(国网内蒙古东部电力有限公司通辽供电公司 内蒙古通辽 028000)
摘要：目前，我国是社会主义经济快速发展的新时期，虚拟现实技术作为新时代的先进技术，也得到了愈发广泛的应用，而这种技术简单来讲就是通过精确的三维场景与逻辑模拟，使现实中的相关事物再现。尤其是对于智能变电站的运维培训系统来讲，其不仅能帮助受训者在安全的环境下，进行相关知识学习与设备使用练习，使各类风险尽可能降到最低，还能够科学有效地降低成本预算，提升学习与保留率，总体来讲利远远大于弊。除此之外，基于虚拟现实技术的智能变电站运维培训系统的研发与应用也是此领域发展的必然趋势，我们只有在原本良好的基础上进行创新改革，才能进一步发挥智能变电站运维培训的重要作用，推动智能变电站的进步与发展。
关键词：虚拟现实；智能变电站；三维场景模拟；交互工具
引言
三维变电站虚拟仿真系统是一个三维动画、虚拟现实、三维图像等虚拟仿真技术,应用于电站建立三维电站虚拟仿真系统。系统提供了大量的专业电站模型库,虚拟仿真环境用动态模型库创建,变电站运行仿真模拟变电站设备的工作过程和变电站故障的三维仿真功能。系统具有仿真过程的特点和历史数据可以保存,可以追溯,是一种虚拟现实的变电站仿真培训系统。系统以实际变电站为原型,在三维虚拟场景中可以实现设备状态查询、设备管理、操作模拟和变电站安全运维相关的内容,通过三维动画与仿真系统相结合,展现真实的设备、实时同步的虚拟场景和真实场景,具有高度的仿真特性,良好的仿真效果。
1智能变电站的简单介绍
智能变电站，是采用技术含量高、运行可靠稳定的的智能设备，以数字化、通信平台网络化、信息共享标准化为框架，按照间隔层、过程层和站控层分级管理要求，将信息采集、测量、控制、保护、计量和监测等基本功能，实现实时在线分析诊断实现在线决策和协同互动等高级功能的变电站。与传统变电站相比，智能变电站的最大特点是一次设备智能化，二次设备网络化。智能变电站一次设备采用智能电子设备（IED），电光互感器或电子互感器、智能断路器和智能传感器等先进的设备，可实现的电网的可观测、可控制，提高了变电站内设备的可靠性，加强了测量的精度并实现了交互操作的功能。智能变电站的二次设备之间采用统一的规约协议利用光纤及交换机进行数据传输及交换，避免了传统电缆线繁琐的输入输出接口传输，实现了所有数据的实时化传输共享、互联互通，更加准确可靠。
2虚拟现实技术的智能变电站运维培训系统分析
2.1功能模块设计的合理性
在日常电力系统运行过程中，运维人员需对大量一、二次设备进行巡检维护，同时设备可能会出现各类故障、事故，而在基于虚拟现实技术的智能变电站运维培训系统中，设计以下几个主要功能模块的首要目的，就是为操作人员执行日常巡检训练及处理变电站故障或事故时，提供更多操作和应对的经验。（1）一、二次设备巡视。通过三维虚拟现实技术建立变电站一次设备、二次设备及其相关场景的三维仿真模型，培训人员通过虚拟现实硬件设备可以实现诸如例行巡视、全面巡视、熄灯巡视、特殊巡视和专业巡视等巡视培训。（2）倒闸操作。学员在变电站仿真子系统中实际操作,学习解决处理实际问题的能力，实行对学员的量化考核。（3）异常处理。系统模拟多种变电站设备故障时的状态与信号，学员根据相关信息进行故障的处理操作。（4）事故处理。系统模拟发生事故时，与现场情况一致的一、二次设备及监控系统中的各种现象，学员能够进行恢复操作，所有的操作能够记录，并对学员处理行为实施评价。（5）带电检测。红外测温是维护运行人员必须掌握的技能，在发现设备异常和故障有重要的作用。系统模拟设备红外特征，学员根据精确测温的结果，判断缺陷等级，考核维护运行人员巡视、应急处理的能力。
2.2提高运维管理人员的专业素质
智能变电站的老职工趋向老龄化，对新技术和知识的学习较为乏力，在维护管理中遇到问题，偏爱依靠已有知识和经验来进行解决，缺少一定科学依据。而新员工又多是刚从学校毕业的学生，不仅缺少实践经验，在学校学习的理论知识与社会实际脱节，不足以胜任专业的工作要求，但他们的优势是学习能力强，对新技术、新知识有很强的求知欲。因此提高运维人员的专业素质必须从培训入手。完善优化培训制度，加大培训资金投入，选派、组织优秀青年骨干到厂家或公司外培训单位进行培训学习，吸收别人先进管理、技术经验，然后将所学知识在公司内部推广培训。或外聘专业讲师对运行人员进行培训，从实际着手讲解智能设备运维管理知识，进行相关实操业务培训。定期举行业务考试，督促运行人员学习进步，对业务水平较高的学员予以升职或资金奖励，树立榜样，以一促十，构建人人愿意学，人人不落伍的良好学习氛围，提高运行人员的专业素质。
2.3知识学习
该系统的首要的功能就是知识学习。系统运用发,变,输,配电系统的多媒体演示,培训学员的基础知识包括系统的一、二次设备和自动化装置的基本情况,安全工具的使用,安全常识,电工工艺。根据用户的需求规划配电方案,选择配套设备,学生在操作虚拟变电站仿真系统来加强配电方案的知识掌握。
2.4变电站三维场景模拟
虚拟变电站模型的搭建由三维建模和真实化处理两部分构成，三维模型是系统的前提基础，真实化处理是获取沉浸感的必要条件之一。三维建模是变电站三维场景在VＲ技术中的精确体现，以增强系统的可操作性和虚拟场景的真实效果。同时也应考虑到精确建模导致的内存增加、画质不流畅等问题，所以建模时适当舍弃一定的真实度，采用轻量化建模技术。将虚拟变电站的场景导入到工程中，为VＲ技术的研究打好基础。真实化处理是为确保基于VＲ技术设计的虚拟变电站三维场景可以真实、有效地反应出变电站运行状态，主要包括赋予模型材质和贴图以及设置灯光等操作。材质、贴图是显示变电站三维模型设备的表面纹理，增强细节表现力的主要手段。为使场景中模型的整体效果更为逼真还需进行打灯操作，根据模型在实际环境中的亮度、阴影效果等。
2.5操作技能
仿真训练方式相比较而言优势显著，其能够帮助受训人员不断提升练习过程的真实性，也能够促进其对各类设施设备有更深层次的理解与掌握，创建多种类型的复杂任务，使日常中练不到、用不起的培训需求得到较好的满足，确保受训人员具备一定的事故应急处理能力；站在生产与安全的角度上来看，相关人员可以采取组织学员观看视频学习与模拟训练的方式，加强学员的实际操作能力及安全生产意识。
结语
本系统旨在通过在虚拟仿真的环境下对学员培训,让培训人员掌握变电站运行的基本知识,提高培训人员的故障排除能力。多用户的沉浸式的虚拟现实工程培训方式,让变电站维修人员,管理人员协调来排除系统中设置的各种故障,以此来提高员工在现实实际操作的效率。目前,虚拟仿真技术在电力行业的应用越来越广泛,但是针对电力仿真行业,电力仿真还没有建立标准化的模型库,这将是下一步要完善的地方。
参考文献:
[1]才丽娟.智能变电站运维安全控制问题分析[J].电力设备管理,2019(09):24-25.
[2]焦日升,焦俊驰,王菁,曹盛楠.智能变电站运维与防误预警培训系统研究[J].国网技术学院学报,2019,22(03):61-64.
[3]李锋，杨旭东.智能变电站一次设备运维管理问题分析[J]，电力科技，2015，34.
[4]兰玲辉.220kV智能变电站的继电保护运行与维护分析[J].山东工业技术,2017.12.144.