一種特高壓變電站運(yùn)行仿真的方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種特高壓變電站運(yùn)行仿真的方法及系統(tǒng)，步驟1：選擇用戶或者管理員進(jìn)行登錄，在管理員權(quán)限中對(duì)設(shè)備管理、資源管理、開關(guān)邏輯等內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置。步驟2：三維模型與屬性數(shù)據(jù)自動(dòng)相關(guān)聯(lián)，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)觸發(fā)。步驟3：建立客戶端和服務(wù)端之間的局域網(wǎng)。步驟4：?jiǎn)螜C(jī)版形式或者客戶端和服務(wù)端局域網(wǎng)模擬多個(gè)工作人員形式協(xié)同進(jìn)入特高壓變電站三維模擬場(chǎng)景，進(jìn)行場(chǎng)景漫游，坐標(biāo)定位。步驟5：在三維場(chǎng)景中進(jìn)行巡視和操作票操作，進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，對(duì)異常狀況和事故處理，同步定時(shí)存儲(chǔ)。步驟6：完成操作，評(píng)定輸出結(jié)果，實(shí)時(shí)保存進(jìn)度。本發(fā)明模擬變電站正常、異常和故障時(shí)的各種工況及操作過(guò)程，如設(shè)備巡視，操作票管理，異常狀況和事故處理。
【專利說(shuō)明】
一種特高壓變電站運(yùn)行仿真的方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及特高壓變電站運(yùn)行虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是針對(duì)特高壓變電站日常運(yùn)行維護(hù)管理的交互式協(xié)同作業(yè)仿真操作模式。
【背景技術(shù)】
[0002]特高壓輸電具有輸送距離遠(yuǎn)、容量大、占地少等特點(diǎn)，其已納入中國(guó)“十二五”規(guī)劃綱要。變電站作為特高壓輸電的重要組成部分，其運(yùn)行穩(wěn)定性是保障電力工業(yè)安全生產(chǎn)的重要措施，提高特高壓變電站操作人員的技術(shù)水平對(duì)保證電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的運(yùn)行十分重要。特高壓變電站運(yùn)行維護(hù)人員的技術(shù)手段成為保障變電站安全運(yùn)行的有力支撐。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)專門針對(duì)特高壓變電站的協(xié)作式模擬仿真系統(tǒng)還為空白，主要通過(guò)教材、視頻、PPt或者是現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的方式來(lái)講解整個(gè)特高壓變電站的運(yùn)行管理，傳統(tǒng)的模式難以達(dá)到預(yù)期的效果，特別是對(duì)于生疏的操作人員，很容易導(dǎo)致操作失誤所帶來(lái)的人身危險(xiǎn)和電網(wǎng)運(yùn)行的癱瘓；而在特高壓變電站中具有比較大的電磁輻射，長(zhǎng)時(shí)間身處變電站現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)身體會(huì)造成比較大的傷害。
[0004]實(shí)時(shí)三維仿真是人通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化、操作以及實(shí)時(shí)交互的環(huán)境。通過(guò)交互式的三維開發(fā)引擎，與C#語(yǔ)言相結(jié)合，處理諸如干涉、碰撞、摩擦、超靜定等常規(guī)物理學(xué)問題，來(lái)實(shí)現(xiàn)在顯示屏中展示三維的動(dòng)畫形式，并通過(guò)局域網(wǎng)多人協(xié)作的方式完成特高壓變電站的仿真操作。在國(guó)內(nèi)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)尚處于起步階段。大部分還停留在旅游景觀、地產(chǎn)開發(fā)等行業(yè)。作為國(guó)內(nèi)最早開始研究虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的北京航空航天大學(xué)，其研究的虛擬環(huán)境中物體物理特性表示和視覺接口硬件的開發(fā)，代表國(guó)內(nèi)虛擬現(xiàn)實(shí)理論技術(shù)的最高水平。另外，華東理工、浙江大學(xué)的也成功將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到生產(chǎn)過(guò)程模擬、事故應(yīng)急演練中，取得良好的效果。但是在特高壓變電站運(yùn)行維護(hù)管理中還未得到完全應(yīng)用，只是結(jié)合了三維動(dòng)畫的形式，并未形成支持網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)多用戶協(xié)作的模式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種特高壓變電站運(yùn)行仿真的方法及系統(tǒng)，其解決的技術(shù)問題是國(guó)內(nèi)專門針對(duì)特高壓變電站的協(xié)作式模擬仿真系統(tǒng)還為空白，容易導(dǎo)致操作失誤所帶來(lái)的人身危險(xiǎn)和電網(wǎng)運(yùn)行的癱瘓，也容易使得特高壓變電站中具有比較大的電磁輻射會(huì)對(duì)身體會(huì)造成比較大的傷害。
[0006]為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下方案:
[0007]—種特高壓變電站運(yùn)行仿真的方法及系統(tǒng)，步驟1:選擇用戶或者管理員進(jìn)行登錄，在管理員權(quán)限中對(duì)設(shè)備管理、資源管理、開關(guān)邏輯等內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置。
[0008]步驟2:三維模型與屬性數(shù)據(jù)自動(dòng)相關(guān)聯(lián)，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)觸發(fā)。
[0009]步驟3:建立客戶端和服務(wù)端之間的局域網(wǎng)。
[0010]步驟4:單機(jī)版形式或者客戶端和服務(wù)端局域網(wǎng)模擬多個(gè)工作人員形式協(xié)同進(jìn)入特高壓變電站三維模擬場(chǎng)景，進(jìn)行場(chǎng)景漫游，坐標(biāo)定位。
[0011]步驟5:在三維場(chǎng)景中進(jìn)行巡視和操作票操作，進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，對(duì)異常狀況和事故處理，同步定時(shí)存儲(chǔ)。
[0012]步驟6:完成操作，評(píng)定輸出結(jié)果，實(shí)時(shí)保存進(jìn)度。
[0013]所述步驟I中，采用C/S局域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式。分布式部署，多用戶同時(shí)登陸系統(tǒng)考核，登陸系統(tǒng)選擇角色，管理員角色主機(jī)配置為服務(wù)器，其他主機(jī)作為客戶端?？蛻舳擞脩舻顷懞笙蚍?wù)器上傳位置坐標(biāo)，管理員實(shí)時(shí)掌握考核人員位置。系統(tǒng)登入方式采用功能權(quán)限管理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其基于角色訪問控制技術(shù)RBAC，系統(tǒng)管理員可以根據(jù)職能或機(jī)構(gòu)的需求策略來(lái)創(chuàng)建角色、給角色分配權(quán)限并給用戶分配角色，用戶能夠訪問的權(quán)限由該用戶擁有的角色權(quán)限集合決定，即把整個(gè)訪問控制過(guò)程分成2步:訪問權(quán)限與角色相關(guān)聯(lián)，角色再與用戶關(guān)聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)用戶與訪問權(quán)限的邏輯分離。引入Role，隔離User(即動(dòng)作主體)與Privilege (權(quán)限)，當(dāng)一個(gè)角色被指定給一個(gè)用戶時(shí)，此用戶就擁有了該角色所包含的權(quán)限。
[0014]所述步驟2中，系統(tǒng)采用圖、模、庫(kù)一體化建模方式，利用三維軟件建立變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、電容器、電抗器、母線等高精度三維模型并關(guān)聯(lián)設(shè)備參數(shù)。可以查詢?cè)O(shè)備的分類、型號(hào)、設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備動(dòng)態(tài)等信息。例如:設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)主要有主變壓器、斷路器和開關(guān)柜的絕緣特性、溫濕度、氣體壓力和機(jī)械特性方面的數(shù)據(jù)。
[0015]借助人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將眾多設(shè)備以神經(jīng)節(jié)點(diǎn)的方式進(jìn)行模擬，讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)能對(duì)各種變化做出相應(yīng)的反應(yīng)，以保證模擬系統(tǒng)最終穩(wěn)定地收斂出最終的結(jié)果。其中要處理好每個(gè)節(jié)點(diǎn)容錯(cuò)性，以保證模擬系統(tǒng)平滑、連續(xù)地運(yùn)行:
[0016]步驟2-1:抽象變電站內(nèi)主要線路、設(shè)備在運(yùn)行中的主要影響因素，形成數(shù)學(xué)模型。為每個(gè)數(shù)學(xué)模型編制反應(yīng)器，添加接收和傳播渠道(單向或雙向)。能對(duì)所有渠道傳送來(lái)的信息做出反應(yīng)，再將反應(yīng)結(jié)果通過(guò)渠道傳播出去。
[0017]步驟2-2:每個(gè)數(shù)學(xué)模型集合必須是收斂的，以保證整個(gè)系統(tǒng)最終能穩(wěn)定地收斂出計(jì)算結(jié)果，即變電站的運(yùn)行狀態(tài)。
[0018]步驟2-3:為數(shù)學(xué)模型添加適當(dāng)?shù)娜蒎e(cuò)機(jī)制，防止不連續(xù)的空間出現(xiàn)，以保證模擬系統(tǒng)平滑、穩(wěn)定地運(yùn)行。
[0019]步驟2-4:反應(yīng)器的精度應(yīng)該是可調(diào)的，且在可調(diào)范圍內(nèi)都是連續(xù)且收斂的。通過(guò)調(diào)整反應(yīng)器的精度，可以在模擬結(jié)果的精細(xì)程度和系統(tǒng)的運(yùn)行速度之間協(xié)調(diào)。
[0020]步驟2-5:當(dāng)出現(xiàn)容錯(cuò)機(jī)制無(wú)法處理的情況，如發(fā)散、離散等。系統(tǒng)必須能夠立即停止模擬，而不是以錯(cuò)誤的結(jié)果繼續(xù)模擬下去。
[0021]借助人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以更有效的處理各節(jié)點(diǎn)的運(yùn)算關(guān)系，提升模擬計(jì)算的效率和穩(wěn)定性。系統(tǒng)必須有足夠快的速度來(lái)保證數(shù)學(xué)模型的計(jì)算和計(jì)算結(jié)果在虛擬場(chǎng)景中的可視化輸出。通過(guò)變電站模擬運(yùn)行技術(shù)可實(shí)現(xiàn)變電站與數(shù)字化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)混合仿真。系統(tǒng)采用電網(wǎng)實(shí)時(shí)模擬、電子式互感器模擬、常規(guī)互感器模擬、GOOSE采集、光串口切換、二次回路切換與變電站真實(shí)的一、二次設(shè)備相連接，構(gòu)成一個(gè)完整的智能變電站閉環(huán)模擬系統(tǒng)。
[0022]所述步驟3中，服務(wù)器與客戶端之間采用Socket的通信類型，在這種工作過(guò)程中首先啟動(dòng)服務(wù)器端，通過(guò)調(diào)用socketO函數(shù)建立一個(gè)socket對(duì)象，然后調(diào)用BindO函數(shù)將該Socket對(duì)象和本地網(wǎng)絡(luò)地址綁定到一起。再調(diào)用ListenO函數(shù)使該Socket對(duì)象處于偵聽狀態(tài)，并規(guī)定它的最大請(qǐng)求的數(shù)量。簡(jiǎn)要交互方式為:
[0023]步驟3-1:客戶端提出一個(gè)連接請(qǐng)求；
[0024]步驟3-2:服務(wù)器接收到客戶端的請(qǐng)求，并進(jìn)行分析處理；
[0025]步驟3-3:服務(wù)器將運(yùn)行處理的結(jié)果返回給客戶端。
[0026]所述步驟4中，根據(jù)任務(wù)要求選擇單機(jī)模式或者局域網(wǎng)多客戶端模式在虛擬場(chǎng)景中操作，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立或協(xié)同考核作業(yè)。獨(dú)立作業(yè)時(shí)，客戶端自主進(jìn)行模擬。協(xié)同作業(yè)時(shí)，服務(wù)端可發(fā)布任務(wù)給各主機(jī)，各主機(jī)完成所屬的任務(wù)后，上報(bào)結(jié)果，系統(tǒng)對(duì)整體結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。整個(gè)系統(tǒng)真實(shí)模擬特高壓變電站運(yùn)行協(xié)作及各自獨(dú)立操作過(guò)程。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)使用文本數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)。支持自主配置和事故預(yù)置。對(duì)全站主要設(shè)備模型編譯反應(yīng)器，開放接口，支持設(shè)備模型更新、運(yùn)行過(guò)程更新如圖。
[0027]對(duì)角色所在的三維場(chǎng)景進(jìn)行前期模型創(chuàng)建，根據(jù)收集資料、照片、圖紙、說(shuō)明書等參數(shù)，對(duì)場(chǎng)景、土建、設(shè)備、工器具等進(jìn)行三維建模。對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，處理UV、貼圖等基本信息，模型分級(jí)、打組、建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。模型對(duì)象化、添加屬性、功能、反應(yīng)器信息。模型文件的大小在一定程度上反映了模型的復(fù)雜程度，通過(guò)采用紋理映射、紋理壓縮和實(shí)例等技術(shù)可以直接減小模型文件的大小，提高模型在系統(tǒng)中存儲(chǔ)、加載和繪制的速度，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互性。
[0028]所述步驟5中，在變電站虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行操作票操作和設(shè)備巡視，采用實(shí)時(shí)交互技術(shù)，根據(jù)開放、易修改、便于維護(hù)為設(shè)計(jì)理念，在保證合理的顯示效果時(shí)，模型控制、邏輯控制、節(jié)點(diǎn)綁定等過(guò)程以代碼進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。利用代碼進(jìn)行事件預(yù)制，用戶在應(yīng)用平臺(tái)下與觸發(fā)事件。開發(fā)平臺(tái)下的C#代碼實(shí)時(shí)進(jìn)行控制和反饋，控制場(chǎng)景中模型進(jìn)行響應(yīng)和邏輯判讀。對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的組合和劃分，保持?jǐn)?shù)據(jù)分界的清晰以及數(shù)據(jù)的獨(dú)立性，將圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行分離。必要時(shí)通過(guò)系統(tǒng)的擴(kuò)展性，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)充以及修改，實(shí)現(xiàn)在多客戶端和服務(wù)器間操作數(shù)據(jù)同步存儲(chǔ)以及實(shí)時(shí)顯示。
[0029]所述步驟6中，考核系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系充分考慮實(shí)際操作過(guò)程中每個(gè)工作步驟在技術(shù)上的重要性、操作的難度和誤操作可能造成的危害程度的基礎(chǔ)上進(jìn)行評(píng)分。并為這些指標(biāo)作了適當(dāng)?shù)姆旨?jí)，不同級(jí)別能獲得或丟失的分?jǐn)?shù)不一樣。
[0030]評(píng)價(jià)體系中，各個(gè)步驟的重要級(jí)和包含的分?jǐn)?shù)可以根據(jù)實(shí)際的工況進(jìn)行適當(dāng)合理的調(diào)整。注意，調(diào)整評(píng)分體系中任何一個(gè)步驟(step)的重要級(jí)，會(huì)影響其他工步的分?jǐn)?shù)含量(score)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)整個(gè)調(diào)整后的評(píng)價(jià)體系(Value Sys)進(jìn)行重新平衡計(jì)算。
[0031]該特高壓變電站運(yùn)行仿真的方法及系統(tǒng)具有以下有益效果:
[0032](I)本發(fā)明基于socket網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的特高壓變電站仿真協(xié)作運(yùn)行的方法及系統(tǒng)，模擬變電站正常、異常和故障時(shí)的各種工況及操作過(guò)程，如設(shè)備巡視，操作票管理，異常狀況和事故處理。
[0033](2)本發(fā)明通過(guò)管理員權(quán)限對(duì)變電站底層數(shù)據(jù)，如電流、電壓、設(shè)備溫度等進(jìn)行修改，系統(tǒng)自動(dòng)將數(shù)據(jù)與變電站相關(guān)設(shè)備關(guān)聯(lián)，并連續(xù)不斷地輸出電壓、電流等信號(hào)。
[0034](3)本發(fā)明通過(guò)socket網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)多客戶端多角色協(xié)同作業(yè)模式，輸入判斷根據(jù)處理后的信號(hào)判斷此時(shí)虛擬設(shè)備的狀態(tài)是否發(fā)生變化并將這種變化實(shí)時(shí)地反映到虛擬變電站中，通過(guò)交互式的模擬操作，提高操作人員的技術(shù)技能水平，實(shí)現(xiàn)特高壓變電站的可靠、經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。
【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1:本發(fā)明特高壓變電站運(yùn)行仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖2:本發(fā)明特高壓變電站運(yùn)行仿真系統(tǒng)的RBAC權(quán)限模型示意圖；
[0037]圖3:本發(fā)明特高壓變電站運(yùn)行仿真系統(tǒng)的變電站模擬運(yùn)行示意圖；
[0038]圖4:本發(fā)明特高壓變電站運(yùn)行仿真系統(tǒng)的協(xié)同作業(yè)流程圖；
[0039]圖5:本發(fā)明特高壓變電站運(yùn)行仿真系統(tǒng)的操作票模塊結(jié)構(gòu)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面結(jié)合圖1至圖5，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:
[0041]1、在圖1中提供了特高壓變電站運(yùn)行仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，具體形式如下所述:
[0042]步驟1:用戶采用單機(jī)獨(dú)立作業(yè)或者多人協(xié)同作業(yè)的形式，劃分兩種不同的權(quán)限管理模式(管理員和用戶)，并通過(guò)該模塊與特高壓虛擬變電站交互并模擬變電站的操作，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)觸發(fā)。
[0043]步驟2:特高壓虛擬變電站對(duì)于用戶是可見的，用戶進(jìn)入系統(tǒng)之后的三維模擬場(chǎng)景，用戶可直接在三維場(chǎng)景中模擬各種操作，例如設(shè)備信息管理，操作票，設(shè)備巡視。
[0044]步驟3:輸出判斷首先判斷特高壓虛擬變電站的系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)是否發(fā)生變化，再根據(jù)所發(fā)生的變化來(lái)改變特高壓變電站運(yùn)行仿真系統(tǒng)的計(jì)算條件。例如，如果虛擬變電站斷路器的狀態(tài)發(fā)生變化則特高壓變電站運(yùn)行仿真系統(tǒng)模塊將重新計(jì)算變電站的電流變化。
[0045]步驟4:特高壓變電站仿真協(xié)作系統(tǒng)平臺(tái)能夠?qū)ψ冸娬镜恼＿\(yùn)行、異常狀況及事故處理等情況進(jìn)行仿真并連續(xù)不斷地輸出電壓、電流、溫度等信號(hào)。在建立仿真模型時(shí)考慮了變電站的一次設(shè)備及其操作機(jī)構(gòu)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置及綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的詳細(xì)模型。
[0046]步驟5:信號(hào)處理對(duì)“特高壓變電站仿真協(xié)作系統(tǒng)平臺(tái)”模塊輸出的信號(hào)進(jìn)行處理后將其送入“輸入判斷”模塊。
[0047]步驟6:輸入判斷根據(jù)處理后的信號(hào)判斷此時(shí)虛擬設(shè)備的狀態(tài)是否發(fā)生變化并將這種變化實(shí)時(shí)地反映到特高壓虛擬變電站中。
[0048]2、用戶選擇角色系統(tǒng)登入，如圖2所示為用戶角色權(quán)限分配，具體如下:
[0049]多用戶同時(shí)登陸系統(tǒng)考核，登陸系統(tǒng)選擇角色，管理員角色主機(jī)配置為服務(wù)器，其他主機(jī)作為客戶端。權(quán)限被賦予角色，而不是用戶，當(dāng)一個(gè)角色被指定給一個(gè)用戶時(shí)，此用戶就擁有了該角色所包含的權(quán)限。首先指定一個(gè)用戶，給定該用戶的角色，以及角色的權(quán)限，一般在本系統(tǒng)中，被劃分為用戶和管理員的角色，每種角色確定了其操作權(quán)限，無(wú)需再重新劃分權(quán)限，通過(guò)角色也就確定了其目標(biāo)和操作權(quán)限。
[0050]3、管理員角色對(duì)系統(tǒng)基本設(shè)置包括設(shè)備管理、資源管理、開關(guān)邏輯、操作票管理、巡視管理、故障設(shè)置、用戶管理的內(nèi)容進(jìn)行修改，將設(shè)備信息與設(shè)備三維模型進(jìn)行相關(guān)聯(lián)，具體如下:
[0051]利用三維軟件建立變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、電容器、電抗器、母線等高精度三維模型并關(guān)聯(lián)設(shè)備參數(shù)。可以查詢?cè)O(shè)備的分類、型號(hào)、設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備動(dòng)態(tài)等信息。例如:在設(shè)備管理器中，可以對(duì)壓力容器、避雷器、油位計(jì)、開關(guān)充能、主變、高抗、站用變等進(jìn)行設(shè)置，在主變中可以改變其三相相電壓，線電壓，電流，有功功率等，改變的設(shè)備信息在仿真系統(tǒng)中重新進(jìn)行電流、電壓等的計(jì)算，將虛擬場(chǎng)景的三維設(shè)備與設(shè)備數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，形成節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)輸入信息進(jìn)行反饋，設(shè)置整個(gè)網(wǎng)絡(luò)報(bào)警、容錯(cuò)等機(jī)制。反饋信息通過(guò)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，改變模型屬性，表現(xiàn)出對(duì)應(yīng)行為，直觀展示后果。全過(guò)程展示操作或異常工作設(shè)備狀態(tài)和后果。通過(guò)結(jié)合聲效、光影報(bào)警等效果，突破現(xiàn)有運(yùn)行管理以示意的形式展示的困境，直觀、真實(shí)。
[0052]4、根據(jù)要求選擇單機(jī)形式或者多用戶協(xié)作形式進(jìn)行模擬操作，現(xiàn)以局域網(wǎng)多角色協(xié)作方式進(jìn)行說(shuō)明，具體描述局域網(wǎng)建立方式:
[0053]步驟1:首先服務(wù)器端輸入本機(jī)的IP和默認(rèn)的端口，建立服務(wù)器。
[0054]步驟2:用戶端輸入服務(wù)器端的IP和端口，選擇連接服務(wù)器，與服務(wù)器端的仿真系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備數(shù)據(jù)同時(shí)，實(shí)時(shí)更新。
[0055]步驟3:服務(wù)器端可以顯示用戶數(shù)量以及用戶名稱，在此基礎(chǔ)上，根據(jù)接下來(lái)需要操作的要求來(lái)選擇網(wǎng)絡(luò)連接方式，聯(lián)機(jī)模式和教學(xué)模式。聯(lián)機(jī)模式為多用戶協(xié)同模擬操作的方式；教學(xué)模式為用戶跟隨服務(wù)器端的視角進(jìn)行觀看，不能操作。
[0056]5、根據(jù)聯(lián)機(jī)模式，在三維變電站中進(jìn)行協(xié)同作業(yè)，如圖4所示，具體形式如下:
[0057]服務(wù)端可發(fā)布任務(wù)給各主機(jī)，各主機(jī)完成所屬的任務(wù)后，上報(bào)結(jié)果，系統(tǒng)對(duì)整體結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。整個(gè)系統(tǒng)真實(shí)模擬特高壓變電站運(yùn)行協(xié)作及各自獨(dú)立操作過(guò)程。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)使用文本數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)。支持自主配置和事故預(yù)置。對(duì)全站主要設(shè)備模型編譯反應(yīng)器，開放接口，支持設(shè)備模型更新、運(yùn)行過(guò)程更新。
[0058]6、在三維變電站中進(jìn)行操作票、巡視、異常狀況和事故處理等操作，現(xiàn)以操作票為例進(jìn)行說(shuō)明如圖5:
[0059]典型操作票規(guī)則設(shè)計(jì)系統(tǒng)是為具有管理權(quán)限的用戶設(shè)計(jì)的一套特殊人機(jī)交互機(jī)制，其作用在于讓用戶能夠通過(guò)簡(jiǎn)便方法建立變電站典型操作票執(zhí)行規(guī)則，并與三維仿真系統(tǒng)交互實(shí)現(xiàn)雙向規(guī)則建立與解析功能。
[0060]對(duì)運(yùn)行人員的工作方式和思維習(xí)慣在操作票處理子系統(tǒng)加以考慮。主要考慮因素有開票過(guò)程、同班多任務(wù)連續(xù)、同任務(wù)多班延續(xù)等；操作票的打印、記錄、歸檔、查詢等處理功能均按應(yīng)答式流程設(shè)計(jì)，操作票管理系統(tǒng)可以執(zhí)行。
[0061]典型操作票規(guī)則設(shè)計(jì)子系統(tǒng)提供針對(duì)操作票的通用規(guī)則設(shè)計(jì)，結(jié)合三維模型對(duì)象庫(kù)和操作規(guī)則庫(kù)信息，定義操作規(guī)程，為操作票培訓(xùn)和仿真提供定義和智能編譯解釋功能，每個(gè)元件的操作規(guī)則都存儲(chǔ)在規(guī)則庫(kù)中，在操作票程序運(yùn)行時(shí)自動(dòng)與所發(fā)操作項(xiàng)比較，符合條件方可開出票，否則此操作項(xiàng)被拒開并告警。按照操作票的內(nèi)容對(duì)變電站中的設(shè)備模型進(jìn)行模擬操作，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)才做后所做的反映進(jìn)行內(nèi)容文檔管理、記錄以及歸檔。并在所有操作完成后通過(guò)考核評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算評(píng)定，輸出結(jié)果。
[0062]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性的描述，顯然本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種特高壓變電站運(yùn)行仿真的方法，包括以下步驟: 步驟1:采用C/S局域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式，選擇客戶端用戶或者管理員進(jìn)行登錄，在管理員權(quán)限中對(duì)設(shè)備管理、資源管理和開關(guān)邏輯等內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置；客戶端用戶登陸后向服務(wù)器上傳位置坐標(biāo)，管理員實(shí)時(shí)掌握考核人員位置；登入方式采用功能權(quán)限管理技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，基于角色訪問控制技術(shù)RBAC權(quán)限，管理員根據(jù)職能或機(jī)構(gòu)的需求策略來(lái)創(chuàng)建角色、給角色分配權(quán)限并給客戶端用戶分配角色，客戶端用戶能夠訪問的權(quán)限由該用戶擁有的角色權(quán)限集合決定，即把整個(gè)訪問控制過(guò)程分成兩步:訪問權(quán)限與角色相關(guān)聯(lián)；角色再與用戶關(guān)聯(lián)；從而實(shí)現(xiàn)客戶端用戶與訪問權(quán)限的邏輯分離； 步驟2:三維模型與屬性數(shù)據(jù)自動(dòng)相關(guān)聯(lián)，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)觸發(fā)；采用圖、模和庫(kù)一體化建模方式，利用三維軟件建立變電站中變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、電容器、電抗器以及母線各設(shè)備高精度三維模型并關(guān)聯(lián)上述設(shè)備參數(shù)；借助人工智能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將上述設(shè)備以神經(jīng)節(jié)點(diǎn)的方式進(jìn)行模擬，讓每個(gè)節(jié)點(diǎn)能對(duì)各種變化做出相應(yīng)的反應(yīng)，以保證模擬系統(tǒng)最終穩(wěn)定地收斂出最終的結(jié)果； 步驟3:建立客戶端和服務(wù)端之間的局域網(wǎng)； 步驟4:單機(jī)版形式或者客戶端和服務(wù)端局域網(wǎng)模擬多個(gè)工作人員形式協(xié)同進(jìn)入特高壓變電站三維模擬場(chǎng)景，進(jìn)行場(chǎng)景漫游，坐標(biāo)定位； 步驟5:在三維場(chǎng)景中進(jìn)行巡視和操作票操作，進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入，對(duì)異常狀況和事故處理，同步定時(shí)存儲(chǔ)； 步驟6:完成操作，評(píng)定輸出結(jié)果，實(shí)時(shí)保存進(jìn)度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述特高壓變電站運(yùn)行仿真的方法，其特征在于:所述步驟I中采用分布式部署，多用戶同時(shí)登陸系統(tǒng)考核，登陸系統(tǒng)選擇角色，管理員角色主機(jī)配置為服務(wù)器，其他主機(jī)作為客戶端。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述特高壓變電站運(yùn)行仿真的方法，其特征在于:步驟2中采用電網(wǎng)實(shí)時(shí)模擬、電子式互感器模擬、常規(guī)互感器模擬、GOOSE采集、光串口切換、二次回路切換與變電站真實(shí)的一、二次設(shè)備相連接，構(gòu)成一個(gè)完整的智能變電站閉環(huán)模擬系統(tǒng)；步驟2-1:抽象變電站中變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、電容器、電抗器以及母線各設(shè)備在運(yùn)行中的主要影響因素，形成數(shù)學(xué)模型；為每個(gè)數(shù)學(xué)模型編制反應(yīng)器，添加單向或雙向的接收和傳播渠道；能對(duì)所有渠道傳送來(lái)的信息做出反應(yīng)，再將反應(yīng)結(jié)果通過(guò)渠道傳播出去；步驟2-2:每個(gè)數(shù)學(xué)模型集合必須是收斂的，以保證整個(gè)系統(tǒng)最終能穩(wěn)定地收斂出計(jì)算結(jié)果，即變電站的運(yùn)行狀態(tài)；步驟2-3:為數(shù)學(xué)模型添加適當(dāng)?shù)娜蒎e(cuò)機(jī)制，防止不連續(xù)的空間出現(xiàn)，以保證模擬系統(tǒng)平滑、穩(wěn)定地運(yùn)行；步驟2-4:反應(yīng)器的精度應(yīng)該是可調(diào)的，且在可調(diào)范圍內(nèi)都是連續(xù)且收斂的；通過(guò)調(diào)整反應(yīng)器的精度，可以在模擬結(jié)果的精細(xì)程度和系統(tǒng)的運(yùn)行速度之間協(xié)調(diào)；步驟2-5:當(dāng)出現(xiàn)容錯(cuò)機(jī)制無(wú)法處理的情況，必須能夠立即停止模擬，而不是以錯(cuò)誤的結(jié)果繼續(xù)模擬下去。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述特高壓變電站運(yùn)行仿真的方法，其特征在于:所述步驟3中，月艮務(wù)器與客戶端之間采用Socket的通信類型，在這種工作過(guò)程中首先啟動(dòng)服務(wù)器端，通過(guò)調(diào)用socket()函數(shù)建立一個(gè)socket對(duì)象，然后調(diào)用Bind()函數(shù)將該Socket對(duì)象和本地網(wǎng)絡(luò)地址綁定到一起；再調(diào)用Listen ()函數(shù)使該Socket對(duì)象處于偵聽狀態(tài)，并規(guī)定它的最大請(qǐng)求的數(shù)量；具體交互方式為:步驟3-1:客戶端提出一個(gè)連接請(qǐng)求；步驟3-2:服務(wù)器接收到客戶端的請(qǐng)求，并進(jìn)行分析處理；步驟3-3:服務(wù)器將運(yùn)行處理的結(jié)果返回給客戶端。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述特高壓變電站運(yùn)行仿真的方法，其特征在于:所述步驟4中，根據(jù)任務(wù)要求選擇單機(jī)模式或者局域網(wǎng)多客戶端模式在虛擬場(chǎng)景中操作，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立或協(xié)同考核作業(yè)；獨(dú)立作業(yè)時(shí)，客戶端自主進(jìn)行模擬；協(xié)同作業(yè)時(shí)，服務(wù)端可發(fā)布任務(wù)給各主機(jī)，各主機(jī)完成所屬的任務(wù)后，上報(bào)結(jié)果，模擬系統(tǒng)對(duì)整體結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)；整個(gè)模擬系統(tǒng)真實(shí)模擬特高壓變電站運(yùn)行協(xié)作及各自獨(dú)立操作過(guò)程；系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)使用文本數(shù)據(jù)加密存儲(chǔ)；支持自主配置和事故預(yù)置；對(duì)全站主要設(shè)備模型編譯反應(yīng)器，開放接口，支持設(shè)備模型更新和運(yùn)行過(guò)程更新。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述特高壓變電站運(yùn)行仿真的方法，其特征在于:所述步驟4中，對(duì)角色所在的三維場(chǎng)景進(jìn)行前期模型創(chuàng)建，根據(jù)收集資料、照片、圖紙、說(shuō)明書等參數(shù)，對(duì)場(chǎng)景、土建、設(shè)備、工器具等進(jìn)行三維建模；對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，處理UV、貼圖等基本信息，模型分級(jí)、打組、建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；模型對(duì)象化、添加屬性、功能、反應(yīng)器信息；通過(guò)采用紋理映射、紋理壓縮和實(shí)例技術(shù)直接減小模型文件的大小，提高模型在系統(tǒng)中存儲(chǔ)、加載和繪制的速度，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互性。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任何一項(xiàng)所述特高壓變電站運(yùn)行仿真的方法，其特征在于:所述步驟5中，在變電站虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行操作票操作和設(shè)備巡視，采用實(shí)時(shí)交互技術(shù)，在保證合理的顯示效果時(shí)，模型控制、邏輯控制、節(jié)點(diǎn)綁定等過(guò)程以代碼進(jìn)行實(shí)現(xiàn)；利用代碼進(jìn)行事件預(yù)制，用戶在應(yīng)用平臺(tái)下與觸發(fā)事件；開發(fā)平臺(tái)下的C#代碼實(shí)時(shí)進(jìn)行控制和反饋，控制場(chǎng)景中模型進(jìn)行響應(yīng)和邏輯判讀；對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的組合和劃分，保持?jǐn)?shù)據(jù)分界的清晰以及數(shù)據(jù)的獨(dú)立性，將圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行分離；必要時(shí)通過(guò)系統(tǒng)的擴(kuò)展性，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)充以及修改，實(shí)現(xiàn)在多客戶端和服務(wù)器間操作數(shù)據(jù)同步存儲(chǔ)以及實(shí)時(shí)顯示。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任何一項(xiàng)所述特高壓變電站運(yùn)行仿真的方法，其特征在于:所述步驟6中，考核系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系充分考慮實(shí)際操作過(guò)程中每個(gè)工作步驟在技術(shù)上的重要性、操作的難度和誤操作可能造成的危害程度的基礎(chǔ)上進(jìn)行評(píng)分。并為這些指標(biāo)作了適當(dāng)?shù)姆旨?jí)，不同級(jí)別能獲得或丟失的分?jǐn)?shù)不一樣。9.一種使用權(quán)利要求1-8中任何一項(xiàng)方法的系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】G09B9/00GK105869470SQ201510279734
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年5月28日
【發(fā)明人】黃石磊, 劉文海, 章海斌, 蒲道杰, 李永熙, 朱俊, 曹魏巍, 林飛, 鄭君華, 任雅萍, 潘金龍, 李宏濤
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司檢修公司, 北京博超時(shí)代軟件有限公司