工程碩士畢業(yè)論文開題報告范文,開題報告

工程碩士畢業(yè)論文開題報告范文,開題報告開題報告作為畢業(yè)論文答辯委員會對學生答辯資格審查的根據(jù)材料之一，這就要求我們要認識到開題報告的重要性，認真編寫開題報告了，以下為我搜集整理的一篇工程碩士開題報告范文，歡迎閱讀參考。題目：基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的電力系統(tǒng)二次回路仿真系統(tǒng)一、背景及研究意義1.1背景電力系統(tǒng)運行是電力安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，其高度可靠性和高度安全性對運行、檢修人員提出了較高的要求。對于電力生產(chǎn)人員，不僅需要把握相關(guān)理論知識，還需要在理論基礎上鍛煉其實際應用和操作能力，因而，多年來電力系統(tǒng)仿真一直是電力行業(yè)科研人員研究的重要課題。我們國家自八十年代引進第一套300MW火電機組仿真培訓系統(tǒng)以來，已先后開發(fā)了核電站仿真培訓系統(tǒng)、變電站仿真培訓系統(tǒng)、電網(wǎng)調(diào)度仿真培訓系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)為提高電力操作人員的技術(shù)水平，保證電力安全、優(yōu)質(zhì)、高效地生產(chǎn)做出了很大的奉獻[1,2,3].但隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，原來的培訓學習系統(tǒng)以逐步不適應數(shù)字時代的發(fā)展。比方基于物理的培訓系統(tǒng),需要專用設備實現(xiàn)，設備不僅相對復雜，需要相對較大的空間，而且價格昂貴，學習人員不得花費大量的時間和精神到專門的培訓部門學習。這在一定程度上限制了學習人數(shù)和質(zhì)量[4].因而，近年來虛擬顯示技術(shù)被逐步引入到了電力系統(tǒng)計算機仿真教學培訓中。1.2意義在電力行業(yè)中，由于電是很危險的，每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)中都可能存在安全隱患，并且不是每一個生產(chǎn)現(xiàn)場都能夠進去的；同時電力設備的昂貴，一旦發(fā)生事故則損失沉重。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)虛擬電力培訓系統(tǒng)，不僅能節(jié)省資金,降低危險，還能使這些環(huán)節(jié)聯(lián)絡愈加密切，使受訓員工進入每個部分進行深切進入了解，往往會學到現(xiàn)實當中無法接觸的東西[5,6].本課題利用計算機在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，模擬二次回路故障現(xiàn)場情況，并能夠與實際的二次裝置相連接，使學員能夠在虛擬與現(xiàn)實相結(jié)合的環(huán)境下，進行所有二次項目的判定、查找以及故障處理的訓練。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)在狀況與存在的一些主要問題電力系統(tǒng)中仿真的應用有著至關(guān)重要的作用和意義，無論實在計算潮流、穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)規(guī)劃、事故分析，還是對電力系統(tǒng)工作人員的培訓等方面，都離不開電力系統(tǒng)仿真，對于電力系統(tǒng)的仿真如今大致可分為三種：一、主要針對電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)及機電暫態(tài)分析的仿真，其主要由一些仿真軟件來實現(xiàn)，如Matlab、PSASP、EMTP、PSCAD、BPA等，這些軟件具有強大的模塊分析的功能，用程序模塊實現(xiàn)電力系統(tǒng)裝置各種可能的功能元件，在仿真時用圖形操作將這些功能元件按被試裝置的實際構(gòu)造組成裝置的軟件框圖，根據(jù)電力系統(tǒng)的運行構(gòu)造和參數(shù),對系統(tǒng)各種情況下穩(wěn)定性及動態(tài)特性進行分析、研究[7,8,9,10,11].二、為物理操作方面的仿真，這種仿真技術(shù)在電力系統(tǒng)中主要分為三大塊：電站仿真、電網(wǎng)仿真和變電站仿真,其主要是由仿真機來實現(xiàn)的。一般仿真機主要由三個部分組成：仿真計算機、I/O接口系統(tǒng)和控制操作盤臺。運行技術(shù)人員通過控制操作盤臺上的模擬操作器、邏輯操作器或按鈕、開關(guān)把手等進行所需的有關(guān)操作例如增加或降低某些設備的負荷，可以能是啟動或停止某些設備。這些操作信號經(jīng)過I/O接口的輸入通道進入仿真計算機，仿真計算機根據(jù)輸入值的變化，根據(jù)所編制的程序進行數(shù)學模型運算或邏輯判定，把運算和判定結(jié)果通過I/O接口輸出通道送到控制操作盤臺上的顯示設備，顯示出整個發(fā)電機組各參數(shù)的動態(tài)變化規(guī)律[12],例如各參數(shù)點的壓力、溫度、流量、汽包水位、汽輪機轉(zhuǎn)速、發(fā)電功率等，以及各個主、副設備的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，如某設備正在運行中或處于停止狀態(tài)等。仿真機一般用于電廠、變電站和電網(wǎng)調(diào)度運行操作人員的培訓，且已經(jīng)獲得了非常好的效果。仿真機的主要任務是培訓運行操作人員、管理人員、技術(shù)，使其熟悉把握機組的全部操作，包括正常工況、異常工況和事故狀態(tài)的操作與處理，以及自動控制系統(tǒng)投入運行和切除條件下的操作。其能夠為學員創(chuàng)造一種身臨其境、完全真實的建構(gòu)主義學習環(huán)境，為實現(xiàn)學生中心，從做中學提供了理想的條件[13,14,15].仿真機的應用主要有下面特點[16]:1、經(jīng)濟性在仿真機出現(xiàn)以前，電站機組的運行人員往往只能通過理論知識和實際機組的跟班操作，即師傅帶徒弟的形式，才能獲得對機組的操作與控制能力。而仿真機在實際投運后，極大地縮短了培訓周期，減少了培訓費用。同時加強了培訓效果運行人員在培訓的時段內(nèi)，能夠自由地操作控制虛擬的機組。能夠予以各種運行設置，有練習機組突發(fā)事故的時機。它所帶來的是機組運行的新概念與全新操作感受。2、安全性仿真機問世后，能夠放心地在仿真機進行大量故障設置，針對事故的緊急排除，及早消除隱患。由于是軟件操作，不存在任何的安全問題。在培訓期間，運行人員的安全，能夠給培訓人員提供較為寬松的環(huán)境，提升培訓效果,讓運行人員在真正的事故中處理起來愈加得心應手。這樣，就為電站的運行安全增加安全系數(shù)。3、靈敏性在實際運行的機組上進行運行人員的培訓，一般都會受詳細環(huán)境制約培訓。而如今的培訓階段，教練員又能夠根據(jù)相關(guān)的情況。例如運行人員的運行水平和機組的特性，合理地布置培訓范圍與培訓內(nèi)容。在培訓課上，教練員能夠方便確實定機組運道路、布置啟停機、故障的預設置、仿真速度的調(diào)節(jié)、事故追憶的屢次練習等。其缺點是只要二維畫面，無法給使用者以真實的三維感覺；使用專用設備來實現(xiàn)物理仿真，導致了仿真培訓系統(tǒng)的龐大、復雜及昂貴；仿真培訓系統(tǒng)難以隨真實系統(tǒng)的變化而變化等。三、應用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的仿真培訓系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實〔VR:VirtualReality〕技術(shù)是20世紀80年代末90年代初崛起的一種實用技術(shù)，它是一種綜合計算機圖形技術(shù)、人工智能、仿真技術(shù)等多種學科而發(fā)展起來的新技術(shù)[17,18,19,20,21].它由計算機硬件、軟件以及各種傳感器構(gòu)成三維信息的人工環(huán)境--虛擬環(huán)境，以模擬方式為使用者創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與互相作用的三維圖像世界，在視、聽、觸等感悟行為的逼真體驗中，介入者能夠直接探尋求索虛擬對象在所處環(huán)境中的作用和變化,仿fo置身于一個虛擬的世界中[22,23,24].與以往的仿真培訓系統(tǒng)相比，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的電力系統(tǒng)仿真培訓系統(tǒng)具有下面優(yōu)點[25,26,27,28,29]:①充分利用文本、圖形、三維影像、三維動畫和聲音等多媒體表現(xiàn)形式刺激學員的視覺、聽覺神經(jīng)，調(diào)動學員的積極性和主動性，進而改善了培訓效果；②既能夠降低培訓系統(tǒng)的硬件投資，又能方便及時地反響電廠、變電站等的變化。因而采用虛擬仿真培訓系統(tǒng)有助于實現(xiàn)對于不可視、不可摸、不可入的危險場所的仿真以及解決培訓設備缺乏、型號落后且難以更新?lián)Q代等困難。虛擬現(xiàn)實技術(shù)所具有的主要特點是[30,31]:沉浸性〔Immersion〕：指計算機操作人員作為人機環(huán)境的主導者溶入于虛擬環(huán)境中，通太多維方式與計算機所創(chuàng)造的虛擬環(huán)境進行交互，能使介入者全身心地沉浸在計算機所生成的三維虛擬環(huán)境中，產(chǎn)生身臨其境的感覺。交互性〔Interaction〕：是指操作者與虛擬環(huán)境中所碰到的各種對象的互相作用的能力，它是人機和諧的關(guān)鍵性因素。交互性包含對象的可操作程度及用戶從環(huán)境中得到反應的自然程度、虛擬場景中對象根據(jù)物理學定律運動的程度等。設想性〔Imagination〕：是通過虛擬現(xiàn)實，從定性和定量綜合集成環(huán)境中結(jié)合，引導人們?nèi)ド罨拍詈兔劝l(fā)新意，抒發(fā)人們的創(chuàng)造力。當前美國、加拿大等國家已經(jīng)開發(fā)了基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的電廠、變電站仿真培訓系統(tǒng)[31],我們國家在這方面也取得了一定的突破，國內(nèi)的一些大學和電力公司已經(jīng)開發(fā)出了虛擬變電站、電廠仿真培訓系統(tǒng)，如江西贛東北供電公司的110kV東風變電站虛擬變電站仿真培訓系統(tǒng)[2].但這些仿真系統(tǒng)都是針對電廠、變電站的運行、巡視等方面的培訓[33].對于電力系統(tǒng)二次回路檢修的培訓，至今仍停留在師傅帶徒弟的形式在實際系統(tǒng)上現(xiàn)場培訓，由于電廠、變電站始終處于穩(wěn)定工況下連續(xù)運行，受訓人員的檢修知識只能從理論學習或師傅的口頭教授上獲得，很難在頭腦里建立起詳細的認識，只要在某一設備出現(xiàn)故障的情況下，受訓人員才能在教師傅的帶領下進行故障處理，受訓人員很少有自個動手操作的時機，尤其是對于一些極少發(fā)生的故障處置就更難有時機學習。3主要內(nèi)容當前，虛擬現(xiàn)實的開發(fā)軟件主要用OPENGL[1,4]、VRML[3]、VRP等，本課題利用虛擬現(xiàn)實平臺〔VRP〕軟件，根據(jù)飽滿電站的實際系統(tǒng)建立與實際一致的虛擬現(xiàn)場，再根據(jù)所收集到的各種故障及其所對應的狀態(tài)、信號和現(xiàn)場表現(xiàn)，在虛擬模型中將這些現(xiàn)象表現(xiàn)出來，力求與實際現(xiàn)象相一致，使受訓人員能夠在虛擬現(xiàn)實中得到與實際現(xiàn)場一樣的訓練。其詳細步驟如下：1、教員平臺和故障顯示平臺的建立此步工作可分為教員平臺和故障顯示平臺兩部分，分別由兩臺顯示器顯示。教員平臺能夠由教員設置故障的類型和地點，并觀看學員的操作經(jīng)過，對學員的操作打分，回放故障發(fā)生及保護動作經(jīng)過。在第二步工作完成后，教員平臺還能夠通過仿真軟件將設置的故障信號輸出給實際保衛(wèi)裝置。故障顯示平臺能夠顯示在運行值班室所反映出的故障信號，及相應的光字牌。2、計算機仿真與實際保衛(wèi)裝置的連接在教員平臺中建立大型電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真計算系統(tǒng)，將教員平臺設置的故障信號轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出給保護裝置，并將保衛(wèi)裝置的動作情況反映到故障顯示平臺上。3、虛擬現(xiàn)場的建立利用一臺顯示器構(gòu)建出一個與實際現(xiàn)場環(huán)境基本一致的虛擬現(xiàn)場，對應教員平臺所設置的故障，在故障地點顯示出相應得故障形式，并將該故障所對應的信號、報警以及光字牌反映到故障顯示平臺上，學員根據(jù)故障信號，通過學員機選擇所需工具，在虛擬現(xiàn)場根據(jù)處理方案，查找、處理故障。四、工作計劃進度20xx年xx月至20xx年xx月：學習VRP軟件，并構(gòu)建教員機平臺和故障顯示平臺。20xx年xx月至20xx年，建立大型電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真計算系統(tǒng)，并通過實時仿真進程控制系統(tǒng)使其與繼電保護裝置相連接。20xx年xx月至20xx年xx月，建立虛擬現(xiàn)場，并添加各種故障現(xiàn)象。五、研究中可能碰到的困難和解決辦法本課題最主要的問題就是工作量大，這就要求我必須提高效率，端正工作態(tài)度，確保已完成任務的質(zhì)量，并勤與導師溝通，力求仿真系統(tǒng)的真實性和人性化，便于日后對系統(tǒng)得擴大與升級。六、以下為參考文獻1陳天翼，邱家駒，邱淘西，電力系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實場景開發(fā)研究。電力系統(tǒng)及其自動化學報。2000,102龔慶武，姜芳芳，陳義飛。基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的變電站仿真培訓系統(tǒng)。電網(wǎng)技術(shù)。2005,12〔24〕3石文華，基于流媒體虛擬現(xiàn)實技術(shù)的電力教學培訓系統(tǒng)。山東電力技術(shù)。2006〔5〕4魯強，孔英會，賈俊敏，VR技術(shù)及其在電力仿真培訓系統(tǒng)中的應用，湖南電力，2004〔1〕5林向義。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在電力培訓中的應用。計算機仿真。2005,4〔4〕6JiangGuo,ZhaohuiLi,YitaoChen,YuewuWangandShijieCheng,VirtualEnvironmentConceptionforCBMofHydro-electricGeneratingUnits.7曾江華，陳曉明，金偉，江萬里，李遠青，MATLAB在電力系統(tǒng)仿真中的，人民長江，2006.11〔11〕8徐英，邵玉槐，薛永強，丁田力，基于PSASP的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性仿真分析，太原理工大學學報，2007,5〔3〕9韓麗娜，楊志堅，電磁暫態(tài)程序EMTP在電力系統(tǒng)的應用，山東電力高等專科學校學報10方舒燕，電力系統(tǒng)故障仿真軟件分析，企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2005.911商立群，賈文勝，電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真技術(shù)，儀器儀表學報，2005.812張浩，徐紅燕，彭道剛，黃云鷹，仿真技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用，系統(tǒng)仿真技術(shù)，2005.713呂崇德，姜學智，仿真技術(shù)在中國電力工業(yè)中的發(fā)展及應用，系統(tǒng)仿真學報，1999.814陶文偉，黃天戍，徐旭輝，秦建光，地區(qū)電網(wǎng)調(diào)度員培訓仿真系統(tǒng)的開發(fā)與應用，電網(wǎng)技術(shù)，2006.815程芳真，高祺瑞，呂崇德，當下電站仿真發(fā)展中的若干新技術(shù)與新應用，系統(tǒng)仿真學報，2002.216武成香，新型電站仿真系統(tǒng)構(gòu)建及電氣仿真應用，沿海企業(yè)與科技，2006〔3〕17A.Okapuu-vonVeh,R.J.Marceau〔M〕2,A.Malo~any〔M〕，DesignandOperationofaVirtualRealityOperator-Trainingsystem,IEEETransactionsonPowerSystems,1996.818象陽，袁榮湘，賀慶，張難得珍貴，基于VR技術(shù)的三維輸電網(wǎng)GIS系統(tǒng)的研究與應用，計算機應用19YuanRongxiang,XiangYan,TheResearchon3DGISforPowerTransmissionGridBasedonVRTechnology,2006InternationalConferenceonPowerSystemTechnology.20AgustinA,Irizarry-RiveraManuelA.Pdrez-QuitionesRudolphP.DarkenUsingVirtualWorldstoExploreElectricPowerGridsandPlant,29ASEElIECEFrontiersInEducationConference,1999.921申蔚，夏立友。虛擬現(xiàn)實技術(shù)[M].北京：希望電子出版社，2002.22AssfalgDSL,LevequeFT,M.MautrefCIT,P.NeelISRL.NigroENEL,M.PhilippouPPc,J.M.TanneauISRE,VicarioDS1G,.ZardettoENEL.ExperimentingAdvancedVisualizationintheOperationalContextofTransportationNetworks:theVENNProject23李蔚清，吳慧中，林昌年。變電站仿真培訓系統(tǒng)虛擬環(huán)境的研究與實現(xiàn)。系統(tǒng)仿真學報。2006,8〔18〕24胡慶夕，蘇建明，張繼紅。聚焦虛擬現(xiàn)實技術(shù)。機電一體化。2002〔6〕25E.ETamF.BadraR.J.MarceauM.A.MarinA.S.Malowany.AWeb-basedvirtualenvironmentforoperatortraining.IEEETransactionsonPowerSystems.1999,826PaulT.Breen,Jr.,P.E.,WalterG.Scott,P.E.VIRTUALREALITYAPPLICATI