调相机仿真培训系统及其方法与流程

本发明具体涉及一种调相机仿真培训系统及其方法。

背景技术：

随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。同时，随着输电技术的发展，高压直流输电技术已经得到长足的发展，而且目前也有高压直流输电线路已经投入运行。

调相机是一种特殊运行状态下的同步电机：当应用于电力系统时，能根据系统的需要，自动地在电网电压下降时增加无功输出；在电网电压上升时吸收无功功率，以维持电压，提高电力系统的稳定性，改善系统供电质量。因此，调相机是电力系统中的重要部件。

目前，高压直流输电场合对于调相机有着特殊要求。区别于传统的同步调相机，高压直流场合所使用的调相机对其瞬态无功补偿能力、暂态无功补偿能力、额定迟相运行能力以及深度进相运行能力都提出了更高要求。所以，新一代的调相机具有无功容量大，转速快，响应速度快，启动和并网复杂等特点，导致操作人员从了解调相机到熟练掌握调相机的过程变得十分艰难。

目前，对于高压直流输电场合的调相机，电力系统工作人员的学习方式主要是在实战和实操中进行摸索和熟悉，即一边调试和运行调相机，一边熟悉调相机。但是，明显的，一旦工作人员对于调相机的操作不熟悉或者出现操作错误，其后果极其严重。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种能够对调相机进行虚拟现实实现，从而为电力系统员工进行调相机培训的调相机仿真培训系统。

本发明的目的之二在于提供一种所述调相机仿真培训系统的方法。

本发明提供的这种调相机仿真培训系统，包括数据库模块、登录模块，自由演练模块、情景教学模块和考核测评模块；登录模块，自由演练模块、情景教学模块和考核测评模块均与数据库模块连接；数据库模块用于存储所述调相机仿真培训系统的数据；登录模块用于用户的登录；自由演练模块用于用户自行对高压直流输电系统的换流站调相机进行模拟学习和操作；情景教学模块用于模拟高压直流输电系统的换流站调相机的实际使用场景，并根据实际使用场景的情况进行模拟情景教学；考核测评模块用于对学员进行高压直流输电系统的换流站调相机的考核。

所述的调相机仿真培训系统，首先采用3dsmax作为三维建模和动画制作工具，对站内调相机、站内场景以及设备进行三维建模和贴图，然后使用unity3d作为游戏引擎，对站内场景和人际交互进行处理和编辑；同时使用mysql对数据进行存取和保护。

所述的自由演练模块包括虚拟漫游子模块、设备自由操作子模块和设备资料学习子模块；虚拟漫游子模块用于用户对高压直流输电系统的换流站调相机的结构进行虚拟漫游；设备自由操作子模块用于用户对高压直流输电系统的换流站调相机进行自由模拟操作；设备资料学习子模块用于给用户提供高压直流输电系统的换流站调相机的所有资料。

所述的考核测评模块包括学员管理子模块、培训任务子模块、题库子模块和成绩测评子模块；学员管理子模块用于管理学员的数据信息；培训任务子模块用于建立培训任务；题库子模块用于存储考核测评的试题数据；成绩测评子模块用于对学院的培训效果进行测评。

所述的情景教学模块包括设备认知子模块、基础操作子模块和故障处理子模块；设备认知子模块用于对高压直流输电系统的换流站调相机的结构和组成进行认知；基础操作子模块用于培训学员对高压直流输电系统的换流站调相机的基础操作；故障处理子模块用于培训学员处理与高压直流输电系统的换流站调相机有关的故障。

所述的设备认知子模块包括直流电源系统、监控系统、油系统、励磁系统、sfc系统、启动装置、电动机装置和冷却系统。

所述的基础操作子模块包括启动操作、设备继电保护、机组急停操作和设备运行检修及维护操作。

所述的故障处理子模块包括自身故障处理和换流站故障处理；自身故障处理包括定子绕组故障处理、转子绕组故障处理、冷却系统故障处理、油系统故障处理和着火故障处理；换流站故障处理包括直流侧故障处理和交流侧故障处理。

本发明还提供了一种所述调相机仿真培训系统的方法，包括如下步骤：

s1.将现场实际运行系统的模型库导入调相机仿真培训系统；

s2.在实际运行的一台服务器上建立信息存放目录、教程存放地址目录和故障存放目录；

s3.在另外一台备份服务器上建立信息备份目录，将实际运行系统目录下的所有文件拷贝到目录下；

s4.运行客户端模块从信息存放目录，教程存放地址目录读取信息；

s5.运行模拟系统，从结合实际现场导入的全库中，完整再现实际场景；

s6.通过故障存放目录中的信息再现故障场景。

本发明提供的这种调相机仿真培训系统及其方法，通过建立了一套基于虚拟现实等技术的仿真培训系统，能够对调相机进行虚拟现实实现，从而为电力系统员工进行调相机培训，实现了对学员在上岗前对高压直流输电系统的换流站调相机的各种操作的培训，保证了电网的可靠稳定运行。

附图说明

图1为本系统的功能模块图。

图2为本系统的设备认知子模块的功能模块图。

图3为本系统的基础操作子模块的功能模块图。

图4为本系统的故障处理子模块的功能模块图。

图5为本系统的架构示意图。

图6为本发明方法的方法流程图。

具体实施方式

如图1所示为本系统的功能模块图：本发明提供的这种调相机仿真培训系统，包括数据库模块、登录模块，自由演练模块、情景教学模块和考核测评模块；登录模块，自由演练模块、情景教学模块和考核测评模块均与数据库模块连接；数据库模块用于存储所述调相机仿真培训系统的数据；登录模块用于用户的登录；自由演练模块用于用户自行对高压直流输电系统的换流站调相机进行模拟学习和操作；情景教学模块用于模拟高压直流输电系统的换流站调相机的实际使用场景，并根据实际使用场景的情况进行模拟情景教学；考核测评模块用于对学员进行高压直流输电系统的换流站调相机的考核。自由演练模块包括虚拟漫游子模块、设备自由操作子模块和设备资料学习子模块；虚拟漫游子模块用于用户对高压直流输电系统的换流站调相机的结构进行虚拟漫游；设备自由操作子模块用于用户对高压直流输电系统的换流站调相机进行自由模拟操作；设备资料学习子模块用于给用户提供高压直流输电系统的换流站调相机的所有资料。考核测评模块包括学员管理子模块、培训任务子模块、题库子模块和成绩测评子模块；学员管理子模块用于管理学员的数据信息；培训任务子模块用于建立培训任务；题库子模块用于存储考核测评的试题数据；成绩测评子模块用于对学院的培训效果进行测评。情景教学模块包括设备认知子模块、基础操作子模块和故障处理子模块；设备认知子模块用于对高压直流输电系统的换流站调相机的结构和组成进行认知；基础操作子模块用于培训学员对高压直流输电系统的换流站调相机的基础操作；故障处理子模块用于培训学员处理与高压直流输电系统的换流站调相机有关的故障。

在具体实施时，调相机仿真培训系统，首先采用3dsmax作为三维建模和动画制作工具，对站内调相机、站内场景以及设备进行三维建模和贴图，然后使用unity3d作为游戏引擎，对站内场景和人际交互进行处理和编辑；同时使用mysql对数据进行存取和保护。

如图2所示为本系统的设备认知子模块的功能模块图：设备认知子模块包括直流电源系统、监控系统、油系统、励磁系统、sfc系统、启动装置、电动机装置和冷却系统。设备认知子模块用于学员对高压直流输电系统的换流站调相机的系统结构进行认知、学习等操作。学生可以通过该子模块对高压直流输电系统的换流站调相机的系统结构、系统构成等方面的知识进行基于虚拟现实的学习和掌握，从而能够对高压直流输电系统的换流站调相机有一个全面的了解和理解，保证学员在见到真实的高压直流输电系统的换流站调相机时能够对现场的调相机有一个系统的、全面的和事先的了解。

如图3所示为本系统的基础操作子模块的功能模块图：基础操作子模块包括启动操作、设备继电保护、机组急停操作和设备运行检修及维护操作。基础操作子模块用于学员学习和联系对于高压直流输电系统的换流站调相机的基础操作，比如启停、设备继电保护、机组急停、设备运行检修和维护等；通过该子模块，学员可以对系统的基础操作进行模拟训练，从而保证在实际操作时的熟练性。

如图4所示为本系统的故障处理子模块的功能模块图：故障处理子模块包括自身故障处理和换流站故障处理；自身故障处理包括定子绕组故障处理、转子绕组故障处理、冷却系统故障处理、油系统故障处理和着火故障处理；换流站故障处理包括直流侧故障处理和交流侧故障处理。故障处理子模块用于学员在面对系统各类故障时的处理训练。通过该子模块，学员可以对系统的各类故障进行虚拟处理和联系，保证了学员在实际操作时的可靠性。

如图5所示为本系统的架构示意图：可以看到，本系统在实施时，分为数据资源层、系统实现层和用户交互层；其中数据资源层主要是实现和存储系统的底层资源数据，具体包括地形资源数据、设备三维资源数据、环境三维资源数据和操作流程等；系统实现层主要通过模块化的形式用于实现系统的各种功能，包括视角控制模块、任务管理模块、场景管理模块、交互模块、系统管理模块和后台管理模块。视角控制模块用于实现系统中的视角控制，包括人物视角和自由视角等；任务管理模块用于实现对系统任务的管理，包括操作模式管理、培训业务管理和操作流程管理等；场景管理模块用于实现系统内的场景管理，包括设备管理、地形管理、环境管理和动画管理。交互模块用于实现系统的人机交互，包括界面搭建、语言管理和物体碰撞等。系统管理模块则用于管理系统，包括资源管理、渲染机制管理、插件管理和输入输出设备管理等。后台管理模块用于实现系统的后台管理，包括通信管理、数据库管理、脚本分析和数据库驱动。用户交互层主要用于系统与用户之间的人机交互，包括场景漫游和交互界面；其中场景漫游主要包括自有操作、虚拟漫游和设备资料学习；界面交互则包括场景选择界面、场景加载界面、业务选择界面、培训主界面和电气接线图界面等。

如图6所示为本发明方法的方法流程图：本发明提供的这种所述调相机仿真培训系统的方法，包括如下步骤：

s1.将现场实际运行系统的模型库导入调相机仿真培训系统；

s2.在实际运行的一台服务器上建立信息存放目录、教程存放地址目录和故障存放目录；

s3.在另外一台备份服务器上建立信息备份目录，将实际运行系统目录下的所有文件拷贝到目录下；

s4.运行客户端模块从信息存放目录，教程存放地址目录读取信息；

s5.运行模拟系统，从结合实际现场导入的全库中，完整再现实际场景；

s6.通过故障存放目录中的信息再现故障场景。

其中，地形动态加载流程如下：

(1)程序开始；

(2)获取摄像机的初始位置；

(3)初始化周围数据；

(4)更新当前位置；

(5)判断是否进入新的地形：

若进入新的地形，则转到步骤(6)；

若未进入新的地形，则转到步骤(7)；

(6)加载新的地形块，卸载旧的地形块，并更新地形块列表；

(7)判断程序是否结束：

若程序结束，则直接结束；

若程序未结束，则转到步骤(4)。

其中，异步加载场景流程图包括如下步骤：

1)程序开始；

2)初始化加载进度和场景转换开关；

3)判断加载进度是否低于90％：

若低于90％，则转到步骤4)；

若不低于90％，则转到步骤5)

4）判断精度是否超过上限：

若未超过上限，则继续增加进度，并返回步骤3）；

5)开始加载场景；

6)判断加载进度是否低于100％：

若低于100％，则增加进度，并重复本步骤；

若不低于100％，则转到步骤7)；

7)打开转换开关；

8)程序结束。

其中，数据库调用自检流程包括如下步骤：

a.程序开始；

b.初始化主机地址、数据库用户名、数据库密码、数据库名和计时器；

c.创建数据库链接；

d.对步骤c创建的链接进行检测：

若检测通过，则转到步骤f；

若检测未通过，则转到步骤e；

e.判断检测时间是否超时：

若检测时间超时，则进行错误处理；

若检测时间未超时，则转到步骤c；

f.进行相应的增加、删除、改动和查找数据操作；

g.判断步骤f的操作是否成功：

若操作成功，则关闭数据库，程序结束；

若操作不成功，则进行错误处理。