摘要：虚拟现实技术的实质是以计算机为载体对虚拟场景进行模拟。这一三维虚拟空间在视、听、触觉模拟方面，能够为用户提供独特的体验，真实性强。本研究通过设计电力应急抢修演练系统，结合具体案例，基于虚拟现实技术特点，对其具体应用进行阐述，明确电力应急抢修演练系统功能及应用效果。
关键词：电力应急抢修；虚拟现实技术；三维场景；人机交互
前言
虚拟现实技术的应用范围比较广，包括军事模拟、景物仿真、机械制造等，近年在电力应急抢修中应用日渐广泛。无论是研究交互技术，还是设计变电站系统，适用性都很强。众所周知，电力系统复杂，事故类型多样，应急抢修过程中涉及到的相关内容比较多。电力工作人员要依据该种情况，借助虚拟现实技术，使电力系统更加灵活，提高电力应急抢修工作质量，消除各类问题。
1、电力应急抢修演练系统设计
电力状态仿真、人员仿真、三维场景仿真、电力过程仿真、预案逻辑推理这五个子系统共同构成了电力应急抢修演练系统。电力状态仿真子系统及时将电力设备运行状态及事故情况反馈给演练系统，并对事故发生、发展过程及对人、设备等产生的影响进行评估，以此为背景编制预案；人员仿真子系统中，运行、抢修、调度人员参与度高；三维场景仿真子系统是三维虚拟场景的提供者；电力过程仿真子系统以送变电运行状态和相关操作为模拟对象，为演练系统提供数据；预案逻辑推理子系统是应急预案条目的执行者，主要作用是推理预案步骤，评判预案演练结果。该系统不仅能够调度预案各功能，还能够配置角色资源，并作为资料数据库存在，常被用于记录过程、准备预案文本、评判和评分等[1]。
电力应急抢修演练系统设计，上述五个系统远远不够，还要有系统和网络通信服务等，为底层提供支撑。
2、虚拟现实技术特点
沉浸感。在电力应急抢修演练过程中，电力工作人员参与到与现实环境如出一辙的虚拟环境中，无论是嗅觉、触觉，还是视觉、听觉都与现实世界并无二致；构想性。虚拟现实技术赋予了人们无限的想象空间，不仅能够对真实环境进行模拟，还能够实现认知拓展，使人们构想非真实存在的环境；相互性。具体而言，指的是用户在虚拟现实环境中得到的反馈，以此获得独特体验。当电力工作人员处于电力应急抢修演练工作状态时，即使抓取的是虚拟的抢修设备，也会有最真实的触觉体验，而该物体会随着抢修人员的支配而移动，借助虚拟现实技术，达到良好的电力应急抢修效果。
3、虚拟现实技术在电力应急抢修演练中的应用
虚拟现实技术，简称VR技术。其本质是依托计算机进行模拟环境构建，借助3D建模技术完成系统开发工作之后，能够以VR系统为载体，开展沉浸式仿真实训、客户虚拟营业厅办电、三维电网规划设计、可视化空中巡线及灾区查探及应急抢修演练等，应用范围广，成本低，操作过程简便，减少了不必要的成本浪费，极具推广发展价值。文章结合具体案例，从四个方面论述虚拟现实技术在电力应急抢修演练中的具体应用。
3.1案例分析
将某110KV变电站作为电力应急抢修对象，把虚拟现实技术应用到该变电站中，主要是为了应对突发性电力事故。模拟变电站遭雷击这一事故应急抢修过程，依托虚拟现实技术，对真实线路和变电站虚拟环境进行统一建构。具体流程如下：接收应急抢修信号，向应急抢修部门下达通知，勘察事故现场，依据实际情况填写应急抢修单，制定和配备应急抢修方案，开展抢修工作，解决电力故障，清理现场。在电力应急抢修演练中应用虚拟现实技术，人员参与度比较高，包括安全、调度、值班、抢修、运行等各部门人员。电力应急抢修演练离不开各部门人员的相互配合[2]。
3.2具体应用
3.2.1三维场景创建
三维模型驱动接口为虚拟现实技术在处理现实问题方面的应用提供了条件。之所以要创建三维模型，是为了对数学模型、三维场景、人机互动、预案推理进行综合。该背景下，演练系统的作用在于对各电力设备装置的三维场景进行构建，用以模拟现实环境。在实际工作中，电厂、设备装置、送变电线路等往往是刚建立起来便投入使用，而完成三维场景制作之后，可对其进行重复利用，使用周期长。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆该模型创建初期成本投入相对比较高，但后期投资则比较小，不会涉及大量资金浪费问题。三维场景的创建一定要严谨，除了对单个设备进行分析之外，还要对该过程中可能发生的问题和故障等进行分析，参照具体标准，将设计工作渗透至各个部位，各零件也要包含在内。一旦发生故障，及时更换设备和零件。该系统模型中囊括的设备类目比较多，诸如变电站、母线、线路开关、办公楼、各职能工作人员等，并且可进行爆炸、火灾等事故仿真构建。
3.2.2教学模型创建
虚拟电力系统受碰撞检测影响，依托三维技术，实施虚拟场景构建，仅模拟了物体真实形态，并未凸显其特点和本质属性。因电网设备功能是特定的，依托数学模型进行仿真设计，可凸显其功能和特性，使设备真实性增强。诸如，当设备处于有序的运行状态时，其基本特性便是安全距离。这一情况在相关安全工作规程中有明确规定，不同电压等级，安全距离也不同。例如，电压等级在10kV及以下，安全距离为0.7m；当电压等级为220kV时，安全距离为3m。交流电压比较高，需要依托专门公式，方能计算出安全距离。当带电设备电压在750kV以上时，计算公式为 。这一公式中，S和U分别表示设备电压和冲击放电电压。演练过程非常严谨，如果抢修人员和工作人员行为不当，没有与带电设备保持安全距离，系统会在第一时间作出判断，并给出处理方法[3]。
3.2.3人机互动
人机互动是虚拟现实技术的一大特色。无论是三维虚拟人像，还是工作人员都可扮演场景中的操作员，进行行走、奔跑、下蹲等基础动作。工种不同，操作过程也不同，故而，要结合工种特点，对该类人员的动作函数库进行构建。在虚拟场景中，真人操作角色既可以回答相关问题，也可以组队完成具体操作任务。充分发挥虚拟现实技术优势，借助人机互动，能够获得丰富的电力应急抢修经验。人机互动设计能够降低电力操作人员的电力应急抢修工作负担。
3.2.4预案推理
虚拟现实技术背景下的预案推理指代的是推理机，各设备功能和特性存在差异，会受电力工作人员影响，倘若无推理很难将变化情况呈现出来。通常情况下，系统通过事物功能和特性开展推理工作，推理过程的实现离不开相关指示和规则，与之相对应的逻辑操作也是在该过程中产生的。事故预案是基于具体事故情况进行的一系列操作，往往涉及到多个事件，各事件与单个或多个操作对应，某件事情会否发生，需要先判断其前提条件会否发生，在不断地单向循环中得出结论。系统推理方法包括两种：其一比照事故预案完成相关任务，使预案比对正确流程，判断后续流程；其二人员操作不受限制，系统根据设备功能、特性及各设备之间的关联，做出反馈，获取演练经验。网络技术常被作为辅助应用到这一过程中，凸显该系统价值和功能。
4、电力应急抢修演练系统功能
在电力应急抢修演练系统中，C/S模式是与之相匹配的网络平台结构。在系统中对其进行应用，涵盖客户端、服务器等内容，服务器的作用在于对演练进程进行驱动。依据实际情况，对演练项目进行构建，演练人员可在各项目中自由选择角色，或由指挥人员统一指派。完成准备工作之后，便可进行实地演练了，严格按照预案中的演练流程开展相关操作。演练结束之后，依据参与者的表现情况，第一时间给出评分结果。演练人员通过客户端登录服务器，自由选择角色，继而参与到电力应急抢修演练中，可是全过程，也可是某一环节。参与者既可以是预案的执行者，也可以是预案的参与者，身份自由，行动灵活[4]。
5、结语
在电力应急抢修演练中，虚拟现实技术适用性强，不仅能够对各类电力事故进行动态呈现，还能够在第一时间获知事故造成的后果和伤害等。依托计算机网络技术，为电力工作人员提供虚拟演练场景，使其能够在该过程中开展集中化演练，既无空间局限，也能够对各预案步骤进行模拟，并对各部门之间人员进行科学调配等，达到良好的事故干预及控制效果，提高电力工作人员的事故处理能力，在最短的时间内消除各类安全隐患，使虚拟现实技术得到充分应用。
参考文献
[1]郝腾飞，薛江，等.虚拟现实技术在电网应急演练中的应用研究[J].科技与创新，2017，（19）:153-153.
[2]王冬冬.电网应急演练模拟系统运用虚拟现实技术的分析[J].科学技术创新，2016，（36）:1-1.
[3]芦倩，朱朝阳，等.虚拟现实技术在电网应急演练模拟系统中的应用[J].电力信息与通信技术，2015，（3）:7-11.
[4]霍闻军.电力应急抢修演练中虚拟现实技术的应用论述[J].信息系统工程，2016，（6）:145-146.
论文作者:陈锦鸿
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/12
标签：虚拟现实论文; 电力论文; 预案论文; 技术论文; 系统论文; 人员论文; 设备论文; 《电力设备》2018年第22期论文;