高压直流系统事故异常演练系统及方法

专利名称：高压直流系统事故异常演练系统及方法
技术领域：
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种高压直流系统事故异常演练系统及方 法。
背景技术：
在电力行业中，维护电力系统安全可靠地运行是日常工作的重点。由于对常见故 障及突发事件处理的好坏将直接关系到电力系统的运行和安全，在平时进行演练，可以提 高电力行业相关人员对突发事件的处理能力。目前，尚无应用于高压直流系统换流站的虚拟现实事故异常演练系统。相对于变 电站来说，换流站设备繁复，同等效果下虚拟现实化的数据量庞大，因此虽早先应用于电力 行业变电站的虚拟仿真系统能够实时模拟站内设备的各种过程，可对电力系统中的故障及 突发事件进行预案演练，仍无法适应换流站虚拟现实预案演练的需要。同时，早先应用于电 力行业变电站的虚拟仿真系统普遍需要购置专用的图形工作站支持运行，对计算机硬件要 求较高，且演练时均为单机方式，不支持多人联机处理事故异常，无法考察团队协作能力。 特别的，早先的虚拟仿真系统都是各厂站自行定制，其出发点只是关注本厂站当前的情况， 站内设备的类型、数目、位置、关系和预案的设置点均从程序上进行固化，不仅无法作为通 用平台推广到其它厂站中，而且一旦本厂站的设备进行扩建或者出现新的隐患，演练系统 必须进行升级才能使用，对外委方依赖程度较高，而且既不经济也不便于更新和继承。

发明内容
本发明实施例提出一种高压直流系统事故异常演练系统及方法，可对不同厂站的 高压直流系统或交流系统的事故异常进行预案演练，通用性强。本发明实施例提供一种高压直流系统事故异常演练系统，包括输入模块，用于接收用户的指令；模型构建单元，用于根据用户的指令对高压直流系统或交流系统的设备进行三维 建模及布置，同时配套修改与三维场景对应的二维电气接线界面，并对设备间的逻辑关系、 事故异常的激活及消除进行编辑；预案处理单元，用于根据用户的指令启动事故异常预案，并根据用户后续发送的 指令及预设的设备逻辑关系和事故异常的激活及消除设计，对所述事故异常预案进行控制 处理；显示模块，用于对模型构建、事故异常预案编辑及预案控制处理的过程进行同步 显不。进一步的，所述演练系统还包括语音模块、通信模块和录像回放模块。所述语音模 块用于对模型构建、事故异常预案编辑及预案控制处理过程中的语音提示进行播放。所述 通信模块通过通信网络与远端计算机连接；所述演练系统通过所述通信模块接收远端用户 的控制指令，根据所述指令对事故异常预案进行控制处理，并支持多人联机处理预设的事
4故异常预案。所述录像回放模块用于记录预案控制处理过程中的所有操作，并根据用户的 指令回放所述预案控制处理过程。相应的，本发明实施例还提供一种高压直流系统事故异常演练方法，包括接收用户的编辑指令，根据所述指令对高压直流系统或交流系统的设备进行三维 建模及布置，同时配套修改与三维场景对应的二维电气接线界面，并对设备间的逻辑关系、 事故异常的激活及消除进行编辑；接收用户的预案启动指令，启动事故异常预案，并根据用户后续发送的指令及预 设的设备逻辑关系和事故异常的激活及消除设计，对所述事故异常预案进行控制处理；对模型构建、预案编辑及事故异常预案处理的过程进行同步显示。进一步的，所述高压直流系统事故异常演练方法还包括通过通信网络与远端计算机连接，接收远端用户的控制指令，根据所述指令对事 故异常预案进行控制处理，并支持多人联机处理预设的事故异常预案；在对预案进行控制处理时，对预案控制处理过程中的所有操作进行记录，并根据 用户的指令回放所述预案控制处理过程。实施本发明实施例，具有如下有益效果本发明实施例提供的高压直流系统事故异常演练系统及方法，可对高压直流系统 或交流系统的事故异常进行预案演练，并能按照各种方案的要求对各类操作人员进行培 训，提高了电力行业相关人员对突发事件的处理能力。本发明可以实现不同高压直流系统 或交流系统的虚拟场景编辑和设备逻辑关系、预案的编辑工作，可作为通用平台应用到不 同厂站中，通用性强。并且，演练系统声还可以通过通信网络与客户端计算机进行信息交 互，用户利用计算机和网络即可方便快捷地登录演练系统进行预案演练，不受时间、地域的 限制，且支持多人联机处理预设的事故异常。


图1是本发明提供的高压直流系统事故异常演练系统的第一实施例的结构示意 图；图2是本发明提供的模型构建单元的结构示意图；图3是本发明提供的设备逻辑关系的一个实施例的示意图；图4是本发明提供的火灾预案的一个实施例的示意图；图5是本发明提供的高压直流系统事故异常演练系统的第二实施例的结构示意 图；图6是本发明提供的高压直流系统事故异常演练方法的流程示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。参见图1，是本发明提供的高压直流系统事故异常演练系统的第一实施例的结构示意图。该演练系统具体包括输入模块1、控制处理模块2、显示模块3、语音模块4、通信 模块5、录像回放模块6和考核计分模块7。具体如下输入模块1与控制处理模块2相连接，输入模块1用于接收用户的指令，并将指令 传送至控制处理模块2。具体实施时，用户可以通过键盘、鼠标、触摸屏、手写笔等输入装置 向控制处理模块2发送控制指令。控制处理模块2用于接收用户的指令，根据用户的指令对高压直流系统或交流系 统的设备进行三维建模及布置，同时配套修改与三维场景对应的二维电气接线界面，并对 事故异常预案进行控制处理。如图1所示，该控制处理模块2具体包括模型构建单元21、 存储单元22和预案处理单元23，如下模型构建单元21，用于根据用户的指令对高压直流系统或交流系统的设备进行三 维建模及布置，同时配套修改与三维场景对应的二维电气接线界面，并对设备间的逻辑关 系、事故异常的激活及消除进行编辑；存储单元22，用于保存设备三维模型、位置、对应二维电气接线界面、设备间逻辑 关系、事故异常激活与消除设计信息；预案处理单元23，用于根据用户的指令启动事故异常预案，并根据用户后续发送 的指令及预设的设备逻辑关系和事故异常的激活及消除设计，对所述事故异常预案进行控 制处理。进一步，如图1所示，所述高压直流系统事故异常演练系统还包括显示模块3和语 音模块4。显示模块3和语音模块4分别与控制处理模块2相连接，其中，显示模块3用于 对模型构建、事故异常预案编辑及预案控制处理的过程进行同步显示；语音模块4用于对 模型构建、事故异常预案编辑及预案控制处理过程中的语音提示进行播放。更为具体的，如图2所示，该模型构建单元21进一步包括地图编辑器211、关系 编辑器212和界面编辑器213。如下地图编辑器211用于对高压直流系统或交流系统的设备进行三维建模及布置。例 如，构建火灾、喷水、开关、刀闸、地刀、滤波器、换流阀、冷却及消防系统等设备模型，布置它 们在场景中的位置，为上述设备命名和赋予初值。具体实施时，地图编辑器211既可以创建 新的设备模块，还直接从存储单元22中导入预先建好的设备模型，再进行二次编辑。关系编辑器212用于对高压直流系统或交流系统的设备间的逻辑关系、事故异常 的激活及消除进行编辑，实现相关的逻辑功能。包括根据站内设备的类型、数目，按各种设 备的命名和初值，对各种设备进行编号，采用与、或、非(即AND、OR、NOT)、异或等表示各设 备间的逻辑关系，以实现各设备间的逻辑功能；并采用delay模块配合设计事故异常的激 活及消除。如图3所示，是高压直流系统中的设备逻辑关系的一个实施例，其中1001、1002、 1003、1004、1005、1006用于表示开关、刀闸等设备，当设备1001 1005均满足条件(逻辑 与)时触发设备1006动作，即设备1001 1005是设备1006的联锁条件。具体实施时，用 户可根据实际需要预先设定各设备间的逻辑关系，并确定事故异常预案的设置点。关系编 辑器212采用与、或、非、异或等对设备间的复杂逻辑关系进行编辑，涉及的逻辑关系包括 物理的(例如开关与刀闸的直接关系)、间接的(例如机柜的关系操作)、虚拟的(例如工 作站图形界面与实际中的对应逻辑关系编辑)关系，这些逻辑关系可以是连锁的，也可以 是延时的，触发的类型多样。
界面编辑器213用于编辑与三维场景对应的二维电气接线界面。本实施例的模型构建单元21可动态地编辑、修改场景，具有旋转设备、移动设备 和连线等功能。具体实施时，当电力场站内设备需要更换可增删时，用户可通过模型构建单 元21对设备间的联锁条件进行编辑，并对事故异常的激活及消除条件作出相应的调整。本发明提供的演练系统设有功能强大的地图编辑器、逻辑编辑器和界面编辑器， 在用户指令的控制下可以实现不同高压直流系统或交流系统的虚拟场景编辑和设备逻辑 关系、预案的编辑工作，使得本发明可作为通用平台应用到不同厂站中，通用性强。具体实施时，本发明可以对高压直流系统或交流系统的事故异常进行预案演练， 其流程为接收用户发送的控制指令，启动相应的事故异常预案；并根据用户后续发送的 指令及预设的设备逻辑关系和事故异常激活与消除设计，对事故异常预案进行控制处理， 例如，对仿真信号进行处理，计算设备模型外加的电压或流经的电流；判断设备模型的状态 是否发生变化，并将这种变化实时反映在设备模型中。下面通过两个实施例对本发明的预 案演练过程进行详细描述。例一，如图4所示，是火灾预案的一个实施例。其中fire00对应高压直流系统中 的火灾模型，119为火灾监视系统模块，waterOO为消防喷水模块，5012、5013为开关。具体 实施时，当本发明的控制处理模块2接收到用户发送的预案开始指令后(例如用户按下F5 键)，启动火灾预案。经过一定延时(采用delay模块，并对延时长短进行设定)，在本发明 的显示模块3的界面上产生火灾效果，当fireOO启动(状态由0变1)并经过一定延时(如 图1所示的)后，根据预先设定的设备间的逻辑关系，开关5012、开关5013跳开，火灾监视 系统119启动(状态由0变1)，在火灾监控系统119中产生火灾告警信号及事故音响，用于 提示运行人员。此时，若预案处理单元23接收到用户发送的启动喷水系统的指令(即运行 人员及时启动对应消防喷水系统waterOO)，则经一定延时后消除火灾(fireOO状态由1变 0)。例二，11DL是一个电压等级为10kV的开关，并配有相关保护装置，系统中预先设 定了 11DL的联锁关系及动作情况。当控制处理模块2接收到用户发送的预案开始指令后 (例如用户按下F2键)，启动预案，11DL突然跳开(通过信号显示或事故音响播放)，通常 这种情况下意味着开关本身故障，或流过开关电流过大，且11DL跳开导致11DL下级所带负 荷失电，情况比较紧急，应及时处理、恢复。若此时，预案处理单元23接收到用户将11DL所 带负荷转移给另外的回路或者开关，并及时对11DL进行隔离，然后进行检修的指令，则用 户的做法正确。否则，根据预先设定的设备间的逻辑关系，部分设备只剩1路电源供电(一 路为11DL所在回路供电)，导致设备可靠性降低，若另一路电源也出现故障将导致此设备 停电。需要说明的是，本发明不仅可以对高压直流系统中的事故异常进行预案，还可以 对其它的不包含直流输电系统的厂站的事故异常进行演练处理。例如，本发明通过构建交 流输电系统的厂站模型，可对交流输电系统的事故异常进行演练处理。用户可以根据实际 需要对各种事故异常预案进行编辑，上述仅以火灾预案模型、10kv开关模型为例对本发明 的预案演练过程进行描述，本发明还可以对其它的事故异常预案进行演练。本发明提供的高压直流系统事故异常演练系统，可以对不同厂站的高压直流系统 或交流系统的事故异常进行预案演练，并能按照各种方案的要求对各类操作人员进行培训，提高电力行业相关人员对突发事件的处理能力，从而提高高压直流系统运行的安全性。更进一步的，如图1所示，本发明提供的高压直流系统事故异常演练系统还可以 设置通信模块5，其通过通信网络与远端计算机连接；所述演练系统通过所述通信模块5接 收远端用户的控制指令，并根据所述指令对事故异常预案进行控制处理，并支持多人联机 处理预设的事故异常预案。具体的，如图5所示，高压直流系统事故异常演练系统可通过通 信网络与多个客户端(如图5所示的客户端I、客户端II、客户端III、客户端N等)相连 接。具体实施时，所述客户端可以是个人电脑(PC)，用户利用个人电脑和网络即可方便快捷 地登录本发明的演练系统进行预案演练，不受时间、地域的限制，使得系统在硬件上具备了 普及条件。可选的，如图1所示，本发明提供的高压直流系统事故异常演练系统还设有录像 回放模块6，用于记录预案控制处理过程中的所有操作，并根据用户的指令回放所述预案控 制处理过程。可选的，如图1所示，本发明提供的高压直流系统事故异常演练系统还包括考核 评分模块7，该考核评分模块7与控制处理模块2相连接，可对预案控制处理过程中的所有 操作进行考核评分，分析查找用户在预案演练操作中的不足，从而达到良好的培训效果，提 高人员岗位技能。在具体实施当中，本发明实施例提供的高压直流系统事故异常演练系统，可以采 用3D的方式声图并茂地显示高压直流系统的虚拟场景及预案演练过程，用户可以扮演不 同的角色联机执行事故异常处理任务，增加演练系统的趣味性。参见图6，是本发明提供的高压直流系统事故异常演练方法的流程示意图。本发明实施例提供的高压直流系统事故异常演练方法，可以应用到上述的高压直 流系统事故异常演练系统中，该方法具体包括以下步骤S101，接收用户的编辑指令，根据所述指令对高压直流系统或交流系统的设备进 行三维建模及布置，同时配套修改与三维场景对应的二维电气接线界面，并对设备间的逻 辑关系、事故异常的激活及消除进行编辑；S102，对设备三维模型、位置、对应二维电气接线界面、设备间逻辑关系、事故异常 激活与消除设计信息进行存储；S103，接收用户的预案启动指令，启动事故异常预案，并根据用户后续发送的指令 及预设的设备逻辑关系和事故异常的激活及消除设计，对所述事故异常预案进行控制处 理；S104，对模型构建、预案编辑及事故异常预案处理的过程进行同步显示。S105，对模型构建、事故异常预案编辑及预案控制处理过程中的语音提示进行播 放；S106，通过通信网络与远端计算机连接，接收远端用户的控制指令，根据所述指令 对事故异常预案进行控制处理；并支持多人联机处理预设的事故异常预案。可选的，本实施例提供的高压直流系统事故异常演练方法还包括录像回放步骤， 在对预案进行控制处理时，对预案控制处理过程中的所有操作进行记录，并根据用户的指 令回放所述预案控制处理过程。该录像回放功能可以回放所有演练操作，即使是用户不正 确的操作也能够被完美地回放，以满足用户的需要。
可选的，在完成预案控制处理后，还包括以下步骤对预案控制处理过程中的所有 操作进行考核评分，分析查找用户在预案演练操作中的不足，从而达到良好的培训效果，提 高人员岗位技能。需要说明的是，本发明实施例提供的高压直流系统事故异常演练方法，可应用到 上述的高压直流系统事故异常演练系统中，其构建高压直流系统的模型、编辑预案及控制 处理事故异常预案的过程，与上述的高压直流系统事故异常演练系统的实施例相同，在此 不再赘述。本发明实施例提供的高压直流系统事故异常演练系统及方法，可对高压直流系统 或交流系统的事故异常进行预案演练，并能按照各种方案的要求对各类操作人员进行培 训，提高了电力行业相关人员对突发事件的处理能力。本发明可以实现不同高压直流系统 或交流系统的虚拟场景编辑和设备逻辑关系、预案的编辑工作，可作为通用平台应用到不 同厂站中，通用性强。并且，演练系统还可以通过通信网络与客户端计算机进行信息交互， 用户利用计算机和网络即可方便快捷地登录演练系统进行预案演练，不受时间、地域的限 制，且支持多人联机处理预设的事故异常。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以 通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质 中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁 碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory, ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory, RAM)等。以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为 本发明的保护范围。
权利要求
一种高压直流系统事故异常演练系统，其特征在于，包括输入模块，用于接收用户的指令；模型构建单元，用于根据用户的指令对高压直流系统或交流系统的设备进行三维建模及布置，同时配套修改与三维场景对应的二维电气接线界面，并对设备间的逻辑关系、事故异常的激活及消除进行编辑；预案处理单元，用于根据用户的指令启动事故异常预案，并根据用户后续发送的指令及预设的设备逻辑关系和事故异常的激活及消除设计，对所述事故异常预案进行控制处理；显示模块，用于对模型构建、事故异常预案编辑及预案控制处理的过程进行同步显示。
2.如权利要求1所述的高压直流系统事故异常演练系统，其特征在于，所述演练系统 还包括语音模块，用于对模型构建、事故异常预案编辑及预案控制处理过程中的语音提示 进行播放。
3.如权利要求2所述的高压直流系统事故异常演练系统，其特征在于，所述系统还包 括存储单元，用于保存设备三维模型、位置、对应二维电气接线界面、设备间逻辑关系、事故 异常激活与消除设计信息。
4.如权利要求1所述的高压直流系统事故异常演练系统，其特征在于，所述模型构建 单元具体包括地图编辑器，用于对高压直流系统或交流系统的设备进行三维建模及布置； 关系编辑器，用于对高压直流系统或交流系统的各设备间的逻辑关系、事故异常的激 活及消除进行编辑；界面编辑器，用于编辑与三维场景对应的二维电气接线界面。
5.如权利要求1 4任一项所述的高压直流系统事故异常演练系统，其特征在于，所述 演练系统还包括通信模块，其通过通信网络与远端计算机连接；所述演练系统通过所述通信模块接收 远端用户的控制指令，根据所述指令对事故异常预案进行控制处理，并支持多人联机处理 预设的事故异常预案；录像回放模块，用于记录预案控制处理过程中的所有操作，并根据用户的指令回放所 述预案控制处理过程；考核评分模块，用于对预案控制处理过程中的所有操作进行考核评分。
6.一种高压直流系统事故异常演练方法，其特征在于，包括接收用户的编辑指令，根据所述指令对高压直流系统或交流系统的设备进行三维建模 及布置，同时配套修改与三维场景对应的二维电气接线界面，并对设备间的逻辑关系、事故 异常的激活及消除进行编辑；接收用户的预案启动指令，启动事故异常预案，并根据用户后续发送的指令及预设的 设备逻辑关系和事故异常的激活及消除设计，对所述事故异常预案进行控制处理； 对模型构建、预案编辑及事故异常预案处理的过程进行同步显示。
7.如权利要求6所述的高压直流系统事故异常演练方法，其特征在于，所述方法还包括对模型构建、事故异常预案编辑及预案控制处理过程中的语音提示进行播放。
8.如权利要求7所述的高压直流系统事故异常演练方法，其特征在于，在所述接收用 户的编辑指令，根据所述指令对高压直流系统或交流系统的设备进行三维建模及布置，同 时配套修改与三维场景对应的二维电气接线界面，并对设备间的逻辑关系、事故异常的激 活及消除进行编辑的步骤之后，还包括对设备三维模型、位置、对应二维电气接线界面、设备间逻辑关系、事故异常激活与消 除设计信息进行存储。
9.如权利要求8所述的高压直流系统事故异常演练方法，其特征在于，所述方法还包括通过通信网络与远端计算机连接，接收远端用户的控制指令，根据所述指令对事故异 常预案进行控制处理，并支持多人联机处理预设的事故异常预案。
10.如权利要求9所述的高压直流系统事故异常演练方法，其特征在于，所述方法还包括在对预案进行控制处理时，对预案控制处理过程中的所有操作进行记录，并根据用户 的指令回放所述预案控制处理过程；在完成预案控制处理后，还包括对预案控制处理过程中的所有操作进行考核评分。
全文摘要
本发明公开了一种高压直流系统故障异常演练系统及方法，该演练系统包括输入模块、模型构建单元、预案处理单元和显示模块；其中，模型构建单元根据用户的指令对高压直流系统或交流系统的设备进行三维建模及布置，同时配套修改与三维场景对应的二维电气接线界面，并对设备间的逻辑关系、事故异常的激活及消除进行编辑；预案处理单元用于根据用户的指令启动事故异常预案，并根据用户后续发送的指令及预设的设备逻辑关系和事故异常的激活及消除设计，对所述事故异常预案进行控制处理。采用本发明实施例，可对不同厂站的高压直流系统或交流系统的事故异常进行预案演练，通用性强。
文档编号G09B19/00GK101826266SQ20101013788
公开日2010年9月8日 申请日期2010年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者刘俊, 孙诚, 张鹏, 杜松轩, 董言乐 申请人:中国南方电网有限责任公司超高压输电公司