電網(wǎng)監(jiān)控中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研討31.ppt

1、,電網(wǎng)監(jiān)控中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研討,2,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的市場調(diào)研與初步研究,東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,虛擬現(xiàn)實(shí)的英語名稱是“VirtualReality”簡稱“VR”，它是計算機(jī)與用戶之間的一種更為理想化的人機(jī)界面形式。VR系統(tǒng)具有三個重要特征： 臨鏡性（Immersion）又稱臨場感 交互性（Interactivity） 想象性（Imagination）。 VR技術(shù)就是人們利用計算機(jī)生成一個逼真的三維虛擬環(huán)境，通過自然技能使用傳感設(shè)備與之相互作用的新技術(shù)。它與傳統(tǒng)的模擬技術(shù)完全不同，是將模擬環(huán)境、視景系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)合三為一。 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)于 90年代初開始進(jìn)入實(shí)用化階

2、段。之后，少數(shù)發(fā)達(dá)國家在經(jīng)濟(jì)、藝術(shù)乃至軍事領(lǐng)域開始應(yīng)用這種高新技術(shù)，并取得了顯著的效果。至 1999 年，VR 技術(shù)應(yīng)用更為廣泛，涉及航天、軍事、通信、醫(yī)療、教育、娛樂、圖形、建筑和商業(yè)等各個領(lǐng)域。,一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡介,3,虛擬現(xiàn)實(shí)有時還稱為：“信息空間”，“人工現(xiàn)實(shí)”，“合成環(huán)境“等，虛擬現(xiàn)實(shí)就是一種先進(jìn)的計算機(jī)用戶接口，它通過給用戶同時提供諸如視、聽、嗅、觸等各種直觀而又自然的實(shí)時感知交互手段、最大限度地方便用戶的操作，從而提高整個系統(tǒng)的工作效率。關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)的定義，我們可以簡單地理解為：利用計算機(jī)生成的能給人多種感官刺激的人機(jī)交互系統(tǒng)。,兩個方面含義： 第一是計算機(jī)生成的虛擬環(huán)境必須是

3、能給人提供多種感覺的感官刺激的環(huán)境，能讓人有“沉浸”的感覺，現(xiàn)在的技術(shù)水平，虛擬現(xiàn)實(shí)通常由視覺、聽覺和觸覺構(gòu)成。 其二是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是一種高級的人機(jī)交互系統(tǒng)，因此人機(jī)交互是虛擬現(xiàn)實(shí)的核心。,一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡介,虛擬環(huán)境,虛擬房間,虛擬汽車,虛擬人,一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡介,幾種典型虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用,電網(wǎng)監(jiān)控中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)越來越成熟，隨著各種技術(shù)、設(shè)備的改善，它在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用將會越來越受到重視。最讓人矚目的是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與DPS(數(shù)字化電力系統(tǒng))技術(shù)的結(jié)合，它們的結(jié)合將會在電力系統(tǒng)未來的發(fā)展方向“電力系統(tǒng)數(shù)字化”的進(jìn)程中顯

4、示出其強(qiáng)大的作用。 傳統(tǒng)的電力監(jiān)控系統(tǒng)（比如SCADA系統(tǒng)）一般基于二維組態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建，其運(yùn)行流程圖以二維一次接線圖，用2D圖形符號的方式顯示變電站內(nèi)所有用電設(shè)備和回路，為調(diào)度、集控中心提供瞬時電量（三相電流、三相電壓、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度、功率因數(shù)、頻率等）、各回路斷路器的運(yùn)行狀態(tài)、各回路的故障情況等實(shí)時信息。這種方式不能直觀地反映現(xiàn)場設(shè)備及電力運(yùn)行流程，只有二維畫面，無法給使用者以真實(shí)的三維感覺，難以與真實(shí)變電站同步變化。 為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)的不足，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)中，開發(fā)基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三維SCADA系統(tǒng)，解決其界面顯示、調(diào)度員感官的不足，提

5、供更人性化，更真實(shí)的仿真流程，同時能通過各種交互手段讓用戶與虛擬場景進(jìn)行交互，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行更有效的控制。 目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在電力自動化領(lǐng)域基本上處于研究和探索階段，實(shí)際領(lǐng)域的應(yīng)用很少，特別是國內(nèi)幾個大的電力自動化廠家，還沒有正式推出自己的基于虛擬現(xiàn)實(shí)的產(chǎn)品。目前主要是一些科研機(jī)構(gòu)和高校的相關(guān)專業(yè)對這方面進(jìn)行了一些相關(guān)的研究，還有一些小的公司開發(fā)了一些產(chǎn)品。,二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)國內(nèi)電力自動化領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀,（1）北京航空航天大學(xué)計算機(jī)系是國內(nèi)最早進(jìn)行VR研究、最有權(quán)威的單位之一，他們在虛擬現(xiàn)實(shí)中的視覺接口方面開發(fā)出了部分硬件，并提出了有關(guān)算法及實(shí)現(xiàn)方法；實(shí)現(xiàn)了分布式虛擬環(huán)境網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，建立了網(wǎng)上

6、虛擬現(xiàn)實(shí)研究論壇。 （2）浙江大學(xué)CAD&CG國家重點(diǎn)實(shí)驗室開發(fā)出了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實(shí)時 漫游系統(tǒng)。另外，他們還研制出了在虛擬環(huán)境中一種新的快速漫游算法和一種遞進(jìn)網(wǎng)格的快速生成算法。 （3）哈爾濱工業(yè)大學(xué)計算機(jī)系已經(jīng)成功地虛擬出了人的高級行為中特定人臉圖象的合成，表情的合成和唇動的合成等技術(shù)問題，并正在研究人說話的頭勢和手勢動作，語音和語調(diào)的同步等。 （4）清華大學(xué)計算機(jī)科學(xué)和技術(shù)系對虛擬現(xiàn)實(shí)和臨場感的方面進(jìn)行了研究。 他們還針對室內(nèi)環(huán)境水平特征豐富的特點(diǎn)，提出借助圖象變換，使立體視覺圖象中對應(yīng)水平特征呈現(xiàn)形狀一致性，以利于實(shí)現(xiàn)特征匹配，并獲取物體三維結(jié)構(gòu)的新穎算法。,二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)國

7、內(nèi)電力自動化領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀,（5）西安交通大學(xué)信息工程研究所對虛擬現(xiàn)實(shí)中的關(guān)鍵技術(shù)立體顯示技術(shù)進(jìn)行了研究。他們在借鑒人類視覺特性的基礎(chǔ)上提出了一種基于JPEG標(biāo)準(zhǔn)壓縮編碼新方案，并獲得了教高的壓縮比、信噪比以及解壓速度，并且已經(jīng)通過實(shí)驗結(jié)果證明了這種方案的優(yōu)越性。 （6）中國科技開發(fā)院威海分院主要研究虛擬現(xiàn)實(shí)中視覺接口技術(shù)，完成了虛擬現(xiàn)實(shí)中的體視圖象對算法回顯及軟件接口。他們在硬件開發(fā)上已經(jīng)完成了LCD紅外立體眼鏡，并且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化。 （7）北方工業(yè)大學(xué)CAD研究中心是我國最早開展計算機(jī)動畫研究的單位之一，中國第一部完全用計算機(jī)動畫技術(shù)制作的科教片相似就出自該中心。關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)的研究已經(jīng)完成

8、了2個“863”項目，完成了體視動畫的自動生成部分算法與合成軟件處理，完成了VR圖象處理與演示系統(tǒng)的多媒體平臺及相關(guān)的音頻資料庫，制作了一些相關(guān)的體視動畫光盤。 （8）國防科技大學(xué)開發(fā)了一個基于Internet 的三維虛擬漫游環(huán)境Universe3D。,二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)國內(nèi)電力自動化領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀,電網(wǎng)監(jiān)控中的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,基于三維VR技術(shù)的虛擬變電站和變電站操作員仿真培訓(xùn)系統(tǒng)是將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與SCADA技術(shù)結(jié)合應(yīng)用的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。本系統(tǒng)是在借鑒了傳統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)使用模式的基礎(chǔ)上提出的新型電力監(jiān)控系統(tǒng)，用于彌補(bǔ)傳統(tǒng)電力監(jiān)控系統(tǒng)不能直觀顯示

9、現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)時狀態(tài)和電力運(yùn)行流程的不足。 系統(tǒng)基于3D虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過數(shù)據(jù)交換與SCADA系統(tǒng)等進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)交換，由實(shí)時數(shù)據(jù)驅(qū)動3D顯示，為調(diào)控中心提供變電站當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的3D虛擬變電站場景，使調(diào)控中心能“身臨其境”，直觀、逼真的觀察變電站電力設(shè)備的狀態(tài)，并對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)虛擬場景和現(xiàn)實(shí)場景的實(shí)時同步。同時系統(tǒng)還提供3D仿真培訓(xùn)和記錄回放功能。,三、東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,根據(jù)目前我們的開發(fā)能力和技術(shù)積累情況，系統(tǒng)的開發(fā)分為一期和二期兩個階段實(shí)施。 一期開發(fā)實(shí)現(xiàn)通用的虛擬現(xiàn)實(shí)平臺的開發(fā)并以此為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)3D變電站設(shè)備實(shí)時監(jiān)控功能。同時具備場景、設(shè)備、參

10、數(shù)編輯能力-虛擬現(xiàn)實(shí)編輯器。目前虛擬現(xiàn)實(shí)展示工具已經(jīng)開發(fā)完成，并已經(jīng)在遼寧朝陽投入運(yùn)行。 二期開發(fā)實(shí)現(xiàn)3D變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，并在虛擬現(xiàn)實(shí)編輯器的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)虛擬變電站的3D模型庫和組態(tài)配置工具，用戶可以此為基礎(chǔ)自由構(gòu)建其他變電站的三維實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)。,三、東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,三、東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,系統(tǒng)功能模塊,三、東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,虛擬現(xiàn)實(shí)支持平臺是虛擬應(yīng)用的基礎(chǔ)。不解決好虛擬現(xiàn)實(shí)平臺問題，一切的應(yīng)用都是空中樓閣。 虛擬現(xiàn)實(shí)支持平臺要解決的是模型的導(dǎo)入、整理以及場景的渲染、漫游、交互與

11、后續(xù)應(yīng)用的開發(fā)支持問題。,三、東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺,1,建模技術(shù)的流程研究 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用，模型、場景的建立是一個重要前提和重要方面，建模的成功與否關(guān)系到渲染的效果和應(yīng)用的成功。 建模技術(shù)與我們的開發(fā)工作無關(guān)，它是使用現(xiàn)成的商業(yè)軟件，例如3DMax、Pro/E，建立我們需要的變電站模型、場景，然后倒入我們的系統(tǒng)中使用。在用戶現(xiàn)場的工程服務(wù)中，估計至少要占90%以上的工作量。 因此必須探索出一條快速、簡捷、優(yōu)化的建模流程，并編寫出一套相應(yīng)的建模手冊。,三、東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺,1,虛擬現(xiàn)實(shí)

12、平臺的實(shí)現(xiàn) 建模工具：3DMax 開發(fā)平臺：OSG(Open Scene Graph)，QT4,三、東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺,1,虛擬現(xiàn)實(shí)軟件開發(fā)平臺 是一款通用的虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)平臺，它以虛擬現(xiàn)實(shí)平臺為基礎(chǔ)，提供復(fù)雜場景圖形、聲音、交互操作、干涉檢查等多方面的支持，從而可以簡化應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，提高應(yīng)用系統(tǒng)的功能和性能。平臺系統(tǒng)表現(xiàn)為一個視景和聲音開發(fā)支撐平臺和多個開發(fā)支持工具（幾何對象干涉檢查工具包、通用虛擬手開發(fā)工具包、不規(guī)則幾何體構(gòu)造工具等，根據(jù)需要待定），用戶使用平臺自身提供的開發(fā)模板和開發(fā)工具，即可進(jìn)行VR系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用。 虛擬現(xiàn)實(shí)基

13、礎(chǔ)平臺與開發(fā)平臺的實(shí)現(xiàn)可合二為一。,虛擬現(xiàn)實(shí)軟件開發(fā)平臺 VSM 至少要提供的主要功能模塊 核心功能模塊：公共資源、進(jìn)程線程和時序管理，協(xié)調(diào)其他各子功能模塊的動作；啟動和終止整個軟件。 輸入設(shè)備模塊：支持所有的輸入設(shè)備，并實(shí)時更新它們的狀態(tài)，獲取當(dāng)前的用戶輸入；允許其它子模塊向其注冊所需命令，檢測當(dāng)前輸入信號，若為已注冊的命令，將其分配給相應(yīng)子模塊的命令列表。 應(yīng)用管理模塊：創(chuàng)建并管理虛擬世界所需的各種數(shù)據(jù)，如外部場景、玩家、各種聲音等；通過輸入設(shè)備模塊讀取用戶輸入的仿真信號，執(zhí)行各種仿真操作，以實(shí)時修改虛擬世界的數(shù)據(jù)，完成仿真計算；向輸入設(shè)備模塊注冊命令，并實(shí)時檢查其命令列表，執(zhí)行命令操作。

14、 輸出模塊：支持輸出各種感觀效果的外設(shè)，如視、聽、觸、動感等；讀取應(yīng)用管理模塊中虛擬世界的各種數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)的外設(shè)輸出；想輸入設(shè)備模塊注冊命令，實(shí)時檢測輸入命令并執(zhí)行相關(guān)操作。,三、東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺,1,虛擬現(xiàn)實(shí)軟件開發(fā)平臺 模型預(yù)處理模塊：支持對CAD或者其他幾何建模軟件導(dǎo)出的渲染幾何模型進(jìn)行二次處理，如進(jìn)行空間八叉樹分割、模型格式轉(zhuǎn)換、頂點(diǎn)法向修復(fù)等，以獲得最好的渲染性能及渲染效果。 局域網(wǎng)通信模塊：基于下一代平臺網(wǎng)絡(luò)支持的局域網(wǎng)通信軟件，提供局域網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)通信功能以及文件傳輸功能。 并行渲染支持模塊：支持在基于高速局域網(wǎng)的計算機(jī)集群中

15、建立統(tǒng)一的虛擬場景樹管理，如場景樹建立、同步、修改、刪除等，使得并行渲染成為可能。 渲染結(jié)點(diǎn)模塊：接收來自用戶結(jié)點(diǎn)的場景樹信息，應(yīng)用當(dāng)前最新的圖形渲染技術(shù)進(jìn)行渲染并傳送給圖像處理結(jié)點(diǎn)，該模塊提供需要局域網(wǎng)通信模塊和并行渲染支持模塊提供支持。 圖像處理模塊：對圖像提供合并、邊緣融合、幾何矯正、文件保存等功能，并能將圖像直接寫入到顯卡內(nèi)存中。,三、東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺,1,系統(tǒng)營造的3D虛擬變電站場景主要是由各種3D電力設(shè)備（例如變電站中的變壓器、母線、刀閘，及室內(nèi)電力監(jiān)控儀表等）組成，將不同3D設(shè)備逐一安排布置于虛擬環(huán)境之后，詳加描述設(shè)備行為的

16、能力(如設(shè)備模型的顏色變化和形態(tài)變化等)，再采用光源、背景和控制面的調(diào)和襯托，就產(chǎn)生了逼真的3D虛擬變電站場景。 系統(tǒng)營造的3D虛擬變電站場景是實(shí)時的，通過數(shù)據(jù)與SCADA系統(tǒng)等進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)交換，由實(shí)時數(shù)據(jù)驅(qū)動3D顯示，以達(dá)到在3D虛擬變電站場景中對電力設(shè)備進(jìn)行實(shí)時監(jiān)視與控制的功能。,三、東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,變電站實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng),2,三維場景編輯：在用戶進(jìn)行3DMax場景建模后，把場景導(dǎo)入我們的工程里，并對場景和其中的設(shè)備進(jìn)行編輯。包括場景的顯示屬性設(shè)置；增加、刪除、移動、復(fù)制、粘貼設(shè)備；設(shè)備的顯示屬性設(shè)置、參數(shù)設(shè)置等。完成類似于傳統(tǒng)SCADA繪圖包的功能。

17、三維場景漫游：可在變電站三維場景中進(jìn)行漫游，包括“室外漫游”、“控制室觀察”、“自動路徑漫游”、“室外全景”等各種模式，并可用鍵盤或鼠標(biāo)與3D場景進(jìn)行人機(jī)交互；（通過建模人員精細(xì)建模后，系統(tǒng)平臺加載建模文件，實(shí)現(xiàn)基本三維場景漫游，包括實(shí)現(xiàn)對場景的拉近、放遠(yuǎn)，左、右、上、下移動，即平臺基本漫游功能） 實(shí)時狀態(tài)顯示：通過設(shè)備顏色、形態(tài)上的變化，直觀地反映出設(shè)備的實(shí)時狀態(tài)，例如變壓器油溫過高時，變壓器三維模型變?yōu)榧t色；（建立一個對照表，即關(guān)鍵電力設(shè)備與3DMAX模型的對照）,三、東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,變電站實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng),2,實(shí)時運(yùn)行參數(shù)顯示：在三維場景中點(diǎn)選設(shè)備，可

18、查看設(shè)備的各種實(shí)時運(yùn)行參數(shù)；（實(shí)時數(shù)據(jù)即我們的內(nèi)存庫，現(xiàn)在的問題是如何與三維平臺框架通信的問題（解決辦法是在內(nèi)存庫與三維平臺間做一個接口，最好的接口方式是WebService），因為三維平臺不像我們可視化二維平臺全面展示實(shí)時數(shù)據(jù)，我們只需要對點(diǎn)先設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)展示，所以當(dāng)點(diǎn)選設(shè)備后，我們再去查詢實(shí)時數(shù)據(jù)，這個過程我想應(yīng)該很容易實(shí)現(xiàn)。 故障定位與分級告警：當(dāng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)發(fā)生異常時，三維場景會自動定位到異常設(shè)備，根據(jù)報警設(shè)置的等級，異常設(shè)備模型發(fā)生形態(tài)變化，并自動顯示系統(tǒng)異常運(yùn)行參數(shù)值，結(jié)合報警器進(jìn)行分級報警；（做一個類似我們可視化的告警服務(wù)器，實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，或就用我們的告警服務(wù)器進(jìn)行改造。改造內(nèi)容

19、包括：加一個設(shè)備模型對照設(shè)備表，如果該設(shè)備出現(xiàn)設(shè)備異常，先通過內(nèi)存庫設(shè)備信息找到模型，調(diào)用程序控制設(shè)備變色，包括發(fā)生動作變化）,三、東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,變電站實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng),2,運(yùn)行控制：可通過在三維場景中用鼠標(biāo)點(diǎn)擊選擇設(shè)備或在三維控制室中操作控制開關(guān)對3D變電站的設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行控制。例如在室內(nèi)電力監(jiān)控儀表上進(jìn)行刀閘開合的操作，室外三維場景中相應(yīng)的刀閘模型實(shí)時呈現(xiàn)直觀的開合形狀。（對某個設(shè)備的狀態(tài)控制我們DEMO中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)某個刀閘的打開，合并操作動作。這個功能不是很難，因為我們有對照表，通過對照表，取到該設(shè)備模型節(jié)點(diǎn)，但需要對該模型建立DOF子節(jié)點(diǎn)，即動作節(jié)點(diǎn)，

20、調(diào)用它的動作節(jié)點(diǎn)，即可控制模型動作） 大屏幕顯示支持 記錄回放支持：根據(jù)用戶需要，回放歷史數(shù)據(jù)、事項等。,三、東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,變電站實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng),2,虛擬變電站仿真培訓(xùn)系統(tǒng)能模擬變電站正常、異常和故障時的各種工況及操作過程，如設(shè)備巡視、設(shè)備投運(yùn)、調(diào)整變壓器分接頭以及斷路器跳閘等7。在虛擬變電站內(nèi)，如果受訓(xùn)人員的模擬操作改變了變電站的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，電力系統(tǒng)仿真軟件將自動重新計算并將仿真結(jié)果立即傳送給虛擬保護(hù)自動裝置；再由這些裝置立即進(jìn)行計算并做出正確反應(yīng)，模擬操作的過程和結(jié)果就與實(shí)際現(xiàn)場基本一致。 仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的交互設(shè)備可以考慮利用頭盔顯示器、三維鼠標(biāo)和數(shù)

21、據(jù)手套等虛擬現(xiàn)實(shí)交互工具來提高用戶與虛擬場景以及現(xiàn)場的交互能力。受訓(xùn)者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等交互設(shè)備，便可將自己置身于虛擬環(huán)境中，成為虛擬環(huán)境中的一員。受訓(xùn)者與虛擬環(huán)境中的各種對象的相互作用，就如同在現(xiàn)實(shí)世界中的一樣。當(dāng)受訓(xùn)者移動頭部時，虛擬環(huán)境中的圖像也實(shí)時地跟隨變化，拿起物體可使物體隨著手的移動而運(yùn)動，而且還可以聽到三維仿真聲音。受訓(xùn)者在虛擬環(huán)境中，一切感覺都是那么逼真，有一種身臨其境的感覺。,三、東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,變電站運(yùn)行人員仿真培訓(xùn)功能,3,仿真變電站的監(jiān)控系統(tǒng)（仿真SCADA系統(tǒng)）：該功能針對仿真變電站系統(tǒng)，潮流數(shù)據(jù)由實(shí)際的SCADA系統(tǒng)接

22、入，完全模仿實(shí)際變電站的運(yùn)行狀態(tài)，教練和學(xué)員可以在此仿真SCADA系統(tǒng)上進(jìn)行訓(xùn)練和學(xué)習(xí)，包括：動態(tài)潮流、頻率、電壓、主變油溫等運(yùn)行參數(shù)在三維場景中的實(shí)時顯示，變壓器和母線的負(fù)荷狀態(tài)、刀閘/開關(guān)狀態(tài)在三維場景中的直觀體現(xiàn)等功能。 系統(tǒng)的正常運(yùn)行與操作仿真：該功能包括運(yùn)行方式及工況的設(shè)置與存儲，可以靈活多樣地選擇運(yùn)行方式。每種運(yùn)行方式下的變化則涉及正常操作仿真，包括母線刀閘操作和主變與線路投退及旁代等系統(tǒng)所有的正常操作。工況則可根據(jù)不同運(yùn)行方式任意設(shè)置24 h的負(fù)荷曲線，并以此進(jìn)行正常運(yùn)行狀態(tài)下的潮流計算。,三、東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,變電站運(yùn)行人員仿真培訓(xùn)功能,3

23、,故障、事故處理訓(xùn)練：教員可以在仿真培訓(xùn)教練員工作站上方便地改變系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并可設(shè)置不同時間、不同地點(diǎn)的各種異常及故障；仿真系統(tǒng)能模擬系統(tǒng)發(fā)生各種事故后的運(yùn)行狀態(tài)，并在虛擬變電站平臺上產(chǎn)生三維模型顏色、形狀、顯示量的變化，構(gòu)建出系統(tǒng)故障或事故后的三維場景；學(xué)員可根據(jù)這些信息直觀地判斷故障類型及位置，并在教員的配合下隔離故障、消除故障，從而恢復(fù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。變電系統(tǒng)的異常仿真包括：主變與線路過負(fù)荷，主變漏油超溫，PT與CT斷線，控制回路斷線等。除可設(shè)置故障外，還可以仿真由于誤操作引起的故障。 專家系統(tǒng)操作票功能：專家系統(tǒng)操作票能開出所有現(xiàn)場操作任務(wù)的正確操作票，同時它分為考核和培訓(xùn)兩種不同

24、的運(yùn)行模式：考核模式下專家系統(tǒng)對學(xué)員的操作步驟不作任何提示，最后根據(jù)操作的正確程度給出評價；培訓(xùn)模式下專家系統(tǒng)對學(xué)員的操作步驟加以提示，直至操作正確才可繼續(xù)進(jìn)行。（這個功能像玩游戲一樣，關(guān)鍵是要記錄用戶的操作步驟，根據(jù)步驟再來統(tǒng)計每步的得分，給出對應(yīng)評價）。,三、東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,變電站運(yùn)行人員仿真培訓(xùn)功能,3,1）仿真一次設(shè)備及其就地操作系統(tǒng)：采用虛擬現(xiàn)實(shí)三維場景仿真，逼真地再現(xiàn)變電站現(xiàn)場場地、變壓器、母線、斷路器、隔離開關(guān)、接地刀閘、操作機(jī)構(gòu)、電壓互感器、電流互感器、電抗器、電容器、高壓熔斷器、站用變壓器等一次設(shè)備及設(shè)備的操作過程、動作過程和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。對部分事故，可再現(xiàn)事故場景。還可以逼真地模擬天氣情況，如霧天、下雨、下雪等。 現(xiàn)場設(shè)備的多媒體視景仿真主要用于：現(xiàn)場設(shè)備操作、設(shè)備狀態(tài)檢查、設(shè)備巡視檢查、操作和事故過程演示等仿真功能滿足各種運(yùn)行方式下的倒閘操作、操作檢查、安全措施、事故處理、故障查找、異常工況及設(shè)備巡視等的需要。就地操作、現(xiàn)場檢查和設(shè)備巡視采用實(shí)際設(shè)備虛擬現(xiàn)實(shí)三維模型加照片貼圖方式進(jìn)行仿真。,三、東方電子虛擬現(xiàn)實(shí)通用平臺與虛擬變電站及仿真培訓(xùn)系統(tǒng)簡介,變電站運(yùn)行人員仿真