变电站设计中虚拟现实技术应用分析

变电站设计中虚拟现实技术应用分析

马宏霞孙建聿

（青海省电力设计院青海省810006）

摘要：随着社会不断进步，科技迅猛发展，虚拟现实技术应运而生，逐渐应用到不同行业、领域中，特别是变电站设计中，为其提供了重要的技术条件。在虚拟现实技术作用下，可以对变电所场景、元器件进行数字仿真，远远优于真实的变电所，优化变电站设计，减少设计成本，操作安全等，还有利于进一步提高变电站运行人员的技术水平。因此，本文作者客观分析了虚拟现实技术，探讨了其在变电站设计中的具体应用。

关键词：变电站设计；虚拟现实技术；应用；分析

在新形势下，传统电力设计已经无法满足变电站建设的客观要求，无法构建数据库，数据信息利用率不高，加上设计专业协调不够，变电站设计存在问题，设计成果也无法在变电站工程项目各环节中得到优化利用。针对这种情况，虚拟现实技术被应用到变电站设计中，有效解决传统设计中存在的各种问题，构建设备模型库，提供重要的技术条件，提高变电站整体性能，处于安全、稳定运行中，提高变电站的运营效益。

一、虚拟现实技术

就虚拟现实技术而言，属于综合集成技术，又被叫做灵境，简称为VR。它指借助计算机所生成的特殊环境，以各种特殊化装置为基点，人们可以将自己“投射”到这个特殊环境中，操作并控制，实现一种特殊的目的，人便成为这个特殊环境的主人。虚拟现实技术涉及到多个领域，比如，传感技术、计算机图形学，属于高技术模拟系统。在计算机作用下，生成逼真的三维视、听等感觉，人只需要利用特殊装置，就能体验、交互虚拟世界。一旦使用者移动位置，电脑便会自动进行一系列复杂化的运算，呈现出精准的3D世界影像。和传统人机界面、视窗操作相比，虚拟现实技术的出现是人类史上的重要里程碑，能够给人带来身临其境的感觉。

二、变电站设计中虚拟现实技术的应用

在信息化推动下，我国很多地区变电站建设事业正处于迅猛发展中，而虚拟现实技术在变电站设计中的应用更是发挥着不容忽视的重要作用。检修系统设计是变电站设计重要方面之一，关乎变电站的安全、稳定运行，和变电站运营效益密切相关。

1.系统功能需求分析

就虚拟现实系统来说，功能需求并不是单一的，体现在不同方面，比如，控制操作系统设备、处理常见事故。一是：变电站场景漫游。在变电站中，系统设备特别多，器件复杂化。工作人员必须熟悉变电站工作环境，对各变电站设备留下直观印象，才能进一步提高工作效率与质量。在虚拟现实技术作用下，可以设计出逼真的现实变电站场景漫游功能，工作人员可以在虚拟化的变电站场景中仔细观察变电站架构、系统设备结构等，更好地了解整个变电站，规范操作系统设备，确保变电站处于稳定运行中，降低设备故障发生率。二是：控制操作设备。在日常运营过程中，工作人员必须清楚操作设备流程，能够熟练操作各机器设备。在虚拟现实技术作用下，工作人员不同受到培训时间、地点等限制，拥有更多提高自身技能的机会，正确操作、控制设备。三是：处理常见事故。在变电站运行中，存在大量不可控因素，极易发生安全事故，也就是说处理各类突发事故是变电站工作人员的任务之一，可以借助虚拟现实技术，设计相关的系统及时、准确传递突发事故处理信息，有效解决出现的事故问题。

2.系统功能设计

就变电站场景漫游来说，可以优化利用3DSMAX三维建模软件，虚拟构建实际变电站空间、设备等，借助贴图，创设一种真实的运作环境。并借助VRP平台，平面投放对应的模拟场景，确保变电站场景漫游顺利完成。在控制、操作系统设备方面，要综合分析各影响因素，优化整合变电站设备一系列信息资料，比如，尺寸、结构、信号，对一系列设备控制、操作进行虚拟现实反馈。根据VRP平台特点，进行必要的编辑设置，这样工作人员便可以在虚拟环境下进行交互操作。在处理常见事故方面，客观分析变电站运行中实际系统设备经常发生的事故，做好操作流程备份工作，全方位分析事故发生的状态，对其必要的模拟还原，有效处理模拟化事故。在员工学习变电站元器件拆装方面，需要搜集变电站元器件结构、拆装顺序等方面的资料，在三维建模软件作用下，进行建模，明确材质贴图等。在VRP平台中，借助按钮、相机编辑，工作人员便能顺利完成虚拟元器件拆装学习，对其进行必要的交互操作训练，提高他们的实践操作能力。相应地，下面是变电站检修系统功能在设计流程示意图。

系统功能实现方法流程图

3.三维场景交互

在设计变电站维修系统中，要优化优化3DSMAX建模技术，构建变电站中所有元器件模型，还要借助3DSMAX特效技术，进一步优化变电站场景，构建变电站检修系统的三维场景模型。借助三维建模软件3Dmax设计，虚拟变电站所有的元器件模型，进行整装配备。在VRP平台中，构建虚拟化的现实平台，提供重要的漫游功能，动态操作、控制模拟场景中的各模拟元器件，为构建虚拟化的变电站做好铺垫。具体来说，需要在3DMAX软件中巧妙导入关于VRP场景的插件，打开对应的变电站元器件模型，准确导入VRP场景。在VRP平台初级界面中顺利添加按钮，借助相机操作，顺利实现漫游功能。在此基础上，还要合理编辑VRP脚本语言，确保虚拟化的变电站仍然具有实时交互功能，VRP平台可以提供不同类型的二次开发程序包，设计出高效的仿真软件，满足变电站工作人员各方面客观需求。

三、结语

总而言之，在变电站设计中，虚拟现实技术发挥着不可替代的作用。在虚拟现实系统等作用下，构建出多功能虚拟化变电站检修系统，比如，演示不同类型的设备故障处理方法，向工作人员提供交互操作训练，展现设备拆装顺序功能。基于虚拟现实技术的变电站检修系统具有多样化的培训功能，比如，操作控制、巡检，工作人员不用受时空限制，及时掌握必要的设备检修技能，提高检修准确率，确保变电站系统设备运行更加安全、稳定，减少变电站运营成本，实现最大化的经济效益。

参考文献：

[1]吕广辉.基于虚拟现实技术的变电站检修系统的设计探究[J].民营科技，2015，11：71.

[2]陈海波，郑健，费瑞轶，王媚，陈锦华.虚拟现实技术在电力系统中的典型应用[J].电网与清洁能源，2016，02：20-25.

[3]唐小惠，杨涛.基于虚拟现实技术的变电站检修系统研究与设计[J].农业科技与装备，2011，12：40-42.

[4]朱凯进.虚拟现实技术在变电站设计中的应用研究[D].浙江大学，2012.