基于虛擬實境技術(shù)的變電站三維仿真培訓(xùn)平臺的研制.pdf

1、變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，變電站的安全運行對維持電力系統(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，其中最重要的一點就是加強對人員培訓(xùn)的投入，設(shè)立專門的培訓(xùn)機構(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技能。從實際效果來看，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)的用戶界面與實際變電站有較大差距，其對現(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、真實場景又缺少互動，培訓(xùn)效果不理想。針對以上情況，可視化的、可交互的仿真培訓(xùn)系統(tǒng)便應(yīng)運而生了。論文提出了基于虛擬實景技術(shù)的三維分布式變電站仿真平臺的開發(fā)方法，取得成果包括： 1)以即將投運的500kV世博地下變電站為原型，分析了變電站特點，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)平臺和三維仿真平臺。著重研究了三維仿真平臺的開發(fā)。在明確三維仿真平臺要實現(xiàn)的功能的基礎(chǔ)上，確立了三維仿真平臺的設(shè)計目標(biāo)，分析實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)

3、的技術(shù)要點，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的開發(fā)方向，研究了分布式虛擬環(huán)境仿真技術(shù)要點，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； 3)研究了實現(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。把三維仿真平臺的模型抽象為：三維模型類，動作特性類，電氣特性類，數(shù)據(jù)接口類元

4、素構(gòu)成的模型?？偨Y(jié)了仿真變電站的所有電力設(shè)備，實現(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)，依照實際地下變電站的空間約束和布局特點組織虛擬場景，生動重現(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作為虛擬實境開發(fā)軟件；實現(xiàn)三維仿真平臺運行模式和擴(kuò)展模式功能相分離。 4)研究了三維仿真平臺和二維仿真平臺的實時交互控制，通過建立三維仿真平臺和二維仿

5、真平臺數(shù)據(jù)庫共享機制，實現(xiàn)在局域網(wǎng)內(nèi)以數(shù)據(jù)庫為橋梁的實時交互。在分析仿真培訓(xùn)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，對支撐仿真培訓(xùn)系統(tǒng)運行的各類數(shù)據(jù)作了歸類整理，把仿真平臺的數(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實現(xiàn)異構(gòu)平臺間數(shù)據(jù)共享和交互的方案。 5)就三維仿真平臺功能模塊的實現(xiàn)效果、可擴(kuò)展性以及可交互性等幾方面做了功能測試；就三維平臺運行的不同階