虚拟现实头盔的沉浸式变电站仿真培训系统设计与实现

介绍了虚拟变电站仿真培训系统的结构及虚拟变电站的建模方法,采用虚拟现实建模语言建立了三维虚拟电气设备及虚拟变电站,将基于matlab的电力系统仿真软件与虚拟变电站连接起来模拟变电站的各种运行状态。该系统不仅具有三维显示、实时交互及动态仿真等特点,还可以在pc机和windows操作系统环境下运行,因此具有经济、高效、便于使用等优点。

基于internet的交互式虚拟现实技术作为一种崭新的技术应用于教育培训中,它通过一系列最新的手段,把场景和物体图像加以压缩并在网络上有限带宽范围内传输,在网络上构建具有真实感的三维变电站培训场景。虚拟变电站培训系统具有很好的应用前景,它能有效的节省培训成本,降低培训危险性,并以最快的速度将信息传递给最广泛的人群,它必将给企业、社会带来巨大的经济利益,因此基于虚拟现实技术的变电站仿真培训系统的应用研究是很有价值的。

本仿真系统可使使用者深入地了解数字化变电站的运行性能及工作特性,可以卓有成效地进行电力系统稳态,暂态和动态分析,提高电力系统人员的技术水平。

变电仿真培训系统是变电运维人员对变电站内电力设备的运行维护、保护分析、事故判断、异常处理等方面非常有效的培训手段,不仅为变电运维人员培训、技能操作训练、考核等提供一个完善的平台,更可以为自动化专业、保护专业的变电检修人员提供仿真训练平台,仿真范围覆盖站内主控室、保护室、低压交流室以及户外配电装置所涉及的一次系统、保护及控制等系统。该文以110~1000kv变电站及变电站所在区域内小电网为基本对象,设计模拟电气一次模型、变电站综合自动化系统仿真模拟、变电站综合自动化系统仿真模拟、变电站继电保护和自动装置仿真模拟等方面的构建,并展开论述与探讨,对软件系统进行详尽的构建,最终设计出仿真培训系统功能。

数据通信在变电站仿真系统中具有重要作用,通过它可实现仿真系统中各部分之间的连接、实时通信和数据共享,提高仿真的真实性,达到更好的培训效果。提出了变电站仿真培训系统的结构框架;研究了采用iec60870-5-103规约、多线程技术和网络通信技术开发数据通信程序,实现仿真培训系统数据通信的方法。使变电站仿真培训系统中相关部分之间的操作互相同步反映,实现有效的交互仿真。并以实例详细阐述线程函数和服务器端网络通信程序的开发流程,同时对数据通信程序的通信效果进行了分析。

为提高当前变电站运维操作技能培训与考核的规范性和易用性,设计并开发了变电站仿真培训系统的三维实操教案功能。该功能基于变电站三维仿真培训平台开发,以变电站运维的典型操作和作业指导书为依据,提供包含案例生成、管理和运行的实操教案管理,可依据变电站实际运维操作规范生成教案,提高实操教案的规范性和可维护性,可基于案例给予学习引导,提高实操培训与考核的易用性。对本系统与现有的几种实操培训方式进行比较性论述,无论在教案维护方便性、教案规范性、教案定制能力和实际培训效果上,都有明显优势。

为提高当前变电站运维操作技能培训与考核的规范性和易用性,设计并开发了变电站仿真培训系统的三维实操教案功能。该功能基于变电站三维仿真培训平台开发,以变电站运维的典型操作和作业指导书为依据,提供包含案例生成、管理和运行的实操教案管理,可依据变电站实际运维操作规范生成教案,提高实操教案的规范性和可维护性,可基于案例给予学习引导,提高实操培训与考核的易用性。对本系统与现有的几种实操培训方式进行比较性论述,无论在教案维护方便性、教案规范性、教案定制能力和实际培训效果上,都有明显优势。

为解决智能变电站传统运维培训效率低、体验性弱和交互性差等问题,设计实现了基于虚拟现实的变电站运维培训系统。首先,利用虚拟显示技术构建了变电站的三维运行场景,并对其进行贴图处理以减少内存、提高模型真实度；充分考虑变电站可能出现的电力故障及应对处理手段,设计了标准化、功能化的虚拟现实互动功能设备模块库,以提高三维变电站的建模效率；其次利用人机交互引擎和虚拟现实设备完成了虚拟变电站整体运维培训系统的构建；最后,设备操作、设备定检和故障分析等均可在逼真的虚拟场景中模拟操作。现场培训结果表明,培训过程生动形象、交互性强,可规避各种作业环境中存在的危险和不规范操作带来的后果,弥补传统作业不足的同时也大幅提高了学员的培训效果。

对国内变电站一次设备巡视仿真进行了分析,在变电站仿真机上增加一次设备巡视仿真,使得仿真机功能趋于完善。提出并实现了虚拟现实技术在电力系统中具体应用,以及利用先进的培训手段以提高培训效果。

针对现有变电站仿真培训系统缺乏完整且客观的评价体系,提出一种基于复合要素技术的变电站仿真培训智能评价方法,将变电运行人员必需掌握的设备巡视、倒闸操作、事故处理技能分解为各要素,并按其内在的逻辑关系进行整合,同时兼顾巡视时间、安全性等附加要求,再根据这些要素技术在巡视中所占的权重完成综合评价,实现了变电站仿真培训智能评价系统。该系统能够灵活地完成变电站设备巡视、倒闸操作、事故处理仿真培训的智能评价,使评价方法更加客观和全面。

主要介绍变电站仿真培训系统的特点和主要功能,以及仿真系统的操作实例,以说明仿真系统对变电站运行人员培训的重要作用。

为优化电站维修人员培训过程,降低培训成本,开发了基于虚拟现实技术的电站设备检修培训系统。通过kinect、虚拟现实头盔和数字手套使培训者沉浸入虚拟环境中,通过与虚拟电站设备的操作交互完成培训过程。在开发工程中使用creator进行电站设备的三维建模,使用osg进行虚拟现实环境渲染,使用c++进行了功能实现。经过测试运行,取得了不错的应用效果。

以往的培训,不论是利用实物仿真还是全数字仿真,主导培训过程的教练员都必不可少,培训规模越大、人次越多,需要的教练员也越多。作者在文章中建构了一种基于多agent体系的分布式变电站仿真培训系统,这个系统具有自治性、反应性、社交能力、推理能力、规划能力和自发行为能力,不需要教练员。而且,在多个变电站协同仿真培训中,受训人员、各变电站agent都是智能主体,可以用多agent系统来模拟。

本文将从智能变电站仿真评估实验平台设计和智能变电站的实现两个角度展开分析,为我国智能电网的深化发展作出努力.

综合自动化技术越来越多地应用于变电站实际生产中,加强员工培训,提高技术水平,显得日益重要。重点分析了中原油田35kv综合自动化仿真变电站培训系统构建过程中的三个步骤。通过三步法所构建的基于物理仿真为基础的变电站仿真培训系统,在实际生产中发挥了巨大作用。

具有三维交互功能的变电站仿真培训系统有许多独特的优点。首先给出了虚拟变电站仿真培训系统结构框图,然后介绍了变电站建模的方法,采用虚拟现实建模语言(vrml)建立三维虚拟电气设备及虚拟变电站,最后将基于matlab的电力系统仿真与虚拟变电站连接起来模拟变电站各种运行状态。仿真结果表明,该系统具有三维显示、实时交互、动态仿真的特点。

目前培训运行人员的变电站仿真培训系统一般都是针对某一特定变电所开发的,普遍存在通用性较差、不易于扩展和维护等缺点.介绍了一种通用的变电站多媒体仿真培训系统构建平台,就activex技术与activex控件的开发、系统功能、系统实现及系统特点进行了详细叙述,该系统具有通用性强、易维护、实用性强等特点.利用该系统,用户可以根据需要容易地构建针对某一具体变电站的仿真培训系统,大大缩短了变电站仿真培训系统的开发周期,为变电站仿真培训系统的推广提供一个良好的软件开发平台.

目前风电场工作人员的培训仍存在培训内容单一、培训形式单调等问题,为了提高培训效率和质量,研究开发了基于虚拟现实技术的风电仿真培训系统。该系统采用三维建模、摄像机分层距离剔除等技术搭建了风电虚拟场景；通过虚拟现实技术实现了风电设备的虚拟拆装；采用三维交互技术实现了虚拟场景漫游及图片大小的控制。最后对系统功能进行了简要的介绍。利用该培训系统,受培训人员能在虚拟场景中直观地了解风电设备的构造和工作原理,有助于增强培训效果,同时能大大缩短企业的培训周期,有效节约公司培训成本。

介绍了一种通用的变电站仿真培训系统构建平台,文中就系统开发的技术基础、系统功能、系统设计及系统特点进行了详细叙述,该系统具有通用性强、易维护、实用性强等特点。利用该系统,用户可以根据自己需要很容易地构建针对自己变电站的仿真培训系统。该系统的研究成功,将大大缩短变电站仿真培训系统的开发周期,为变电站仿真培训系统的推广提供一个良好的软件开发平台。

针对传统焊接培训材料与能源消耗大、污染环境、有害身体健康等问题,综合运用虚拟现实技术,设计了一套基于虚拟现实的仿真焊接实验(实训)台,实现了电弧焊的模拟操作。培训系统硬件包括焊接平台、控制主机、模拟焊枪、视频眼镜等。软件的主要目的是使受训者在\"虚拟现实\"中完成实际焊接培训课程。系统提供多种不同的工件形式选择,以便训练者可以练习不同的焊缝形式和焊接位置,系统具有简单的操作及全方位视野,为学校及培训机构提供了一种有益的学习手段,是对传统焊接教学活动的补充。

多电压等级变电站混合仿真培训系统的实现 ① 时　斌 1 ,韩江虹 2 ,万秋兰 1 ,王　磊 1 ,张雨飞 1 ,周建华 1 (1.东南大学电气工程系,南京210096;2江西高级电力技工学校,南昌330043) 摘要:以南昌高级电力技校的“赣培500kv变电站仿真培训系统”为例,讨论了多电压等级变电站混合仿真 系统的特点、组成结构和功能设计,以及为提供系统性能所采用的新技术。采用了硬件实物模型仿真与软件 虚拟仿真相结合的混合仿真形式,利用面向对象技术、分布式数据库、局域网实时通信及多媒体技术构建了变 电站混合仿真培训系统。通过人机交互界面、操作开关、表计和显示设备,全面观察系统运行状态,给出了软、 硬件设计方案。系统从仿真手段及培训效果两方面充分展现了混合仿真培训系统的优越性及其现实意义。 关键词:变电站

阐述了现有电梯作业人员培训存在问题，结合虚拟现实技术的电梯虚拟仿真系统介绍，说明此系统研究具有重要的理论意义与实用价值。