本發(fā)明涉及電力仿真技術(shù)系統(tǒng)，特別是涉及一種變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)方法、裝置以及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的高速發(fā)展，對(duì)各級(jí)運(yùn)檢人員的素質(zhì)提出了更高的要求。為保證供電質(zhì)量和設(shè)備運(yùn)行可靠性，尤其是在變電站運(yùn)行設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，運(yùn)維人員必須具有快速應(yīng)變及排除故障的能力，因此需要加強(qiáng)和開(kāi)展培訓(xùn)工作。

傳統(tǒng)技術(shù)中，一類(lèi)培訓(xùn)系統(tǒng)中的一次設(shè)備、二次設(shè)備及后臺(tái)機(jī)均采用真實(shí)設(shè)備，各環(huán)節(jié)與變電站相同，使培訓(xùn)環(huán)境與真實(shí)環(huán)境基本一致，需要在一次部分加載電壓，后臺(tái)及保護(hù)等設(shè)備反映通電后可能出現(xiàn)的故障系統(tǒng)狀態(tài)。另一類(lèi)培訓(xùn)系統(tǒng)，對(duì)運(yùn)維人員進(jìn)行帶電狀態(tài)下設(shè)備的預(yù)防性試驗(yàn)、故障診斷和設(shè)備的檢修。

在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)中至少存在如下問(wèn)題：傳統(tǒng)培訓(xùn)系統(tǒng)所需場(chǎng)地投入較大，同時(shí)設(shè)備和人員投入大，只能在低等級(jí)的電壓下運(yùn)行，不能完全模擬真實(shí)的運(yùn)行設(shè)備故障，或只能在計(jì)算機(jī)平面上實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景和操作，受訓(xùn)人員缺乏真實(shí)的感觀上的認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致受訓(xùn)人員無(wú)法及時(shí)的了解和掌握設(shè)備在線(xiàn)運(yùn)行時(shí)的一些信息，影響培訓(xùn)效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)傳統(tǒng)培訓(xùn)系統(tǒng)易導(dǎo)致受訓(xùn)人員無(wú)法及時(shí)的了解和掌握設(shè)備在線(xiàn)運(yùn)行時(shí)信息的問(wèn)題，提供一種變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)方法、裝置以及系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)方法，包括以下步驟：

獲取故障模擬狀態(tài)模型；處理故障模擬狀態(tài)模型，得到故障信息數(shù)據(jù)；故障模擬狀態(tài)模型包括一次設(shè)備故障模擬模型和二次設(shè)備故障模擬模型；故障信息數(shù)據(jù)包括故障數(shù)據(jù)以及故障特征數(shù)據(jù)；

將故障信息數(shù)據(jù)疊加至變電站當(dāng)前的三維虛擬模型中對(duì)應(yīng)的設(shè)備上，生成疊加后的三維虛擬模型；三維虛擬模型為用于虛擬變電站的一次設(shè)備與二次設(shè)備的外觀結(jié)構(gòu)、操作功能以及動(dòng)作過(guò)程得到的模型；

根據(jù)疊加后的三維虛擬模型，生成故障虛擬場(chǎng)景，并將故障虛擬場(chǎng)景推送給培訓(xùn)顯示終端進(jìn)行顯示；

記錄培訓(xùn)對(duì)象的實(shí)時(shí)動(dòng)作數(shù)據(jù)；根據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)作數(shù)據(jù)，模擬培訓(xùn)對(duì)象對(duì)故障虛擬場(chǎng)景中設(shè)備的操作，得到模擬培訓(xùn)操作結(jié)果。

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)裝置，包括：

獲取故障信息單元，用于獲取故障模擬狀態(tài)模型；處理故障模擬狀態(tài)模型，得到故障信息數(shù)據(jù)；故障模擬狀態(tài)模型包括一次設(shè)備故障模擬模型和二次設(shè)備故障模擬模型；故障信息數(shù)據(jù)包括故障數(shù)據(jù)以及故障特征數(shù)據(jù)；

模型疊加單元，用于將故障信息數(shù)據(jù)疊加至變電站當(dāng)前的三維虛擬模型中對(duì)應(yīng)的設(shè)備上，生成疊加后的三維虛擬模型；三維虛擬模型為用于虛擬變電站的一次設(shè)備與二次設(shè)備的外觀結(jié)構(gòu)、操作功能以及動(dòng)作過(guò)程得到的模型；

虛擬場(chǎng)景生成單元，用于根據(jù)疊加后的三維虛擬模型，生成故障虛擬場(chǎng)景，并將故障虛擬場(chǎng)景推送給培訓(xùn)顯示終端進(jìn)行顯示；

記錄單元，用于記錄培訓(xùn)對(duì)象的實(shí)時(shí)動(dòng)作數(shù)據(jù)；根據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)作數(shù)據(jù)，模擬培訓(xùn)對(duì)象對(duì)故障虛擬場(chǎng)景中設(shè)備的操作，得到模擬培訓(xùn)操作結(jié)果。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)終端以及連接計(jì)算機(jī)終端的虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備；

計(jì)算機(jī)終端獲取故障模擬狀態(tài)模型；處理故障模擬狀態(tài)模型，得到故障信息數(shù)據(jù)；故障模擬狀態(tài)模型包括一次設(shè)備故障模擬模型和二次設(shè)備故障模擬模型；故障信息數(shù)據(jù)包括故障數(shù)據(jù)以及故障特征數(shù)據(jù)；并將故障信息數(shù)據(jù)疊加至變電站當(dāng)前的三維虛擬模型中對(duì)應(yīng)的設(shè)備上，生成疊加后的三維虛擬模型；三維虛擬模型為用于虛擬變電站的一次設(shè)備與二次設(shè)備的外觀結(jié)構(gòu)、操作功能以及動(dòng)作過(guò)程得到的模型；

計(jì)算機(jī)終端根據(jù)疊加后的三維虛擬模型，生成故障虛擬場(chǎng)景，并將故障虛擬場(chǎng)景推送給培訓(xùn)顯示終端進(jìn)行顯示；記錄培訓(xùn)對(duì)象的實(shí)時(shí)動(dòng)作數(shù)據(jù)；根據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)作數(shù)據(jù)，模擬培訓(xùn)對(duì)象對(duì)故障虛擬場(chǎng)景中設(shè)備的操作，得到模擬培訓(xùn)操作結(jié)果。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)方法、裝置以及系統(tǒng)，通過(guò)構(gòu)建變電站真實(shí)全場(chǎng)景虛擬模擬平臺(tái)，基于vr技術(shù)和顯示終端設(shè)備，在模擬場(chǎng)景中真實(shí)再現(xiàn)變電站一二次設(shè)備在發(fā)生故障時(shí)的發(fā)生場(chǎng)景，展現(xiàn)運(yùn)行設(shè)備內(nèi)部和外部故障發(fā)生過(guò)程和現(xiàn)象，使受訓(xùn)人員可以及時(shí)的了解和掌握設(shè)備在線(xiàn)運(yùn)行時(shí)信息，可以提升培訓(xùn)效率，提高培訓(xùn)效果。通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案，使受訓(xùn)人員在變電站一、二次出現(xiàn)故障報(bào)警時(shí)，能及時(shí)找出故障原因及故障點(diǎn)，快速排除故障，使受訓(xùn)人員了解變電站的結(jié)構(gòu)特征，可以為其了解變電站一、二次設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)、原理、故障現(xiàn)象、故障的排除措施提供信息及指導(dǎo)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)方法實(shí)施例1的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)施例1的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的首選實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容更加透徹全面。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中所使用的術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“及/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。

本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)方法實(shí)施例1：

為了解決傳統(tǒng)培訓(xùn)系統(tǒng)易導(dǎo)致受訓(xùn)人員無(wú)法及時(shí)的了解和掌握設(shè)備在線(xiàn)運(yùn)行時(shí)信息的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)方法實(shí)施例1，圖1為本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)方法實(shí)施例1的流程示意圖；如圖1所示，可以包括以下步驟：

步驟s110：獲取故障模擬狀態(tài)模型；處理故障模擬狀態(tài)模型，得到故障信息數(shù)據(jù)；故障模擬狀態(tài)模型包括一次設(shè)備故障模擬模型和二次設(shè)備故障模擬模型；故障信息數(shù)據(jù)包括故障數(shù)據(jù)以及故障特征數(shù)據(jù)；

具體而言，可以通過(guò)調(diào)取一、二次運(yùn)行設(shè)備故障模擬模塊(即運(yùn)行在后臺(tái)計(jì)算機(jī)上的相應(yīng)程序模塊)在變電站場(chǎng)景模型庫(kù)中的任意模擬特征信息(即故障信息數(shù)據(jù))，實(shí)現(xiàn)在所構(gòu)建的虛擬變電站場(chǎng)景中，靈活獲取一二次設(shè)備故障模擬模塊給出的故障信息；

其中，變電站一次運(yùn)行設(shè)備故障模擬模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站一次運(yùn)行設(shè)備，包括變壓器、斷路器、避雷器、電壓電流互感器、隔離開(kāi)關(guān)等建立故障模擬狀態(tài)及指示模型；變電站二次運(yùn)行設(shè)備故障模擬模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)視、測(cè)量、控制、保護(hù)、調(diào)節(jié)以及為受訓(xùn)人員提供實(shí)際運(yùn)行工況所需的電氣設(shè)備等提供故障模擬狀態(tài)及指示模型；優(yōu)選的，上述故障模擬狀態(tài)及指示模型可以用于故障設(shè)備的報(bào)警指示，如故障指示燈，某臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)故障指示燈亮；進(jìn)一步的，可以將上述模型存儲(chǔ)在變電站場(chǎng)景模型庫(kù)，便于隨時(shí)調(diào)用以及修改模型屬性。

步驟s120：將故障信息數(shù)據(jù)疊加至變電站當(dāng)前的三維虛擬模型中對(duì)應(yīng)的設(shè)備上，生成疊加后的三維虛擬模型；三維虛擬模型為用于虛擬變電站的一次設(shè)備與二次設(shè)備的外觀結(jié)構(gòu)、操作功能以及動(dòng)作過(guò)程得到的模型；

具體而言，可以通過(guò)模型疊加技術(shù)將所選擇的故障信息疊加至所選擇的設(shè)備(即故障信息數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的設(shè)備)上，并生成新的模型以替換原模型。而三維虛擬模型可以是預(yù)先存儲(chǔ)在變電站場(chǎng)景模型庫(kù)中，建立的變電站一次二次運(yùn)行設(shè)備，及變電站全景的三維虛擬模型，可以實(shí)現(xiàn)虛擬一二次設(shè)備的內(nèi)在邏輯、算法，即虛擬一二次設(shè)備的外觀結(jié)構(gòu)、可操作功能和動(dòng)作過(guò)程三維智能模型。

步驟s130：根據(jù)疊加后的三維虛擬模型，生成故障虛擬場(chǎng)景，并將故障虛擬場(chǎng)景推送給培訓(xùn)顯示終端進(jìn)行顯示；

具體而言，可以將根據(jù)疊加后的三維虛擬模型生成的替換后的場(chǎng)景推送至vr設(shè)備上，使受訓(xùn)人員能真實(shí)感受到變電站運(yùn)行設(shè)備在出現(xiàn)故障時(shí)，運(yùn)行設(shè)備內(nèi)部和外部所表現(xiàn)出的故障特征。

步驟s140：記錄培訓(xùn)對(duì)象的實(shí)時(shí)動(dòng)作數(shù)據(jù)；根據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)作數(shù)據(jù)，模擬培訓(xùn)對(duì)象對(duì)故障虛擬場(chǎng)景中設(shè)備的操作，得到模擬培訓(xùn)操作結(jié)果。

具體而言，通過(guò)對(duì)培訓(xùn)對(duì)象肢體運(yùn)動(dòng)的感知實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)對(duì)象與故障虛擬場(chǎng)景的交互；優(yōu)選的，可以通過(guò)vr(virtualreality：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù))眼鏡與故障虛擬場(chǎng)景進(jìn)行交互，可以在培訓(xùn)對(duì)象視野中展現(xiàn)模擬的故障虛擬場(chǎng)景，并通過(guò)傳感器實(shí)時(shí)獲取培訓(xùn)對(duì)象的頭、手、眼以及其他人體行為動(dòng)作數(shù)據(jù)，基于獲取和感知的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)中的虛擬場(chǎng)景進(jìn)行互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)對(duì)象與虛擬設(shè)備及場(chǎng)景的體感交互，同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)一次原理圖、二次原理圖、設(shè)備信息等輔助信息數(shù)據(jù)和輔助工具模型，供培訓(xùn)操作參考。

在一個(gè)具體實(shí)例中，可以通過(guò)故障虛擬場(chǎng)景、自然技能和語(yǔ)音通訊等功能配合實(shí)現(xiàn)培訓(xùn)對(duì)象的沉浸式虛擬仿真操作，實(shí)時(shí)感知培訓(xùn)對(duì)象肢體運(yùn)動(dòng)，其中自然技能可以包括人的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)，眼睛、手勢(shì)等人體行為動(dòng)作。故障虛擬場(chǎng)景是動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)三維立體逼真圖像，能夠?qū)ιa(chǎn)運(yùn)行過(guò)程、故障異常及處理過(guò)程進(jìn)行全模擬；通過(guò)感知的結(jié)果與故障虛擬場(chǎng)景進(jìn)行交互；語(yǔ)音通訊可以模擬現(xiàn)實(shí)變電站設(shè)備故障中故障現(xiàn)場(chǎng)與控制中心的無(wú)線(xiàn)通訊。

此外，受訓(xùn)人員(即培訓(xùn)對(duì)象)可在故障模擬培訓(xùn)信息的引導(dǎo)下，完成相應(yīng)作業(yè)任務(wù)及知識(shí)點(diǎn)的訓(xùn)練，進(jìn)行仿真模擬操作過(guò)程。通過(guò)記錄該操作過(guò)程，得到故障模擬培訓(xùn)操作結(jié)果；需要說(shuō)明的是，故障模擬培訓(xùn)操作結(jié)果可以包括受訓(xùn)人員在變電站一、二次出現(xiàn)故障報(bào)警時(shí)，能否排除故障的操作動(dòng)作數(shù)據(jù)，可以考察受訓(xùn)人員是否能及時(shí)找出故障原因及故障點(diǎn)，使受訓(xùn)人員了解變電站的結(jié)構(gòu)特征，以及了解變電站一、二次設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)、原理、故障現(xiàn)象、故障的排除措施提供信息及指導(dǎo)，并基于模擬培訓(xùn)操作結(jié)果進(jìn)行考核。

本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)方法實(shí)施例1，通過(guò)構(gòu)建變電站真實(shí)全場(chǎng)景虛擬模擬平臺(tái)，基于vr技術(shù)和顯示終端設(shè)備，在模擬場(chǎng)景中真實(shí)再現(xiàn)變電站一二次設(shè)備在發(fā)生故障時(shí)的發(fā)生場(chǎng)景，可以提升培訓(xùn)效率，提高培訓(xùn)效果。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，虛擬變電站的一次設(shè)備與二次設(shè)備的外觀結(jié)構(gòu)的步驟包括：

對(duì)實(shí)際變電站全景以及一次設(shè)備、二次設(shè)備的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維激光掃描，根據(jù)掃描的結(jié)果，構(gòu)建一次設(shè)備的一次設(shè)備模型、二次設(shè)備的二次設(shè)備模型。

具體而言，通過(guò)對(duì)變電站全景、一二次運(yùn)行設(shè)備內(nèi)外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行全方位的三維激光掃描，并將掃描的內(nèi)容構(gòu)建與變電站一二次運(yùn)行設(shè)備，及變電站全景1：1比例的模型庫(kù)；提供能實(shí)現(xiàn)虛擬一二次設(shè)備的內(nèi)在邏輯、算法，即建立虛擬一二次設(shè)備的外觀結(jié)構(gòu)、可操作功能和動(dòng)作過(guò)程三維智能模型。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，虛擬變電站的一次設(shè)備與二次設(shè)備的操作功能步驟包括：

將一次設(shè)備的操作屬性賦予一次設(shè)備模型，將二次設(shè)備的操作屬性賦予二次設(shè)備模型。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，虛擬變電站的一次設(shè)備與二次設(shè)備的動(dòng)作過(guò)程的步驟包括：

記錄一次設(shè)備、二次設(shè)備可動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)過(guò)程數(shù)據(jù)，將一次設(shè)備可動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)過(guò)程數(shù)據(jù)添加至一次設(shè)備模型，將二次設(shè)備可動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)過(guò)程數(shù)據(jù)添加至二次設(shè)備模型。

具體而言，可操作功能可以通過(guò)建模時(shí)賦予模型操作屬性來(lái)實(shí)現(xiàn)，動(dòng)作過(guò)程通過(guò)局部視圖顯示設(shè)備可動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)過(guò)程的動(dòng)畫(huà)來(lái)展示。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，故障特征數(shù)據(jù)包括火光、電弧、爆炸以及煙霧的特效數(shù)據(jù)；

將故障信息數(shù)據(jù)疊加至變電站當(dāng)前的三維虛擬模型中對(duì)應(yīng)的設(shè)備上的步驟包括：

獲取故障數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的故障設(shè)備模型，將故障特征數(shù)據(jù)疊加至故障設(shè)備模型。

具體而言，通過(guò)本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)方法各實(shí)施例的技術(shù)方案，可以將瞬間的火光、電弧、爆炸、煙霧等效果展現(xiàn)運(yùn)行設(shè)備內(nèi)部和外部故障發(fā)生過(guò)程和現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程、故障異常及處理過(guò)程的全模擬。

優(yōu)選的，可以采用虛擬現(xiàn)實(shí)仿真，生成各種運(yùn)行故障并給受訓(xùn)人員提供虛擬的火光、電弧、爆炸、煙霧等效果，展現(xiàn)運(yùn)行設(shè)備內(nèi)部和外部故障發(fā)生和發(fā)展過(guò)程的感官刺激。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，培訓(xùn)顯示終端為虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備；優(yōu)選的，培訓(xùn)顯示終端可以為沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備；

記錄培訓(xùn)對(duì)象的實(shí)時(shí)動(dòng)作數(shù)據(jù)的步驟之后還包括步驟：

在實(shí)時(shí)動(dòng)作數(shù)據(jù)滿(mǎn)足預(yù)設(shè)的查詢(xún)輔助信息條件時(shí)，獲取輔助信息數(shù)據(jù)，并將輔助信息數(shù)據(jù)推送給培訓(xùn)顯示終端進(jìn)行顯示；輔助信息數(shù)據(jù)包括變電站的整體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、一次設(shè)備和二次設(shè)備的原理圖數(shù)據(jù)以及接線(xiàn)圖數(shù)據(jù)；

以及

在實(shí)時(shí)動(dòng)作數(shù)據(jù)滿(mǎn)足預(yù)設(shè)的調(diào)用輔助工具條件時(shí)，獲取輔助工具模型；

根據(jù)輔助工具模型，生成三維模型工具，將三維模型工具推送給培訓(xùn)顯示終端進(jìn)行顯示；輔助工具模型包括故障診斷檢修的專(zhuān)業(yè)工具和儀器儀表的三維模型。

具體而言，沉浸式vr(virtualreality)前端顯示設(shè)備，可以通過(guò)與后臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)連接，采用沉浸式vr交互式工具，提供全場(chǎng)景的虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)。通過(guò)采用vr顯示設(shè)備，使受訓(xùn)人員可以置身于真實(shí)的變電站場(chǎng)景中。

優(yōu)選的，沉浸式vr前端顯示設(shè)備與后臺(tái)計(jì)算機(jī)的連接方式，可采用wifi(wirelessfidelity)、藍(lán)牙、3g(3rd-generation)/4g(the4thgenerationmobilecommunicationtechnology)網(wǎng)絡(luò)等無(wú)線(xiàn)連接方式，同時(shí)也可以采用usb(universalserialbus)、rs232、rs485、can(controllerareanetwork)以及tcp/ip(transmissioncontrolprotocol/internetprotocol)等有線(xiàn)連接方式；

進(jìn)一步地，沉浸式vr前端顯示設(shè)備可以顯示后臺(tái)計(jì)算機(jī)的虛擬故障場(chǎng)景，并可隨時(shí)調(diào)用后臺(tái)計(jì)算機(jī)上的關(guān)于運(yùn)行設(shè)備資料和數(shù)據(jù)、檢修流程、操作規(guī)范等技術(shù)資料。

輔助信息數(shù)據(jù)可以為受訓(xùn)人員提供變電站的整體結(jié)構(gòu)、一二次運(yùn)行設(shè)備的原理圖、接線(xiàn)圖等輔助信息，為一二次運(yùn)行設(shè)備的故障診斷提供技術(shù)支持；輔助工具模型，可以為受訓(xùn)人員提供故障診斷和檢修所需的專(zhuān)業(yè)工具、儀器儀表的三維模型；

優(yōu)選的，通過(guò)本發(fā)明各實(shí)施例，使受訓(xùn)人員可以根據(jù)一二次設(shè)備故障模擬模塊給出的故障信息，通過(guò)查詢(xún)輔助資料、對(duì)比故障檢修模擬的相關(guān)信息，能夠判斷故障類(lèi)型、故障點(diǎn)位置，并及時(shí)排除故障。使受訓(xùn)人員了解和學(xué)習(xí)變電站的整體結(jié)構(gòu)，一二次運(yùn)行設(shè)備原理，故障現(xiàn)象，檢修流程，檢修安全規(guī)范，及根據(jù)運(yùn)行設(shè)備故障正確使用檢修工具和儀器儀表；通過(guò)增加現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中任意進(jìn)行巡視、維護(hù)、檢修、及操作體驗(yàn)，使本發(fā)明可以按照受訓(xùn)人員的需要對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行個(gè)性化定制學(xué)習(xí)技能培訓(xùn)內(nèi)容。

通過(guò)本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)方法各實(shí)施例，使受訓(xùn)人員在變電站一、二次出現(xiàn)故障報(bào)警時(shí)，能及時(shí)找出故障原因及故障點(diǎn)，快速排除故障，使受訓(xùn)人員了解變電站的結(jié)構(gòu)特征，可以為其了解變電站一、二次設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)、原理、故障現(xiàn)象、故障的排除措施提供信息及指導(dǎo)。

本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)裝置實(shí)施例1：

基于以上變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)方法各實(shí)施例的技術(shù)方案，同時(shí)為了解決傳統(tǒng)培訓(xùn)系統(tǒng)易導(dǎo)致受訓(xùn)人員無(wú)法及時(shí)的了解和掌握設(shè)備在線(xiàn)運(yùn)行時(shí)信息的問(wèn)題，本發(fā)明還提供了一種變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)裝置實(shí)施例1，圖2為本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖2所示，可以包括：

獲取故障信息單元210，用于獲取故障模擬狀態(tài)模型；處理故障模擬狀態(tài)模型，得到故障信息數(shù)據(jù)；故障模擬狀態(tài)模型包括一次設(shè)備故障模擬模型和二次設(shè)備故障模擬模型；故障信息數(shù)據(jù)包括故障數(shù)據(jù)以及故障特征數(shù)據(jù)；

模型疊加單元220，用于將故障信息數(shù)據(jù)疊加至變電站當(dāng)前的三維虛擬模型中對(duì)應(yīng)的設(shè)備上，生成疊加后的三維虛擬模型；三維虛擬模型為用于虛擬變電站的一次設(shè)備與二次設(shè)備的外觀結(jié)構(gòu)、操作功能以及動(dòng)作過(guò)程得到的模型；

虛擬場(chǎng)景生成單元230，用于根據(jù)疊加后的三維虛擬模型，生成故障虛擬場(chǎng)景，并將故障虛擬場(chǎng)景推送給培訓(xùn)顯示終端進(jìn)行顯示；

記錄單元240，用于記錄培訓(xùn)對(duì)象的實(shí)時(shí)動(dòng)作數(shù)據(jù)；根據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)作數(shù)據(jù)，模擬培訓(xùn)對(duì)象對(duì)故障虛擬場(chǎng)景中設(shè)備的操作，得到模擬培訓(xùn)操作結(jié)果。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)裝置實(shí)施例1還可以包括虛擬模型構(gòu)建單元250；

虛擬模型構(gòu)建單元250可以包括：

虛擬結(jié)構(gòu)模塊252，用于對(duì)實(shí)際變電站全景以及一次設(shè)備、二次設(shè)備的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維激光掃描，并根據(jù)掃描的結(jié)果，構(gòu)建一次設(shè)備的一次設(shè)備模型、二次設(shè)備的二次設(shè)備模型。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，虛擬模型構(gòu)建單元250還可以包括：

虛擬操作屬性模塊254，用于將一次設(shè)備的操作屬性賦予一次設(shè)備模型，將二次設(shè)備的操作屬性賦予二次設(shè)備模型；

虛擬動(dòng)作過(guò)程模塊256，用于記錄一次設(shè)備、二次設(shè)備可動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)過(guò)程數(shù)據(jù)，將一次設(shè)備可動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)過(guò)程數(shù)據(jù)添加至一次設(shè)備模型，將二次設(shè)備可動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)過(guò)程數(shù)據(jù)添加至二次設(shè)備模型。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)裝置實(shí)施例1中的各單元模塊可以對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)上述變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)方法各實(shí)施例中的方法步驟，此處不再重復(fù)贅述。

本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)裝置各實(shí)施例，通過(guò)構(gòu)建變電站真實(shí)全場(chǎng)景虛擬模擬平臺(tái)，基于vr技術(shù)和顯示終端設(shè)備，在模擬場(chǎng)景中真實(shí)再現(xiàn)變電站一二次設(shè)備在發(fā)生故障時(shí)的發(fā)生場(chǎng)景，通過(guò)瞬間的火光、電弧、爆炸、煙霧等效果展現(xiàn)運(yùn)行設(shè)備內(nèi)部和外部故障發(fā)生的過(guò)程和現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程、故障異常及處理過(guò)程的全模擬，可以提升培訓(xùn)效率，提高培訓(xùn)效果。通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案，使受訓(xùn)人員在變電站一、二次出現(xiàn)故障報(bào)警時(shí)，能及時(shí)找出故障原因及故障點(diǎn)，快速排除故障，使受訓(xùn)人員了解變電站的結(jié)構(gòu)特征，可以為其了解變電站一、二次設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)、原理、故障現(xiàn)象、故障的排除措施提供信息及指導(dǎo)。

本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)施例1：

為了解決傳統(tǒng)培訓(xùn)系統(tǒng)易導(dǎo)致受訓(xùn)人員無(wú)法及時(shí)的了解和掌握設(shè)備在線(xiàn)運(yùn)行時(shí)信息的問(wèn)題，同時(shí)為了詳細(xì)闡述本發(fā)明的技術(shù)方案，特以變電站運(yùn)行設(shè)備的實(shí)際故障模擬培訓(xùn)出發(fā)，說(shuō)明本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。為此本發(fā)明還提供了一種變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)施例1，與采用真實(shí)設(shè)備或只能在計(jì)算機(jī)平面上實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景和操作的傳統(tǒng)培訓(xùn)系統(tǒng)相比，本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)系統(tǒng)可以在模擬場(chǎng)景中真實(shí)再現(xiàn)變電站一二次設(shè)備在發(fā)生故障時(shí)的發(fā)生場(chǎng)景，通過(guò)瞬間的火光、電弧、爆炸、煙霧等效果展現(xiàn)運(yùn)行設(shè)備內(nèi)部和外部故障發(fā)生的過(guò)程和現(xiàn)象，提升培訓(xùn)效率，提高培訓(xùn)效果。

圖3為本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)施例1的系統(tǒng)架構(gòu)示意圖，如圖3所示，本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)系統(tǒng)實(shí)施例1可以包括計(jì)算機(jī)終端以及連接計(jì)算機(jī)終端的虛擬現(xiàn)實(shí)顯示設(shè)備；

計(jì)算機(jī)終端獲取故障模擬狀態(tài)模型；處理故障模擬狀態(tài)模型，得到故障信息數(shù)據(jù)；故障模擬狀態(tài)模型包括一次設(shè)備故障模擬模型和二次設(shè)備故障模擬模型；故障信息數(shù)據(jù)包括故障數(shù)據(jù)以及故障特征數(shù)據(jù)；并將故障信息數(shù)據(jù)疊加至變電站當(dāng)前的三維虛擬模型中對(duì)應(yīng)的設(shè)備上，生成疊加后的三維虛擬模型；三維虛擬模型為用于虛擬變電站的一次設(shè)備與二次設(shè)備的外觀結(jié)構(gòu)、操作功能以及動(dòng)作過(guò)程得到的模型；

計(jì)算機(jī)終端根據(jù)疊加后的三維虛擬模型，生成故障虛擬場(chǎng)景，并將故障虛擬場(chǎng)景推送給培訓(xùn)顯示終端進(jìn)行顯示；記錄培訓(xùn)對(duì)象的實(shí)時(shí)動(dòng)作數(shù)據(jù)；根據(jù)實(shí)時(shí)動(dòng)作數(shù)據(jù)，模擬培訓(xùn)對(duì)象對(duì)故障虛擬場(chǎng)景中設(shè)備的操作，得到模擬培訓(xùn)操作結(jié)果。

而從具體實(shí)現(xiàn)上闡述本發(fā)明變電站運(yùn)行設(shè)備的故障模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，可以包括變電站場(chǎng)景模型庫(kù)、變電站一次運(yùn)行設(shè)備故障模擬模塊、變電站二次控制設(shè)備故障模擬模塊、沉浸式vr前端顯示設(shè)備、故障檢修模塊、培訓(xùn)考核模塊；

變電站場(chǎng)景模型庫(kù)，通過(guò)對(duì)變電站進(jìn)行三維激光掃描，然后建立變電站一次二次運(yùn)行設(shè)備，及變電站全景的三維虛擬模型，能實(shí)現(xiàn)虛擬一二次設(shè)備的內(nèi)在邏輯、算法，即建立虛擬一二次設(shè)備的外觀結(jié)構(gòu)、可操作功能和動(dòng)作過(guò)程三維智能模型；

變電站一次運(yùn)行設(shè)備故障模擬模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站一次運(yùn)行設(shè)備，包括變壓器、斷路器、避雷器、電壓電流互感器、隔離開(kāi)關(guān)等建立故障模擬狀態(tài)及指示模型；

變電站二次運(yùn)行設(shè)備故障模擬模塊，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)視、測(cè)量、控制、保護(hù)、調(diào)節(jié)以及為受訓(xùn)人員提供實(shí)際運(yùn)行工況所需的電氣設(shè)備等提供故障模擬狀態(tài)及指示模型；

優(yōu)選的，本發(fā)明可以展現(xiàn)與變電站一二次設(shè)備1：1比例的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部結(jié)構(gòu)；可以模擬變電站一二次設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況，并配置有相應(yīng)的聲音、燈光、表計(jì)顯示等效果；

沉浸式vr前端顯示設(shè)備，與后臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)連接，采用沉浸式vr交互式工具，提供全場(chǎng)景的虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)在所構(gòu)建的虛擬變電站場(chǎng)景中，根據(jù)一二次設(shè)備故障模擬模塊給出的故障信息，受訓(xùn)人員通過(guò)查詢(xún)輔助資料、對(duì)比故障檢修模擬的相關(guān)信息，能夠判斷故障類(lèi)型、故障點(diǎn)位置，并及時(shí)排除故障；

在一個(gè)具體示例中，沉浸式vr前端顯示設(shè)備與后臺(tái)計(jì)算機(jī)的連接方式，可采用wifi、藍(lán)牙、3g/4g網(wǎng)絡(luò)等無(wú)線(xiàn)連接方式，同時(shí)也可以采用usb、rs232、rs485、can以及tcp/ip等有線(xiàn)連接方式；

進(jìn)一步地，沉浸式vr前端顯示設(shè)備具有顯示虛擬后臺(tái)計(jì)算機(jī)功能，并可隨時(shí)調(diào)用后臺(tái)計(jì)算機(jī)上的關(guān)于運(yùn)行設(shè)備資料和數(shù)據(jù)、檢修流程、操作規(guī)范等技術(shù)資料；

本發(fā)明通過(guò)在一二次運(yùn)行設(shè)備故障模擬模塊中的任意選擇模擬信息特征，并疊加到vr設(shè)備上，受訓(xùn)人員能真實(shí)感受到變電站運(yùn)行設(shè)備在出現(xiàn)故障時(shí)，運(yùn)行設(shè)備內(nèi)部和外部所表現(xiàn)出的故障特征；

故障檢修模塊，可以包括輔助資料模塊，實(shí)現(xiàn)為受訓(xùn)人員提供變電站的整體結(jié)構(gòu)、一二次運(yùn)行設(shè)備的原理圖、接線(xiàn)圖等輔助信息；還能實(shí)現(xiàn)為受訓(xùn)人員提供一二次運(yùn)行設(shè)備的故障診斷提供技術(shù)支持；輔助工具模塊，實(shí)現(xiàn)為受訓(xùn)人員提供故障診斷和檢修所需的專(zhuān)業(yè)工具、儀器儀表的三維模型；

培訓(xùn)考核模塊，用于對(duì)一二次設(shè)備故障狀態(tài)，考核受訓(xùn)人員查找設(shè)備故障原因，排除故障的能力。包括受訓(xùn)人員識(shí)別模塊，受訓(xùn)人員以登錄賬號(hào)或身份證的方式進(jìn)行身份識(shí)別；練習(xí)功能：受訓(xùn)人員可在系統(tǒng)信息的引導(dǎo)下，完成相應(yīng)作業(yè)任務(wù)及知識(shí)點(diǎn)的訓(xùn)練，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)給出錯(cuò)誤提示信息，引導(dǎo)學(xué)員完成作業(yè)練習(xí)；考核模塊，受訓(xùn)人員在無(wú)信息提示的情況下完成仿真模擬操作過(guò)程，系統(tǒng)對(duì)其操作過(guò)程進(jìn)行記錄和判斷自動(dòng)評(píng)分，以驗(yàn)證培訓(xùn)質(zhì)量。

本發(fā)明變電站設(shè)備故障模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，采用vr技術(shù)和顯示設(shè)備，能夠在模擬場(chǎng)景中真實(shí)再現(xiàn)變電站一二次設(shè)備在發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)事故發(fā)生瞬間的火光、電弧、爆炸、煙霧等效果展現(xiàn)運(yùn)行設(shè)備內(nèi)部和外部故障發(fā)生的過(guò)程和現(xiàn)象，使受訓(xùn)人員可以及時(shí)的了解和掌握設(shè)備在線(xiàn)運(yùn)行時(shí)信息。實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程、故障異常及處理過(guò)程的全模擬和對(duì)學(xué)員全方位的一種基于vr技術(shù)的虛擬培訓(xùn)系統(tǒng)。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書(shū)記載的范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，包括以上方法所述的步驟，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，如：rom/ram、磁碟、光盤(pán)等。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。