配电网生产运行仿真系统远程培训的探索与实践

莫莉?罗兴春

摘要：介绍了贵州电网公司配电网生产运行仿真系统的远程培训软件功能及远程培训的实现过程；提出了仿真系统远程培训功能存在的问题及改进方法；对现有培训模式进行调整和优化，并通过实践运用，达到提高仿真系统利用率的目的。

关键词：配电网；仿真系统；远程培训

作者简介：莫莉（1970-），女，布依族，贵州贵阳人，贵州电网公司培训与评价中心，副高级工程师；罗兴春（1971-），男，贵州贵阳人，贵州电网公司培训与评价中心，副高级工程师。（贵州 贵阳 550002）

中图分类号：TM726 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）15-0260-02

一、配网运行操作人员培训方式现状

随着2011年贵州电网公司配电网生产运行仿真系统（以下简称“配网仿真系统”）的投入使用，贵州电网公司配网运行操作人员的培训方式在传统的理论培训、手册培训和现场培训的基础上又增加了一种更加安全高效和实用的培训方式，即利用配网仿真系统进行仿真操作培训。该仿真系统可以提供两种培训方式：常规脱产培训模式和网络远程培训模式。在贵州电网，常规脱产仿真培训是变电运行、调度运行仿真培训的一贯模式，已经应用多年，而网络远程培训是仿真培训的一项创新，为配网仿真系统特有的功能。2012年，贵州电网公司培训与评价中心启动了配网仿真系统远程培训试验，通过举办10期远程培训班积累了一定的经验，为大规模开展配网运行操作人员的远程培训打下了良好基础。

二、配网仿真系统远程培训的目的和意义

由于配网是整个电网的末端，配网运行人员分布在全省各个区域，尤其农网层面人数最多，如果采取常规的仿真培训，受训人员需离岗培训，工学矛盾较为突出，并且由于配网运行人员专业素质普遍较低，培训难以在短时间内完成并取得相应的培训效果。鉴于以上的考虑，如果利用贵州电力数据网进行远程培训，运行人员就可以不脱离生产岗位接受培训，这样既可以利用生产空余时间学习，又可以免去旅途的开销。同时由于配网仿真系统具有强大的自学功能，有学习需求的员工可以针对个人所在的岗位自主学习，不受时间地点限制，可以有效解决工作与培训的矛盾。另外，贵州电网公司在理顺农电用工问题后，对农电工的技能培训更加迫切，配网生产运行仿真系统远程培训模式的应用对农电工生产技能培训具有重要的意义。

三、配网仿真系统远程培训运用发现的问题

2012年贵州电网公司培训与评价中心（以下简称“培训与评价中心”）仿真部利用配网仿真系统对贵州电网公司所属各供电局配网运行人员进行了10期共400余人的远程培训，并组织了2期共24人的配网运行骨干脱产研讨。通过10期远程培训的实践运用，证明现有配网仿真系统培训功能完全能够满足现场的培训需求，其远程培训模式也得到现场生产单位的认可，但也发现配网仿真系统远程培训功能存在一些问题，如表1至表3所示。

表1 仿真系统远程培训软件功能部分

序号 系统模块 问题

1 自由练习系统 少数配网操作项目的操作次序有颠倒、漏项的问题

2 工具选择问题，工具的确定只设定了一种可能，否则不能继续下面的操作

3 少数操作画面配合有问题，不对应

4 考核管理

系统 管理员出试卷，测试题组题完成后不能够修改

5 创建的考场，管理员看不到试题内容

6 不同的班级学员在学员管理目录中没有区分，不同的班级学员在一个目录表中，不便于管理

7 同时开多个远程班时，所有的学员都能够参加所有的考试，没有将学员进行权限分配

8 学员删除只能逐个进行，不能多选一次性删除

9 改完试卷后，如不小心进入已有成绩的学员试卷时，该试卷的成绩又变为零

10 联机考核

系统 少数操作项目在正确操作方式下（按操作规程），在某个环节无法继续执行操作

表2 远程培训网络瓶颈问题

序号 问题指向 问题

1 单台服务器模式 培训量受限

2 系统客户端程序下载缓慢

3 学员的大量同时性访问会造成通讯中断，学习和考试过程中容易掉线

表3 培训模式问题

序号 问题指向 问题

1 培训管理

模式 培训量受限，无法展开大规模培训

2 培训时间受限，无法最大限度与员工学习时间配合

3 仿真培训教师管理任务过重，影响培训效果

四、配网仿真系统远程培训功能的改进和完善及远程培训模式的优化

1.配网仿真系统远程培训软件的改进与完善

配网仿真系统远程培训软件包括服务器端应用软件和客户端应用软件两大部分。服务器端应用软件包括考核管理系统、用户监控系统和用户服务界面；客户端应用软件包括自由练习系统、联机考核系统和多媒体帮助系统。这两大部分既相对独立又相互协调、可共享信息。它们在一定的接口规则下完成各自独立的功能的同时，能够有机集成在一起，服务于整个系统的信息处理目标；同时通过对数据库的合理调度、组织，形成数据的合理流向，完成系统的整体功能，为整个系统的运行提供保證。系统结构如图1所示。系统完善主要针对服务器端的考核管理系统和客户端的自由练习系统及联机考核系统三个功能模块。

（1）考核管理系统。主要功能：考核管理系统是教师组织和管理学员进行联机考核的平台，是用户管理、任务管理、网络通信等功能与用户信息、考试管理信息、任务信息等资源的整合。该系统包含题库管理、教师控制台及学员端三个功能模块，保障考核过程的实施。

实现方式：考核管理系统采用Silverlight网页程序的形式呈现，采用网站式管理方法，任何一台与服务器连接的计算机在安装了相关服务之后都可以使用浏览器登录访问考核管理系统界面，并通过在界面中的操作调用服务器端提供的网络服务进行与考核相关的用户管理和考试管理。

将用户信息、任务信息、考试管理信息等资源形成数据库，存储在服务器端，服务器端采用ADO.Net Entity Framwork映射架构可以快速地查询和修改相关的信息资源。管理员和教师只需要在考核管理系统的界面中对考試人员、时间、试题安排等进行建立和修改，系统便会把相应的信息写入到数据库中。

完善方法：针对教师管理学员考试过程中发现的前述问题，使用ADO.NET技术，对考核管理系统模型中存在问题或不够人性化的功能部分进行重构，包括学员信息管理、考场管理、分发试卷、阅卷管理等功能部分，再对系统模式基础封装。

（2）自由练习系统。主要功能：自由练习系统是学员自行学习的平台，能在虚拟的城市和虚拟电网的架构下安全系统地学习配电设备与试验仪表等配电运行方面的基本理论知识，能学习并熟悉10kV线路巡视等标准化作业。学员在三维实时场景中巡视或操作时，虚拟设备会随着学员的巡视及操作而相应的变化。用户可以根据自己的意向进行操作，具有更好的灵活性，避免重复死板的操作流程。操作错误将会被警告，无效操作则予以提示。

实现方式：自由练习系统是配网仿真系统的核心部分，主要利用PowerX（三维实时交互仿真开发与运行支撑平台）进行开发，具体从两个方面来实现：

基于PowerX底层功能的PDGPOSS基础功能实现。3D虚拟电力设备是一个具有物理模型和电气数学模型的复杂的逻辑实体。根据电力设备的特点设计了设备管理器。设备管理器将电力设备的图形实体与逻辑实体进行了有机综合，形成了完整的电力设备模型。电力设备的各项操作是以完成操作任务为目的的，PowerX将各个任务的详细内容组织成任务管理器，提供与任务管理相关的各种基础功能。

基于PowerX扩展接口的电力计算模块研制。仿真系统模型建立了10kV虚拟配电网，具备电网络计算功能（包括网络的拓扑逻辑分析、潮流计算分析、短路计算分析和继电保护模拟分析），并将各种电力设备对应到该配电网中合适的电力设备数学模型上。系统研制了独立的电力计算模块，这个模块通过PowerX提供的相关接口，与设备管理器、任务管理器等协同工作，完成对设备的各方面分析控制。

完善方法：由于该部分发现的问题数量虽然不多，主要集中在工具选择、操作顺序和三维动画对应上，但是对于仿真系统来说，这是一个设计上的缺陷，需要从框架结构上开始修改，工作量非常大。如果按照这种系统整体修改的思路会花费较长时间，影响2013年的远程培训任务的完成。经讨论，决定采用单独设备或操作任务来进行逻辑重新搭接和修改，可以避免对系统逻辑框架的伤筋动骨的修改，来实现与现场操作的一致。花费的时间相对较少，能保证远程培训的正常开展。系统整体框架的完善放到配网仿真系统二期建设时同步进行。

（3）联机考核系统。主要功能：联机考核系统是在局域网与互联网网络环境基础上，开发并构架的计算机网络智能化考试专用网络化考试平台。考核模块与自由练习模块具有相同的操作内容与流程控制方式。但是考核模块移除了自由练习模块中的帮助功能，增加了登录系统。用户在进入考核模块后，用户必须在规定时限内按照所选操作试题，在三维虚拟场景中完成操作过程。

实现方式：客户端软件所具有的练习/考核管理功能，是通过综合调用PDGPOSSExamWeb服务提供的考试管理基础功能、网络通信基础功能和PowerX引擎提供的设备逻辑控制、任务管理基础功能，并利用系统的任务信息资源、考试信息资源等实现的。系统针对两种模式的特点分别设定了设备控制逻辑，不同模式下不同的设备逻辑控制使得两种模式按照各自的特点对用户操作作出不同反应。

完善方法：该部分存在问题与自由练习系统存在问题类似，修改完善方式与自由练习系统相同。

2.远程培训网络问题的改进与完善

为了解决仿真系统因单台服务器访问量过大造成系统客户端程序下载缓慢、学习和考试过程中容易掉线的问题，考虑在9家地区供电局安装仿真系统学习用服务器，该服务器安装配网仿真系统除联机考核系统外的所有功能软件。学员下载和学习都在本单位的服务器上完成，只有考试在培训与评价中心的主服务器上完成。原来主服务器的海量计算由9个学习用服务器进行分担（图2与图3是两种模式的示意对比）。利用这种模式可以大大减少主服务器的计算量和访问量（仅考试时存在远程终端与服务器的数据交换），减轻主服务器的计算开销，保证了学员学习和考试的正常完成。

3.远程培训模式的优化

配合配网仿真系统远程功能的改进，远程培训模式作如下优化：对仿真系统进行多重拷贝并分散安装于9家地区供电局，远程培训班按地区开班（可以互不干扰地同步开展培训），由地区供电局的管理员进行班级管理，包括学员的注册、登记、培训终端的安装指导等，学员的自学在本地区供电局的局域网完成。最后培训班结业考试由培训与评价中心集中管理，在培训与评价中心的仿真系统主服务器上进行，由仿真部教师配合完成，考试采用错峰考试的办法。

五、结束语

在配网仿真系统远程培训功能改进和远程培训模式优化后，2013年完成了10期配网仿真系统远程培训任务。由于采取“分散学习，集中考试”的模式，系统客户端程序下载缓慢、学习和考试过程中容易掉线的问题完全解决。同时培训量也有了提高，每期学员由2012年的每期40人增加到了每期60人，以后根据系统使用情况，每期培训人数还可以增加。远程培训班的班主任只负责事务管理，包括“贵州电网公司教育培训管理信息系统”中的学员管理和“配电网生产运行仿真系统”（主服务器）的考试管理，大量的学习过程管理交给了现场管理人员完成，大大减轻了班主任的工作量，让现场管理人员深入地了解配网仿真系统的远程培训功能，为下一步地区供电局自主开展远程培训打下良好基础。2012年与2013年远程培训工作的相关数据对比如表4所示。

表4 远程培训工作相关数据对比

时间 期数 培训量（人/期） 培训

时间（天） 学习完成率（%） 考试合格率（%） 教师工作量（%） 现场管理员工作量（%）

2012年 10 40 20 65 87 90 10

2013年 10 60 40 98 99.3 20 80

总体来看，配网仿真系统的远程培训的模式和功能已经得到优化和完善。

参考文献：

[1]韩鹏.基于远程及虚拟现实技术的综自站仿真系统[J].学术研究，2012，（6）.

[2]孙洪斌.三维虚拟配电仿真实训设计[J].安徽电气工程职业技术学院学报，2011，（4）：111-114.

[3]李刚，田冬梅.配电网三维仿真培训系统研究[J].广东电力，

2008，（3）：28-31.

（责任编辑：王祝萍）