现实技术在电力仿真培训中应用

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摘要:增强现实技术可以提供在一般情况下，不同于人类可以感知到的信息。本文通过分析当前电力仿真培训系统的不足和改进方案，提出通过增强现实技术实现电力仿真培训这一新思路，并对新模式进行了探讨。

关键词:增强现实；电力仿真；变电；配电；培训

1引言

增强现实(AugmentedReality，AR)是一种将现实世界和虚拟世界信息集成的新技术[1]。AR技术可以提供在一般情况下，不同于人类可以感知到的信息[2]。增强现实技术系统具有真实世界和虚拟世界的信息集成、实时交互、在三维尺度空间中增添定位虚拟物体三个突出的特点[3]。基于此，AR技术可以很好地应用在仿真培训领域，尤其是电力仿真培训这种高要求、高精度、高风险的领域。本文通过分析当前电力仿真培训系统的不足和改进方案，提出通过增强现实技术实现电力仿真培训这一新思路，并对新模式进行了探讨。

2电力仿真培训现状

电网企业当前普遍采用的培训模式是在国家电网公司、省级电力公司等部门的计划指导下，结合各地市电力公司的实际需求，开展的包括岗位轮训、鉴定培训、新员工入职培训等方面的培训。培训模式以专人指导、老人带新人的模式为主，过程繁琐，以大量场地、设备资源为基础，需要耗费大量的人力资源及时间，并且培训内容单调、枯燥。培训中心还需要按照培训大纲要求对参与培训的人员进行考核，并提交培训报告，上级部门再对培训结果报告进行分析。这种培训模式有培训学员的工作与学习之间互相矛盾、培训资源不充足、培训内容的表现形式相对单调等问题。而引入AR技术，通过3D化的模型和对真实世界的物理模拟，大大增强培训学员与学习中的沉浸感和互动性，有利于学员更好地进行仿真模拟。

3AR技术

近年来，随着国民经济的发展，电网运行的安全与稳定越来越重要，电网事故的影响也将越来越大。这对电力行业从业人员的综合能力提出了更高的要求。由于电力系统的特殊性，其培训无法针对电力设备的实际运行开展人才培养和实训。随着AR技术的发展，传统仿真训练系统的缺点逐渐暴露出来。因此，利用最新的AR技术，研发高沉浸式虚拟仿真培训系统，对于提高新时期变电站操作人员的技能水平，改进教学培训和技能鉴定单位的培训工作和考核方法，具有重要的现实意义，有利于更好地确保电网安全稳定运行[4]。

4实际应用

GIS组合电器一键顺控安全规范化操作与异常事故处理半实物仿真培训可以实现组合式电器“运行、热备用、冷备用、检修”四种状态间的转换操作。GIS组合电器一键顺控安全规范化操作与异常事故处理半实物仿真培训根据实际位姿和3D虚拟物体的实时虚实遮挡处理方法，保证虚实场景完全融合。某些操作时，由于对象本身的复杂性，用户可能无法直接观察到装配操作位置。此时需要“看穿”舱壁、看到内部情况，GIS组合电器一键顺控安全规范化操作与异常事故处理半实物仿真培训模式的“穿透显示”(又称盲操作透明化显示)完美地解决了此问题，如图1所示。同时通过图像同传等技术，将摄像头采集图像同步传送到服务器并实时计算叠加虚拟场景，同时在第三方大屏上投影显示，方便评判人员对操作人员操作进行及时指导和审核，如图2所示。3D数字化为操作过程的智能化交互控制提供了基本信息。实际操作过程还需要根据用户的操作、工具或设备的工作参数、质检或其他检测参数来进行综合的智能化控制。它既为操作提供引导信息，又为作业监控提供参考标准[5]，为此要研究基于数字化操作指导和作业过程监控。模拟过程中系统会对操作人员的步骤进行分析记录，并会在模拟结束时生成报告供培训人员分析总结，如图3所示。GIS组合电器一键顺控安全规范化操作与异常事故处理半实物仿真培训是一种基于全新理念的GIS组合电器一键顺控安全规范化操作与异常事故处理半实物仿真培训模式，很好地结合了当下较为成熟的AR技术。采用虚实结合技术对当下电力系统培训模式进行改进，在节省人力、物力、时间成本的基础上最大化地完善了培训以及解决了当下GIS组合电器的模拟培训系统表现出来的不足。

5小结

基于增强现实技术的电力仿真训练具有新颖的训练模式和较强的针对性。在增强现实技术的帮助下，仿真培训必定会有显著的提升，而且还有巨大的改进空间。通过增强现实技术，可以真实地还原电力生产和运行中的各种过程。这也有利于电力仿真培训取得良好的培训效果。

作者:朱天乐 江季声 朱广锋 李天伊 单位:南京工程学院