虛擬現實技術在電力系統中的典型應用

孟彬

摘? 要：在科學技術快速發展的背景下，虛擬現實技術逐漸被應用到各行各業之中，其中就包括電力行業，并將對整個電力行業的發展起到重要的作用。文章主要探討了虛擬現實技術在電力系統中的典型應用，涉及變電站、輸電線路、電力系統等，從應用的實際情況看出，虛擬現實技術的應用對提升電力系統的工作效率，降低成本有著積極的作用。

關鍵詞：電力系統;虛擬現實;輸電線路;仿真培訓

中圖分類號：TM727? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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

虛擬現實技術是利用計算機生成的一種模擬環境，是仿真技術與多媒體技術、傳感技術以及計算機圖形學等多種技術的集合，未來可以被廣泛應用于更多領域，具有良好的發展前景。現階段，虛擬現實技術在教育、軍事、機械設計等領域中得到了廣泛應用。因為其所具有的跨學科領域優勢，在電力系統中的應用同樣有著良好的前景。電力工程和電力設備的設計、優化及分析等方面，虛擬現實技術的應用可以實現多種數據的整合，并以直觀、立體及交互式的方式體現出來，對于電力系統和設備的設計、運行維護等階段的溝通協調具有積極的作用，可以有效提高工作的效率。在長時間的發展下，在電力生產、電力工程項目的設計、電力系統的運行等方面虛擬現實技術已經有比較成功地應用。

1 變電站設計與運行管理中虛擬現實技術的應用

現階段，隨著我國電力事業的不斷發展，變電站設計運行管理中應用了許多先進的技術手段，如專業的計算機軟件工具、三維設計技術等，這些都給虛擬現實技術的應用打下了基礎。華北電力大學構建了多種典型虛擬變電站場景，主要有110kV、220kV、500kV等。因為系統集成了豐富的虛擬現實交互技術，所以操作人員在這種虛擬的變電站環境中，可以進行接近真實的操作體驗，使其可以更快、更全面去了解與掌握變電站系統的結構、運行過程以及工程組成，還可以進行運行工況的監視、檢修的模擬。其中在部分模擬現實系統中，多個用戶可以在同一虛擬空間內進行協同操作，這樣不僅可以了解其他用戶的位置情況，也能對他們動作行為及后果進行掌握[1]。

此外，在進行綜合管理系統的構建時，可以通過應用虛擬現實技術，來提升其數字化、信息化水平。這樣就可以幫助工作人員來更加全面了解變電站的內部情況。具體來講，系統中存儲了分布拓撲圖與一次系統結構圖，相關人員可以根據實際需求，通過信息鏈接來選擇相應的內容，來了解變電站內外部的情況，包括地理環境、結構等。同時在變電站信息系統中，將設備的狀態信息、檢修信息與建筑結構的三維圖像進行有機整合，形成了一個虛擬的現實操作平臺，工作人員可以通過在此平臺上的操作，獲得建筑與設備的空間數據，了解這些設備、建筑物的內部結構、外部結構和運行維護信息。這樣，就可以幫助工作人員更好地了解變電站的運行情況，為實際工作的開展提供可靠的指導，促進變電站設計與運行管理水平的提高。

在變電站設計及運行管理中的應用，可以確保電力系統及設備，在安全、可靠的環境下高效運行，并且能夠根據實際情況，對虛擬現實系統進行靈活配置，對實現良好的經濟效果有著積極的作用，可見其應用有著深遠的意義。

首先，可以利用這一技術來進行建筑物模型及設備的虛擬構建，讓工作人員不同到現場就可以充分了解變電站內部的情況，并以此為基礎優化系統與設備的結構設計。其次，相較于傳統的方法，虛擬現實技術可以為設計人員提供一個可視化的模型，便于檢查碰撞、配合關系、運動關系，從而能夠在施工前及時發現問題，并制定出合理的優化方案。尤其是在設備的布置上，虛擬現實技術可以優化設備布置區域。三是，針對數據的及時共享，也可以通過虛擬現實技術來解決，在設計中就可以對接口階段的矛盾問題進行優化，進而提高設計中產品、裝備與系統的質量。四是，在檢修與維護作業中，虛擬現實技術的應用可以為其提供直觀的指導，促進整體作業效率與質量的提升，確保其可靠性與安全性。在工作人員的培訓中，可以借助虛擬變電站仿真系統來讓他們有一個比較直觀地體驗，并能在實際的作業中得到實時三維可視指導[2]。

2 輸電線路中虛擬現實技術的應用

對于電力企業而言，保證輸電線路的可靠性與穩定性是一項重要的工作內容。如今，隨著社會生產及生活的用電需求越來越大，要想保證輸電的穩定、安全與可靠，就必須加大對輸電線路規劃、運維等工作的研究，而虛擬現實技術的應用，對此有著重要的意義。

如今，電網運行的信息化、自動化水平越來越高，系統的數據量十分龐大，數據類型也比較豐富，所以在這種情況下，要提高對數據的表現方式的要求。虛擬現實技術的應用，對輸電線路的信息管理水平提升有著積極的影響。電力系統運行的安全與可靠，與輸電線路的運行檢修有著密切的關聯，而在這部分工作中，巡視工作是重要的一個環節，要想保證輸電線路運行的安全與可靠，就必須提高巡視人員的水平。為此，就可以通過以虛擬現實技術為基礎，所構建仿真培訓系統，來對巡視人員進行培訓，讓他們可以提前了解工作內容，掌握工作的方法。這種系統具有成本低、全面、效率高等優勢，可以模擬出不同的天氣效果、地形環境，視覺效果十分逼真[3]。

3 電力系統仿真培訓中虛擬現實技術的應用

提高操作人員、維護人員的個人素質及技術水平，可以在很大程度上避免人為因素所造成的失誤，減少對電力系統運行的負面影響，能確保電力系統的高效運行。電力系統仿真培訓，就可以用于對人員的培訓中，提高培訓的效果，促進工作人員個人專業能力的提高。眾所周知，電力系統的運行維護操作對其運行的安全性、穩定性與效率有著至關重要的作用，有著很高的操作要求，是不能出現較大的操作失誤問題，否則就會造成不可估量的損失。由于操作流程比較復雜、操作技能難度較高，所以一般需要對從業人員進行相應的培訓，使其可以在反復的操作中提高自身的技能水平。虛擬現實技術的應用，可以在很大程度上推動培訓工作的有序進行，保障人員技術水平符合工作的需要。

虛擬現實環境，是借助虛擬現實技術所構建的，可以讓工作人員更好地接受培訓，適應現實的工作環境，極大程度改變了以往的工作方式，特別是增強了變電站系統場景的交互性。

現階段，我國所研制的變電站的虛擬仿真培訓系統，主要包括了建筑物及主要設備。關于電力系統虛擬仿真的應用研究中，某電力大學開展了較多的工作，通過對此的研制能夠為變電站的運行、人員培訓等工作提供重要的幫助。在電力仿真與培訓方面，虛擬現實技術的應用有著不可忽視的作用，其發展將會越來越快，該技術的應用不僅可以降低培訓中的危險性，還可以節省培訓資金投入，并且可以讓作業人員進行多角度、多層次地體驗，了解設備的工作原理與組成，與現場的實際訓練相比，有更大的優勢。

4 電力系統運行過程中虛擬現實技術的應用

通過應用虛擬現實技術，可以大大加強電力系統運行的安全性與可靠性。具體來講，虛擬現實技術可以確保作業人員的運行操作更加準確與規范。如今，電力網絡遍布全國各個區域，所以就要進行遠程操作設備運行，但這樣必然會受到一些不確定因素的影響，使操作的準確性降低，而虛擬現實技術的應用就可以大大提高操作的準確性，保障電力系統的安全，進而提高其運行管理的水平。眾所周知，電力系統在運行的過程中，所處的環境會比較復雜，容易受到諸多因素的影響，如噪聲、電磁輻射等，都會使作業人員的工作受到影響，無法達到預期的操作精度。對此，就可以通過應用虛擬現實技術，進行虛擬化結構，這對提高操作的準確性有著重要的作用[4]。同時，一些新入職的作業人員才開始就在現實環境中進行作業，可能會存在恐高的情況，會影響到操作的準確性。而通過虛擬現實技術的應用，能夠讓作業人員提前去適應作業環境，這樣可以有效保障作業的準確性和人員的生命安全。

5 電力工程設計中虛擬現實技術的應用

在電力工程設計中，過去基本是以二維圖為基礎，在這種傳統工作模式下，就比較容易出現一些不必要的問題，使得施工進度受到影響，施工成本增加。在新形勢下，電力工程經濟效益的實現，與電力設計的服務質量有著很大的關系，如果依然采用傳統的工作模式，是無法滿足這一要求的。在此情況下，許多設計院也在嘗試應用先進的技術來對設計過程與服務質量進行改善，如三維建模技術、虛擬現實技術的應用，以此來提高電力系統設計的水平。利用三維設計模型，來完成對圖紙的設計，提高設計的質量。并且，可以借助三維模型，檢查設計的正確性、合理性，以此來對設備結構與占用空間進行優化，避免出現設備碰撞、安全間距不合理的問題發生。如今，在一些工程項目中三維模型的實景漫游技術已經得到了實現，廣受設計單位及用戶的喜愛。

6 結束語

綜上所述，隨著虛擬現實技術的快速發展，其推廣與應用也將更加廣泛。在電力系統中應用虛擬現實技術，可以有效提升工作效率，節約成本。本文主要探討了虛擬現實技術在電力系統仿真培訓、變電站、輸電工程設計、輸電線路以及電力系統運行中的應用，對促進電力系統的良好運行有著深遠的影響。

參考文獻：

[1]陳海波，鄭健，費瑞軼，等.虛擬現實技術在電力系統中的典型應用[J].電網與清潔能源，2016，199（02）：25-30.

[2]劉冰.虛擬現實技術在電力系統中的典型應用[J].科技風，2018（14）：163.

[3]陳海波，鄭健.虛擬現實技術在電力系統的應用研究[J].華東電力，2014，42（12）：2495-2498.

[4]韓榮杰，湯霄，翁利國，等.電力系統中的虛擬現實技術應用[J].電子世界，2018（8）：155，157.