关键字：电力物联网；仿真技术；电力培训；故障模拟
0 引言
国家电网有限公司在各省公司全面开展了用电信息采集系统建设。经过多年的标准修订产品升级，智能电能表、采集终端、通信组网、现场作业设备在应用和技术层面得到了大范围覆盖与发展。随着用电信息采集系统应用持续深化，功能应用不断增多，业务范围不断扩大，计量设备也向着智能化、多元化、数据化应用方向发展，从而要求计量工作人员从传统单一的计量作业能力，向更全面的综合计量专业能力发展，在既有业务专精的基础上还需具备对信息、安全、通信、计量设备稳定运行维护等方面的能力，以满足未来国网公司能源互联网构架下营销计量现代化高速发展对人才的需求。
为此，研究运维故障标准及计量现场作业相关的培训技术、设备、体系，结合营销业务培训需求，针对用电信息采集现有终端、电能表、计量异常监测等标准化设备运行状况，模拟各种故障；研发电力物联网仿真培训系统，结合仿真装置进行现场故障的模拟及培训。今后根据基层实际情况，不断丰富培训题库，扩展培训业务范围。通过标准化培训设备和题库应用，提升基层人员业务能力。
1 系统构成
1.1系统架构
电力物联网仿真培训系统由数据库服务器存储数据以及后台计算；应用服务器提供页面访问的支撑；前置机服务器对仿真装置进行业务调度及数据交互。为满足于系统之间的信息交互，系统采用SOA（Service-Oriented Architecture）[5-6]架构设计，通过ESB服务总线（Enerprise Service Bus）约定系统信息交互规则。系统部署架构如图1所示。
图1 系统部署架构图
电力物联网仿真培训系统采用集中部署、分级应用的部署方式，部署于各省公司内网信息化机房，供本省内培训中心、供电所等培训需求单位远程访问、使用，以及为上层展示页面提供数据支撑。
1.2 软件架构
电力物联网仿真培训系统含培训系统、仿真装置、仿真设备、现场作业终端及外设。仿真装置及仿真设备模拟现场异常情况；电力物联网仿真培训系统基于故障库及培训、竞赛方案进行故障处理的培训，并支持 “用采系统”、“营销系统”各系统操作流程的培训。软件架构如图2所示。
图2 软件架构图
电力物联网仿真培训系统：业务上分为培训管理、考试管理、仿真模拟三块，从功能上有理论培训、考试及实操培训、考试两种功能。
仿真装置：由仿真装置柜体与仿真设备组成，通过与电力物联网仿真培训系统接的交互，模拟各类采集、计量故障场景，支撑技能实操培训及考试。
现场作业终端及外设：包括现场作业终端、采集故障识别模块、单三相计量故障识别模块、超高频读写模块、蓝牙打印模块等设备。通过接收电力物联网仿真培训系统接下发的模拟工单，辅助参加培训人员进行各类采集、计量故障的检测。
2 功能设计
2.1培训功能
电力物联网仿真培训系统接收到培训课件，按照系统业务流程，建立仿真场景，解析并下发故障方案，仿真设备接收故障方案代码实现故障模拟，与培训系统进行实时状态同步，将故障处理情况反馈至培训系统，故障排除后培训结束，对仿真设备进行复位。业务流程图如图3所示。
图3 业务流程图
2.2考试功能
考官基于采集/计量故障库及考试场景，编制技能实操试题,试题内容包括难易等级、异常类型、异常现象、异常原因和解决方案，汇总形成技能实操考试题库，基于题库编制技能实操考试试卷，同时制定试卷评分细则，包括考试计时规则、安全规范、设备及工器具操作和材料管理，考试标准流程，以及扣分细则等。
考官选择实操考试题目，生成仿真方案，发起考试流程：发放试卷至学员；下发实操考试仿真方案至仿真装置，仿真装置接收方案，进行方案中所含采集/计量故障及现场的模拟。实操考试开始后同时计时，参加考试人员进行技能实操考试。
考试过程中，考官可在技能实操现场监控考试进展，对学员技能实操流程规范性进行现场打分。
培训系统与仿真装置进行实时数据交互，采集仿真设备状态、故障处理情况，并根据返回数据对考试情况进行跟踪及初步评价。业务流程图如图4所示。
图4 考试流程图
2.3仿真模拟
硬件模拟：电力物联网仿真培训系统基于采集、运维故障库编制仿真场景课件。在培训、考试时，可根据培训、考试需要制定培训课件、考试试卷，下发培训课件、考试试卷至仿真装置。仿真装置识别培训、考试内容，仿真设备模拟故障，学员手持现场作业终端进行技能实操培训、考试。
实操结束，学员通过现场作业终端将实操记录上传至培训系统，完成现场作业的工作闭环，培训系统自动根据操作记录对学员进行评分。在评分完毕后，电力物联网仿真培训系统接将结果保存，恢复系统数据至初始数据。
软件模拟：培训系统基于采集、运维故障库，软件模拟各类培训场景以及电能表、采集终端等计量设备的结构、电气特征，建立仿真库。学员可自由搭建仿真作业场景，在确保人身安全的前提下进行高仿真的实操联系及培训。仿真模拟流程图如图5所示。
图5 仿真模拟流程图
3结束语
电力物联网仿真培训系统以构建仿真体系架构为基础，通过客户侧设备数字化建模、故障仿真及体验式的培训方法，将模拟、再现各类采集/计量异常故障场景，实现电力物联网设备功能仿真、故障模拟；结合现有业务开展仿真培训，达到提升基层员工业务技能、工作效率，满足泛在电力物联网建设对新技能人才培养的目的。
参 考 文 献
[1]GB/T 8567—1988《计算机软件产品开发文件编制指南》
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[5] 杨斌, 张卫东, 张利欣 等. 基于SOA的物联网应用基础框架[J]. 计算机工程, 2010, 36(17): 95- 97.
[6] [陈琪，陈鸿，李捷. 基于SOA的智能用能服务系统的设计和实现[J]. 电测与仪表, 2013,4(50): 96-97
[7]Q/GDW 1374.3-2013 《电力用户用电信息采集系统技术规范 第3部分：通信单元技术规范》
[8]Q/GDW 1373-2013 《电力用户用电信息采集系统功能规范》
[9]Q/GDW 380.1-2009 《电力用户用电信息采集系统管理规范 第一部分：主站建设规范》
[10]Q/GDW 380.2-2009 《电力用户用电信息采集系统管理规范 第二部分：通信信道建设管理规范》
[11]Q /GDW 380.3-2009 《电力用户用电信息采集系统管理规范 第三部分：采集终端建设管理规范》
[12]Q/GDW 380.4-2009 《电力用户用电信息采集系统管理规范 第四部分：主站运行管理规范》
[13]《电力营销计量专业试题汇编（2016）》
论文作者:杨峰
论文发表刊物:《中国电业》2019年15期
论文发表时间:2019/11/20
标签：系统论文; 电力论文; 故障论文; 考试论文; 终端论文; 设备论文; 作业论文; 《中国电业》2019年15期论文;