配電網生產運行仿真系統遠程培訓的探索與實踐

莫莉?羅興春

摘要：介紹了貴州電網公司配電網生產運行仿真系統的遠程培訓軟件功能及遠程培訓的實現過程；提出了仿真系統遠程培訓功能存在的問題及改進方法；對現有培訓模式進行調整和優化，并通過實踐運用，達到提高仿真系統利用率的目的。

關鍵詞：配電網；仿真系統；遠程培訓

作者簡介：莫莉（1970-），女，布依族，貴州貴陽人，貴州電網公司培訓與評價中心，副高級工程師；羅興春（1971-），男，貴州貴陽人，貴州電網公司培訓與評價中心，副高級工程師。（貴州 貴陽 550002）

中圖分類號：TM726 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）15-0260-02

一、配網運行操作人員培訓方式現狀

隨著2011年貴州電網公司配電網生產運行仿真系統（以下簡稱“配網仿真系統”）的投入使用，貴州電網公司配網運行操作人員的培訓方式在傳統的理論培訓、手冊培訓和現場培訓的基礎上又增加了一種更加安全高效和實用的培訓方式，即利用配網仿真系統進行仿真操作培訓。該仿真系統可以提供兩種培訓方式：常規脫產培訓模式和網絡遠程培訓模式。在貴州電網，常規脫產仿真培訓是變電運行、調度運行仿真培訓的一貫模式，已經應用多年，而網絡遠程培訓是仿真培訓的一項創新，為配網仿真系統特有的功能。2012年，貴州電網公司培訓與評價中心啟動了配網仿真系統遠程培訓試驗，通過舉辦10期遠程培訓班積累了一定的經驗，為大規模開展配網運行操作人員的遠程培訓打下了良好基礎。

二、配網仿真系統遠程培訓的目的和意義

由于配網是整個電網的末端，配網運行人員分布在全省各個區域，尤其農網層面人數最多，如果采取常規的仿真培訓，受訓人員需離崗培訓，工學矛盾較為突出，并且由于配網運行人員專業素質普遍較低，培訓難以在短時間內完成并取得相應的培訓效果。鑒于以上的考慮，如果利用貴州電力數據網進行遠程培訓，運行人員就可以不脫離生產崗位接受培訓，這樣既可以利用生產空余時間學習，又可以免去旅途的開銷。同時由于配網仿真系統具有強大的自學功能，有學習需求的員工可以針對個人所在的崗位自主學習，不受時間地點限制，可以有效解決工作與培訓的矛盾。另外，貴州電網公司在理順農電用工問題后，對農電工的技能培訓更加迫切，配網生產運行仿真系統遠程培訓模式的應用對農電工生產技能培訓具有重要的意義。

三、配網仿真系統遠程培訓運用發現的問題

2012年貴州電網公司培訓與評價中心（以下簡稱“培訓與評價中心”）仿真部利用配網仿真系統對貴州電網公司所屬各供電局配網運行人員進行了10期共400余人的遠程培訓，并組織了2期共24人的配網運行骨干脫產研討。通過10期遠程培訓的實踐運用，證明現有配網仿真系統培訓功能完全能夠滿足現場的培訓需求，其遠程培訓模式也得到現場生產單位的認可，但也發現配網仿真系統遠程培訓功能存在一些問題，如表1至表3所示。

表1 仿真系統遠程培訓軟件功能部分

序號 系統模塊 問題

1 自由練習系統 少數配網操作項目的操作次序有顛倒、漏項的問題

2 工具選擇問題，工具的確定只設定了一種可能，否則不能繼續下面的操作

3 少數操作畫面配合有問題，不對應

4 考核管理

系統 管理員出試卷，測試題組題完成后不能夠修改

5 創建的考場，管理員看不到試題內容

6 不同的班級學員在學員管理目錄中沒有區分，不同的班級學員在一個目錄表中，不便于管理

7 同時開多個遠程班時，所有的學員都能夠參加所有的考試，沒有將學員進行權限分配

8 學員刪除只能逐個進行，不能多選一次性刪除

9 改完試卷后，如不小心進入已有成績的學員試卷時，該試卷的成績又變為零

10 聯機考核

系統 少數操作項目在正確操作方式下（按操作規程），在某個環節無法繼續執行操作

表2 遠程培訓網絡瓶頸問題

序號 問題指向 問題

1 單臺服務器模式 培訓量受限

2 系統客戶端程序下載緩慢

3 學員的大量同時性訪問會造成通訊中斷，學習和考試過程中容易掉線

表3 培訓模式問題

序號 問題指向 問題

1 培訓管理

模式 培訓量受限，無法展開大規模培訓

2 培訓時間受限，無法最大限度與員工學習時間配合

3 仿真培訓教師管理任務過重，影響培訓效果

四、配網仿真系統遠程培訓功能的改進和完善及遠程培訓模式的優化

1.配網仿真系統遠程培訓軟件的改進與完善

配網仿真系統遠程培訓軟件包括服務器端應用軟件和客戶端應用軟件兩大部分。服務器端應用軟件包括考核管理系統、用戶監控系統和用戶服務界面；客戶端應用軟件包括自由練習系統、聯機考核系統和多媒體幫助系統。這兩大部分既相對獨立又相互協調、可共享信息。它們在一定的接口規則下完成各自獨立的功能的同時，能夠有機集成在一起，服務于整個系統的信息處理目標；同時通過對數據庫的合理調度、組織，形成數據的合理流向，完成系統的整體功能，為整個系統的運行提供保證。系統結構如圖1所示。系統完善主要針對服務器端的考核管理系統和客戶端的自由練習系統及聯機考核系統三個功能模塊。

（1）考核管理系統。主要功能：考核管理系統是教師組織和管理學員進行聯機考核的平臺，是用戶管理、任務管理、網絡通信等功能與用戶信息、考試管理信息、任務信息等資源的整合。該系統包含題庫管理、教師控制臺及學員端三個功能模塊，保障考核過程的實施。

實現方式：考核管理系統采用Silverlight網頁程序的形式呈現，采用網站式管理方法，任何一臺與服務器連接的計算機在安裝了相關服務之后都可以使用瀏覽器登錄訪問考核管理系統界面，并通過在界面中的操作調用服務器端提供的網絡服務進行與考核相關的用戶管理和考試管理。

將用戶信息、任務信息、考試管理信息等資源形成數據庫，存儲在服務器端，服務器端采用ADO.Net Entity Framwork映射架構可以快速地查詢和修改相關的信息資源。管理員和教師只需要在考核管理系統的界面中對考試人員、時間、試題安排等進行建立和修改，系統便會把相應的信息寫入到數據庫中。

完善方法：針對教師管理學員考試過程中發現的前述問題，使用ADO.NET技術，對考核管理系統模型中存在問題或不夠人性化的功能部分進行重構，包括學員信息管理、考場管理、分發試卷、閱卷管理等功能部分，再對系統模式基礎封裝。

（2）自由練習系統。主要功能：自由練習系統是學員自行學習的平臺，能在虛擬的城市和虛擬電網的架構下安全系統地學習配電設備與試驗儀表等配電運行方面的基本理論知識，能學習并熟悉10kV線路巡視等標準化作業。學員在三維實時場景中巡視或操作時，虛擬設備會隨著學員的巡視及操作而相應的變化。用戶可以根據自己的意向進行操作，具有更好的靈活性，避免重復死板的操作流程。操作錯誤將會被警告，無效操作則予以提示。

實現方式：自由練習系統是配網仿真系統的核心部分，主要利用PowerX（三維實時交互仿真開發與運行支撐平臺）進行開發，具體從兩個方面來實現：

基于PowerX底層功能的PDGPOSS基礎功能實現。3D虛擬電力設備是一個具有物理模型和電氣數學模型的復雜的邏輯實體。根據電力設備的特點設計了設備管理器。設備管理器將電力設備的圖形實體與邏輯實體進行了有機綜合，形成了完整的電力設備模型。電力設備的各項操作是以完成操作任務為目的的，PowerX將各個任務的詳細內容組織成任務管理器，提供與任務管理相關的各種基礎功能。

基于PowerX擴展接口的電力計算模塊研制。仿真系統模型建立了10kV虛擬配電網，具備電網絡計算功能（包括網絡的拓撲邏輯分析、潮流計算分析、短路計算分析和繼電保護模擬分析），并將各種電力設備對應到該配電網中合適的電力設備數學模型上。系統研制了獨立的電力計算模塊，這個模塊通過PowerX提供的相關接口，與設備管理器、任務管理器等協同工作，完成對設備的各方面分析控制。

完善方法：由于該部分發現的問題數量雖然不多，主要集中在工具選擇、操作順序和三維動畫對應上，但是對于仿真系統來說，這是一個設計上的缺陷，需要從框架結構上開始修改，工作量非常大。如果按照這種系統整體修改的思路會花費較長時間，影響2013年的遠程培訓任務的完成。經討論，決定采用單獨設備或操作任務來進行邏輯重新搭接和修改，可以避免對系統邏輯框架的傷筋動骨的修改，來實現與現場操作的一致。花費的時間相對較少，能保證遠程培訓的正常開展。系統整體框架的完善放到配網仿真系統二期建設時同步進行。

（3）聯機考核系統。主要功能：聯機考核系統是在局域網與互聯網網絡環境基礎上，開發并構架的計算機網絡智能化考試專用網絡化考試平臺。考核模塊與自由練習模塊具有相同的操作內容與流程控制方式。但是考核模塊移除了自由練習模塊中的幫助功能，增加了登錄系統。用戶在進入考核模塊后，用戶必須在規定時限內按照所選操作試題，在三維虛擬場景中完成操作過程。

實現方式：客戶端軟件所具有的練習/考核管理功能，是通過綜合調用PDGPOSSExamWeb服務提供的考試管理基礎功能、網絡通信基礎功能和PowerX引擎提供的設備邏輯控制、任務管理基礎功能，并利用系統的任務信息資源、考試信息資源等實現的。系統針對兩種模式的特點分別設定了設備控制邏輯，不同模式下不同的設備邏輯控制使得兩種模式按照各自的特點對用戶操作作出不同反應。

完善方法：該部分存在問題與自由練習系統存在問題類似，修改完善方式與自由練習系統相同。

2.遠程培訓網絡問題的改進與完善

為了解決仿真系統因單臺服務器訪問量過大造成系統客戶端程序下載緩慢、學習和考試過程中容易掉線的問題，考慮在9家地區供電局安裝仿真系統學習用服務器，該服務器安裝配網仿真系統除聯機考核系統外的所有功能軟件。學員下載和學習都在本單位的服務器上完成，只有考試在培訓與評價中心的主服務器上完成。原來主服務器的海量計算由9個學習用服務器進行分擔（圖2與圖3是兩種模式的示意對比）。利用這種模式可以大大減少主服務器的計算量和訪問量（僅考試時存在遠程終端與服務器的數據交換），減輕主服務器的計算開銷，保證了學員學習和考試的正常完成。

3.遠程培訓模式的優化

配合配網仿真系統遠程功能的改進，遠程培訓模式作如下優化：對仿真系統進行多重拷貝并分散安裝于9家地區供電局，遠程培訓班按地區開班（可以互不干擾地同步開展培訓），由地區供電局的管理員進行班級管理，包括學員的注冊、登記、培訓終端的安裝指導等，學員的自學在本地區供電局的局域網完成。最后培訓班結業考試由培訓與評價中心集中管理，在培訓與評價中心的仿真系統主服務器上進行，由仿真部教師配合完成，考試采用錯峰考試的辦法。

五、結束語

在配網仿真系統遠程培訓功能改進和遠程培訓模式優化后，2013年完成了10期配網仿真系統遠程培訓任務。由于采取“分散學習，集中考試”的模式，系統客戶端程序下載緩慢、學習和考試過程中容易掉線的問題完全解決。同時培訓量也有了提高，每期學員由2012年的每期40人增加到了每期60人，以后根據系統使用情況，每期培訓人數還可以增加。遠程培訓班的班主任只負責事務管理，包括“貴州電網公司教育培訓管理信息系統”中的學員管理和“配電網生產運行仿真系統”（主服務器）的考試管理，大量的學習過程管理交給了現場管理人員完成，大大減輕了班主任的工作量，讓現場管理人員深入地了解配網仿真系統的遠程培訓功能，為下一步地區供電局自主開展遠程培訓打下良好基礎。2012年與2013年遠程培訓工作的相關數據對比如表4所示。

表4 遠程培訓工作相關數據對比

時間 期數 培訓量（人/期） 培訓

時間（天） 學習完成率（%） 考試合格率（%） 教師工作量（%） 現場管理員工作量（%）

2012年 10 40 20 65 87 90 10

2013年 10 60 40 98 99.3 20 80

總體來看，配網仿真系統的遠程培訓的模式和功能已經得到優化和完善。

參考文獻：

[1]韓鵬.基于遠程及虛擬現實技術的綜自站仿真系統[J].學術研究，2012，（6）.

[2]孫洪斌.三維虛擬配電仿真實訓設計[J].安徽電氣工程職業技術學院學報，2011，（4）：111-114.

[3]李剛，田冬梅.配電網三維仿真培訓系統研究[J].廣東電力，

2008，（3）：28-31.

（責任編輯：王祝萍）