500kV GIS变电站虚拟现实仿真系统研究

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500k V变电站作为电网的枢纽,其在电力系统中的地位是至关重要的。随着技术的发展,当前我国新建设的500k V变电站多为GIS变电站,此类型变电站占地更少、维护简单、可靠性好,有较好的发展前景。但是GIS设备是由金属外壳封闭的,其检修运维与传统变电站又有所不同,为避免造成不必要的事故,对于GIS变电站相关工作及学习人员的培训是很有必要的。在对当前的电力仿真培训领域进行了考察分析之后,针对GIS变电站的培训问题,本文设计了一套基于虚拟现实技术的变电站仿真系统。本系统以河南某500k V枢纽变为原型,对系统开发作了需求分析,确定了系统的总体架构,将系统的设计分为硬件层、数据层、支撑层、仿真层以及用户层这五个层次。变电站场景开发基于实体变电站结构,使用3ds Max软件,通过简单建模法和多变形建模法结合使用,1:1还原变电站场景,并对模型进行效果优化和模型内存优化。将初步绘制的变电站模型导入Unity3D开发平台中,对三维场景的细节进行了补充。建立地形环境、天气效果,以及物体的物理属性添加等,最终完成变电站三维场景的仿真。场景搭建好之后,利用脚本开发结合Unity3D中的UGUI,制作仿真系统的用户交互界面,并实现注册登录功能;利用动画技术和系统开发平台中的语音播放等插件,制作GIS变电站主要电气设备的认知学习功能;通过程序控制及人物控制器,实现变电站的巡视功能;利用粒子系统结合脚本控制,对变电站中常见的故障进行了仿真模拟。该系统集三维可视化、人机交互等虚拟现实的优势为一体,具有还原度高、可扩展性强、经济性好、操作简单等优势,弥补了传统变电站仿真系统的一些不足之处,为变电站相关工作人员或该专业学生的学习提供了新的途径,有较好的应用前景。
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