VR(Virtual Reality,虛擬現(xiàn)實(shí))技術(shù)作為近年來快速發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù),具有廣泛的應(yīng)用前景,支持融合人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)等技術(shù),實(shí)現(xiàn)更加智能化、個(gè)性化的應(yīng)用。在電力能源領(lǐng)域,VR 技術(shù)在高性能計(jì)算機(jī)和專有設(shè)備支持下,已被應(yīng)用于變電站的培訓(xùn)和安全管理。大力提升了變電站的運(yùn)行效率和安全性,以及作業(yè)人員的培訓(xùn)效果與安全意識。
正泰集團(tuán)作為我國工業(yè)電器龍頭企業(yè)和新能源領(lǐng)軍企業(yè),產(chǎn)業(yè)覆蓋“發(fā)、輸、變、配、用、儲(chǔ)”電力設(shè)備全產(chǎn)業(yè)鏈。為高度響應(yīng)時(shí)代數(shù)字化進(jìn)程,正泰電力公司與圖撲軟件攜手共建“ VR 變電站事故追憶反演數(shù)字孿生系統(tǒng)”。整體采用現(xiàn)代化的 VR 技術(shù)與設(shè)備,參考現(xiàn)實(shí)業(yè)務(wù)場景,通過數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和變電站數(shù)據(jù)建模等方式,詮釋變電站虛擬仿真業(yè)務(wù)的三維場景。
用戶使用 VR 設(shè)備即可身臨其境般了解變電站的整體布局,借助 VR 手柄,與設(shè)備進(jìn)行交互操作,真實(shí)反饋分合閘的聲音、旋鈕狀態(tài)變化、控制面板指示燈變化、小車進(jìn)出等交互體驗(yàn)。圖撲 HT 數(shù)字孿生變電站場景,能讓用戶避免真實(shí)場景中的安全隱患,達(dá)到訓(xùn)練目的。
圖撲基于 WebXR 標(biāo)準(zhǔn),令用戶可以通過 VR 設(shè)備,在虛擬變電站中實(shí)現(xiàn) 360° 漫步,對變電站的各類設(shè)備,進(jìn)行實(shí)時(shí)交互操作。沉浸式感受變電站各電壓室、主控室的位置方向,以及模擬不同電柜的狀態(tài)信息演示互動(dòng)。圖撲 VR 技術(shù)現(xiàn)已適配 HTC Vive、Oculus、Qeust2、Pico 等各種 VR 設(shè)備。
變電站全景漫游
基于圖撲自研強(qiáng)大的 3D 渲染引擎 HT for Web 搭建的 VR 變電站,是將變電站的三維模型集成到虛擬現(xiàn)實(shí)場景中,實(shí)現(xiàn)對變電站整體的巡視功能,令作業(yè)人員以第一人稱視角在場景內(nèi)走動(dòng),實(shí)現(xiàn)視角切換等交互模式,同時(shí)可以完成變電站各個(gè)場景之間的切換功能。使員工對站內(nèi)高危設(shè)施、各類建筑等信息得以掌握,降低人員進(jìn)入高壓區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn),以及減少對設(shè)備的損耗。
操作交互訓(xùn)練
圖撲 HT 支持在三維仿真場景內(nèi)與實(shí)體設(shè)備交互操作,工作人員在虛擬環(huán)境下對變電站內(nèi)電柜進(jìn)行分/合閘等一系列模擬訓(xùn)練操作,規(guī)避風(fēng)險(xiǎn),減少訓(xùn)練成本,確保變電站安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。
主控室交互訓(xùn)練
主控室是變電站中的一個(gè)重要區(qū)域,它是變電站的核心控制中心,用于監(jiān)控、控制和保護(hù)變電站的各種設(shè)備和系統(tǒng)。主控室承擔(dān)著操控和監(jiān)視的功能,可以對不同配電室、開關(guān)站的線路連接接線圖進(jìn)行展示,對不同事故狀態(tài)的進(jìn)行模擬遙控,便于工作人員進(jìn)行事故修正訓(xùn)練。
系統(tǒng)圖切換:手柄點(diǎn)擊主控室五個(gè)座位上的電腦屏幕,可切換對應(yīng)系統(tǒng)圖頁面投影到墻上大屏;
事故模擬選擇:選中事故模擬系統(tǒng)后,在主控室大屏上對不同的事故模擬狀態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)換選擇。點(diǎn)擊開始模擬,則可以將變電站所有開關(guān)柜設(shè)置為對應(yīng)的事故狀態(tài),屆時(shí)進(jìn)行當(dāng)前事故模擬的訓(xùn)練。
35kV 室開關(guān)柜交互訓(xùn)練
開關(guān)柜介紹
35kv 室開關(guān)柜作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵部件,具有多種功能。其中一類開關(guān)柜可以將電力系統(tǒng)中的不同供電源與主母線進(jìn)行連接或切換,實(shí)現(xiàn)供電的靈活性和可靠性。還能提供對主母線的監(jiān)測、測量和保護(hù),如過電流保護(hù)、短路保護(hù)等。
在 35kV 室開關(guān)柜中常見的開關(guān)包括斷路器和刀閘,用于隔離電路、切換供電源和保護(hù)主母線及相關(guān)設(shè)備。通常使用遠(yuǎn)方/就地旋鈕、分閘/合閘旋鈕這兩類控制裝置控制開關(guān)柜的操作和狀態(tài)。
1.在 35kV 室開關(guān)柜中常見的開關(guān)包括斷路器和刀閘,用于隔離電路、切換供電源和保護(hù)主母線及相關(guān)設(shè)備。通常使用遠(yuǎn)方/就地旋鈕、分閘/合閘旋鈕這兩類控制裝置控制開關(guān)柜的操作和狀態(tài)。
2.遠(yuǎn)方/就地旋鈕是用于切換開關(guān)柜的遠(yuǎn)方操作模式和就地操作模式的裝置。當(dāng)旋鈕處于遠(yuǎn)方位置時(shí),表示開關(guān)柜處于遠(yuǎn)程操作狀態(tài),可以通過遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)進(jìn)行操作;而當(dāng)旋鈕處于就地位置時(shí),表示開關(guān)柜處于本地操作狀態(tài)。
模型圖示意:
分閘操作
案例這里以分閘操作模擬進(jìn)行動(dòng)圖演示說明,合閘操作模擬與分閘操作是顛倒的操作邏輯:
1.原始運(yùn)行狀態(tài):操控儀面板上的斷路器上觸頭指示燈、斷路器分合閘指示燈、斷路器下觸頭指示燈呈紅色連接狀態(tài);旋鈕朝遠(yuǎn)方,為鎖定狀態(tài),其他旋鈕均居中,無法操作;下方接地設(shè)備為閉鎖分開狀態(tài)。
2.運(yùn)行轉(zhuǎn)熱備操作:旋鈕擰到就地位置,為解鎖狀態(tài),并擰旋鈕分閘彈回;操控儀面板中間斷路器分合閘指示燈傾斜變綠色,為分閘斷開狀態(tài)。
3.熱備轉(zhuǎn)冷備操作:打開小車搖進(jìn)搖出搭扣,小車左擰分(解鎖),搖把逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),小車搖出;操控儀面板斷路器上觸頭指示燈和斷路器下觸頭指示燈均變綠色;之后按試驗(yàn)分閘按鈕,操控儀面板中間斷路器分合閘指示燈變綠色。
4.冷備轉(zhuǎn)檢修操作:開門,小車?yán)觥?/p>
110kV 開關(guān)站的線路電柜交互訓(xùn)練
開關(guān)柜介紹
開關(guān)站的線路電柜通常由金屬外殼、斷路器、降壓器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、保護(hù)和控制裝置等部分組成,用于控制和分配 110kV 電力系統(tǒng)中的電能,并保護(hù)相關(guān)設(shè)備免受過電流、短路等電氣故障的損壞。該電柜有效地管理和控制電力系統(tǒng)中電流的流動(dòng)和供電,確保系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。
在 110kV 開關(guān)站的線路電柜中,涉及到的開關(guān)主要包括斷路器、隔離開關(guān)和接地開關(guān),這些開關(guān)設(shè)備在 110kV 開關(guān)站的線路電柜中起著關(guān)鍵的作用,用于控制電路的連接和斷開,以保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和設(shè)備的安全性。
合閘操作
默認(rèn)所有開關(guān)均為綠色斷開狀態(tài),打開電柜門,分別點(diǎn)擊 1111、1112、11101、111、11102、1113、11103 號開關(guān)旋鈕進(jìn)行合閘操作訓(xùn)練,過程伴隨合閘儲(chǔ)能音效。合閘操作前幾個(gè)開關(guān)對應(yīng)的顯示屏中線路均為綠色未閉合狀態(tài),對其進(jìn)行合閘操作,可發(fā)現(xiàn)對應(yīng)的線路狀態(tài)變?yōu)榧t色閉合狀態(tài),表示回復(fù)電路供電,結(jié)束操作后關(guān)閉電柜門。
GIS 室控制柜交互訓(xùn)練
控制柜介紹
GIS 室的控制柜是指安裝在高壓氣體絕緣開關(guān)設(shè)備(GIS)室內(nèi)的用于就地操控氣體設(shè)備、電源設(shè)備、繼電保護(hù)設(shè)備等各類設(shè)備線路的控制柜,主要功能是實(shí)現(xiàn)對這些設(shè)備的就地操作和控制,它包括了各種操作按鈕、顯示器、儀表和控制信號接口,以方便操作員對設(shè)備進(jìn)行接通、斷開等操作。
分閘操作
默認(rèn) 1022、102、1023 為合閘連接狀態(tài),打開電柜門,分別點(diǎn)擊 1022、102、1023 號開關(guān)旋鈕進(jìn)行分閘操作訓(xùn)練,并伴有分閘音效,分閘操作前對應(yīng)的顯示屏中右方表示線路閉合狀態(tài)的紅色指示燈亮,對其進(jìn)行分閘操作,可發(fā)現(xiàn)對應(yīng)線路顯示屏上的紅色指示燈變?yōu)楸硎揪€路斷開狀態(tài)的右方綠色指示燈,結(jié)束操作后關(guān)閉電柜門。
10kV 室開關(guān)柜交互訓(xùn)練
開關(guān)柜介紹
10kV 室開關(guān)柜是一種用于配電系統(tǒng)的中壓室內(nèi)開關(guān)設(shè)備,用于控制和保護(hù) 10kV 電網(wǎng)的供電和配電設(shè)備,包括了各種開關(guān)、保護(hù)器件、儀表和控制信號接口等部分,方便操作員對 10kV 配電設(shè)備的操作和監(jiān)測,有五種常見的操作功能,分別為接通和斷開 10kV 電網(wǎng)的供電電路功能,控制和調(diào)節(jié)負(fù)荷開關(guān)狀態(tài)功能,實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)過載、短路、接地等方面的保護(hù)功能,進(jìn)行故障診斷和故障信息顯示功能,檢測電網(wǎng)電壓、電流、頻率等參數(shù)的功能,通過對不同類型的開關(guān)操作,對功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)和顯示。
10kV 室開關(guān)柜的開關(guān)用于連接和切斷電源電路、控制負(fù)荷開關(guān)狀態(tài)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能;分?jǐn)嗦菲鳎ǚ珠l/合閘開關(guān)):用于切斷或連接 10kV 電源電路,它具備斷開負(fù)載電流和提供過載保護(hù)的能力;遠(yuǎn)方/就地開關(guān):通過遠(yuǎn)程信號控制開關(guān)的操作狀態(tài),旋鈕轉(zhuǎn)向就地時(shí),才可對其他開關(guān)進(jìn)行操作。
模型圖示意:
分閘操作
1.正常運(yùn)行:遠(yuǎn)方就地旋鈕在左側(cè),分合閘旋鈕居中,試驗(yàn)位指示燈滅,工作位指示燈亮,儲(chǔ)能指示燈亮,分閘指示燈滅,合閘指示燈亮。
2.分閘操作:遠(yuǎn)方就地旋鈕,左擰遠(yuǎn)方,右擰就地,右擰后其他操作有效;左擰分合閘旋鈕,儲(chǔ)能指示燈熄滅,合閘指示燈滅,左擰儲(chǔ)能按鈕彈回后儲(chǔ)能指示燈亮起,分閘指示燈亮,合閘指示燈滅;小車推出后試驗(yàn)位指示燈亮,工作位指示燈滅,按分閘旋鈕分閘合閘指示燈滅。
3.冷備狀態(tài):遠(yuǎn)方就地旋鈕在左側(cè),分合閘旋鈕居中,試驗(yàn)位指示燈、儲(chǔ)能指示燈、分閘指示燈亮,工作位指示燈、合閘指示燈滅。
4.合閘操作:小車推進(jìn),試驗(yàn)位指示燈、合閘指示燈滅、工作位指示燈、儲(chǔ)能指示燈、分閘指示燈亮,擰分合閘旋鈕彈回,儲(chǔ)能指示燈熄滅,擰儲(chǔ)能按鈕彈回后儲(chǔ)能指示燈亮起,分閘指示燈滅,合閘指示燈亮。
VR 事故模擬
變電站作為電力系統(tǒng)中尤為關(guān)鍵的組成部分,能有效避免事故發(fā)生后,可造成供電中斷、設(shè)備損壞或人員傷亡等嚴(yán)重后果。使用 VR 技術(shù)進(jìn)行事故模擬,能夠提高變電站操作員應(yīng)對事故的準(zhǔn)備能力和應(yīng)急響應(yīng)水平,是一種十分有效的低成本培訓(xùn)手段。VR 事故模擬適用于多種類型的變電站事故,如火災(zāi)、電弧故障、短路等,覆蓋各種電氣設(shè)備和安全管理方面的情況。
基于圖撲自研 HT 進(jìn)行輕量化建模以及三維場景搭建技術(shù),創(chuàng)建一個(gè)包括站內(nèi)設(shè)備、電纜、開關(guān)等諸多元素的高度真實(shí)虛擬變電站環(huán)境,讓員工通過虛擬環(huán)境熟悉各類事故場景,并學(xué)習(xí)正確的操作流程和處理方法,提高故事應(yīng)對技能和自信心?;玖鞒虨椋簷z查各室開關(guān)柜及電柜狀態(tài)-找到故障原因-進(jìn)行故障排除-恢復(fù)供電。
Ⅰ 線線路跳閘事故模擬
模擬來自外部開關(guān)站 Ⅰ 線上的電柜發(fā)生跳閘事故,工作人員使用 VR 設(shè)備對線路上電柜進(jìn)行事故排查和排除演練。具體操作為:檢查 110kV 開關(guān)室線路情況,發(fā)現(xiàn)外部開關(guān)站I線開關(guān)柜出現(xiàn)故障,打開柜門進(jìn)行故障排除模擬:對柜內(nèi) 1121、112、1123 號開關(guān)進(jìn)行合閘操作,可聽到合閘音效,關(guān)閉柜門,之后恢復(fù)供電,故障排除。
以 Ⅰ 線線路跳閘事故模報(bào)為例,其他線路跳閘事故模擬訓(xùn)練流程與其類似。
第一主變跳閘事故模擬
模擬變電站內(nèi)第一主變壓器關(guān)聯(lián)電柜發(fā)生跳閘事故,工作人員使用VR設(shè)備對變壓器關(guān)聯(lián)電柜進(jìn)行事故排查和排除演練。具體操作為:檢查 GIS 室內(nèi)主變柜狀態(tài),發(fā)現(xiàn)控制柜 1011、101、1013 開關(guān)分閘,操作把手打開柜門,對三個(gè)開關(guān)進(jìn)行合閘操作,可聽到合閘音效,關(guān)閉柜門,之后恢復(fù)供電,故障排除。
以第一主變跳閘事故模擬為例,其他主變跳閘事故模擬訓(xùn)練流程與其類似。
圖撲 HT 還可輕松搭建更多行業(yè) VR 虛擬場景,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)場景虛擬化,支持在場景中進(jìn)行現(xiàn)實(shí)場景中所能做到的一系列操作,無需承擔(dān)現(xiàn)實(shí)情況中的危險(xiǎn)行徑后果,無需關(guān)系鼠標(biāo)、觸屏和 VR 的異構(gòu)接口。支持根據(jù)企業(yè)詳細(xì)需求,提供個(gè)性化的 VR 應(yīng)用解決方案,提升用戶體驗(yàn),以及更加高效、安全的智能化培訓(xùn)平臺(tái)。
變電站 VR 可視化優(yōu)勢
提高工作效率和安全性:通過 VR 技術(shù),電力能源行業(yè)的工人可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行培訓(xùn)和模擬操作,提高工作效率和減少事故風(fēng)險(xiǎn)。
降低成本和風(fēng)險(xiǎn):VR 技術(shù)可以減少實(shí)地勘察和施工的必要性,從而降低成本和風(fēng)險(xiǎn)。
改善用戶體驗(yàn):VR 技術(shù)可以為用戶提供更加直觀和真實(shí)的體驗(yàn),從而提高用戶的滿意度和忠誠度。
圖撲軟件作為堅(jiān)持自主創(chuàng)新的高新技術(shù)企業(yè),不僅提供 BIM、GIS、XR、MR 、2D 組態(tài)、3D 組態(tài)等 Web 可視化應(yīng)用解決方案。還提供 VR/AR 可視化技術(shù),個(gè)性化定制不同產(chǎn)業(yè)應(yīng)用場景,幫助各產(chǎn)業(yè)公司更好地實(shí)現(xiàn)其業(yè)務(wù)目標(biāo),包括設(shè)備維護(hù)和故障排除、安全培訓(xùn)和演練、產(chǎn)品展示和銷售等方面,夯實(shí)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)培訓(xùn)訓(xùn)練,助力各產(chǎn)業(yè)體系走向新的管理模式。
審核編輯 黃宇
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