一种支持一对多模式的配电自动化培训仿真系统的制作方法

本发明涉及培训仿真系统，尤其涉及一种支持一对多模式的配电自动化培训仿真系统。

背景技术：

配电网调度培训仿真系统是现代计算机软硬件技术和电力系统分析技术相结合的产物，其主要目的是针对配电网的调度人员进行系统的培训。配电网调度培训仿真系统其中一项重要的功能，就是利用教员编制的教案对学员进行特定场景的培训教学。教案可以包含一系列的连续事件，如：负荷的变化、系统运行方式的改变、故障事件、教员的操作事件等等。教案可以被反复使用，针对学员特定难点进行定制，利用实时系统的这时场景可以录制教案以供培训使用。因此，一个精心编制的教案对教员的要求很高，可以利用真实的培训场景帮助学员熟悉和掌握配电自动化系统的运行。对于配电自动化仿真系统支持灵活的数据库和计算方式配置，既可以在多个计算机上分布式运行，可以让多个学员运行不同教案的情况下互不干扰。可以根据需求灵活地将一部分数据库和计算进行集中组合，可以将数据库和计算都集中到一台计算机上，实现集中式管理，支持一个教员基于相同或不同教案，同时培训多个学员的功能。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种支持一对多模式的配电自动化培训仿真系统，其支持一对多的教学方式；充分利用硬件资源，节省投资成本；真实度高和可升级性好。

本发明采用的技术方案是：

一种支持一对多模式的配电自动化培训仿真系统，包括教员台和至少一个学员台，其中所述教员台包括教员控制界面，所述学员台包括画面响应模块、学员控制界面、潮流模块、数采模块、事件信息模块和自动装置保护模块；

所述画面响应模块分别与所述教员控制界面和所述事件信息模块连接；所述潮流模块分别与所述教员控制界面、事件信息模块、自动装置保护模块和数采模块连接；所述数采模块分别与所述学员控制界面、事件信息模块连接；所述自动装置保护模块与所述事件信息模块连接；

通过所述教员控制界面启动仿真，所述潮流模块针对电网参数进行潮流计算来仿真电网运行状态，通过所述学员控制界面来监视电网运行状态；当故障发生时，通过所述事件信息模块通知所述潮流模块来计算此时的短路电流，所述自动装置保护模块利用短路电流判断是否启动继电保护动作；如满足动作条件，则启动仿真继电保护动作；动作信息反馈给所述事件信息模块；通过所述数采模块观察故障和继电保护动作情况；所述教员控制界面通过所述画面响应模块获取保护动作信息；通过所述学员控制界面、数采模块来处理故障，同时所述潮流模块针对电网参数进行潮流计算来仿真电网运行状态；所述教员控制界面通过所述潮流模块获取此时电网运行状态，并对学员的处理进行评价。

作为本发明所述的配电自动化培训仿真系统的改进，所述教学台包括教案管理数据库，所述教案管理数据库用以提供用于对学员进行特定场景培训的教案。

作为本发明所述的配电自动化培训仿真系统的改进，所述学员台包括教案列表库，所述教案列表库为培训时装载教案提供支持。

作为本发明所述的配电自动化培训仿真系统的改进，所述教员台包括登陆学员台管理数据库，所述登陆学员台管理数据库为教员打开针对不同学员台显示界面提供支持，以及为显示界面读取不同学员台的数据库对象提供支持。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

在配电自动化仿真系统中采用一对多的配置方式可以充分利用教员资源，实现一对多的教学方式，同时面向不同的学员进行仿真培训；

利用统一的教案管理，实现了在不同学员机上同时采用同一教案进行仿真培训的应用场景，针对特定的教案，达到横向比较学员培训效果的作用；

兼容一对一培训的配置方式，根据客户要求，灵活配置教员台和学员台，达到充分利用硬件资源，节省投资成本。

附图说明

图1是本发明一实施例的一对多节点配置示意图；

图2是本发明一实施例的配电自动化培训仿真系统的数据流和消息流；

图3是本发明一实施例的配电自动化培训仿真系统在学员台的示意图；

图4是本发明一实施例的配电自动化培训仿真系统的教案管理流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。

参见图1，学员台1、学员台2和学员台3同教员台的配对属于一对多的配置方式。教员可以同时监视和控制学员1、学员2和学员3的培训过程。为了实现以上的功能，学员和教员在进行结对培训时，可以独立选取案例进行培训管理(启动、停止、评估和反演)。学员台上运行的配电自动化培训仿真系统的功能模块，包括SCADA模块、告警模块、案例管理模块和快照反演模块。教员台则运行教员显示界面、教员信息界面和教员管理界面。

基于目前配电自动化培训仿真系统，本发明的设计方案具有以下特点：

不同学员台运行单独的培训仿真系统，包括SCADA模块、培训仿真时间服务、前置仿真、高级应用、案例管理模块和告警模块等，互不干扰；

学员在学员台利用登陆界面登陆全局用户数据库，进行身份授权和验证；

学员在学员台上的界面操作满足配电自动化培训仿真系统运行要求；

教员台运行MMI(人机界面)程序可以与分布于系统中任意节点的数据库建立连接，从而实现对数据库的透明访问。可以分别访问不同网络节点的学员台的SCADA库、网络库和仿真库的内容，为教员监视和控制学员培训提供显示界面；

教员台上，在显示针对不同学员台内容的画面上进行操作时，其动作消息会发给相应学员台上的消息服务程序进行处理，以达到针对不同学员培训过程进行干预的目的；

教员台的界面响应模块可以通过管理数据库来建立教员台同不同节点的学员台之间的联系，进而建立数据库的访问；

教员对画面上的数据操作，对不同学员台来说是透明的，包括本地货非本地的；

教员利用教案管理显示界面完成教案保存、教案装载操作，教案统一保存在教员台上，并按要求下装到学员台，供学员使用。

基于以上的考虑，配电自动化培训仿真系统的数据流和消息流参见图2。教员台可以对不同学员台的培训仿真进行过程控制和管理，并对教案进行统一的管理。学员台进行培训仿真各个服务，利用事件信息模块响应教员界面操作。

基于ePACS-5000平台的设计

ePACS-5000实时数据库管理系统采用分布式体系结构，数据库的实体可配置在系统的任一节点，数据库管理系统负责各个副本的同步，应用程序既可以通过Client Only方式直接存取本地库，也可通过Client/Server方式访问任一结点的数据库。

为提高实时库的访问效率，ePACS-5000数据库管理系统允许实时库按应用分布，即应用所需要的数据库与应用软件分布在同样的节点。每个实时库只有一个主本，其他都是副本。系统管理保证数据库的主本与应用的值班节点一致，这样，保证应用程序可以直接访问本地库，避免网络延迟，提高访问的实时性。

ePACS-5000的网络通信代理中间件(以下简称为网络中间件)，是面向分布式应用的网络中间件，实现分布式系统中可靠的、高效的、实时的跨平台数据传输，保证了数据在教员台与学员台之间的快速传递。

数据库功能设计

a.身份认证数据库位于教员台和学员台，利用平台同步机制进行同步更新；学员台利用本地节点的登陆界面进行身份认证，行使学员功能；教员在教员台登陆行使教员功能；

b.SCADA应用、告警应用及其相关数据库位于学员台，便于不同学员台上的学员针对不同仿真案例进行SCADA仿真研究；

c.培训仿真应用及其相关数据库位于学员台，为培训仿真应用提供数据支持，完成以下基本功能：

(1)仿真一次系统，模拟电力系统在正常和紧急状态下的静态运行情况；

(2)仿真二次系统，针对故障发生时自动装置保护模块进行仿真；

(3)仿真SCADA系统，四遥功能，仿真数据库事件驱动；

(4)仿真馈线自动化动作情况，仿真故障隔离、恢复供电过程；

(5)教员仿真控制功能，教员可灵活设置各种事件，编制各种教案，并有足够的教案进行演示和培训，可以很方便的建立培训的初始条件。培训时，教员还可以很方便的设置、修改、删除和插入各种事件，执行学员下达的各种调度命令，控制和监视培训进程，同时提供画面操作方式和菜单操作方式两种操作方式，并具有暂停、恢复、快照(人工和自动)、快放、倒回重放和慢速演示等功能，使教员台的操作灵活、方便。

d.教案列表库位于学员台，为培训时装载教案提供支持；

e.登陆学员台管理数据库运行于教员台，为教员打开针对不同学员台显示界面提供支持，为显示界面(MMI)读取不同学员台的数据库对象提供支持；

f.教案管理数据库运行于教员台，提供教案进行统一管理的数据支持，完成以下基本功能：

(1)可把学员台具有教学或培训价值的连续事件过程，包括初始状态的建立、故障事件的设置、复原操作或一些典型的标准操作等存作教案并导入以供反复调用；

(2)学员台培训仿真可以从任何一个本地保存的教案启动，本地教案全部保存在本地教案库里管理；

(3)教案可以手工编辑，也可由某次成功的培训中的事件表保存而得，事件可以增加或删除，并可以调整事件序列；

(4)所有的教案编辑操作均通过全图形界面完成，各种事件可快捷地通过选择图上元件设备直接进行设置，也可通过各类设置表格或通过设备列表选择对应设备来设置；

(5)教案可以在学员台生成，然后导入教员台的教案管理数据库进行统一管理；教员台的教案管理数据库也可以导出到学员台供学员使用；教员利用教员台管理界面对教案进行(增、删)管理操作。

学员台功能设计

配电自动化仿真应用运行于学员台，包括SCADA仿真、数采仿真、告警服务、一次系统仿真、二次系统仿真、馈线自动化(FA)仿真等。其支持教员针对培训进行的干预操作，如：改变电网状态，设置即时故障等。学员台培训启动由教员执行，学员在学员台上，会被通知各种培训状态(开始，暂停，结束)。

参见图3，以教员考察学员针对故障的处理为例，配电自动化培训仿真系统的工作过程为：

1.教员利用教员控制界面，进行故障设置(如：t时刻，故障发生)；

2.教员利用教员控制界面启动仿真，潮流模块针对此时的电网参数进行潮流计算来仿真电网运行状态；

3.此时学员利用学员控制界面，监视电网运行状态；

4.在t时刻，模拟故障(事件)，通过“事件信息模块”通知“潮流模块”计算此时的短路电流，“自动装置保护模块”利用短路电流判断是否启动继电保护动作，如动作，启动仿真继电保护动作；动作信息反馈给“事件信息模块”；5.学员利用“数采模块”观察到故障和继电保护动作情况；

6.教员利用“画面响应模块”反馈给“教员控制界面”，以获取“保护动作”信息；

7.在没有馈线自动化装置的情况下，学员针对故障后，恢复供电进行人工处理操作，通过控制命令->数采模块-》操作开关；潮流模块针对此时电网参数进行潮流计算来仿真电网运行状态；

8.教员利用“教员控制界面”获取此时电网运行状态，对学员的处理进行评价。

教员台功能设计

a)教员控制界面

教员利用界面登陆管理器登陆针对不同学员台的起始主画面，利用此画面及其关联画面可以对此学员台的配电网仿真进行控制，如：仿真过程控制、设置事件干预系统运行状态等等。同时，利用画面(单线图，列表)可以观察系统运行状态、学员操作以及自动装置保护模块动作情况。

画面利用平台网络通信功能同关联学员台进行通讯：获取数据库数据，发送/接收消息。针对配电网仿真功能，每个学员都有各自的画面响应模块(服务进程)，响应教员画面消息。

b)教案管理

参见图4，教案管理由教员完成，教员在学员机生成本地教案文件后可以导入到教员机的教案管理数据库进行统一管理，也可以导出到指定学员机的教案列表中，供学员机进行系统仿真使用。为了对教案进行统一的管理，每一教案的数据库记录具有唯一标识(ID)，标识包含了学员机的名称信息来进行区分。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。