虚拟现实技术在电力系统中的典型应用

孟彬

摘  要：在科学技术快速发展的背景下，虚拟现实技术逐渐被应用到各行各业之中，其中就包括电力行业，并将对整个电力行业的发展起到重要的作用。文章主要探讨了虚拟现实技术在电力系统中的典型应用，涉及变电站、输电线路、电力系统等，从应用的实际情况看出，虚拟现实技术的应用对提升电力系统的工作效率，降低成本有着积极的作用。

关键词：电力系统;虚拟现实;输电线路;仿真培训

中图分类号：TM727        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）30-0173-02

Abstract： In the context of the rapid development of science and technology， virtual reality technology is gradually applied to various industries， including the power industry， and will play an important role in the development of the whole power industry. This paper mainly discusses the typical application of virtual reality technology in power system， including substation， transmission line， power system and so on. From the actual situation of application， we can see that the application of virtual reality technology plays a positive role in improving the work efficiency of power system and reducing cost.

Keywords： power system; virtual reality; transmission line; simulation training

引言

虚拟现实技术是利用计算机生成的一种模拟环境，是仿真技术与多媒体技术、传感技术以及计算机图形学等多种技术的集合，未来可以被广泛应用于更多领域，具有良好的发展前景。现阶段，虚拟现实技术在教育、军事、机械设计等领域中得到了广泛应用。因为其所具有的跨学科领域优势，在电力系统中的应用同样有着良好的前景。电力工程和电力设备的设计、优化及分析等方面，虚拟现实技术的应用可以实现多种数据的整合，并以直观、立体及交互式的方式体现出来，对于电力系统和设备的设计、运行维护等阶段的沟通协调具有积极的作用，可以有效提高工作的效率。在长时间的发展下，在电力生产、电力工程项目的设计、电力系统的运行等方面虚拟现实技术已经有比较成功地应用。

1 变电站设计与运行管理中虚拟现实技术的应用

现阶段，随着我国电力事业的不断发展，变电站设计运行管理中应用了许多先进的技术手段，如专业的计算机软件工具、三维设计技术等，这些都给虚拟现实技术的应用打下了基础。华北电力大学构建了多种典型虚拟变电站场景，主要有110kV、220kV、500kV等。因为系统集成了丰富的虚拟现实交互技术，所以操作人员在这种虚拟的变电站环境中，可以进行接近真实的操作体验，使其可以更快、更全面去了解与掌握变电站系统的结构、运行过程以及工程组成，还可以进行运行工况的监视、检修的模拟。其中在部分模拟现实系统中，多个用户可以在同一虚拟空间内进行协同操作，这样不仅可以了解其他用户的位置情况，也能对他们动作行为及后果进行掌握[1]。

此外，在进行综合管理系统的构建时，可以通过应用虚拟现实技术，来提升其数字化、信息化水平。这样就可以帮助工作人员来更加全面了解变电站的内部情况。具体来讲，系统中存储了分布拓扑图与一次系统结构图，相关人员可以根据实际需求，通过信息链接来选择相应的内容，来了解变电站内外部的情况，包括地理环境、结构等。同时在变电站信息系统中，将设备的状态信息、检修信息与建筑结构的三维图像进行有机整合，形成了一个虚拟的现实操作平台，工作人员可以通过在此平台上的操作，获得建筑与设备的空间数据，了解这些设备、建筑物的内部结构、外部结构和运行维护信息。这样，就可以帮助工作人员更好地了解变电站的运行情况，为实际工作的开展提供可靠的指导，促进变电站设计与运行管理水平的提高。

在变电站设计及运行管理中的应用，可以确保电力系统及设备，在安全、可靠的环境下高效运行，并且能够根据实际情况，对虚拟现实系统进行灵活配置，对实现良好的经济效果有着积极的作用，可见其应用有着深远的意义。

首先，可以利用這一技术来进行建筑物模型及设备的虚拟构建，让工作人员不同到现场就可以充分了解变电站内部的情况，并以此为基础优化系统与设备的结构设计。其次，相较于传统的方法，虚拟现实技术可以为设计人员提供一个可视化的模型，便于检查碰撞、配合关系、运动关系，从而能够在施工前及时发现问题，并制定出合理的优化方案。尤其是在设备的布置上，虚拟现实技术可以优化设备布置区域。三是，针对数据的及时共享，也可以通过虚拟现实技术来解决，在设计中就可以对接口阶段的矛盾问题进行优化，进而提高设计中产品、装备与系统的质量。四是，在检修与维护作业中，虚拟现实技术的应用可以为其提供直观的指导，促进整体作业效率与质量的提升，确保其可靠性与安全性。在工作人员的培训中，可以借助虚拟变电站仿真系统来让他们有一个比较直观地体验，并能在实际的作业中得到实时三维可视指导[2]。

2 输电线路中虚拟现实技术的应用

对于电力企业而言，保证输电线路的可靠性与稳定性是一项重要的工作内容。如今，随着社会生产及生活的用电需求越来越大，要想保证输电的稳定、安全与可靠，就必须加大对输电线路规划、运维等工作的研究，而虚拟现实技术的应用，对此有着重要的意义。

如今，电网运行的信息化、自动化水平越来越高，系统的数据量十分庞大，数据类型也比较丰富，所以在这种情况下，要提高对数据的表现方式的要求。虚拟现实技术的应用，对输电线路的信息管理水平提升有着积极的影响。电力系统运行的安全与可靠，与输电线路的运行检修有着密切的关联，而在这部分工作中，巡视工作是重要的一个环节，要想保证输电线路运行的安全与可靠，就必须提高巡视人员的水平。为此，就可以通过以虚拟现实技术为基础，所构建仿真培训系统，来对巡视人员进行培训，让他们可以提前了解工作内容，掌握工作的方法。这种系统具有成本低、全面、效率高等优势，可以模拟出不同的天气效果、地形环境，视觉效果十分逼真[3]。

3 电力系统仿真培训中虚拟现实技术的应用

提高操作人员、维护人员的个人素质及技术水平，可以在很大程度上避免人为因素所造成的失误，减少对电力系统运行的负面影响，能确保电力系统的高效运行。电力系统仿真培训，就可以用于对人员的培训中，提高培训的效果，促进工作人员个人专业能力的提高。众所周知，电力系统的运行维护操作对其运行的安全性、稳定性与效率有着至关重要的作用，有着很高的操作要求，是不能出现较大的操作失误问题，否则就会造成不可估量的损失。由于操作流程比较复杂、操作技能难度较高，所以一般需要对从业人员进行相应的培训，使其可以在反复的操作中提高自身的技能水平。虚拟现实技术的应用，可以在很大程度上推动培训工作的有序进行，保障人员技术水平符合工作的需要。

虚拟现实环境，是借助虚拟现实技术所构建的，可以让工作人员更好地接受培训，适应现实的工作环境，极大程度改变了以往的工作方式，特别是增强了变电站系统场景的交互性。

现阶段，我国所研制的变电站的虚拟仿真培训系统，主要包括了建筑物及主要设备。关于电力系统虚拟仿真的应用研究中，某电力大学开展了较多的工作，通过对此的研制能够为变电站的运行、人员培训等工作提供重要的帮助。在电力仿真与培训方面，虚拟现实技术的应用有着不可忽视的作用，其发展将会越来越快，该技术的应用不仅可以降低培训中的危险性，还可以节省培训资金投入，并且可以让作业人员进行多角度、多层次地体验，了解设备的工作原理与组成，与现场的实际训练相比，有更大的优势。

4 电力系统运行过程中虚拟现实技术的应用

通过应用虚拟现实技术，可以大大加强电力系统运行的安全性与可靠性。具体来讲，虚拟现实技术可以确保作业人员的运行操作更加准确与规范。如今，电力网络遍布全国各个区域，所以就要进行远程操作设备运行，但这样必然会受到一些不确定因素的影响，使操作的准确性降低，而虚拟现实技术的应用就可以大大提高操作的准确性，保障电力系统的安全，进而提高其运行管理的水平。众所周知，电力系统在运行的过程中，所处的环境会比较复杂，容易受到诸多因素的影响，如噪声、电磁辐射等，都会使作业人员的工作受到影响，无法达到预期的操作精度。对此，就可以通过应用虚拟现实技术，进行虚拟化结构，这对提高操作的准确性有着重要的作用[4]。同时，一些新入职的作业人员才开始就在现实环境中进行作业，可能会存在恐高的情况，会影响到操作的准确性。而通过虚拟现实技术的应用，能够让作业人员提前去适应作业环境，这样可以有效保障作业的准确性和人员的生命安全。

5 电力工程设计中虚拟现实技术的应用

在电力工程设计中，过去基本是以二维图为基础，在这种传统工作模式下，就比较容易出现一些不必要的问题，使得施工进度受到影响，施工成本增加。在新形势下，电力工程经济效益的实现，与电力设计的服务质量有着很大的关系，如果依然采用传统的工作模式，是无法满足这一要求的。在此情况下，许多设计院也在尝试应用先进的技术来对设计过程与服务质量进行改善，如三维建模技术、虚拟现实技术的应用，以此来提高电力系统设计的水平。利用三维设计模型，来完成对图纸的设计，提高设计的质量。并且，可以借助三维模型，检查设计的正确性、合理性，以此来对设备结构与占用空间进行优化，避免出现设备碰撞、安全间距不合理的问题发生。如今，在一些工程项目中三维模型的实景漫游技术已经得到了实现，广受设计单位及用户的喜爱。

6 结束语

综上所述，随着虚拟现实技术的快速发展，其推广与应用也将更加广泛。在电力系统中应用虚拟现实技术，可以有效提升工作效率，节约成本。本文主要探討了虚拟现实技术在电力系统仿真培训、变电站、输电工程设计、输电线路以及电力系统运行中的应用，对促进电力系统的良好运行有着深远的影响。

参考文献：

[1]陈海波，郑健，费瑞轶，等.虚拟现实技术在电力系统中的典型应用[J].电网与清洁能源，2016，199（02）：25-30.

[2]刘冰.虚拟现实技术在电力系统中的典型应用[J].科技风，2018（14）：163.

[3]陈海波，郑健.虚拟现实技术在电力系统的应用研究[J].华东电力，2014，42（12）：2495-2498.

[4]韩荣杰，汤霄，翁利国，等.电力系统中的虚拟现实技术应用[J].电子世界，2018（8）：155，157.