变电站虚拟仿真实训软件

1. 软件版本:

  本软件包含两个版本:PC版本、HTC ViveVR头盔版本。

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2. 软件整体功能:

a) 练习模式:用户在虚拟变电站中进行交互,让用户掌握主要设备的结构与作用、设备安装要求与安装流程、设备调试与试验,训练用户按照规程规范施工的能力;模拟各种气象条件及负荷情况,训练用户按规程规范实施各类设备巡视检查,发现故障或异常现象的能力;通过系统平台发布操作任务,填写工作票和操作票,并在仿真机上实现相关倒闸操作,训练用户正确操作设备,避免事故发生,胜任岗位要求;模拟常见的事故及故障现象,训练用户根据故障现象及电网结构紧急处理、排查故障设备,发现故障原因的能力。

b) 考核模式:用户可以在虚拟变电站中直接进行实践操作,系统即时判别用户的的正确操作与错误操作,并进行记录。用户在不同的课程场景中,根据之前学习过程中的流程,进行操作。在考核模式下,不会显示学习模式中的引导功能,用户可以任意操作,完成后,根据所操作的内容进行结果判断。

C) VR版本:用户可通过手臂和手柄摇杆在变电站虚拟场景各个位置进行漫游,通过手柄及3D眼镜控制查看视角,手柄控制所在位置,通过手柄射线选择物体,通过手柄按钮点击屏幕显示的设备实现沉浸式人机交互。

3. 软件模块:安装调试、倒闸操作、事故处理、巡视检查PC、巡视检查VR

a) 安装调试对全变电站进行三维深度建模,能从任意角度显示出变电站立体结构,场景与真实变电站一致,外观符合国家规程规范及国网公司典型工艺标准要求。

i. 各主要电气设备的结构认知、知识学习均在该模块实现,全站所有电气设备(含本体、接地、标示标牌等)、建构筑物(含路面、房建、围墙、构架、设备基础等)三维模型。为配合巡视检查模块需要,断路器操作机构箱、10KV开关柜、各汇控柜(含合并单元、智能终端)均已建模。
功能:漫游起点复原功能(用户可快速回到变电所漫游的起点位置,方便用户体验)、快速定位功能(用户通过快速瞬移定位到想去的位置,了解设备情况)、变电所设备智能标签功能(查看变电所的总体信息、各设备的参数信息、关键设备的运行状态信息)、小地图(可随时从小地图切换到目的地)。

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ii. 用户可以在该功能下完成360°实时查看设备模型,设备可以爆炸显示不同的结构部件,获取不同部件结构的文字介绍。
主要结构部件
变压器(外部:散热器、110KV套管、220KV套管、主油枕、有载开关油枕、有载开关操作机构。内部:高压引线、有载开关、铁芯、线圈绕组、高压连接杆、底座、热片、拉螺杆、绝缘筒);
220KV GIS(主变间隔、汇控柜、开关组、主变GIS);
110KV AIS(避雷器、电压互感器、电流互感器、隔离开关、断路器);
阔线开关柜(开关柜、小车)、剪刀式隔离开关;

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iii. 设备试验:用户可以在该模块下对重点设备的试验步骤及流程进行系统性学习,知识点包括:1KV以上架空电力线路、1KV以上架空电力线路二、1KV及以下电压等级配电装置和馈电线路、中频发电机、中频发电机二、二次回路、二次回路二、互感器、互感器二、交流电动机、交流电动机二、交流电源系统试验、低压电器、低压电器二、保护装置单体试验、六氟化硫封闭式组合电器、六氟化硫封闭式组合电器二、六氟化硫封闭式组合电器试验 等多个重点设备的试验步骤及流程。

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iv. 实验检测:设备的试验操作以动画的方式展示其试验步骤及试验流程,典型试验以可交互方式呈现试验操作,典型试验有交流耐压、介损、绝缘电阻、接地电阻、泄漏电流和直流耐压。

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v. 根据试验操作流程,进行试验,每进行一步动画试验检测,就以文字加音效的方式进行说明,试验步骤。

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b) 倒闸操作:变电站设备倒闸操作仿真,训练学生正确操作设备,预防安全事故发生,胜任工作岗位的能力。

i. 功能:工作票、操作票的编制与签发;断路器、隔离开关、接地开关的现地操作与远方操作;设备位置确认与反馈;馈出线停电操作;变压器投运与停运操作;接地开关或接地线的合、分操作等。

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ii.效果:以真实变电站为仿真对象,通过系统平台发布操作任务,学生填写工作票和操作票,并在仿真机上实现相关倒闸操作,训练学生正确操作设备,避免事故发生,胜任岗位要求。本模块开发时应特别重视工作票、操作票的训练,系统需内置正确的操作票,学生编写并执行的操作票错误时,设计提示错误反馈!内置的操作票也是技能考核时的判断依据。

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iii.仿真系统的一次设备及就地操作采用多媒体(三维)视景仿真,逼真地再现变电站现场场地、变压器、母线、断路器、隔离开关、接地刀闸、操作机构、冷却系统、电压互感器、电流互感器、电抗器、电容器、高压熔断器、站用变压器等一次设备及设备的操作过程、动作过程和设备运行状态。对部分事故,可再现事故场景。

iv.模块资源主要内容如下

l发布和接受命令;

l开关设备的现地与远方操作(断路器现地与远方操作、220kV断路器远方操作、接地开关的分、合操作和拆、装接地线);

l线路的停电、送电操作(220kV线路、110kV线路、10kV线路);

l倒母线操作(220kVⅠ组母线及母线TV由运行转检修、220kVⅠ组母线及母线TV由检修转运行、110kVⅠ组母线及母线TV由运行转检修、110kVⅠ组母线及母线TV由检修转运行);

l变压器的停电、送电操作(220kV1#主变压器由运行转检修、220kV1#主变压器由运行转热备用);

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a) 事故处理:以变电站各类事故处理预案为仿真对象,训练学生根据故障现象,排查故障原因,保电复电的应急处理能力。

i. 主要功能:变压器油箱内短路故障的处理;变压器出线套管短路和接地故障的处理;变压器油温过高的处理;架空线短路和接地故障的处理;电缆短路和接地故障的处理;电缆接头、母线接头发热故障的处理等。

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ii. 效果:以真实变电站为仿真对象,模拟常见的事故及故障现象,训练学生根据故障现象及电网结构紧急处理、排查故障设备,发现故障原因的能力。本模块是对变电站事故结果的表现上再升入、再提高,通过设置事故点及事故现象(以运行规程为准,事故现象尽可能全覆盖),学员机依据微机监控系统提示信息应急处置,并查找故障设备及原因,实施停电隔离或保电复电措施。系统需内置正确的处理步骤,以便作为评判的依据。操作处理错误的,设置错误提示反馈。

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iii.事故的仿真分两种情况,一种是设置的事故,如:线路故障、母线故障、变压器故障等;另一种是误操作事故,这种故障在模型中自然引发。另外还可设置开关拒动、保护拒动、误动来扩大事故范围。利用设置事故可进行各种事故演练、重演,提高学员对事故处理的能力。

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iv.设置“故障设备或线路”、“故障性质”、“故障范围”选项,当以上三项选项确定后,按“开始模拟”按钮,事故音响响起,进行选择完成后开始进行故障处理。

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d) 巡视检查:该模块分为VR和PC两个版本,根据拟定的220kV典型智能变电站总体结构、设备的布置和标准化作业指导书对变电站进行运行期间的巡视检查仿真。

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i. 功能包括:

l变电站巡视检查路线设置3种(220KV GIS设备巡视检查仿真、110KV户外配电装置巡视检查仿真、10KV户内配电装置巡视检查仿真)

l各种气象条件模拟3种(晴天,下雨,下雪)

l主要设备变压器、断路器、隔离开关、接地开关、电缆和母线,高压带电设备以及户内开关柜、表计、保护屏柜等设备的巡视检查设置异常现象,每种设备制作一种异常状态;

l巡视前准备工作;

l主变压器巡检检查仿真;

l电容器巡检检查仿真;

l电抗器巡检检查仿真;

l开关室及站用变巡视检查仿真;

l110KVAIS巡检检查仿真;

l主控室巡视检查仿真;

l变电站整体巡视检查仿真;

l220KVGIS设备巡视检查仿真;

l110KV户外配电装置巡视检查仿真;

l变压器巡视检查仿真;

l巡视后可立即给出评分,并出具学员巡视记录和详细评分表;

ii. 学生在操作前根据引导学习佩戴安全装备的佩戴,如:绝缘靴、绝缘手套、绝缘帽、验电帮、记录本、记录笔等,可设定不同运行方式完成不同操作任务。

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iii. 变电站设备巡视检查仿真,模拟晴天、雨天、雾天气象条件及负荷情况,要求学生按规程规范实施各类设备的巡视检查,了解变电站的布局与功能。

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i.巡检考核:软件提供变电站巡检功能。使用者在巡视过程中,相应的位置都有考核点,以正确的工具实现正确的操作以后并进行记录之后,才能得分。巡视完成之后显出评分。

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