潘 睿 婁廣鑫 史 勁

（國網(wǎng)四川省電力公司成都供電公司，610054）

三維配網(wǎng)運檢綜合仿真系統(tǒng)項目通過驗收

潘 睿 婁廣鑫 史 勁

（國網(wǎng)四川省電力公司成都供電公司，610054）

三維配網(wǎng)運檢綜合仿真系統(tǒng)項目是借助虛擬現(xiàn)實技術，同時結合電力公司配網(wǎng)運檢研究成果以及實踐經(jīng)驗，建立起來的一個三維配網(wǎng)運檢綜合仿真系統(tǒng)。三維配網(wǎng)運檢綜合仿真系統(tǒng)比起傳統(tǒng)的配網(wǎng)運檢培訓方式而言，具有更加明顯的優(yōu)勢。為了能夠為我國智能電網(wǎng)的建設起到一定的推動作用，本文以三維配網(wǎng)運檢綜合仿真系統(tǒng)項目為主要研究對象，分析其中的技術支持以及相關技術。

三維配網(wǎng) 仿真系統(tǒng) 虛擬現(xiàn)實

引言

三維配網(wǎng)運檢綜合仿真系統(tǒng)項目中的仿真培訓模式安全新高、成本低、互動性強等特點，能夠從多個角度、多個層面提高培訓效果，有效推動了配網(wǎng)運檢培訓的質(zhì)量。三維配網(wǎng)運檢綜合仿真系統(tǒng)項目的誕生有著十分重要的實際意義，這與目前的仿真培訓工作現(xiàn)狀有著重要的關聯(lián)。特別是在計算機技術、網(wǎng)絡通信技術等相關技術的不斷發(fā)展的今天，仿真培訓的優(yōu)勢和作用越來越明顯，這種有效的培訓手段能夠更快、更好的達到培訓要求。

1. 三維配網(wǎng)運檢綜合仿真系統(tǒng)優(yōu)勢以及功能

（1）三維運檢綜合仿真系統(tǒng)具有較高的仿真性、可操作性、對應性的特點，能夠充分保證培訓工作人員的安全的基礎上提高培訓效果。其中仿真性是指綜合仿真系統(tǒng)實現(xiàn)對運檢工作現(xiàn)場、工作流程以及操作的全仿真過程[1]。受訓人員在虛擬場景中，可以通過自有變化虛擬場景的視角，從而觀察到所有元件以及其他動作細節(jié)，實現(xiàn)了對作業(yè)現(xiàn)場的仿真。可操作性提供給了培訓人員最真實的操作方式[2]。對應性是指綜合仿真系統(tǒng)會有一個針對性的培訓，根據(jù)不同的電壓等級、不同的作業(yè)項目進行運檢工作的講解，或者是針對測量接地電阻等等具體的運行工作進行講解，另外就是針對培訓對象的不同基礎、不同能力以及不同培訓狀況的人員具有一個針對性的培訓。

（2）三維配網(wǎng)運檢綜合仿真系統(tǒng)的功能包括基礎分析、仿真訓練、考核評價以及培訓管理。其中基礎分析又包括線路結構、設備狀態(tài)、基本知識。仿真訓練包括資料查詢、項目練習。考核評價包括理論考試和實操考試。培訓管理包括賬號管理、考核評定、資料管理。其中的基礎分析主要是對配電網(wǎng)中的桿塔、基礎、接地裝置等一一展示出來，讓培訓人員了解相關的基本知識。仿真訓練作為整個系統(tǒng)中的重點，主要是幫助培訓人員提升操縱技能，通過各種作業(yè)項目讓培訓人員進行虛擬的操作中，培訓人員可以通過設備與虛擬場景進行交互，掌握相關流程和關鍵。該過程不僅可以實現(xiàn)單人練習，也可以進行多人的協(xié)同作業(yè)[3]。在考核評價中，其目的是了解在階段性培訓之后培訓人員的一個知識的掌握情況，理論考試主要了解培訓人員電力安全操作、工器具使用等等，實操考試是讓培訓人員進行到仿真訓練中對其進行各種操作的考核，檢測其實操水平。培訓管理工作貫穿于整個仿真系統(tǒng)的運行工作中，不同的功能由不同的管理員控制，不同的人員可以根據(jù)自己的需要登錄系統(tǒng)。

2. 三維配網(wǎng)運檢綜合仿真系統(tǒng)的結構

從結構上劃分，三維配網(wǎng)運檢綜合仿真系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)采集、仿真計算、三維場景、輔助教學以及常規(guī)操作和常見故障模型庫。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是對配電網(wǎng)絡潮流分布進行計算，借助三維配網(wǎng)運檢綜合仿真系統(tǒng)中較高的自動化程度，可以直接利用其中的各種終端數(shù)據(jù)進行輸入數(shù)據(jù)的采集，或者是利用SCADA數(shù)據(jù)。其中的三維場景就是借助虛擬現(xiàn)實技術，呈現(xiàn)出一個與實際場景相似的虛擬現(xiàn)場場景，整個場景中包含了配網(wǎng)系統(tǒng)中的各種設備、儀器模型以及與其他系統(tǒng)連接的數(shù)據(jù)通信的接口，是整個系統(tǒng)最核心、最重要的部分。輔助教學根據(jù)培訓人員的操作以及出現(xiàn)的故障提出針對性的處理方案[4]。常規(guī)操作和常見故障模型庫中涵蓋了配電網(wǎng)日常的操作流程以及規(guī)范，和常見故障的一些表現(xiàn)形式以及對應的處理方法。

3. 三維配網(wǎng)運檢綜合仿真系統(tǒng)內(nèi)部構成

3.1 虛擬現(xiàn)實技術作為基礎

利用虛擬現(xiàn)實技術創(chuàng)建出一個高度逼真的模擬自然環(huán)境，將其合成最終形成一個接近實際場景的效果。虛擬現(xiàn)實技術最重要的特征就是能夠將現(xiàn)實場景出現(xiàn)在虛擬空間中，能夠幫助用戶和計算機提供一個良好的互動平臺，加上設計出的虛擬環(huán)境具有一定的獨創(chuàng)性和自主性。這種具有一定交互性的系統(tǒng)方式讓人機達到一個更好的合作狀態(tài)。在仿真環(huán)境中，虛擬世界是有機運轉的，其應用范圍已經(jīng)擴大至軍事仿真、影視等等方面，通過利用虛擬技術能夠大大降低培訓成本，還能夠有效解決一些核心問題。

3.2 虛擬現(xiàn)實建模

虛擬現(xiàn)實建模工具中包含了虛擬現(xiàn)實建模語言、Java 3D API等。其中Java 3D API的應用需要扎實的編程能力，才能夠對其開發(fā)應用[5]。虛擬現(xiàn)實建模語言屬于描述交互式三維世界和對象的描述性語言，其能夠將描述對象組合到虛擬的場景中，例如當設計者將整個圖形文件設計好之后，培訓人員只需要通過一個瀏覽器就能夠進入到形象、效果十分逼真的三維虛擬世界中，單擊一個文件就能夠進入到虛擬現(xiàn)實建模語言中，能夠幫助用戶在不同的虛擬世界中完成跨越。利用虛擬現(xiàn)實建模語言豐富了整個虛擬環(huán)境，實現(xiàn)虛擬場景中物體的運動，隨意的播放聲音和影像。這種具有三維功能的三維配網(wǎng)運檢綜合仿真系統(tǒng)通過深入利用虛擬現(xiàn)實技術，將三維影像、三維動畫等表現(xiàn)出來，能夠幫助培訓人員進入到一個貼近真實場景的虛擬場景中，通過聲音加強培訓人員的感覺，通過場景再現(xiàn)提高培訓人員的積極性，可以容納多人進行在線學習，有效解決了仿真培訓設備不足、時間受限等問題。同時通過虛擬場景將現(xiàn)實場景的再現(xiàn)，能夠避免危險操作，通過聲音的提醒讓學員仿佛置身在現(xiàn)實場景中，提高其應急處理能力。

4. 結合實例進行三維配網(wǎng)運檢綜合仿真系統(tǒng)的分析

為了能夠最大限度的保證三維模擬場景能夠對使用者造成視覺上的沖擊，這就要求場景的設置一定要越真實越好。本部分先設計出模型的各個零部件，再進行整體裝配，通過貼圖系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)等等提高三維模型的真實度。

利用Quest 3d作為整個仿真系統(tǒng)搭建的平臺，將建立的三維模型導入到Quest 3d中，利用Quest 3d實現(xiàn)交互功能的最大化。使用包圍盒方法進行實時碰撞檢測，這是因為在仿真訓練本身就是模擬現(xiàn)實中出現(xiàn)的各種問題，例如在碰撞檢測中就是要檢測不同的模型是否發(fā)生了碰撞，由于虛擬場景中三維模型不會出現(xiàn)穿透，因此就需要采用這種方式進行實驗，這種方法的通過建立對象的包圍盒層次來逐漸閉經(jīng)對象的幾何模型，通過利用形狀簡單的包圍盒模擬出復雜的幾何對象進行碰撞實驗。通過利用Quest 3d能夠有效解決碰撞問題，使得整個場景的仿真更加具有真實性。

5 .結語

三維配網(wǎng)運檢綜合仿真系統(tǒng)能夠獲取到實時或者數(shù)據(jù)庫的仿真數(shù)據(jù)，對配電網(wǎng)進行實時運行狀態(tài)的跟蹤，對還原現(xiàn)實場景、提高培訓質(zhì)量有著積極意義。目前我國在2012年11月30日由武漢南瑞、浙江省電力公司共同承擔的國家電網(wǎng)公司管理科技項目“三維配網(wǎng)運檢綜合仿真系統(tǒng)研發(fā)與設備試制”在武漢通過驗收。會議中設計研發(fā)的三維配網(wǎng)運檢綜合仿真系統(tǒng)符合驗收條件，一致同意通過驗收。這個系統(tǒng)的驗收對對銅我國智能電網(wǎng)的建設有著積極意義。

[1]高捷,何斌棋. 縣級供電公司配網(wǎng)運行綜合管控機制建設探索[J].中國電力教育,2013,52(30):217-218.

[2]莫莉,羅興春. 配電網(wǎng)生產(chǎn)運行仿真系統(tǒng)遠程培訓的探索與實踐[J].中國電力教育,2014,22(15):260-261+263.

[3]張喜平,梅柏杉,王麗芳等.大電網(wǎng)聯(lián)合仿真培訓系統(tǒng)設計[J].低壓電器,2011,17(13):33-37.

[4]楊建國,黃玲,高劍鋒.三維仿真技術在城市規(guī)劃中的應用[J].上海城市規(guī)劃,2007,19(06):44-47.

[5]吳慧.配網(wǎng)調(diào)控一體化運維體系建設研究[J].中國高新技術企業(yè),2015,18(05):137-138.

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1007-6344（2015）12-0207-01