电力系统通信故障排查仿真培训系统技术报告.doc

电力系统通信故障排查仿真培训系统技术报告国网新能源控股有限公司东北电力大学二一一年十一月- 10 -电力系统通信故障排查仿真培训系统丰满培训中心作为国网新能源控股有限公司直属单位技能人员的培训基地，担负着现场技能人员的技能培训任务。鉴于目前电力系统通信故障排查人员数量多且知识水平参差不齐现状，与东北电力大学联合利用虚拟现实平台（VRP）、Microsoft Visual studio环境下的 C#语言和Visual Graph ，开发了电力系统通信故障排查仿真培训系统，填补了电力企业技能人员通信故障排查培训的空白，通过仿真培训达到透过故障现象查找并排除故障的目的。通信故障排查仿真培训系统，通过培训锻炼学员独立操作的能力，使学员技能水平得到提高，对于强化培训效果具有重大的现实意义。1.系统硬件结构 图1 电力系统通信故障排查仿真培训系统硬件结构图1.1教员机的功能及结构 仿真培训是一个教学过程，为使学员能在短时间内掌握培训内容，就不能完全按正常生产时的工况运行方式进行培训，而需要由教练来控制运行。通过设置各种事故工况，查看学员的操作情况，纠正错误，反复进行训练，以达到培训的目的。这时就需要由教员来完成运行方式的设定、故障设置、系统维护管理和对学员的监督等功能。教员机组件的工作流程如图2所示： 教员账号登陆故障管理学员机管理密码管理故障设置密码修改学员机的监视学员机的选择退出账号或关闭窗口（教练结束）图2 电力系统通信故障排查仿真培训系统教员机操作流程在教员机登录时，必须输入密码，以免无关人员随意登陆教员机，修改重要信息，其登陆界面如图3、图4所示： 图3通信故障排查仿真培训系统登陆界面 图4通信故障排查仿真培训教员机主界面1.1.1网络配置功能此功能中，教师可以对学员机和教员机的IP地址及输出端口号进行修改，此界面如图5所示：图5 通信故障排查仿真培训系统网络配置界面1.1.2.系统管理界面在此功能中，教师可以对教师机的密码进行修改，避免无关人员对教师机的操作。同时，教师也可以在此界面中添加删除或修改教师机常用的信息，如发送给学员的提示警告信息。界面结构如图6所示：图6 通信故障排查仿真培训系统教员机系统配置界面1.1.3教师机试题管理功能此功能中，教师可以修改故障的位置，如选择故障名称，选择故障电话或2M头编号，已达到在不同故障下对学员进行测试的目的，同时也杜绝由于故障类型的单一性，某些学员会机械的记住故障的排查方法这一弊端。界面结构如图7所示：图7 教员机编辑试题界面1.1.4教员机出题功能此功能中，通过选择题目，教师可以针对四台学员机的学员进行分别的考试,或对四个学员进行统一考试,并可以设定学员的答题时间,给学员增加一种紧张意识，其界面结构如图8所示。图8 教员机出题界面1.1.5教师演示功能在此功能中，教师可以选择所要启动的学员机和要演示的题目，确定出题以后，被选中的学员可以通过学员机的屏幕或者是大屏幕投影学习教师在教师机上的整个操作过程，其界面如图9所示：图9 通信故障排查仿真培训系统教员机演示界面学员账号登录培训方式式选择考核培训学习培训 操作指导退出账号或关闭窗口 图10 学员机操作流程1.1.6教师机监视功能当教师出题结束后，教员点击“开始监视”按钮就可以监视学员的操作情况，可以通过四窗口统一监视或单窗口分别监视学员的操作情况，并可以对学员发出警告和其它提示信息，其界面结构如图11所示：图11 教师机监视界面1.2学员机的功能及结构学员机由多台计算机组成的局域网构成，进行通信故障排查的理论培训和现场操作培训。学员站提供对学员培训的登录管理，学员进入培训系统的唯一入口就是学员机，学员系统的操作流程如图12所示。当学员机启动时，学员需等待教师机的响应，只有教师机配置完毕后学员及才能进入网络配界面。 图12通信故障排查仿真培训系统学员机初始界面 图13系统的学生机网络配置界面1.2.1学员机故障排查功能在学生机的网络配置完成后，点击“确定”按钮，可以进入到系统的总光纤图界面，如图14所示。当教师选择题目并确认出题结束后，学员点击系统总光纤图中的A发电厂或B发电厂，如图14所示；进入到相应的发电厂系统图中后，由此图，学员可以进入到A变电站或H变电站中，如图14，图15所示：图14 系统总光纤图界面图15 学生机A发电厂界面根据教员所出的题目，学员可以通过“操作界面”来选择相应的操作，最后完成更换保险丝的操作。操作界面如图16，图17所示： 图16 学生机操作界面 图17 学生机更换保险丝界面1.2.2音频配线架测量功能 为了排查通信系统的故障，需要对音频配线架进测量，从而判断出故障类型，系界面结构如图18所示：图18 音频配线架测量界面若点击“保险”按钮，学员还可以查看保险丝界面，如图20所示：图20 音频配线架保险丝界面1.2.3学员机查看资料功能在音频配线架界面，还设置了“资料”按钮，以便辅助学员排查故障。其界面如图21所示。图21 (资料图) A发电厂电话号码1.2.4拨打测试电话功能当学员排查故障后，如保险丝损坏故障，为了确定发生故障保险丝的编号，需要拨打测试电话，其结构界面如图22所示：图22 测试电话界面1.2.4召开视频会议功能在3D场景中，体统还设置了召开视频会议的功能，具有一定程度的仿真效果。如图23所示：图23 召开视频会议的3D场景 2.软件结构在系统开发过程中采用模块化思想，将系统分为：教员机组件、学员机组件、仿真培训系统、考试管理功能组件等4个组件，这种开发方法可以保证系统具有“高内聚，低耦合”的特点。2.1培训网络监控系统该系统可以使教师通过教员机直接监视学员的操作过程，还可以通过投影仪将显示内容投射到大屏幕上，方便教师对故障处理过程的讲解。2.2仿真培训系统该系统主要包括：故障排查系统、音频配线架测量系统以及发电厂的3D模拟现场等子系统。这些子系统的相互组合实现了从故障报警、故障判断、查看资料到故障查找并最终排除故障的通信故障排查全过程的计算机模拟仿真。3.系统的功能3.1教学演示功能该系统的一个主要功能就是进演示教学。对于初级培训学员，由于还不精通故障排查的操作，通过这个系统可以对这样的学员进行演示性的教学，从而了解通信系统的故障形式和报警方式。掌握通信系统中的安全常识和经常出现的故障，操作规程的具体动作、方法等。通过该系统对电力系统中的基本知识有一定的了解和掌握。这种培训的手段主要是利用大屏幕或学员机屏幕的方式，操作主要由教师操作，学员观看。3.2操作技能培训该系统的另一个主要功能是操作技能培训。操作技能培训主要针对的是高级培训学员和维修技术人员，该功能的实现主要是利用了虚拟现实技术的人机交互技术。对虚拟培训系统中的模型利用基于模型的建模技术构建，这样建立起来的模型能够为人机交互提供条件。对通信体统中常出现的故障加以分类后，有培