虚拟现实技术在电力系统中的应用-乔牧博士

2021-04-16

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的应用。

1、电力运营监测

电力运营是电力系统功能发挥的保障,为了确保电力系统能够良好运行,需要做好对其运营的监测。而虚拟现实的技术在电力运营监测中的应用,有效地实现了对电力运营状态的有效掌控和监管。基于虚拟现实技术的电力运营监测中,通过实时监控的子系统对各类型内电站相关的数据实施采集,然后把数据传输至虚拟现实的系统内,而管理维护的子系统是对相关信息数据实施维护。在虚拟现实的系统中,对三维场景的仿真以及二维图形的界面实施一体化运用,从三方面对电网、发电概况和负荷实施在电力运营的监控中心实施展示。在电网展示的部分中,通过分层次的展示法,对不同类型模块实施点击,就能够对此类型电站分布的情况和运行的情况实施展示;而发电概况以及负荷的展示部分中,其表现形式与电网的规划部分是基本相同的,都通过三维仿真的实体和二维图形的界面实施展示。

2、电力培训

通过虚拟现实的技术建立虚拟化电力培训的系统,能够节省培训的资金,对培训危险性实施降低,还能够促进各个环节的密切联系,让受训人员对各个部分深入认识和了解。在虚拟化电力培训的系统中,因为人获取的70%信息是借助眼睛达到,所以构建虚拟现实的系统就需要建立真实的场景,如三维声音和三维模型等。而在虚拟现实的漫游培训系统中,往往通过可视化人机交互的界面建立,通过界面对用户告知能够对三维化场景模型实施操作,如物体平移、物体旋转、物体拉伸、场景浏览,还能够对电力系统内元件的工作原理实施演示,对系统元件和其关联工作元件实施联合的演示、对所出故障实施抢修演示等。通过这种方式,则用户就不需具备过硬的计算机知识就可以对培训的系统内场景模型实施操纵,从而达到有效的培训效果。

3、电力故障维护

通过虚拟现实的技术能够对工作场所的布局和环境实施仿真的建模,先对工作的场所环境和工艺的流程实施仿真建模,这样就能够使用立体的眼睛对虚拟工作的环境内三维空间实现漫游;通过数据手套来对系统内各种的继电器和开关等实施操作,对各种参数条件下设备的运转情况实施模拟,则工作人员能够在此虚拟的环境中对操作可能产生的后果迅速和准确掌握,从而促进对故障的预防。此技术还能够对事故模式和其影响实施仿真模拟。基于安全系统的分析方法,通过相关软件实施模拟,就能够找出事故过程中存在的危险因素,后借助相应的评价方法来对事故会造成的灾害后果实施定性或者定量的预测,并对流程内各个主要的设备和部件等灾害分析的情况实施明确,计算后就能够得到各灾害的事故具体影响的范围和作用的时间等,从而对事故的严重度实施衡量。同时借助此技术还能够事故发展的过程以及影响实施情境的模拟,如对爆炸的仿真中可对爆炸强度的级别人为设定,并在软件程序内输入相关的参数且和地理信息的系统结合,就能够得到事故危害的后果。此技术能够对事故发生的几率实施预测。借助大型的计算软件利用可靠性的分析法,能够对各设备实施分析,如设备受力和腐蚀等计算,获取各设备和部件会发生的灾害情况和几率,并通过数字或者颜色等方式实施呈现。在提出整改的对策后,按照上述的分析和计算,等到各个设备的部件得到风险的程度后,对它们风险实施综合性分析,来指导工作的场所布局和设备的参数调整等,并在危险位置实施警示标志的设置,并规范操作的程序。最后,在借助这些措施对灾害发生实施处理后,借助虚拟现实的技术来对整改后的效果图进行呈现。

4、电力工程设计

通过虚拟现实的技术能够为电力工程的设计提供良好条件,工程设计工作可以借助程序内三维环境实施完成。在虚拟的环境内,三维的模型和场景都能够随着观察者的视角变化而变换,还能够和虚拟的环境实施信息的交流。将虚拟现实的技术和电力工程的设计实现结合,设计人员能够借助鼠标就可以完成设计工作的各个环节,对整个电力工程的建设布置实施浏览,从而实现对工程设计的整体把控。

在虚拟化工程设计系统中,首先要进行三维建模。在三维建模中,主要是将电力工程内各专业的设计内容实现实体模型的构建,对设计部分建立在统一性三维设计的环境内。在此环境内主要有隔离开关和阻波器等一些配电的装置以及土建的基础和构架建模;主变压器和电抗器等一些主变区域的设备和土建建模;对生产办公的用房建模等。然后借助此类模型实施漫游、渲染和剪辑、合成处理,就能够对变电所实现整体的漫游、浏览效果。在完成对专业设计的内容实体的模型构建后,借助三维设计的系统内碰撞检查的功能,来对各专业内三维模型实施碰撞的检查,比如检查构架和设备支架间空间布置的冲突、道路挤占的空间;设备和设备间是否存在碰撞;借助标准人功能对设备和通道间安全距离实施检查;对导线和设备间因为悬垂或者风偏等造成安全距离的变化实施检查。通过这种技术就能够防止错误设计的发生,提升设计的质量。另外,借助模型来对工程实体仿真实施浏览,能够对设计的方案实施预览,检查设计方案合理性和完整性,来对总体布置实施优化。在符合电力设计的规范、规程和电气的设备间要求安全距离标准下,能够对电气的设备操作具有的空间以及距离实施优化,还能够对建筑物与道路交通布置方案实施优化,从而确保设计方案的最优化。

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。本文主要讨论了虚拟现实技术在电力运营监测、电力培训、电力故障维护以及电力工程设计中的应用,对促进电力系统的良好运行有着深远的影响。