變電站典型電氣回路圖動態演示培訓系統研發及其應用

摘要：超高壓電網規模加速發展的今天，內蒙古超高壓供電局提出了“運檢一體化”模式，對員工的綜合技能要求越來越高，同時無人值班電站、集控變電站的趨勢化發展環境下，對于工作人員的知識架構有更高的要求，需要掌握更深層次的專業知識，需要進一步熟悉各種電氣二次回路圖。對員工的二次回路圖的培訓工作中，尋求更高效的培訓手段。提出了電氣回路圖動態演示培訓方法，并以Flash軟件為平臺，開發完成了變電站典型電氣回路圖動態演示培訓系統，選擇變電站典型的二次回路圖，把靜態的回路圖變成動態圖，能夠按照設定的條件進行動態演示，大大提高培訓的效率。

關鍵詞：運檢一體化；典型電氣回路圖；Flash；動態電氣回路圖

作者簡介：孫瑞龍（1980-），男，內蒙古卓資人，內蒙古超高壓供電局，工程師；張學輝（1980-），男，蒙古族，內蒙古奈曼旗人，內蒙古超高壓供電局，工程師。（內蒙古 呼和浩特 010080）

基金項目：本文系2011年內蒙古電力（集團）有限責任公司第二批科技項目的研究成果。

中圖分類號：G726 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）30-0027-02

傳統上電氣回路圖是保存在檔案盒中的紙質資料，只有具有較強的理論基礎和豐富的實踐經驗的專業人員的眼中才能變為“動態圖”，能夠通過分析回路進行相關的異常分析、處理。對于相關的專業人員而言，熟練掌握二次回路圖是一個較為長期的過程。

在培訓工作中，要讓學員理解靜態圖中各元件的作用及其邏輯關聯，并最終將“靜態圖”變為“動態圖”，傳統的培訓方法對同一個回路圖針對不同的動作條件進行反復的講解，學員需要反復的自學復習，培訓的過程效率低下。

開發這個培訓系統的目的是利用Flash軟件平臺制作開發一個二次回路圖動態演示系統，選取工作中典型的電氣回路圖建立系統圖庫。將靜態的圖用計算機的方法變為“動態圖”，按照實際的動作過程進行演示，即可將培訓的效率大大提高，學員自學更為方便，培訓變得高效。“動態圖”數據庫的建立不僅僅對培訓工作有所幫助，對現場工作的也有實際的指導作用。通過二次回路圖動態培訓系統的建立可有效提供方便快捷、高效直觀的培訓，可促使運行人員能夠在“運檢”工作中承擔更重要的工作。該系統還可以嵌入辦公自動化局域網后臺，代替傳統的集中培訓實現遠程培訓，進行遠程培訓可以節約集中培訓產生的經濟和社會成本，具有顯著的社會效益和經濟效益。

一、研究思路

按照傳統的技術分工，檢修人員負責運行設備的定期檢修工作、設備缺陷消除工作，運行人員負責設備日常維護、運行狀態監視、事故處理工作。2009年4月8日，內蒙古超高壓供電局修訂下發了《變電站“運檢一體化”管理標準》，開始了運檢一體化的嘗試，“運檢一體化”管理標準中關于繼電保護的“C”類工作中包含部分電氣二次回路缺陷處理。在此背景下，需要對運行人員進行二次回路的深入培訓。其次，新投入的500kV變電站數量迅速增加，新人員比例加大，對于運行人員培訓工作提出了更多的要求。

為了提高培訓效率，改善培訓效果，利用計算機技術選擇變電站典型的二次回路圖，把靜態的回路圖利用Flash軟件平臺變成動態圖，集成為一個培訓系統。該系統能夠模擬實際的控制過程，按照設定的條件進行動態演示，可以隨時暫停，拆分動作過程，在關鍵步驟加入文字或語音提示，使得繁瑣枯燥的講解變得相對容易而且生動。該系統還可以嵌入辦公自動化（OA）局域網后臺（服務器），實現遠程培訓。學員可以根據通過OA系統隨時進行自學和復習，能使枯燥的培訓變得富有趣味，能夠大大提高培訓的效率。

二、研究過程

1.演示系統典型回路圖選擇

系統選擇典型的、常用的、缺陷頻發的二次回路圖納入計劃圖庫，通過篩選將以下典型圖納入圖庫：直流供電系統原理圖、UPS供電系統原理圖、斷路器操作回路原理圖、隔離開關操作回路原理圖、主變風冷控制回路原理圖、事故照明原理圖。選擇的理由是：站用電系統是變電站穩定運行的核心，站用電相關的直流供電系統、UPS系統、事故照明是工作人員必須熟練掌握的內容，熟悉原理對正確、快速地進行異常處理、操作、日常維護等工作至關重要。另外，斷路器操作回路、隔離開關操作回路作為“運檢一體化”的重要工作內容。主變風冷系統是變壓器重要的輔助系統，屬于缺陷頻發的二次回路。如果缺陷處理不及時，嚴重的話能夠迫使主變壓器停運，熟練掌握主變風冷系統回路原理對應急處理有極其重要的實際指導作用。熟練掌握了以上幾種原理圖，其中包含講解了設計原則、典型功能原理等普遍性知識，對于電氣回路圖的學習能夠起到觸類旁通、舉一反三的作用。

2.數據結構設計

3.動態方案設計

動態是相對于靜態而言，區別于機械工程類的動畫模擬。對于電路而言，電氣回路的動態模擬是一種抽象的模擬（比如：電流在導體流過只能是一種想象的狀態，無法用肉眼看到），需要同時考慮電壓和電流兩個量，導體狀態有三種抽象形式：導體帶有電壓而無電流流過；導體帶有電壓同時電流流過；導體不帶有電壓。系統開發工具為Adobe Flash CS4，在制作時首先將抽象的狀態用具體形態來表示。本系統確定采用紅色小球滑過回路模擬電流流動，為了表示區別，用紅色線條表示能夠導通的回路，用黑色線條表示不導通的回路。繼電器帶電用紅色實心框表示，繼電器不帶電則用無填充的黑色線框表示。在制作時采用了不同的顏色以示區別，比如回路不導通或不帶電采用基本色黑色線條表示，回路導通或帶電紅色線條表示，藍色（或其他鮮艷的顏色）用作針對回路狀態的文字注釋。動態方案在具體單個圖中為了針對各自的特點，略有不同，針對這種不同在旁邊均標有說明注釋。另外，在關鍵位置設置了按鈕控件，會自動暫停，方便學員前進、后退，針對一個內容能夠反復觀看動作過程，整個過程可以用一句話來簡單描述：帶有控件的動畫片，將抽象的狀態簡單明了地用具體形態表現了出來。下面用該系統演示截圖實例來說明。

（1）本系統解決的技術難題和創新點。變電站二次回路培訓資料只針對輸變電企業的技術人員，由于目標人群少，目前市場上沒有針對電氣回路圖動態演示的培訓資料，也沒有針對性的開發軟件。動態電氣回路的計算機開發基本處于空白地帶，本項目本期旨在針對變電站的典型二次回路圖建立系統動態圖庫，利用計算機技術尋求高效的培訓新方法，在豐富培訓資料能夠作出一定的貢獻。

該項目利用Adobe Flash軟件制作開發的電氣回路圖動態演示培訓系統，所運用的方法在電氣回路圖培訓領域是一種全新的思路，實現了把靜態的二次回路圖變成動態圖，能夠模擬實際的自動控制過程進行動態演示。該方法應用于電氣回路的培訓領域具有創新性，在具體的動態方案設計過程中屬于原創性設計。該成果所使用的方法在培訓領域具有較強的推廣價值。系統所選取的電氣回路圖具有行業普遍性，即使在電力行業的培訓領域內也具有普遍適用性。作為培訓資料，掌握了該系統各個模塊的內容，對于電氣回路圖的學習能夠起到觸類旁通、舉一反三的作用。

（2）經濟和社會效益分析。內蒙古超高壓供電局電網跨度大、覆蓋地域廣，通過深入培訓提高運行人員技能，對于一般性檢修工作及處理一般缺陷工作能夠在變電站通過備班的運行人員處理，從經濟性角度分析將會節省檢修人員路途吃住行等費用，同時節約大量的時間，因而具有顯著的隱形社會效益和經濟效益，本項目的經濟和社會效益方面的優點有兩個。

首先，可以進行遠程培訓。該系統可以嵌入辦公自動化（OA）局域網后臺（服務器），實現遠程培訓，代替傳統的集中培訓。對于集中培訓而言，超高壓供電局的變電運行一線員工約有10%常住地不在呼和浩特市，對于這部分員工參加集中培訓需支出差旅費。本系統納入的原理圖有7個模塊，集中培訓課時數保守估計約3天。表1為針對內蒙古超高壓供電局變電運行管理二所組織一次針對電氣回路圖集中培訓所需的差旅費（常住地在本地的員工無需差旅成本）。

表1所列的只是一次培訓所需的可見費用，一次集中培訓調動的社會成本是隱形的，無法明確計算。另外，此類培訓不是一勞永逸的，約每季度需安排一次集中培訓。如此計算，每年支出的費用為3360×4（個季度）=13440元。對于一個基層部門而言，13440元不是一個可忽略的金額。培訓是一項長效工作，因而利用新方法開展遠程培訓具有顯著的社會效益和經濟效益。

其次，可以提升培訓效率。該系統使用的方法可使枯燥的培訓變得富有趣味，能夠提高培訓的效率。從而提升員工技術力量，指導現場工作。通過該系統在培訓工作上的應用，得出以下結論：從掌握回路原理時間上，回路動態演示培訓占有絕對的優勢；從培訓效果來看，較傳統講解方法而言，學員表現得更有興致，學習的積極性有明顯提高；學員鞏固自學更傾向于選擇回路演示的方法，而且自學效果良好，可以更快地回顧學過的知識。

（3）應用前景展望。由于目標人群少，目前市場上沒有針對電氣回路圖動態演示的培訓資料，也沒有針對性的開發軟件。動態電氣回路的計算機開發基本處于空白地帶。本項目本期旨在針對變電站的典型二次回路圖建立系統圖庫，利用計算機技術尋求高效的培訓新方法，在豐富培訓資料方面能夠作出一定的貢獻。作為遠期目標，希望能夠進一步開發一個具有普遍針對性的智能平臺，里面包含二次元件圖形庫，回路圖形編輯好以后各個元件能夠進行邏輯關聯，能夠設定各種條件進行動作過程自動演示。這個遠期規劃的軟件開發平臺沒有先例，屬于空白地帶。

（責任編輯：王祝萍）