基于Unity3D的500 kV变电站倒闸操作仿真研究

本项目基于Unity3D这款多平台的综合游戏开发工具建立了一个虚拟的500 kV变电站倒闸操作仿真系

虚拟现实技术也称灵境技术或人工环境[1]，是利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地感知三维空间内的事物。迈克尔·海姆在1994 年对虚拟现实定义了七个不同的概念：模拟、交互性、人工现实、浸入式、远程呈现、完满性以及网络通信。如今，虚拟现实以其视觉上的直观性和操作上的简易性在工业和公共服务等领域得到了广泛的应用，如医学模拟、计划生育模拟研究、工业仿真、模拟导航系统、竞技体育运动的虚拟仿、急救等[2] [3] [4] [5]。

当前变电站综合自动化程度的不断提高，对变电站运行管理模式提出了更高层次的要求。在实际工作中，不规范操作、随意涂改操作票、甚至跳步操作屡屡存在，正因为这些侥幸的行为致使人身和设备安全的电力事故时有发生。有鉴于此，切实加强倒闸操作的规范性是电力安全生产中刻不容缓的一项重要工作。在对变电运行人员的培训手段中，当前较多地应用了图片和原理性描述，新员工缺乏对实体电站直观、形象的认识和理解；即便是在现场，由于电力行业的特殊性，也出于对生产安全和人身安全点的考虑，以及时间和场地的限制，新员工只能大致观摩变电站外观形态，而不能直观地通过动手实践进行操作培训；而专门为了培训建设模拟实际供电设施或设备的环境，不但造价极其昂贵，而且需要足够大空间才能容纳庞大的设备；教员现场的讲解过程同时也会受到场地、天气等环境因素限制，培训效率低，也难以满足培训的需要。而在众多变电站中，500 kV 变电站多用为大、中型发电厂接入最高一级电压电力网的连接点，汇集各发电厂的主干线路，并连接了电力网中大量的关键点，考虑到该类型变电站在电力系统中的重要地位，对其进行仿真培训是非常必要的。

本文将虚拟现实技术应用到变电站仿真培训系统中，对变电站中各设备进行三维建模来构建虚拟变电站的运行环境。培训人员在虚拟的变电站环境下可以模拟现实变电站环境下的倒闸操作，让学员身临其境地学习和提高倒闸操作技能和事故处理能力。三维虚拟现实仿真培训系统弥补了二维仿真培训系统不真实、不直观的缺点，也避免了利用真实电气设备进行培训的高投入和危险性[6]。

2. 仿真系统设计 Unity3D 是由Unity technologies 开发的便于用户轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合游戏开发工具，是一个对编辑器、跨平台发布、地形编辑、着色器、脚本、网络、物理、版本控制等特性全面整合的专业游戏引擎[7]。其编辑器运行在Windows 和Mac