电磁环境仿真培训和数据管理系统及其方法

专利名称：电磁环境仿真培训和数据管理系统及其方法
技术领域：
本发明属于特高压输变电工程电磁环境仿真培训和数据管理系统技术领域， 具体涉及一种lOOOkV特高压交流输变电工程电磁环境仿真培训和数据管理系统
及其方法。
背景技术：
为了满足我国经济社会可持续发展的用电需求，建设以特高压电网为核心的 加强电网已成为国家电力建设的战略目标。在采用长距离、大容量输电时，特高 压输电能够有效地节省线路走廊、有助于改善网络结构、减少输电瓶颈和实现大 范围的资源优化配置，经济和社会效益十分明显。
但特高压电网电压等级高、设备元件众多、线路长、覆盖面广，特高压电网 建成后的管理、运行和维护要求高、任务多、难度大。并且，围绕电力设施电磁
环境问题而引发的纠纷F1益增多，己成为困扰电网建设的主要社会原因。与此同
时，目前针对输变电设备电磁环境的测量方法还不统一，以致许多监测单位出具 的数据差异较大，且由于方方面面的原因造成的数据比较单一且无法共享、大量
重复劳动的缺陷，容易引起公众对测量结果的不信任。因此，建立1000kV交流
特高压输变电工程电磁环境仿真培训和数据管理系统，及时有效地开展特高压线 路电磁环境相关技术培训，对于提高管理、运行、维护人员的业务水平，进而提 高特高压电网运行的安全性和可靠性都具有十分重要的意义。
虽然目前的仿真培训系统在国内外发展都比较迅猛，但是这些系统多数是应 用于电力系统自动化和监控实际操作管理方面，而在电力系统电磁环境方面却没 有得到应用，尤其是多媒体功能。我国在该方面的研究尚属空白，无法满足环保
纠纷日益增多、技术知识推广缺乏的情况。专利CN200510017701A涉及的只是一 种高压交直流输电培训仿真系统。
随着虚拟现实、分布式仿真和计算机等相关技术的成熟和应用，纯软件仿真 和通过网络的远程仿真培训将是各种仿真培训的发展方向。虚拟现实技术是一系 列高新技术的汇集。采用虚拟现实技术，能充分利用文本、图形、三维影像、三200910165337.7 提高仿真培训效果；而且可以大大降低 培训系统的硬件投资；能非常方便地表现真实对象的变化。
在这个虚拟环境中，位于不同地理位置的多个用户或多个虚拟环境通过网络 相连接，并共享信息，实现人机交互，动态仿真。采用分布交互式仿真技术，能 合理分配仿真计算负担，降低仿真的硬件费用；并且具有开放式结构，能随着仿 真对象(如特高压交流线路)的变化而改变。具有三维交互功能的分布式仿真培 训系统，采用了虚拟现实、分布式仿真和人工智能等诸多高新技术，具有以往许 多仿真培训系统所没有的独特优点，代表了仿真培训系统的发展方向。

发明内容
为了克服现有仿真培训方法的不足，本发明的目的在于采用虚拟现实和分布 式仿真等诸多高新技术，提供一种特高压交流输变电工程电磁环境仿真培训和数 据管理系统及其方法，可作为其他电压等级输变电工程电磁环境的仿真培训技术 和数据管理的参考，满足高压交流输变电工程电磁环境方面的需要。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是电磁环境仿真培训和数据 管理系统，包括通过以太网连接的仿真和数据管理服务器及工作站，工作站包括 培训工作站和数据管理工作站，其特征在于所述服务器包括
仿真培训服务器，包括电磁环境影响因子技术仿真模块、随机考试数据库模 块、人员信息及成绩管理模块，后面两个模块之间互联，均是基于前一模块的检 测和培训实效评估；其中，电磁环境影响因子技术仿真模块包括电磁环境影响因 子的基本概念、使用的测量设备、所依据的相关标准、典型的测量方法和控制治 理措施多个子模块；
数据管理子系统，根据数据类型不同，可以分为以下数据管理模块变电站 电磁环境数据管理模块、高压输电线路电磁环境数据管理模块、其它电力设施数 据管理模块、相关文献资料管理模块和系统用户管理模块。
电磁环境仿真培训和数据管理系统中仿真培训部分的方法，其特征在于包 括以下步骤
歩骤a:培训工作站向仿真培训服务器发出培训操作命令信息；
步骤b:仿真培训服务器通过信息分析功能对培训工作站发来的培训操作命令信息进行处理，提供相应的电磁环境影响因子技术模块，并利用多媒体技术向 用户进行培训操作；
歩骤C:用户根据自身培训实际情况，通过局域网或以太网连接，仿真培训 服务器调用随机考试数据库模块对用户培训效果进行实时或统一检测；
步骤d:人员信息及成绩管理模块根据对随机考试数据库模块结果的分析和 处理，评估并获得用户的培训实效。
电磁环境仿真培训和数据管理系统中数据管理部分的方法，其特征在于包 括以下步骤
步骤a:用户通过一个与整个系统的接口，向数据管理子系统发出数据传送 或处理的请求；
歩骤b:数据管理Web服务器将启动相应的进程来响应用户的请求，并动态 生成一串HTML代码，其中嵌入处理的结果，返回给用户的浏览器；
歩骤c:下一层数据库服务器负责协调不同的Web服务器发出的SQL请求， 管理数据库；
步骤d:服务器根据用户不同的需求，调用不同功能的模块，并实时响应数 据的存储或更新等请求。
如上所述的电磁环境仿真培训和数据管理系统中仿真培训部分的方法，其特 征在于，所述步骤b中电磁环境影响因子技术培训模块包括基本概念、测量设备、 相关标准、测量方法和治理措施几个部分。
如上所述的电磁环境仿真培训和数据管理系统中仿真培训部分的方法，其特 征在于，所述电磁环境影响因子技术培训模块中基本概念部分涉及特高压输变电 工程电磁环境参数的基本概念，包括电磁环境影响因子的专业术语、产生机理、 影响对象和影响范围方面。
如上所述的电磁环境仿真培训和数据管理系统中仿真培训部分的方法，其特 征在于，所述电磁环境影响因子技术培训模块中测量设备部分以多媒体模拟仿真 的方式，包括电磁环境影响因子测量过程中需要用到的主要测量设备。
如上所述的电磁环境仿真培训和数据管理系统中仿真培训部分的方法，其特 征在于，所述电磁环境影响因子技术培训模块中相关标准部分体现电磁环境影响 因子相关的测量方法、限值标准和设计、评价技术规范，以提供电磁环境影响因子的相关技术指导。
如上所述的电磁环境仿真培训和数据管理系统中仿真培训部分的方法，其特 征在于，所述电磁环境影响因子技术培训模块中测量方法部分采用多媒体技术， 分别从测量要求、测量程序以及测量记录几个方面来描述电磁环境测量的方法和 实施歩骤。
如上所述的电磁环境仿真培训和数据管理系统中仿真培训部分的方法，其特 征在于，所述电磁环境影响因子技术培训模块中治理措施部分针对电磁环境影响 因子分别描述其相应的控制和治理措施。
如上所述的电磁环境仿真培训和数据管理系统中数据管理部分的方法，其特 征在于，所述步骤d中各种功能模块包括单位信息、电力环保设施测量记录、污 染物处理记录、存档文件、系统初始化、环保报表和登出系统几个模块。
如上所述的电磁环境仿真培训和数据管理系统中数据管理部分的方法，其特 征在于，所述功能模块中单位信息模块包括单位选择，单位简介，环保专职人员， 环保仪器部分。
如上所述的电磁环境仿真培训和数据管理系统中数据管理部分的方法，其特 征在于，所述功能模块中电力环保设施测量记录模块是该数据管理部分的核心， 包含有不同电压等级的变电站和线路信息。
如上所述的电磁环境仿真培训和数据管理系统中数据管理部分的方法，其特 征在于，所述功能模块中污染物处理记录模块包括废油记录表、再利用油记录表、
废旧蓄电池记录表、废旧电容器记录表、废旧电缆记录表、SF6气体记录表部分。 如上所述的电磁环境仿真培训和数据管理系统中数据管理部分的方法，其特
征在于，所述功能模块中存档文件模块为某电力单位需要保存的环保相关的文
档，由上级直属单位査看。
如上所述的电磁环境仿真培训和数据管理系统中数据管理部分的方法，其特
征在于，所述功能模块中系统初始化模块包括单位管理和用户管理部分。
如上所述的电磁环境仿真培训和数据管理系统中数据管理部分的方法，其特
征在于，所述功能模块中环保报表模块导出电磁环境影响因子测试结果的环保报表。
本发明的有益效果是本发明系统由仿真培训和数据管理工作站和服务器两大部分构成，仿真服务器内仿真配置使用操作方便，多釆用图形化的用户界面； 并采用客户/服务器模式建立获取维护运行人员的培训仿真效果评估和数据管理 分析等程序模块，可以把维护运行人员信息实时数据库中的数据送到服务器，以 供实时启动；培训工作站对服务器送上来的数据和请求进行分析、处理、存储和 图形化显示，提供人机操作接口；同时采用多媒体技术，对现场实际操作设备进 行模拟，可以显示设备安装使用影像、现场测量操作影像等，使学员可以随意调 看，增强感性认识；整个仿真培训和数据管理系统界面友好，操作使用方便灵活， 并能方便地设置变压器、线路等设备的性能参数，有利于提高操作人员的标准操 作水平和事故异常情况处理能力。


图1为本发明实施例的仿真培训部分结构框架图。 图2为本发明实施例的数据管理部分模块关系图。
具体实施例方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一歩的说明。
本发明实施例的在线仿真培训和数据管理系统也由仿真培训服务器和工作 站组成，均可以由用户根据工程现场测试需要、系统要求等实际情况，选用视窗 操作系统(WINDOWS),培植高性能个人计算机(PC)。服务器与工作站之间的通 信，以及服务器和实时运行系统之间的通讯均采用TCP/IP协议。
本发明实施例特高压交流输变电工程电磁环境仿真培训和数据管理系统，包 括通过以太网连接的仿真和数据管理服务器及工作站，工作站包括培训工作站和 数据管理工作站，所述服务器主要包括
仿真培训服务器(图1)，包括电磁环境影响因子技术仿真模块、随机考试 数据库模块、人员信息及成绩管理模块，后面两个模块之间互联，均是基于前一 模块的检测和培训实效评估。其中，电磁环境影响因子技术仿真模块包括电磁环 境影响因子的基本概念、使用的测量设备、所依据的相关标准、典型的测量方法 和控制治理措施等多个子模块。
数据管理子系统(图2)，根据数据类型不同，可以分为以下主要数据管理
820 模块变电站电磁环境数据管理模块、高压输电线路电磁环境数据管理模块、其 它电力设施数据管理模块、相关文献资料管理模块、系统用户管理模块。
本仿真培训和数据管理系统的数据结构严格按照网络结构和系统功能制定， 对于不同权限用户的独占数据严格限制权限，增强了数据的独立性，减少了不同 用户间的干扰。在保留一定的数据冗余量的同时，尽量减少数据的冗余量。表结 构间通过关键字相互关联，尽量不在不同的表中存储相同的数据，增强了数据的 一致性，减少了数据的冗余。同时对于重要字段保留一定的数据冗余以增强数据 的安全性。
特高压交流输变电工程电磁环境仿真培训和数据管理系统中仿真培训部分 的方法，包括以下歩骤
首先，培训工作站向仿真培训服务器发出培训操作命令信息；然后，仿真培 训服务器通过信息分析功能对培训工作站发来的培训操作命令信息进行处理，提 供相应的电磁环境影响因子技术模块，并利用多媒体技术向用户进行培训操作； 用户根据自身培训实际情况，通过局域网或以太网连接，仿真培训服务器调用随 机考试数据库模块对用户培训效果进行实时或统一检测；人员信息及成绩管理模 块根据对随机考试数据库模块结果的分析和处理，评估并获得用户的培训实效。
特高压交流输变电工程电磁环境仿真培训和数据管理系统中数据管理部分 的方法，包括以下步骤
首先，用户通过一个与整个系统的接口，向数据管理子系统发出数据传送或 处理的请求；然后，数据管理Web服务器将启动相应的进程来响应用户的请求， 并动态生成一串HTML代码，其中嵌入处理的结果，返回给用户的浏览器；下一 层数据库服务器负责协调不同的Web服务器发出的SQL请求，管理数据库；服务 器根据用户不同的需求，调用不同功能的模块，并实时响应数据的存储或更新等 请求。
在本发明实施例系统仿真培训部分的电磁环境影响因子技术培训模块中，主 要包括基本概念、测量设备、相关标准、测量方法和治理措施几个部分基本概 念部分涉及特高压输变电工程电磁环境参数的基本概念，包括电磁环境影响因子 的专业术语、产生机理、影响对象和影响范围等方面；测量设备部分以多媒体模 拟仿真的方式，介绍电磁环境影响因子测量过程中需要用到的主要测量设备；相关标准部分主要体现电磁环境影响因子相关的测量方法、限值标准和设计、评价 技术规范，以提供电磁环境影响因子的相关技术指导；测量方法部分釆用多媒体 技术，分别从测量要求、测量程序以及测量记录等几个方面来描述电磁环境测量 的方法和实施歩骤；治理措施部分针对电磁环境影响因子分别描述其相应的控制 和治理措施。
在本发明实施例系统数据管理部分主要包括单位信息、电力环保设施测量记 录、污染物处理记录、存档文件、系统初始化、环保报表和登出系统等几个模块 单位信息模块包括单位选择，单位简介，环保专职人员，环保仪器等部分；电力 环保设施测量记录模块是该数据管理部分的核心，其操作及使用方法也最为复 杂，包含有不同电压等级的变电站和线路信息，同时为了方便快速査找测量记录， 也在任务列表下面添加了测量记录的索引；污染物处理记录模块涉及废油记录 表、再利用油记录表、废旧蓄电池记录表、废旧电容器记录表、废旧电缆记录表、 SFb气体记录表等内容；存档文件模块为某电力单位需要保存的环保相关的文档， 可以由上级直属单位査看；系统初始化模块包括单位管理和用户管理部分；环保 报表模块是为了更方便地导出电磁环境影响因子测试结果的环保报表而设置的。
本发明实施例系统数据管理部分有多级管理权限，根据单位的直属关系，权 限管理具有与之相对应的包含关系，它具有系统各个功能的添加、删除、修改权 限，同时，系统的初始化也由较高权限级别的单位来处理。
以上所述仅为本发明的优选实施例而己，并不用于限制本发明，对于本领域 的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内， 所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
权利要求
1、电磁环境仿真培训和数据管理系统，包括通过以太网连接的仿真和数据管理服务器及工作站，工作站包括培训工作站和数据管理工作站，其特征在于所述服务器包括仿真培训服务器，包括电磁环境影响因子技术仿真模块、随机考试数据库模块、人员信息及成绩管理模块，后面两个模块之间互联，均是基于前一模块的检测和培训实效评估；其中，电磁环境影响因子技术仿真模块包括电磁环境影响因子的基本概念、使用的测量设备、所依据的相关标准、典型的测量方法和控制治理措施多个子模块；数据管理子系统，根据数据类型不同，可以分为以下数据管理模块变电站电磁环境数据管理模块、高压输电线路电磁环境数据管理模块、其它电力设施数据管理模块、相关文献资料管理模块和系统用户管理模块。
2、 电磁环境仿真培训和数据管理系统中仿真培训部分的方法，其特征在于: 包括以下步骤歩骤a:培训工作站向仿真培训服务器发出培训操作命令信息；步骤b:仿真培训服务器通过信息分析功能对培训工作站发来的培训操作命 令信息进行处理，提供相应的电磁环境影响因子技术模块，并利用多媒体技术向 用户进行培训操作；歩骤C:用户根据自身培训实际情况，通过局域网或以太网连接，仿真培训 服务器调用随机考试数据库模块对用户培训效果进行实时或统一检测；步骤d:人员信息及成绩管理模块根据对随机考试数据库模块结果的分析和 处理，评估并获得用户的培训实效。
3、 根据权利要求2所述的电磁环境仿真培训和数据管理系统中仿真培训部 分的方法，其特征在于，所述歩骤b中电磁环境影响因子技术培训模块包括基本 概念、测量设备、相关标准、测量方法和治理措施几个部分。
4、 根据权利要求3所述的电磁环境仿真培训和数据管理系统中仿真培训部分的方法，其特征在于，所述电磁环境影响因子技术培训模块中基本概念部分涉 及特高压输变电工程电磁环境参数的基本概念，包括电磁环境影响因子的专业术语、产生机理、影响对象和影响范围方面；所述电磁环境影响因子技术培训模块 中测量设备部分以多媒体模拟仿真的方式，包括电磁环境影响因子测量过程中需要用到的主要测量设备；所述电磁环境影响因子技术培训模块中相关标准部分体 现电磁环境影响因子相关的测量方法、限值标准和设计和评价技术规范，以提供 电磁环境影响因子的相关技术指导；所述电磁环境影响因子技术培训模块中测量 方法部分采用多媒体技术，分别从测量要求、测量程序以及测量记录几个方面来 描述电磁环境测量的方法和实施歩骤；所述电磁环境影响因子技术培训模块中治 理措施部分针对电磁环境影响因子分别描述其相应的控制和治理措施。
5、 电磁环境仿真培训和数据管理系统中数据管理部分的方法，其特征在于 包括以下歩骤-步骤a:用户通过一个与整个系统的接口，向数据管理子系统发出数据传送 或处理的请求；步骤b:数据管理Web服务器将启动相应的进程来响应用户的请求，并动态 生成一串HTML代码，其中嵌入处理的结果，返回给用户的浏览器；歩骤c:下一层数据库服务器负责协调不同的Web服务器发出的SQL请求， 管理数据库；歩骤d:服务器根据用户不同的需求，调用不同功能的模块，并实时响应数 据的存储或更新等请求。
6、 根据权利要求5所述的电磁环境仿真培训和数据管理系统中数据管理部分的方法，其特征在于，所述歩骤d中各种功能模块包括单位信息、电力环保设 施测量记录、污染物处理记录、存档文件、系统初始化、环保报表和登出系统几 个模块。
7、 根据权利要求6所述的电磁环境仿真培训和数据管理系统中数据管理部分的方法，其特征在于，所述功能模块中单位信息模块包括单位选择，单位简介，环保专职人员和环保仪器部分；所述功能模块中电力环保设施测量记录模块是该 数据管理部分的核心，包含有不同电压等级的变电站和线路信息；所述功能模块 中污染物处理记录模块包括废油记录表、再利用油记录表、废旧蓄电池记录表、废旧电容器记录表、废旧电缆记录表和SFe气体记录表部分；所述功能模块中存档文件模块为某电力单位需要保存的环保相关的文档；所述功能模块中系统初始 化模块包括单位管理和用户管理部分；所述功能模块中环保报表模块导出电磁环 境影响因子测试结果的环保报表。
全文摘要
本发明涉及一种特高压交流输变电工程电磁环境仿真培训和数据管理系统及其方法，系统由仿真培训和数据管理工作站和服务器两大部分构成，仿真服务器内仿真配置使用方便，多采用图形化的用户界面；并采用客户/服务器模式建立获取维护运行人员的培训仿真效果评估和数据管理分析等程序模块，可以把维护运行人员信息实时数据库中的数据送到服务器，以供实时启动；培训工作站对服务器送上来的数据和请求进行分析、处理、存储和图形化显示，提供人机操作接口；同时采用多媒体技术，对现场实际操作设备进行模拟，可以显示设备安装使用影像、现场测量操作影像等，使学员可以随意调看；本发明有利于提高操作人员的标准操作水平和事故异常情况处理能力。
文档编号G09B9/00GK101635107SQ20091016533
公开日2010年1月27日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年4月3日
发明者万保权, 张小武, 张广洲, 张建功, 妮 李, 遥 路, 雄 邬 申请人:国网电力科学研究院