虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在特高壓直流技術(shù)培訓(xùn)中的應(yīng)用

張伊旎 李琨

摘 ? 要：隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展，其在電力企業(yè)特高壓直流建設(shè)過程中，得到了廣泛應(yīng)用并獲得了良好的效果。特高壓直流系統(tǒng)主要分為四層邏輯結(jié)構(gòu)，存在控制系統(tǒng)仿真、換流站一次場景仿真、換流站二次場景仿真3個(gè)功能模塊。該文主要具體闡述特高壓直流技術(shù)培訓(xùn)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，并就如何高效應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提出了具體的對(duì)策，旨在為相關(guān)行業(yè)內(nèi)的工作人員提供技術(shù)指導(dǎo)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：特高壓直流技術(shù);培訓(xùn);虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

中圖分類號(hào)： TP391.9 ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

虛擬現(xiàn)實(shí)簡稱VR，主要的技術(shù)核心是計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)在視、聽、觸感等方面生成與周圍環(huán)境相似的數(shù)字化環(huán)境，用戶借助相關(guān)裝備，能夠進(jìn)入數(shù)字化環(huán)境中進(jìn)行感受與體驗(yàn)。對(duì)于特高壓電網(wǎng)而言，其主要是對(duì)各大區(qū)域的電網(wǎng)進(jìn)行有效連接，從而實(shí)現(xiàn)輸電、水火電互相調(diào)節(jié)、全國電能資源優(yōu)化配置等效果，是未來國家能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要方向和必然趨勢(shì)，擴(kuò)大清潔能源的使用和配置范圍。此外，對(duì)于大水電基地和大煤電基地來說，特高壓直流輸電技術(shù)具有進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送、超大容量外送等優(yōu)勢(shì)，這樣就能為智能電網(wǎng)的建設(shè)提供良好的保障[1]。

1 培訓(xùn)系統(tǒng)功能應(yīng)用

1.1 系統(tǒng)構(gòu)架介紹

對(duì)于系統(tǒng)構(gòu)架來說，其由用戶層、平臺(tái)層、應(yīng)用層和支撐層構(gòu)成。對(duì)于支撐層來說，其包含運(yùn)行環(huán)境插件、底層軟件程序、系統(tǒng)硬件設(shè)施3個(gè)部分，平臺(tái)層的功能是對(duì)應(yīng)用層間的信息交互和進(jìn)程進(jìn)行管控。應(yīng)用層的功能是單獨(dú)運(yùn)行每一種應(yīng)用系統(tǒng)。對(duì)于用戶層來說，其功能是把應(yīng)用層和用戶操作連在一起，且為用戶和機(jī)器的互動(dòng)提供平臺(tái)。具體到特高壓直流技術(shù)培訓(xùn)平臺(tái)來說，其在以用戶層為基礎(chǔ)的情況下進(jìn)行交流站一次場景仿真、交流站二次場景仿真、運(yùn)行人員管控程序仿真。培訓(xùn)系統(tǒng)的主要構(gòu)架圖如圖1所示。

1.2 運(yùn)行人員控制系統(tǒng)仿真

運(yùn)行人員控制系統(tǒng)簡稱OWS，主要是對(duì)特高壓直流換站流進(jìn)行監(jiān)控與控制，是一個(gè)監(jiān)控控制的主要平臺(tái)。因此，相關(guān)運(yùn)維人員對(duì)運(yùn)行人員操控系統(tǒng)的操作流程、理論知識(shí)以及缺陷處理方法等方面都要熟練掌握。對(duì)于OWS仿真來說，其是主要的運(yùn)行人員控制系統(tǒng)的核心仿真功能之一。以O(shè)WS為原型的運(yùn)行人員控制系統(tǒng)能夠?qū)Α?00 kV的換流站進(jìn)行逐步開發(fā)。另外，對(duì)于OWS仿真培訓(xùn)平臺(tái)來說，其是由SACADA架構(gòu)系統(tǒng)、交流濾波系統(tǒng)、雙極直流場、占用電系統(tǒng)、交流場等構(gòu)成，系統(tǒng)中運(yùn)用較多的SER事件發(fā)揮的是機(jī)器運(yùn)行情況檢查、功率調(diào)控、模式轉(zhuǎn)變等作用。

1.3 一次場景功能

在研發(fā)特高壓直流技術(shù)培訓(xùn)平臺(tái)時(shí)，研發(fā)工作者應(yīng)當(dāng)了解培訓(xùn)活動(dòng)的實(shí)際要求，且基于該平臺(tái)所需具有的操作、觀察、漫游等性能，把該平臺(tái)的系統(tǒng)核心窗口工作形態(tài)分成9類，具體是放大鏡、圍欄、運(yùn)行、掛牌、檢查、工具室、驗(yàn)電模式、異常處理、導(dǎo)航圖 [2]。1）當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)入運(yùn)行形態(tài)，在這種形態(tài)下，操作者可對(duì)設(shè)備進(jìn)行開啟刀閘與關(guān)閉刀閘的操作，達(dá)成分閘與合閘目標(biāo)。2）當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入檢查形態(tài)之后，在這種情況下，系統(tǒng)可對(duì)場景進(jìn)行巡查，整體剖析刀閘、開關(guān)等所有的指示信號(hào)，明確每種信號(hào)所處的狀態(tài)。3）對(duì)于導(dǎo)航圖模式來說，其主要功能是定位，在巡視操作模式下能夠快速定位到某一個(gè)具體的電力運(yùn)行設(shè)備。4）放大鏡模式主要是對(duì)某一設(shè)備的具體部位進(jìn)行仔細(xì)檢查，最高可進(jìn)行5倍比例的放大觀察，能夠?qū)﹂_關(guān)分合閘指示狀態(tài)、變壓器等各類儀器儀表顯示的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察。5）對(duì)于工具室模式來說，在該模式下，主要是選擇和穿戴如安全帽、驗(yàn)電器、接電線等安全工器具。6）在異常處理模式下，能夠?qū)W(xué)員判斷設(shè)備狀態(tài)的能力進(jìn)行培訓(xùn)。如果出現(xiàn)異常，會(huì)彈出異常處理對(duì)話框，然后學(xué)員選擇相對(duì)應(yīng)的缺陷點(diǎn)類型和等級(jí)，并選擇有針對(duì)性地選擇解決方案，故障解決以后對(duì)缺陷類型和檢修流程進(jìn)行報(bào)告。7） 掛牌模式主要是在場景中需要掛牌的位置掛上警示牌。8） 對(duì)于圍欄模式來說，其能夠在場景周圍自動(dòng)生成圍欄網(wǎng)。9）帶電模式的功能是估判某個(gè)電力接線的帶電性質(zhì)，操作者可在掌握電線屬性的前提下完成接線操作。

1.4 二次場景功能

為提升系統(tǒng)操作、觀察以及漫游的工作性能，系統(tǒng)核心窗口共計(jì)設(shè)計(jì)了驗(yàn)收、測(cè)量壓板、運(yùn)行、檢查、工具室、圍欄、導(dǎo)航圖、掛牌、異常處理、特殊操作10種運(yùn)行模式，其中8種運(yùn)行狀態(tài)和一次場景功能近似。另外2種運(yùn)行狀態(tài)如下。1）對(duì)于特殊操作模式來說，其能夠在系統(tǒng)輸入操作模式下，手動(dòng)輸入特殊操作內(nèi)容并進(jìn)行提交，然后就能在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生1條最新的操作記錄，運(yùn)維人員在系統(tǒng)調(diào)試的過程中就能夠進(jìn)行相關(guān)的調(diào)試進(jìn)度匯報(bào)[3]。2）測(cè)量壓板模式主要是對(duì)相關(guān)壓板進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量完成以后將相關(guān)的測(cè)量信息數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)對(duì)話框內(nèi)。

2 具體應(yīng)用

對(duì)于電網(wǎng)仿真系統(tǒng)來說，其大致包含報(bào)警信號(hào)、各級(jí)直流數(shù)據(jù)、OWS控制模式、交流側(cè)潮流數(shù)據(jù)等內(nèi)容。其可以提升特高壓直流技術(shù)培訓(xùn)程序的完備性，提升特高壓直流培訓(xùn)的成效，保證參培人員嫻熟掌握有關(guān)的專業(yè)技術(shù)。

2.1 建立健全專家?guī)?/p>

對(duì)于特高壓直流技術(shù)培訓(xùn)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)工作來說，其涉及的專業(yè)領(lǐng)域范圍較廣、內(nèi)容較多、具有較強(qiáng)的專業(yè)性。因此只有綜合素質(zhì)水平較高且專業(yè)能力較強(qiáng)的人才，才能滿足研究需求，建立專業(yè)的專家團(tuán)隊(duì)來開展培訓(xùn)工作。一般來說，專家的高素質(zhì)和高水準(zhǔn)在一定程度上能夠推動(dòng)特高壓直流技術(shù)培訓(xùn)工作的順利進(jìn)行。因此，建立專家?guī)鞎r(shí)，要與知識(shí)淵博、經(jīng)驗(yàn)豐富的實(shí)戰(zhàn)專家進(jìn)行合作，采用“師帶徒”的模式，對(duì)企業(yè)員工的業(yè)務(wù)能力進(jìn)行培訓(xùn)，同時(shí)還要尋求緊密型的專家，建立完善的長效機(jī)制，充分發(fā)揮專家的業(yè)務(wù)能力和經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)。

2.2 特高壓直流技術(shù)培訓(xùn)素材庫建設(shè)

2.2.1 系統(tǒng)界面設(shè)置

對(duì)于系統(tǒng)界面設(shè)置過程來說，其主要設(shè)置的依據(jù)是工作人員整理好的素材信息資料，在該基礎(chǔ)上才能設(shè)置完整的系統(tǒng)界面。

2.2.2 出入庫管理設(shè)置

對(duì)于出入庫管理設(shè)立來說，首先，設(shè)定過程應(yīng)當(dāng)提升素材入庫的科學(xué)性，基于VR技術(shù)自身的特征、數(shù)據(jù)模型、真實(shí)的運(yùn)用訴求、業(yè)務(wù)模型，選取最恰當(dāng)?shù)乃夭念愋?，這樣才可以提升素材運(yùn)用過程的便利性與實(shí)際成效。在素材入庫期間，應(yīng)當(dāng)按照素材構(gòu)建的要求選擇內(nèi)容，系統(tǒng)智能記載素材的入庫時(shí)刻、類別、負(fù)責(zé)人等有關(guān)數(shù)據(jù)，這樣才可以為后期運(yùn)維提供很大的方便。其次，如果素材需出庫，應(yīng)當(dāng)在出庫記錄單上完整記錄，內(nèi)容具體包含引用頻次、引出日期、課件名稱等，這樣能夠?yàn)楹竺娴墓茏o(hù)工作提供參照。

2.2.3 生命周期管理設(shè)置

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，在特高壓直流技術(shù)培訓(xùn)中使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，要以培訓(xùn)的素材為重要依據(jù)。針對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的最新研發(fā)結(jié)果，對(duì)系統(tǒng)素材進(jìn)行不斷的調(diào)整與改善，這樣才能確保培訓(xùn)的內(nèi)容符合實(shí)際的需求，提高特高壓直流技術(shù)培訓(xùn)過程的合理性與時(shí)效性。

2.2.4 應(yīng)用設(shè)置

虛擬技術(shù)是依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)而生成的一個(gè)模擬環(huán)境，同時(shí)，虛擬技術(shù)存在的現(xiàn)實(shí)核心技術(shù)主要包括以下3個(gè)方面。1）能夠生成實(shí)時(shí)的三維立體頭像。2）實(shí)現(xiàn)虛擬現(xiàn)實(shí)最底層的立體顯示和傳感器核心技術(shù)。3）包含信息同步、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化管理、模型標(biāo)定等功能的系統(tǒng)集成技術(shù)。在特高壓直流技術(shù)培訓(xùn)應(yīng)用過程當(dāng)中，要針對(duì)需要達(dá)到的使用需求，建立完善的業(yè)務(wù)模型，在教學(xué)設(shè)計(jì)和展現(xiàn)方式方面，對(duì)培訓(xùn)內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)學(xué)員進(jìn)行分組，采用自由組合學(xué)習(xí)的方式，有效利用PC端、移動(dòng)學(xué)習(xí)、微學(xué)習(xí)等不同的形式，完善培訓(xùn)內(nèi)容庫，逐漸開發(fā)特高壓直流技術(shù)系統(tǒng)軟件，確保軟件實(shí)現(xiàn)的功能與學(xué)員在日后工作過程當(dāng)中規(guī)定的流程業(yè)務(wù)一一對(duì)應(yīng)，這樣才能提高特高壓直流技術(shù)培訓(xùn)的效率和質(zhì)量，確保學(xué)員能夠熟練掌握最新的專業(yè)能力。

3 結(jié)語

綜上所述，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展提高了人們的生活水平和生活質(zhì)量，同時(shí)也擴(kuò)大了用戶的用電需求和規(guī)模。用戶用電需求的多樣化發(fā)展，也給電力企業(yè)的發(fā)展帶來了一定的挑戰(zhàn)。因此，在電力企業(yè)發(fā)展過程中，相關(guān)企業(yè)要通過開展特高壓直流技術(shù)培訓(xùn)的方式，提高相關(guān)人員的專業(yè)能力，在培訓(xùn)過程中充分利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使參加培訓(xùn)的人員對(duì)特高壓直流技術(shù)有更加深刻的理解，為特高壓直流技術(shù)的研發(fā)和改進(jìn)奠定了良好的基礎(chǔ)，推動(dòng)電力行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]李偉，楊紅霞，張靜.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在特高壓直流技術(shù)培訓(xùn)中的應(yīng)用[J].通信電源技術(shù)， 2017（6）：146-147.

[2]鄧益民.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的特高壓輸電線路帶電作業(yè)應(yīng)用研究[J].電子制作， 2016（15）：63-64.