一种基于RGSS的保护装置模拟操作培训系统

一种基于RGSS的保护装置模拟操作培训系统

李明钢张克宇何晔

（南网云南电网有限责任公司昆明供电局云南昆明650000）

摘要：文章介绍了一种基于RGSS游戏制作脚本的继电保护装置模拟培训系统，以变电站实际的继电保护装置为模型，采用触摸屏游戏制作思路，设计出一套面板与变电站实际保护装置相同，操作方法、液晶显示内容与真实效果一致的高仿真模拟操作培训系统。

关键词：RGSS游戏制作继电保护培训系统

0引言

近年来，随着电力技术的发展，电力设备也在不断的更新换代，尤其是继电保护及自动化装置的更新换代更加频繁，这就要求变电运行和变电检修人员同步掌握新的继电保护装置运行维护方法和检修技能。目前的继电保护装置的培训手段主要表现为集中授课和现场实操培训方式，这种面对面的培训方式其周期长，费用高，而且内容枯燥，学员被动接受，效果较差。且设备生产厂家所提供的装置资料大都以文字图片内容为主，如保护装置说明书、屏柜图以及装置的幻灯片介绍等，对于刚从书海中出来工作的员共来说，更是提不起兴趣。因此,对于继电保护装置的培训来讲，开发一种基于游戏制作脚本的培训系统十分必要。

1系统开发过程

1.1系统开发步骤

本系统基于RGSS游戏制作脚本开发，以变电站实际的继电保护装置为模型，采用触摸屏游戏制作思路，模拟运行中的电力设备保护装置运行、操作效果，设计出一套面板与实际继电保护装置相同，操作方法、液晶显示内容与现场实际效果一致的高仿真模拟操作培训系统。研究过程中，需要对整个培训系统涉及的相关内容做大量的资料收集整理加工，从而融入到系统的每一个功能模块中。具体来说，实施过程分为以下几个步骤。①软件结构设计。系统地设计软件整体结构、功能模块及实现方法，作为后续步骤实施的依据。②材料收集。收集变电站继电保护装置面板图片、每套保护装置各模块显示内容及操作流程等素材，并根据用途分类整理，方便后续步骤取用。③绘图、美化。根据软件设计需求及实际继电保护装置情况，利用Photoshop等图片处理软件，将材料处理成编程可用素材。④编写代码。实现各功能菜单、软压板列表及定值列表等场景。⑤按键触摸功能实现。通过按键实现各场景切换、定值修改、软压板投切等模拟操作功能。⑥软件测试、修改、完善。让变电站运行和检修人员进行试用一段时间后，根据试用情况提出改进建议，逐步修改完善。

1.2开发工具及环境要求

本系统选用RPGMaker软件作为开发工具，该软件是一款角色扮演游戏制作软件，该系列目前有多个版本，本次炫耀的是VXAceVersion1.00版。该软件运行环境要求配置WindowsXP及以上的操作系统，CPU采用Intel®Pentium®42.0GHz或更高，内存512MB以上，显卡分辨率1024×768以上，硬盘剩余空间400MB以上。

RPGMaker系列软件使用RGSS（RubyGameScriptingSystem）内部脚本语言，RGSS中文全称是Ruby游戏脚本系统，是基于面向对象的脚本语言Ruby开发的Windows2D游戏系统。RPGMaker的脚本系统是开源的，使用者能根据需求修改或添加代码，制作出更符合期望的功能、界面等，本文讨论的实景可视化巡检仪实例中，生成巡视记录、扩展选择项等，都是通过添加插件脚本得以实现。RPGMaker软件的最大优点是允许没有编程经验的普通用户轻松制作出RPG游戏，用者只需在使用相应功能时点击调用即可，无需自己编写代码，非常便利、快捷、高效。

2系统开发中的关键点和创新点

2.1关键点

本培训系统使用RGSS脚本语言，对现场保护装置运行、操作效果进行仿真并制作成场景，并使用变量保存场景的显示内容，再通过编写相关刷新函数来刷新场景内容；然后利用RGSS场景管理的模块，结合开关控制场景显示逻辑关系，实现场景的交替，达到模拟现场设备的效果。

2.2创新点

采用模拟操作培训模式代替传统的集中授课和现场实操培训模式，可以节省培训时间，提高培训效率，降低培训成本。培训系统利用Ruby游戏脚本进行开发，使培训过程轻松愉快，可提高了学习者的积极性；系统中设置了互动性极强的自学模式，可进行单人自学操作；本系统的仿真度极高，模拟场景与现实设备基本吻合，做到所见即所得、所学即所用。本系统开发完成后解决了工、学冲突问题，员工可以利用工余碎片时间通过模拟操作培训系统进行学习，节省培训成本又不影响正常工作。

3系统的结构与功能特点

3.1程序模块划分

本培训系统分为自由操练模式和培训模式两大模块，每个模块中又分为不同厂家不同型号的继电保护装置形成树状结构，每条树状支路之间没有设置逻辑关系，可以方便学员根据需要随时跳转到各个模块。培训模式包括学习任务选择、操作说明、操作指示、操作本身四个要素。对保护装置的操作主要通过装置面板上的按键实现，进行模拟操作时，若运行环境为平板电脑，可直接触摸操作；若为普通电脑，可用鼠标点击操作。

3.2各模块功能

自由操练模式主要由装置按键模拟效果、装置液晶显示模拟效果、装置界面模拟效果等模块。自由操练模式下，该模拟操作培训系统外观、操作方法、操作效果与现场完全一致，通过该系统，可以在不影响运行设备安全的条件下，真实展现保护装置的所有操作流程、效果，达到虚拟实践操作学习的目的。该模式下无任何约束条件，用户可以对模拟设备进行任意类型操作，并获得与现场设备操作一致的效果，可用于实际操作前预演或熟悉设备。

培训模式由任务选择、操作说明、操作指示等模块。培训模式是指将常用操作项目做成自学系统，该系统包括：自学任务选择、操作说明、操作指示、操作本身四个要素。使用者在自学系统中一边操作、一边学习，在游戏中熟悉设备操作，达到“无师自通”的学习效果，节省人力资源。

4培训系统的实施效果

基于RGSS的保护装置模拟操作培训系统自2015年7月起，在云南电网昆明供电局变电二所推广试用，并在试用中不断改进，积累了不少运用经验，得到了使用者的广泛好评。该培训系统作为一种全新的班组培训工具，解决了变电站110kV线路带电更改保护定值技能提升缺乏手段的难题，终结了运行人员保护装置操作技能培训依赖现场现场教学的传统培训模式，将已有的线路保护装置培训完成时间由人均29.4小时缩短为人均2小时。先后对134名变电运行人员进行保护装置操作技能培训，有效提高运行人员操作技能。避免缺乏实操经验潜藏的电网运行风险，保证保护装置动作可靠性。模拟培训系统可以让变电运行或检修人员在设备不停电的情况下，随时随地熟悉各种保护装置的操作流程、方法。作业人员在接到操作任务后，可在工前会上操作预演，提前做好风险分析，采取相应措施降低作业过程中的风险。同时，在操作过程中如若遇到疑问，可先在模拟系统上操作，防止未知状况，有效解决因装置操作当造成的电网风险。

5结束语

本套保护装置模拟操作培训系统充分利用RPGMaker软件游戏制作功能，把游戏元素融入到继电保护装置的培训中，使该配型系统新颖使用又增加了娱乐色彩，提高了培训的效果。这种培训系统有助于提高变电运行和变电检修人员的技能水平,为确保电力企业安全生产起到极为重要的作用，可供电力系统相关专业人员参考。目前，该项培训系统已于2015年11月11日获得国家知识产权局软件著作权专利，专利号：2015SR219281，此培训系统具有实用价值，值得在电力系统推广。

参考文献

[1]李阳，站杰，陈青，潘贞存，徐峰，基于多媒体技术平台的发变组继电保护培训系统的设计与开发山东电力技术，2006，5：67—70.

[2]陈惠，陈志源，徐东伟，35kV手车开关线路简易验电装置与开发电力安全技术，2015,10：31—33.

[3]董勤伟，变电运行仿真培训系统开发方向探讨电力设备，2006,2：50—52

作者简介

李明钢(1985—),男,本科,工程师,主要从事变电运行工作。

张克宇(1987—),男,本科,助理工程师,主要从事变电运行工作。

何晔(1986—)女,本科,助理工程师,主要从事变电运行工作。