基于虛擬實(shí)境技術(shù)的變電站三維仿真培訓(xùn)平臺(tái)的研制.pdf

1、變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，變電站的安全運(yùn)行對(duì)維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，保證電網(wǎng)的可靠供電具有十分重要的意義。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，電力部門做了很多努力，其中最重要的一點(diǎn)就是加強(qiáng)對(duì)人員培訓(xùn)的投入，設(shè)立專門的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，研制各類培訓(xùn)系統(tǒng)用于培訓(xùn)并提高工作人員的各項(xiàng)技能。從實(shí)際效果來看，仿真培訓(xùn)系統(tǒng)在人員培訓(xùn)中具有重要作用。目前二維仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的用戶界面與實(shí)際變電站有較大差距，其對(duì)現(xiàn)場的表現(xiàn)方式比較單調(diào)，不夠形象和直觀。通過多媒體視頻教學(xué)的培訓(xùn)方式同

2、真實(shí)場景又缺少互動(dòng)，培訓(xùn)效果不理想。針對(duì)以上情況，可視化的、可交互的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生了。論文提出了基于虛擬實(shí)景技術(shù)的三維分布式變電站仿真平臺(tái)的開發(fā)方法，取得成果包括： 1)以即將投運(yùn)的500kV世博地下變電站為原型，分析了變電站特點(diǎn)，提出培訓(xùn)系統(tǒng)解決方案，把仿真培訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)分為二維仿真培訓(xùn)平臺(tái)和三維仿真平臺(tái)。著重研究了三維仿真平臺(tái)的開發(fā)。在明確三維仿真平臺(tái)要實(shí)現(xiàn)的功能的基礎(chǔ)上，確立了三維仿真平臺(tái)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，分析實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)

3、的技術(shù)要點(diǎn)，包括軟件框架，軟件功能模塊等； 2)采用分布式仿真作為三維仿真平臺(tái)的開發(fā)方向，研究了分布式虛擬環(huán)境仿真技術(shù)要點(diǎn)，借鑒分布式仿真的高層體系結(jié)構(gòu)(HLA)作為三維仿真平臺(tái)開發(fā)的體系結(jié)構(gòu)，它具備標(biāo)準(zhǔn)化，通用性、重用性好，具備開放的體系結(jié)構(gòu),易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)； 3)研究了實(shí)現(xiàn)三維虛擬環(huán)境可視化的關(guān)鍵技術(shù)，包括可擴(kuò)展模型庫的建立和虛擬場景的組織。把三維仿真平臺(tái)的模型抽象為：三維模型類，動(dòng)作特性類，電氣特性類，數(shù)據(jù)接口類元

4、素構(gòu)成的模型。總結(jié)了仿真變電站的所有電力設(shè)備，實(shí)現(xiàn)基于HLA結(jié)構(gòu)體系的模型庫的建立和擴(kuò)展。按照樹型層次結(jié)構(gòu)，采用有向無環(huán)圖的結(jié)構(gòu)，依照實(shí)際地下變電站的空間約束和布局特點(diǎn)組織虛擬場景，生動(dòng)重現(xiàn)了變電站工作環(huán)境。采用3D Studio Max作為三維模型類模型建模軟件，Virtools作為虛擬實(shí)境開發(fā)軟件；實(shí)現(xiàn)三維仿真平臺(tái)運(yùn)行模式和擴(kuò)展模式功能相分離。 4)研究了三維仿真平臺(tái)和二維仿真平臺(tái)的實(shí)時(shí)交互控制，通過建立三維仿真平臺(tái)和二維仿

5、真平臺(tái)數(shù)據(jù)庫共享機(jī)制，實(shí)現(xiàn)在局域網(wǎng)內(nèi)以數(shù)據(jù)庫為橋梁的實(shí)時(shí)交互。在分析仿真培訓(xùn)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，對(duì)支撐仿真培訓(xùn)系統(tǒng)運(yùn)行的各類數(shù)據(jù)作了歸類整理，把仿真平臺(tái)的數(shù)據(jù)分為如下幾類：基本信息數(shù)據(jù)，設(shè)備異常信息數(shù)據(jù)，設(shè)備操作信息數(shù)據(jù)和系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)。提出通過建立數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序，以數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)為橋梁通過ODBC實(shí)現(xiàn)異構(gòu)平臺(tái)間數(shù)據(jù)共享和交互的方案。 5)就三維仿真平臺(tái)功能模塊的實(shí)現(xiàn)效果、可擴(kuò)展性以及可交互性等幾方面做了功能測(cè)試；就三維平臺(tái)運(yùn)行的不同階