三维配网运检综合仿真系统项目通过验收

潘 睿 娄广鑫 史 劲

（国网四川省电力公司成都供电公司，610054）

三维配网运检综合仿真系统项目通过验收

潘 睿 娄广鑫 史 劲

（国网四川省电力公司成都供电公司，610054）

三维配网运检综合仿真系统项目是借助虚拟现实技术，同时结合电力公司配网运检研究成果以及实践经验，建立起来的一个三维配网运检综合仿真系统。三维配网运检综合仿真系统比起传统的配网运检培训方式而言，具有更加明显的优势。为了能够为我国智能电网的建设起到一定的推动作用，本文以三维配网运检综合仿真系统项目为主要研究对象，分析其中的技术支持以及相关技术。

三维配网 仿真系统 虚拟现实

引言

三维配网运检综合仿真系统项目中的仿真培训模式安全新高、成本低、互动性强等特点，能够从多个角度、多个层面提高培训效果，有效推动了配网运检培训的质量。三维配网运检综合仿真系统项目的诞生有着十分重要的实际意义，这与目前的仿真培训工作现状有着重要的关联。特别是在计算机技术、网络通信技术等相关技术的不断发展的今天，仿真培训的优势和作用越来越明显，这种有效的培训手段能够更快、更好的达到培训要求。

1. 三维配网运检综合仿真系统优势以及功能

（1）三维运检综合仿真系统具有较高的仿真性、可操作性、对应性的特点，能够充分保证培训工作人员的安全的基础上提高培训效果。其中仿真性是指综合仿真系统实现对运检工作现场、工作流程以及操作的全仿真过程[1]。受训人员在虚拟场景中，可以通过自有变化虚拟场景的视角，从而观察到所有元件以及其他动作细节，实现了对作业现场的仿真。可操作性提供给了培训人员最真实的操作方式[2]。对应性是指综合仿真系统会有一个针对性的培训，根据不同的电压等级、不同的作业项目进行运检工作的讲解，或者是针对测量接地电阻等等具体的运行工作进行讲解，另外就是针对培训对象的不同基础、不同能力以及不同培训状况的人员具有一个针对性的培训。

（2）三维配网运检综合仿真系统的功能包括基础分析、仿真训练、考核评价以及培训管理。其中基础分析又包括线路结构、设备状态、基本知识。仿真训练包括资料查询、项目练习。考核评价包括理论考试和实操考试。培训管理包括账号管理、考核评定、资料管理。其中的基础分析主要是对配电网中的杆塔、基础、接地装置等一一展示出来，让培训人员了解相关的基本知识。仿真训练作为整个系统中的重点，主要是帮助培训人员提升操纵技能，通过各种作业项目让培训人员进行虚拟的操作中，培训人员可以通过设备与虚拟场景进行交互，掌握相关流程和关键。该过程不仅可以实现单人练习，也可以进行多人的协同作业[3]。在考核评价中，其目的是了解在阶段性培训之后培训人员的一个知识的掌握情况，理论考试主要了解培训人员电力安全操作、工器具使用等等，实操考试是让培训人员进行到仿真训练中对其进行各种操作的考核，检测其实操水平。培训管理工作贯穿于整个仿真系统的运行工作中，不同的功能由不同的管理员控制，不同的人员可以根据自己的需要登录系统。

2. 三维配网运检综合仿真系统的结构

从结构上划分，三维配网运检综合仿真系统包含数据采集、仿真计算、三维场景、辅助教学以及常规操作和常见故障模型库。数据采集系统是对配电网络潮流分布进行计算，借助三维配网运检综合仿真系统中较高的自动化程度，可以直接利用其中的各种终端数据进行输入数据的采集，或者是利用SCADA数据。其中的三维场景就是借助虚拟现实技术，呈现出一个与实际场景相似的虚拟现场场景，整个场景中包含了配网系统中的各种设备、仪器模型以及与其他系统连接的数据通信的接口，是整个系统最核心、最重要的部分。辅助教学根据培训人员的操作以及出现的故障提出针对性的处理方案[4]。常规操作和常见故障模型库中涵盖了配电网日常的操作流程以及规范，和常见故障的一些表现形式以及对应的处理方法。

3. 三维配网运检综合仿真系统内部构成

3.1 虚拟现实技术作为基础

利用虚拟现实技术创建出一个高度逼真的模拟自然环境，将其合成最终形成一个接近实际场景的效果。虚拟现实技术最重要的特征就是能够将现实场景出现在虚拟空间中，能够帮助用户和计算机提供一个良好的互动平台，加上设计出的虚拟环境具有一定的独创性和自主性。这种具有一定交互性的系统方式让人机达到一个更好的合作状态。在仿真环境中，虚拟世界是有机运转的，其应用范围已经扩大至军事仿真、影视等等方面，通过利用虚拟技术能够大大降低培训成本，还能够有效解决一些核心问题。

3.2 虚拟现实建模

虚拟现实建模工具中包含了虚拟现实建模语言、Java 3D API等。其中Java 3D API的应用需要扎实的编程能力，才能够对其开发应用[5]。虚拟现实建模语言属于描述交互式三维世界和对象的描述性语言，其能够将描述对象组合到虚拟的场景中，例如当设计者将整个图形文件设计好之后，培训人员只需要通过一个浏览器就能够进入到形象、效果十分逼真的三维虚拟世界中，单击一个文件就能够进入到虚拟现实建模语言中，能够帮助用户在不同的虚拟世界中完成跨越。利用虚拟现实建模语言丰富了整个虚拟环境，实现虚拟场景中物体的运动，随意的播放声音和影像。这种具有三维功能的三维配网运检综合仿真系统通过深入利用虚拟现实技术，将三维影像、三维动画等表现出来，能够帮助培训人员进入到一个贴近真实场景的虚拟场景中，通过声音加强培训人员的感觉，通过场景再现提高培训人员的积极性，可以容纳多人进行在线学习，有效解决了仿真培训设备不足、时间受限等问题。同时通过虚拟场景将现实场景的再现，能够避免危险操作，通过声音的提醒让学员仿佛置身在现实场景中，提高其应急处理能力。

4. 结合实例进行三维配网运检综合仿真系统的分析

为了能够最大限度的保证三维模拟场景能够对使用者造成视觉上的冲击，这就要求场景的设置一定要越真实越好。本部分先设计出模型的各个零部件，再进行整体装配，通过贴图系统、灯光系统等等提高三维模型的真实度。

利用Quest 3d作为整个仿真系统搭建的平台，将建立的三维模型导入到Quest 3d中，利用Quest 3d实现交互功能的最大化。使用包围盒方法进行实时碰撞检测，这是因为在仿真训练本身就是模拟现实中出现的各种问题，例如在碰撞检测中就是要检测不同的模型是否发生了碰撞，由于虚拟场景中三维模型不会出现穿透，因此就需要采用这种方式进行实验，这种方法的通过建立对象的包围盒层次来逐渐闭经对象的几何模型，通过利用形状简单的包围盒模拟出复杂的几何对象进行碰撞实验。通过利用Quest 3d能够有效解决碰撞问题，使得整个场景的仿真更加具有真实性。

5 .结语

三维配网运检综合仿真系统能够获取到实时或者数据库的仿真数据，对配电网进行实时运行状态的跟踪，对还原现实场景、提高培训质量有着积极意义。目前我国在2012年11月30日由武汉南瑞、浙江省电力公司共同承担的国家电网公司管理科技项目“三维配网运检综合仿真系统研发与设备试制”在武汉通过验收。会议中设计研发的三维配网运检综合仿真系统符合验收条件，一致同意通过验收。这个系统的验收对对铜我国智能电网的建设有着积极意义。

[1]高捷,何斌棋. 县级供电公司配网运行综合管控机制建设探索[J].中国电力教育,2013,52(30):217-218.

[2]莫莉,罗兴春. 配电网生产运行仿真系统远程培训的探索与实践[J].中国电力教育,2014,22(15):260-261+263.

[3]张喜平,梅柏杉,王丽芳等.大电网联合仿真培训系统设计[J].低压电器,2011,17(13):33-37.

[4]杨建国,黄玲,高剑锋.三维仿真技术在城市规划中的应用[J].上海城市规划,2007,19(06):44-47.

[5]吴慧.配网调控一体化运维体系建设研究[J].中国高新技术企业,2015,18(05):137-138.

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1007-6344（2015）12-0207-01