虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔的沉浸式變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

介紹了虛擬變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及虛擬變電站的建模方法,采用虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言建立了三維虛擬電氣設(shè)備及虛擬變電站,將基于matlab的電力系統(tǒng)仿真軟件與虛擬變電站連接起來(lái)模擬變電站的各種運(yùn)行狀態(tài)。該系統(tǒng)不僅具有三維顯示、實(shí)時(shí)交互及動(dòng)態(tài)仿真等特點(diǎn),還可以在pc機(jī)和windows操作系統(tǒng)環(huán)境下運(yùn)行,因此具有經(jīng)濟(jì)、高效、便于使用等優(yōu)點(diǎn)。

基于internet的交互式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種嶄新的技術(shù)應(yīng)用于教育培訓(xùn)中,它通過(guò)一系列最新的手段,把場(chǎng)景和物體圖像加以壓縮并在網(wǎng)絡(luò)上有限帶寬范圍內(nèi)傳輸,在網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建具有真實(shí)感的三維變電站培訓(xùn)場(chǎng)景。虛擬變電站培訓(xùn)系統(tǒng)具有很好的應(yīng)用前景,它能有效的節(jié)省培訓(xùn)成本,降低培訓(xùn)危險(xiǎn)性,并以最快的速度將信息傳遞給最廣泛的人群,它必將給企業(yè)、社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)利益,因此基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用研究是很有價(jià)值的。

本仿真系統(tǒng)可使使用者深入地了解數(shù)字化變電站的運(yùn)行性能及工作特性,可以卓有成效地進(jìn)行電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài),暫態(tài)和動(dòng)態(tài)分析,提高電力系統(tǒng)人員的技術(shù)水平。

變電仿真培訓(xùn)系統(tǒng)是變電運(yùn)維人員對(duì)變電站內(nèi)電力設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)、保護(hù)分析、事故判斷、異常處理等方面非常有效的培訓(xùn)手段,不僅為變電運(yùn)維人員培訓(xùn)、技能操作訓(xùn)練、考核等提供一個(gè)完善的平臺(tái),更可以為自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)、保護(hù)專(zhuān)業(yè)的變電檢修人員提供仿真訓(xùn)練平臺(tái),仿真范圍覆蓋站內(nèi)主控室、保護(hù)室、低壓交流室以及戶(hù)外配電裝置所涉及的一次系統(tǒng)、保護(hù)及控制等系統(tǒng)。該文以110~1000kv變電站及變電站所在區(qū)域內(nèi)小電網(wǎng)為基本對(duì)象,設(shè)計(jì)模擬電氣一次模型、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)仿真模擬、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)仿真模擬、變電站繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置仿真模擬等方面的構(gòu)建,并展開(kāi)論述與探討,對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行詳盡的構(gòu)建,最終設(shè)計(jì)出仿真培訓(xùn)系統(tǒng)功能。

數(shù)據(jù)通信在變電站仿真系統(tǒng)中具有重要作用,通過(guò)它可實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)中各部分之間的連接、實(shí)時(shí)通信和數(shù)據(jù)共享,提高仿真的真實(shí)性,達(dá)到更好的培訓(xùn)效果。提出了變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架;研究了采用iec60870-5-103規(guī)約、多線(xiàn)程技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)通信程序,實(shí)現(xiàn)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信的方法。使變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)中相關(guān)部分之間的操作互相同步反映,實(shí)現(xiàn)有效的交互仿真。并以實(shí)例詳細(xì)闡述線(xiàn)程函數(shù)和服務(wù)器端網(wǎng)絡(luò)通信程序的開(kāi)發(fā)流程,同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)通信程序的通信效果進(jìn)行了分析。

為提高當(dāng)前變電站運(yùn)維操作技能培訓(xùn)與考核的規(guī)范性和易用性,設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的三維實(shí)操教案功能。該功能基于變電站三維仿真培訓(xùn)平臺(tái)開(kāi)發(fā),以變電站運(yùn)維的典型操作和作業(yè)指導(dǎo)書(shū)為依據(jù),提供包含案例生成、管理和運(yùn)行的實(shí)操教案管理,可依據(jù)變電站實(shí)際運(yùn)維操作規(guī)范生成教案,提高實(shí)操教案的規(guī)范性和可維護(hù)性,可基于案例給予學(xué)習(xí)引導(dǎo),提高實(shí)操培訓(xùn)與考核的易用性。對(duì)本系統(tǒng)與現(xiàn)有的幾種實(shí)操培訓(xùn)方式進(jìn)行比較性論述,無(wú)論在教案維護(hù)方便性、教案規(guī)范性、教案定制能力和實(shí)際培訓(xùn)效果上,都有明顯優(yōu)勢(shì)。

為提高當(dāng)前變電站運(yùn)維操作技能培訓(xùn)與考核的規(guī)范性和易用性,設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的三維實(shí)操教案功能。該功能基于變電站三維仿真培訓(xùn)平臺(tái)開(kāi)發(fā),以變電站運(yùn)維的典型操作和作業(yè)指導(dǎo)書(shū)為依據(jù),提供包含案例生成、管理和運(yùn)行的實(shí)操教案管理,可依據(jù)變電站實(shí)際運(yùn)維操作規(guī)范生成教案,提高實(shí)操教案的規(guī)范性和可維護(hù)性,可基于案例給予學(xué)習(xí)引導(dǎo),提高實(shí)操培訓(xùn)與考核的易用性。對(duì)本系統(tǒng)與現(xiàn)有的幾種實(shí)操培訓(xùn)方式進(jìn)行比較性論述,無(wú)論在教案維護(hù)方便性、教案規(guī)范性、教案定制能力和實(shí)際培訓(xùn)效果上,都有明顯優(yōu)勢(shì)。

為解決智能變電站傳統(tǒng)運(yùn)維培訓(xùn)效率低、體驗(yàn)性弱和交互性差等問(wèn)題,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于虛擬現(xiàn)實(shí)的變電站運(yùn)維培訓(xùn)系統(tǒng)。首先,利用虛擬顯示技術(shù)構(gòu)建了變電站的三維運(yùn)行場(chǎng)景,并對(duì)其進(jìn)行貼圖處理以減少內(nèi)存、提高模型真實(shí)度；充分考慮變電站可能出現(xiàn)的電力故障及應(yīng)對(duì)處理手段,設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)化、功能化的虛擬現(xiàn)實(shí)互動(dòng)功能設(shè)備模塊庫(kù),以提高三維變電站的建模效率；其次利用人機(jī)交互引擎和虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備完成了虛擬變電站整體運(yùn)維培訓(xùn)系統(tǒng)的構(gòu)建；最后,設(shè)備操作、設(shè)備定檢和故障分析等均可在逼真的虛擬場(chǎng)景中模擬操作?，F(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)結(jié)果表明,培訓(xùn)過(guò)程生動(dòng)形象、交互性強(qiáng),可規(guī)避各種作業(yè)環(huán)境中存在的危險(xiǎn)和不規(guī)范操作帶來(lái)的后果,彌補(bǔ)傳統(tǒng)作業(yè)不足的同時(shí)也大幅提高了學(xué)員的培訓(xùn)效果。

對(duì)國(guó)內(nèi)變電站一次設(shè)備巡視仿真進(jìn)行了分析,在變電站仿真機(jī)上增加一次設(shè)備巡視仿真,使得仿真機(jī)功能趨于完善。提出并實(shí)現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力系統(tǒng)中具體應(yīng)用,以及利用先進(jìn)的培訓(xùn)手段以提高培訓(xùn)效果。

針對(duì)現(xiàn)有變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)缺乏完整且客觀(guān)的評(píng)價(jià)體系,提出一種基于復(fù)合要素技術(shù)的變電站仿真培訓(xùn)智能評(píng)價(jià)方法,將變電運(yùn)行人員必需掌握的設(shè)備巡視、倒閘操作、事故處理技能分解為各要素,并按其內(nèi)在的邏輯關(guān)系進(jìn)行整合,同時(shí)兼顧巡視時(shí)間、安全性等附加要求,再根據(jù)這些要素技術(shù)在巡視中所占的權(quán)重完成綜合評(píng)價(jià),實(shí)現(xiàn)了變電站仿真培訓(xùn)智能評(píng)價(jià)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠靈活地完成變電站設(shè)備巡視、倒閘操作、事故處理仿真培訓(xùn)的智能評(píng)價(jià),使評(píng)價(jià)方法更加客觀(guān)和全面。

主要介紹變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的特點(diǎn)和主要功能,以及仿真系統(tǒng)的操作實(shí)例,以說(shuō)明仿真系統(tǒng)對(duì)變電站運(yùn)行人員培訓(xùn)的重要作用。

為優(yōu)化電站維修人員培訓(xùn)過(guò)程,降低培訓(xùn)成本,開(kāi)發(fā)了基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的電站設(shè)備檢修培訓(xùn)系統(tǒng)。通過(guò)kinect、虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔和數(shù)字手套使培訓(xùn)者沉浸入虛擬環(huán)境中,通過(guò)與虛擬電站設(shè)備的操作交互完成培訓(xùn)過(guò)程。在開(kāi)發(fā)工程中使用creator進(jìn)行電站設(shè)備的三維建模,使用osg進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境渲染,使用c++進(jìn)行了功能實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過(guò)測(cè)試運(yùn)行,取得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果。

以往的培訓(xùn),不論是利用實(shí)物仿真還是全數(shù)字仿真,主導(dǎo)培訓(xùn)過(guò)程的教練員都必不可少,培訓(xùn)規(guī)模越大、人次越多,需要的教練員也越多。作者在文章中建構(gòu)了一種基于多agent體系的分布式變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng),這個(gè)系統(tǒng)具有自治性、反應(yīng)性、社交能力、推理能力、規(guī)劃能力和自發(fā)行為能力,不需要教練員。而且,在多個(gè)變電站協(xié)同仿真培訓(xùn)中,受訓(xùn)人員、各變電站agent都是智能主體,可以用多agent系統(tǒng)來(lái)模擬。

本文將從智能變電站仿真評(píng)估實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)和智能變電站的實(shí)現(xiàn)兩個(gè)角度展開(kāi)分析,為我國(guó)智能電網(wǎng)的深化發(fā)展作出努力.

綜合自動(dòng)化技術(shù)越來(lái)越多地應(yīng)用于變電站實(shí)際生產(chǎn)中,加強(qiáng)員工培訓(xùn),提高技術(shù)水平,顯得日益重要。重點(diǎn)分析了中原油田35kv綜合自動(dòng)化仿真變電站培訓(xùn)系統(tǒng)構(gòu)建過(guò)程中的三個(gè)步驟。通過(guò)三步法所構(gòu)建的基于物理仿真為基礎(chǔ)的變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng),在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大作用。

具有三維交互功能的變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。首先給出了虛擬變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,然后介紹了變電站建模的方法,采用虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言(vrml)建立三維虛擬電氣設(shè)備及虛擬變電站,最后將基于matlab的電力系統(tǒng)仿真與虛擬變電站連接起來(lái)模擬變電站各種運(yùn)行狀態(tài)。仿真結(jié)果表明,該系統(tǒng)具有三維顯示、實(shí)時(shí)交互、動(dòng)態(tài)仿真的特點(diǎn)。

目前培訓(xùn)運(yùn)行人員的變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)一般都是針對(duì)某一特定變電所開(kāi)發(fā)的,普遍存在通用性較差、不易于擴(kuò)展和維護(hù)等缺點(diǎn).介紹了一種通用的變電站多媒體仿真培訓(xùn)系統(tǒng)構(gòu)建平臺(tái),就activex技術(shù)與activex控件的開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)功能、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)敘述,該系統(tǒng)具有通用性強(qiáng)、易維護(hù)、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn).利用該系統(tǒng),用戶(hù)可以根據(jù)需要容易地構(gòu)建針對(duì)某一具體變電站的仿真培訓(xùn)系統(tǒng),大大縮短了變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期,為變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的推廣提供一個(gè)良好的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái).

目前風(fēng)電場(chǎng)工作人員的培訓(xùn)仍存在培訓(xùn)內(nèi)容單一、培訓(xùn)形式單調(diào)等問(wèn)題,為了提高培訓(xùn)效率和質(zhì)量,研究開(kāi)發(fā)了基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的風(fēng)電仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用三維建模、攝像機(jī)分層距離剔除等技術(shù)搭建了風(fēng)電虛擬場(chǎng)景；通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)電設(shè)備的虛擬拆裝；采用三維交互技術(shù)實(shí)現(xiàn)了虛擬場(chǎng)景漫游及圖片大小的控制。最后對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。利用該培訓(xùn)系統(tǒng),受培訓(xùn)人員能在虛擬場(chǎng)景中直觀(guān)地了解風(fēng)電設(shè)備的構(gòu)造和工作原理,有助于增強(qiáng)培訓(xùn)效果,同時(shí)能大大縮短企業(yè)的培訓(xùn)周期,有效節(jié)約公司培訓(xùn)成本。

介紹了一種通用的變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)構(gòu)建平臺(tái),文中就系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的技術(shù)基礎(chǔ)、系統(tǒng)功能、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)敘述,該系統(tǒng)具有通用性強(qiáng)、易維護(hù)、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。利用該系統(tǒng),用戶(hù)可以根據(jù)自己需要很容易地構(gòu)建針對(duì)自己變電站的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的研究成功,將大大縮短變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期,為變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的推廣提供一個(gè)良好的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

針對(duì)傳統(tǒng)焊接培訓(xùn)材料與能源消耗大、污染環(huán)境、有害身體健康等問(wèn)題,綜合運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),設(shè)計(jì)了一套基于虛擬現(xiàn)實(shí)的仿真焊接實(shí)驗(yàn)(實(shí)訓(xùn))臺(tái),實(shí)現(xiàn)了電弧焊的模擬操作。培訓(xùn)系統(tǒng)硬件包括焊接平臺(tái)、控制主機(jī)、模擬焊槍、視頻眼鏡等。軟件的主要目的是使受訓(xùn)者在\"虛擬現(xiàn)實(shí)\"中完成實(shí)際焊接培訓(xùn)課程。系統(tǒng)提供多種不同的工件形式選擇,以便訓(xùn)練者可以練習(xí)不同的焊縫形式和焊接位置,系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單的操作及全方位視野,為學(xué)校及培訓(xùn)機(jī)構(gòu)提供了一種有益的學(xué)習(xí)手段,是對(duì)傳統(tǒng)焊接教學(xué)活動(dòng)的補(bǔ)充。

多電壓等級(jí)變電站混合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) ① 時(shí)　斌 1 ,韓江虹 2 ,萬(wàn)秋蘭 1 ,王　磊 1 ,張雨飛 1 ,周建華 1 (1.東南大學(xué)電氣工程系,南京210096;2江西高級(jí)電力技工學(xué)校,南昌330043) 摘要:以南昌高級(jí)電力技校的“贛培500kv變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)”為例,討論了多電壓等級(jí)變電站混合仿真 系統(tǒng)的特點(diǎn)、組成結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì),以及為提供系統(tǒng)性能所采用的新技術(shù)。采用了硬件實(shí)物模型仿真與軟件 虛擬仿真相結(jié)合的混合仿真形式,利用面向?qū)ο蠹夹g(shù)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、局域網(wǎng)實(shí)時(shí)通信及多媒體技術(shù)構(gòu)建了變 電站混合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)。通過(guò)人機(jī)交互界面、操作開(kāi)關(guān)、表計(jì)和顯示設(shè)備,全面觀(guān)察系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài),給出了軟、 硬件設(shè)計(jì)方案。系統(tǒng)從仿真手段及培訓(xùn)效果兩方面充分展現(xiàn)了混合仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的優(yōu)越性及其現(xiàn)實(shí)意義。 關(guān)鍵詞:變電站

闡述了現(xiàn)有電梯作業(yè)人員培訓(xùn)存在問(wèn)題，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的電梯虛擬仿真系統(tǒng)介紹，說(shuō)明此系統(tǒng)研究具有重要的理論意義與實(shí)用價(jià)值。