基于电力物联网的客户侧用电信息采集系统仿真培训平台

李梦媛

（国网冀北电力有限公司技能培训中心 河北省保定市 071051）

目前用于采集运维相关仿真系统大多尚未建设。偶有少量的供电所单位进行小规模建设，通常只用于某些异常的模拟，仿真度不高，与现场运维闭环系统实际故障处理流程差异较大。现有仿真培训体系无法满足当今电网发展下的技能人才，用电信息采集系统仿真培训平台主站实现从理论知识、硬件设备实际操作仿真、软件虚拟业务场景仿真等多种方式相结合的一体化多途径的仿真培训平台，按业务场景，岗位技能要求，编制教案、课件及题库，组织省内培训工作，提升基层员工业务综合能力，提供软件仿真、硬件实操相结合学习场景，为日常实操演练，仿真再现真实场景，以支撑实际工作开展，提升基层员工业务技能水平，保障计量、采集设备的健康稳定运行。

1 平台方案概述

用电信息采集系统仿真培训平台主站为基础，实现从理论知识、硬件设备实际操作仿真、软件虚拟业务场景仿真等多种方式相结合的一体化多途径的仿真培训平台，系统组成如图1所示

2 平台分层架构

实训平台按照电力物联网架构划分为感知层、网络层、平台层、应用层4 层结构如图2所示。其中感知层是信息采集的关键环节，包含实训平台各个环节的标准化实训装置、现场作业终端、故障识别模块等，其功能是读取、检测终端设备的各种数据，并通过网络层将终端数据向上传导。平台层主要实现数据信息的存储、分析并对应用层提供业务支撑，应用层提供实训平台的业务展示。

3 平台主站模块设计

用电信息采集系统仿真培训平台主站，整体功能包括为“系统应用”、“仿真应用”两个部分。

3.1 系统应用

业务架构示意图如图3所示。

3.1.1 理论管理

实现计量、采集业务理论知识培训，包括故障消缺流程、规章制度、安全作业标准、现场处理标准的管理，全面提升基层员工的理论知识水平；教练员（培训管理员）可制定培训方案并对培训情况进行记录，对培训效果进行考核。

3.1.2 用采系统仿真

实现对各仿真设备的档案管理及接入管理，并对不同设备的故障处理流程进行更新维护，确保培训内容的准确性、及时性。

（1）用户数据查询。按用户户名或户号查询用户相关联的档案信息，包括采集终端、电能表、等基础档案及参数信息。

（2）终端数据查询。按终端局号或终端逻辑地址查询终端相关联的档案信息以及终端对应的采集点信息，包括采集终端、电能表、采集器等基础档案及参数信息。

（3）参数管理。包含用户参数设置、用户数据召测、终端参数设置、终端参数召测等功能。

（4）任务管理。编制系统定制采集任务信息，包括任务名称、采集对象、采集数据项、任务执行起止时间、采集周期、正常补采次数等。

3.1.3 闭环系统仿真

图1：系统组成

图2：平台分层架构

闭环系统仿真模块用以对采集运维闭环系统进行故障处理相关业务功能模拟，供学员进行学习使用。该模块通过建立与真实闭环数据库相近的数据结构，模拟了闭环的功能，即保证学员学习使用过程与实际生产工作的一致性，又不对生产用系统产生影响。在仿真培训中主要对闭环系统的工单派发、现场处理等业务相关功能的培训。

3.1.4 仿真培训模块

（1）仿真在线培训。仿真培训模块通过软件仿真技术实现在线培训，包括故障处理培训、安全作业培训、高危作业模拟以及一些危险操作情景再现等，在保证学员安全的前提下使学员最大程度掌握业务操作中的流程方法。

（2）仿真考核管理。各部门单位可通过仿真培训模块对学员掌握情况进行定期考核，为新业务人员到岗到位做好充分准备，对老员工业务能力进一步提高巩固。

图3：业务架构示意图

图4：软件仿真结构图

3.1.5 实操培训模块

实操培训模块与硬件仿真装置配合使用，用于学员实操学习训练。学员可通过实操培训模块进行故障消缺流程学习，进行故障消缺方法训练、考核，新装业务学习训练，线损异常排查分析，窃电分析等。基层单位可定期组织培训，对运维人员进行实操方法教学，并对教学效果组织考核，全面提升基层员工的现场处理效率。

3.1.6 设备管理

（1）实训设备管理。在当前人员所属部门下新建实训设备档案。支持一键装接档案功能，档案装接完成后可查询各仿真设备档案详情，同时支持部分档案信息的修改。

（2）手持终端管理。对手持终端档案操作的业务流程进行一比一的仿真，包含了手持终端建档、手持终端发放、手持终端领用、手持终端丢失、手持终端返还、手持终端报废等功能。

（3）外设档案管理。对外设档案操作的业务流程进行一比一的仿真，包含了外设建档、外设发放、外设领用、外设返还、外设丢失、外设报废等功能。

（4）设备版本管理。系统对实训装置，手持终端及外设进行软硬件版本管理。

3.1.7 系统监控

（1）设备状态监控。监控各地实训室的设备运行状况，显示设备在线状态、运行状态、运行数量及告警信息等。

（2）关键指标监控。实训设备信息统计，实训设备使用情况、实训情况统计分析及异常现象统计分析。

（3）竞赛流程跟踪。在竞赛过程中，教师可实时查看实训设备故障模拟情况与闭环工单处理流程，分析学员故障处理过程中的处理步骤与异常分析排查能力。

（4）实训进度监控。显示考试计划进度，轮次进度及标准化实训装置状态。

3.1.8 综合分析

（1）考核成绩查询。理论考试成绩、实操考试成绩及随堂测试成绩都会永久保存，教师和学员可随时查看历史考试得分，为日后对培训效益进行统计分析提供数据来源。

（2）报文查询分析。查询仿真终端与仿真主站间相互通讯的报文记录，并提供报文解析功能，用于查看报文传递信息，为判断排查设备故障提供数据依据，提升故障排查效率与成功率。

（3）实操排名分析。从竞赛成绩排名、培训状况排名、实训情况分析和设备使用情况四个维度对各地市实操现状进行监控分析。

（4）实操走势分析。从月度培训次数、月度培训人次、月度工单消缺数量、月度考核平均成绩、异常类型份额占比、设备使用现状占比等多个维度对地市实操培训现状走势进行分析。

3.1.9 掌机应用模块

（1）学员培训功能：

1.理论知识预览、课件预习、学习及复习；

2.培训相关信息查询；

3.学习评测；

（2）模拟闭环功能：

模拟真实闭环功能，软件主要实现工单信息统计、工单定位、工单概要展示、工单明细展示、异常工单处理、工单消缺验证及工单反馈。

（3）教师监考功能：

1.教师可在掌机上查看考试计划进度，轮次进度及标准化实训装置状态。

2.在竞赛过程中，教师可实时查看实训设备故障模拟情况以及闭环工单处理流程。

3.2 仿真应用

件仿真结构图如图4所示。

3.2.1 仿真场景管理

仿真软件通过图形化的形式展示虚拟场景，实现电力设备、运维消缺工具，用电现场的仿真。

3.2.2 仿真场景应用

教练员在仿真主站上给学员下发虚拟仿真培训方案后，学员可通过主站的仿真实景入口登陆虚拟台区进行故障排查。场景的应用有引导模式和自由巡游模式。

3.2.3 仿真接口适配

仿真适配接口负责实训软件与仿真软件交互，是实训软件与仿真软件之家的通讯桥梁。

3.2.4 仿真数据建模

仿真数据建模是使用仿真模拟软件对采集运维设备和模块进行图形化模型，采集终端的台区关系按照仿真主站上设置通过仿真适配服务完成，可以灵活组合，多次配型。

4 结束语

随着社会的发展，电力企业建设发展越来越受到重视，就目前的情况来看，对于电力行业的用电信息采集系统就提出了更高的要求，其应用也具有非常重要的意义。因此有必要建设一套标准化用电信息采集系统仿真培训平台主站，保障用电信息采集系统持续、稳定、高效运行，提升采集现场快速发现、分析、定位、解决故障的能力。