒng)仿真、二次系統(tǒng)仿真、饋線自動(dòng)化(FA)仿真等。其支持教員針對(duì)培訓(xùn)進(jìn)行的干預(yù)操作，如：改變電網(wǎng)狀態(tài)，設(shè)置即時(shí)故障等。學(xué)員臺(tái)培訓(xùn)啟動(dòng)由教員執(zhí)行，學(xué)員在學(xué)員臺(tái)上，會(huì)被通知各種培訓(xùn)狀態(tài)(開始，暫停，結(jié)束)。

參見圖3，以教員考察學(xué)員針對(duì)故障的處理為例，配電自動(dòng)化培訓(xùn)仿真系統(tǒng)的工作過程為：

1.教員利用教員控制界面，進(jìn)行故障設(shè)置(如：t時(shí)刻，故障發(fā)生)；

2.教員利用教員控制界面啟動(dòng)仿真，潮流模塊針對(duì)此時(shí)的電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行潮流計(jì)算來仿真電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)；

3.此時(shí)學(xué)員利用學(xué)員控制界面，監(jiān)視電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)；

4.在t時(shí)刻，模擬故障(事件)，通過“事件信息模塊”通知“潮流模塊”計(jì)算此時(shí)的短路電流，“自動(dòng)裝置保護(hù)模塊”利用短路電流判斷是否啟動(dòng)繼電保護(hù)動(dòng)作，如動(dòng)作，啟動(dòng)仿真繼電保護(hù)動(dòng)作；動(dòng)作信息反饋給“事件信息模塊”；5.學(xué)員利用“數(shù)采模塊”觀察到故障和繼電保護(hù)動(dòng)作情況；

6.教員利用“畫面響應(yīng)模塊”反饋給“教員控制界面”，以獲取“保護(hù)動(dòng)作”信息；

7.在沒有饋線自動(dòng)化裝置的情況下，學(xué)員針對(duì)故障后，恢復(fù)供電進(jìn)行人工處理操作，通過控制命令->數(shù)采模塊-》操作開關(guān)；潮流模塊針對(duì)此時(shí)電網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行潮流計(jì)算來仿真電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)；

8.教員利用“教員控制界面”獲取此時(shí)電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)學(xué)員的處理進(jìn)行評(píng)價(jià)。

教員臺(tái)功能設(shè)計(jì)

a)教員控制界面

教員利用界面登陸管理器登陸針對(duì)不同學(xué)員臺(tái)的起始主畫面，利用此畫面及其關(guān)聯(lián)畫面可以對(duì)此學(xué)員臺(tái)的配電網(wǎng)仿真進(jìn)行控制，如：仿真過程控制、設(shè)置事件干預(yù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)等等。同時(shí)，利用畫面(單線圖，列表)可以觀察系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、學(xué)員操作以及自動(dòng)裝置保護(hù)模塊動(dòng)作情況。

畫面利用平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)通信功能同關(guān)聯(lián)學(xué)員臺(tái)進(jìn)行通訊：獲取數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，發(fā)送/接收消息。針對(duì)配電網(wǎng)仿真功能，每個(gè)學(xué)員都有各自的畫面響應(yīng)模塊(服務(wù)進(jìn)程)，響應(yīng)教員畫面消息。

b)教案管理

參見圖4，教案管理由教員完成，教員在學(xué)員機(jī)生成本地教案文件后可以導(dǎo)入到教員機(jī)的教案管理數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一管理，也可以導(dǎo)出到指定學(xué)員機(jī)的教案列表中，供學(xué)員機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)仿真使用。為了對(duì)教案進(jìn)行統(tǒng)一的管理，每一教案的數(shù)據(jù)庫記錄具有唯一標(biāo)識(shí)(ID)，標(biāo)識(shí)包含了學(xué)員機(jī)的名稱信息來進(jìn)行區(qū)分。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。