发布时间：2023-09-22 18:13:49
绪论：一篇引人入胜的电力系统vr培训，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
一、教师培训模式改革与技术创新
教育领域的改革一般是随着新技术的不断创新而不断发展的，但新技术介入教育教学领域中，会影响并改变着教育教学的方方面面，现阶段虚拟技术应用于教育领域，比较成熟的主要是虚拟校园，但是大部分学校只提供校园全景式360度浏览，还没有真正实现与用户的深度互动。在虚拟教学方面，主要采取演示、探索和游戏等多种方式进行教学，主要利用虚拟现实技术提供的模拟真实环境，建立教学模型，是一种非常有价值的计算及辅助教学模式，在教学中具有广泛的应用。[1]
在教师培训领域利用信息技术方面，现在已经发展到了第三代，第一代主要是通过卫星、录像或电视等把已经制作好的培训资源传送给有需求的老师，供其进行学习。计算机和网络介入教师培训之后，成就了教师培训的第二代，即培训资源在线学习模式，在信息化背景下成为教师远程培训的主流模式，但现阶段主要是传统的网上学习，教师培训机构提供资源和平台教师进行学习。第三代主要是基于网络的远程培训社区模式。现在提的比较多的是网络研修社区，利用研修社区，组建学习共同体，通过集中与远程、线上与线下相结合的混合式培训，比较好的解决了社区化、专业化、常态化和个性化培训，但是也决定了这种模式互动性不强、沉浸性不够等现实问题，跟真实情景有较大的差别，不能有效调动教师的参训积极性。笔者认为，基于VR技术的网络研修社区，将会是教师远程培训模式的第四代，能比较好的实现较强互动，沉浸在真实情景的教师培训，在未来会有较大的发展空间。[2]
二、基于虚拟现实技术的网络研修社区的构建
1.虚拟现实技术应用及最新进展
虚拟现实技术，简称VR，主要分为三种：
（1）桌面式：这是当前阶段比较实现的一种，通过系统开发程序，通过仿真3D，放在网络社区相关学科资源中，参训老师就能够操作，尤其是理科，包括物理、化学、生物以及地理等，能够感受到比较真实的情景。
（2）沉浸式：需要较高的资金，教师需要穿戴。提供帽子、设备等，感觉、直觉等联系一起。
（3）分布式：当然如果应用于教师培训平台，也能得到不同程度的用户体验，每个体验随着投入的不断增加而增加。
2.基于VR技术的教师远程培训社区
VR技术应用于教师远程培训社区，可以预见的优势是教学内容视觉化，学习中的交互性好，沉浸感真实感强。针对教师远程培训中存在的一些问题，虚拟现实技术能够运用计算机对现实世界进行全面仿真，为教师提供生动、逼真的学习环境，从而教师能够成为虚拟环境的一名参与者，并直接、自然地与虚拟环境中的各个对象进行交互，同时可以通过多种形式参与到事件的发展和变化过程中去，进而获得最大的控制和操作整个环境的自由度，这对调动教师的学习积极性，突破教师培训模式和内容的重难点，培养教师的教育教学技能都将起到积极的作用。[3]
虚拟现实技术的特点在虚拟远程培训中表现的比较突出。虚拟现实技术的深沉浸性和强交互性以及浓重的角色感，使得教师全身心的投入学习，不受外界其他环境的干扰，这有利于解决教师专注感不强、自觉性不够、培训吸引力不足等弱点，提供教师教育教学技能。在教师研修社区中，虚拟现实技术主要有以下创新应用：
（1）虚拟研讨：互动交流比较高的一种，以前的教师研讨，主要是在网上以文字的形式或是通过视频或语音的方式进行，这是网上最基本的互动方式，通过虚拟现实技术，在网上可以不受时间和空间的限制，进行问题或案例的交流和演示，为学习者提供一种全身心的投入方式。[4]
（2）虚拟实验：虚拟技术是解决现实教学实验仪器不足，高危险性、高价格的有效手段。可以利用最先进的计算机技术和设备，可以替代常规的教学仪器。规避风险真实实验或操作往往会带来各种危险，利用虚拟现实技术进行虚拟实验，教师在虚拟实验环境中，可以放心地去做各种危险的实验。
（3）虚拟现实资源：虚拟现实技术提供了全新教学手段和学习场景，教师不再是基于计算机，背景是文字或是视频等资源的形式，还有可能是虚拟现实资源，这些资源有可能是教学场景、学校场景或是教学实验设备等的三维模型，更加逼近现实，使教师的学习和培训的积极性大大的增加，好奇心也大大地增强，大大地提高了教学效果。[5]
三、虚拟现实技术遇到的挑战与展望
基于虚拟现实的教师培训模式，提倡人机互动-人与人互动，是下一代的主要方向，虽然现在面临着许多的问题，比如价格昂贵，开发难度大，但是虚拟现实在其他行业中的应用已经超出教育，尤其是在教师培训方面。虚拟现实作为一门新兴的科学，目前也尚有诸多因素限制它在教育领域的广泛应用，但我们可以肯定地说，VR技术将会是继多媒体、计算机网络之后，在教育领域内最具有应用前景的技术，它将使新世纪的教育与培训事业发生质的变化。它的多个优势特点，不但非常有利于教学人员构建一种全新、多变的教学环境和教学手段，而且为学习者提供了一种可以进行交互、直观、自主探索的学习环境和学习方法，在多方面提高教与学的质量和效果。因此，我们应该尽快认识到虚拟现实技术的应用价值，尝试在各个教育和培训领域开发它、使用它。[6]
参考文献
[1] 张获.基于虚拟现实技术的远程教育在电力系统仿真培训中的应用 [J].武汉电力职业技术学院学报，2012
[2] 朱锋，夏阳.基于vr的网络教育研究与应用 [J].计算机工程与设计，2005
[3]郭根生.走进虚拟现实[J].多媒体世界2000.12：75.
一、仿真培训设施建设
中心变电类仿真培训基地共有机房2个，总面积约250平方米，拥有2个可容纳30人以上的多媒体机房，教学设备功能齐全，设备完好率达99％；4套变电类仿真系统均具备先进性、开放性、实用性等特点，技术指标均达到《电力行业仿真机技术标准》。
1.硬盘台仿真变电站
硬盘台仿真系统，与华北电力大学仿真控制工程公司合作建成。历时三年的准备和开发于2000年完成，并经专家鉴定认为达到了同类仿真机的国内先进水平。该仿真变电站采用的是数学—物理仿真，经过近10年的使用，其操作方便，培训界面逼真、直观，得到受训学员的认可，但仿真机不可更改的硬盘台结构，不能与现场设备、监控系统同步发展，使得培训与实际脱节，很大程度上影响培训的质量。至2010年，硬盘台仿真系统主要承担少数几期县公司110kV持证上岗培训班项目。由于其仿真对象在现场已经基本淘汰，因此该系统在2011年已经完成报废工作。
2.35kV/110kV/220kV/500kV一机多模仿真培训系统
为了提高培训质量，保持与现场设备及监控方式同步发展，给学员提供一个更加接近实际、更加真实的培训环境，2002年，经福建省电力有限公司批准，中心开始开发一套以综合自动化变电站为对象的一机多模仿真变电站系统（简称软仿）。
一机多模仿真变电站系统首期开发四个仿真变电站：即500kV仿真变电站、220kV仿真变电站、110kV仿真变电站和35kV仿真变电站，与广东亚仿科技股份有限公司合作开发。新系统弥补了原仿真系统的不足，能够开展各电压等级的变电站值班员的培训；仿真对象为具有代表性的综合自动化无人值守变电站，适应了现场新设备、新技术和新的运行管理模式的应用，使得培训更具时效性和针对性；对一次设备、监控系统及自动开票系统的仿真，大大丰富了仿真机的功能，使得培训环节更加完善，可进行包括一次设备故障在内的各类故障的设置；学员操作记录功能的实现，使得对学员的评价更加客观；完全采用软件形式实现，实现了远程培训功能，减少脱产学习时间，降低培训成本，并为开展现场培训搭建了平台；同时还解决了物理盘台占地面积大、投资成本高、维护工作量大的问题，具有调试方便、容易修改的特点。
一机四模仿真系统主要承担大部分的110kV持证上岗培训班、220kV持证上岗培训班、技师鉴定技能考核、上级变电运行竞赛集训等项目，由于该系统功能齐全、运行稳定，因此是培训工作承担的中坚力量。
3.500kV/220kV/110kV集控所仿真培训系统
根据福建省公司典型仿真变电站建设三年滚动计划安排（以下简称三年计划），2009年，本基地又新上线变电仿真系统两套，分别是500kV集控所仿真系统和220kV集控所仿真系统，与北京科东电力控制系统有限责任公司合作开发。500kV集控所仿真系统一期安装2个变电站模块，220kV集控所仿真系统一期安装2个变电站模块。新上线的仿真系统突破了一机多模仿真系统的二维仿真技术，采用虚拟现实（VR）技术、三维方式展现变电站所有设备。能够按照现场运行规程对站内外设备和回路进行巡视，在时间、空间上极其逼真地仿真设备的正常与异常状态，达到身临其境的效果。
2010年，500kV集控所仿真系统又新增4个变电站模块，主要承担少数的500kV上岗培训和技术比武项目。220kV集控所仿真系统新增7个变电站模块，并建成220kV仿真系统7个模块的调控一体仿真。主要承担高级技师鉴定技能考核和调控中心监控员培训等项目。2010年，又新增一套110kV集控所仿真系统，安装4个变电站模块，承担少数的县公司110kV持证上岗培训班项目。新系统运行时间不长，在新投运期间，本基地教师积极与学员沟通，收集新系统的缺陷和不足，定期进行消缺和完善。
2011年，根据三年计划，500kV集控所仿真系统计划新增5个变电站模块。已经完成了全部的收资、设计和1个站的出厂测试工作。该系统承担少数的500kV上岗培训项目和省内变电运行竞赛。220kV集控所仿真系统本年度新增2个变电站模块并投入使用。该系统承担变电技师鉴定培训班等项目。110kV集控所仿真系统主要承担少数的县公司110kV持证上岗培训班项目。随着，新仿真系统的不断成熟完善，硬盘台仿真和一机四模仿真系统的培训项目逐步转由新系统承担。
4.调控一体仿真系统
中图分类号：G642.423 ； ； ； ； ；文献标识码：A ； ； ； ； ；文章编号：1007-0079（2014）17-0094-02
智能电网虚拟仿真实验教学是在虚拟通信网络基础上实现的。在江苏省智能电网信息工程综合训练中心现有实验基础上，充分依托校企合作实验资源与经验，建设成三个虚拟仿真实验子平台：一是可再生能源并网控制虚拟仿真平台；二是微电网运行控制虚拟仿真平台；三是电动汽车与电网互动虚拟仿真平台。可实现电力网络通信、可再生能源发电、分布式电源协调控制、微电网智能调度、电动汽车监控等智能电网领域的虚拟仿真与实体交互实验。该平台可仿真具有高危、大电压、高成本、高消耗等特点的智能电网系统。[1，2]
一、智能电网虚拟仿真实验教学平台开发
本实验平台基于PSCAD电力仿真软件搭建虚拟电力网拓扑架构，[3]基于MATLAB编写虚拟通信网协议及控制策略，基于虚拟网络与实体网络相结合的网络通信平台，实现智能电网、可再生能源、智能用电系统之间的信息传输，完成该平台内各子实验平台仿真，并通过实体网络实现资源共享，如图1所示。其中，能量流基于虚拟电力网传输及交互，信息流基于虚拟电力专网传输及交互，整个智能电网虚拟仿真平台可通过实体网络实现资源共享。
1.可再生能源并网控制虚拟仿真平台
可再生能源并网控制虚拟仿真平台由可再生能源模块、智能用电系统及智能电网模型、信息数据采集系统及互动协调控制系统组成，智能电网负荷潮流信息经信息数据采集系统采集传输给互动协调控制系统，以便实现风电、光伏发电并网研究。基于该平台可开展以下课程实验：风电并网技术、光伏发电并网技术、信息采集技术、互动协调控制技术及相关软件开发等，培养学生在风力发电、光伏发电等方面的技能。
2.微电网运行控制虚拟仿真实验平台
微电网运行控制虚拟仿真实验平台由可再生能源模块、智能用电系统、微电网、信息数据采集系统、互动协调控制系统组成，与传统能源隔离，微电网虚拟运行控制子系统由可再生能源供电，形成微电网孤岛运行，图1给出该微电网通信网络拓扑架构。基于该平台可开展以下课程实验：风力发电技术、光伏发电技术、以太网通信技术、智能电表技术、微电网运行控制技术等，培养学生在微电网运行控制方面的技能。
3.电动汽车与电网互动虚拟仿真实验平台
电动汽车与电网互动虚拟仿真实验平台由虚拟智能电网、智能用电系统、信息数据采集系统、互动协调控制系统组成，规模化电动汽车既可作为负载从电网吸收能量，亦可作为移动储能单元给电网供电，另外电动汽车可单独为智能家庭和智能楼宇紧急供电。该平台的建立需要通过信息数据采集系统和互动协调控制系统实现信息交互，保证互动过程合理有序进行，达到使智能配电网负荷曲线平滑、智能家庭/楼宇不间断供电等目的，减小峰谷差、提高电能质量，实现信息、数据收集分析、互动交流、成果展示等功能。基于该平台可开展以下课程实验：电动汽车充放电逆变整流技术、电动汽车BMS技术、智能电器用电、配电网负荷潮流计算、电动汽车有序充放电、海量信息处理技术等，培养学生在电动汽车充放电、智能电网潮流计算、智能电器用电等方面的技能。
二、智能电网虚拟仿真实验平台的实验内容及功能效果
智能电网虚拟仿真实验教学平台可开展的实验项目如表1所示。
表1 ；可开展实验项目、内容及类型
序号 实验项目 实验内容 实验类型
一 可再生能源并网控制虚拟仿真 可再生能源发电设备仿真建模；电力电子功率变换器仿真建模；逆变器并网建模仿真；并网控制系统仿真分析等。 基础实验、专业实验
二 微电网运行控制虚拟仿真 虚拟元件通过网络接入微电网仿真分析；微电网经济调度运行仿真分析；微电网动态特性分析与控制。 综合实验、科研创新
三 电动汽车与电网互动虚拟仿真 电动汽车多时空尺度充电特性分析；充换电设施与电网互动机理分析，建立电动汽车与电网之间的快速可靠通信连接，实现实时控制。 综合实验、科研创新
1.可再生能源并网控制虚拟仿真实验
（1）实验内容。采用PSCAD软件、MATLAB软件、3DSMAX开发平台以及VR-Platform虚拟现实技术，[4]对风能、光伏、微型燃气轮机等可再生能源发电设备进行虚拟建模，实验仿真可再生能源逆变器并网工作过程，分析并网控制系统的安全性、灵活性、可调度性，研究可再生能源接入对电网谐波、系统压降作用及其与电网协调控制。
（2）实验功能及效果。模拟大型风力发电机组零部件应力应变的变化情况，突破了传统的二维显示的动力学设计模式和分析方法，增加了对风电机组模型和运行特性的感知性与真实性，便于学生更好地掌握风力机运行原理与风力发电机工作原理；开发了光伏发电逆变器虚拟实现模型，便于学生更好地掌握光伏发电工作原理；在虚拟通信网络和工业总线网络平台基础上，采用Cyber Maker和VR-Platform作为虚拟现实技术开发平台，模拟可再生能源拓展虚拟仿真实验教学范围、丰富虚拟仿真实验教学内容。
2.微电网运行控制虚拟仿真
（1）实验内容。构建微电网中光伏机组、风电机组、储能元件、燃料电池装置、电动汽车、保护信号和开关状态等虚拟元件，模拟虚拟元件通过网络接入微电网的动态过程，仿真分析微电网孤岛与并网运行的潮流分析及其动态运行特性，掌握适用于微电网分布式发电逆变接口系统技术、在线网络支撑控制技术、多类型机组并联技术等研究，探索微电网运行频率控制、电压控制策略。
（2）实验功能及效果。拓展微电网并网及孤岛运行虚拟仿真实验教学范围、丰富虚拟仿真实验教学内容，开拓学生视野、提升知识结构、培养综合设计和创新能力；完成包括带方向过流及负序保护、欠/过电压、欠/过频率保护等，完成并网点遥测、遥信、遥控等，使学生掌握微电源孤岛运行与并网运行模型、原理等；实现了微电网负荷潮流计算方法、节点配置方法、协调控制策略，使学生掌握储能对微电网稳定运行的作用机理与控制方法、分布式储能的规划设计方法等。
3.电动汽车与电网互动虚拟仿真
（1）实验内容。探索电动汽车充放电特性、充换电设施与电网互动机理与规律，分析电动汽车和分布式可再生能源互补消纳的理论和方法、电动汽车对供电充裕性的影响机理及接入后电力系统规划/调度的理论和方法、配电系统保护/控制的理论和方法等，研究电动汽车与智能家庭、智能楼宇的互动技术，用电信息采集、双向互动服务、小区配电自动化、电动汽车有序充电、分布式电源运行控制、智能家居等技术。
（2）实验功能及效果。开发了电动汽车与电网互动虚拟仿真实验教学模型，包括V2G、V2B、V2H等，可使学生掌握配电网潮流计算、电力系统保护、电压和频率稳定、信息处理、通信工程、控制策略分析等知识；实现了电动汽车充放电的负荷特性预测仿真方法；实现了电动汽车SOC、电动汽车及充电桩等位置信息、电网负荷潮流等不同量之间信息融合及海量信息处理技术。
三、结论
智能电网虚拟仿真实验教学平台可开展可再生能源虚拟发电并网、微电网虚拟运行控制、电动汽车与电网互动等虚拟仿真实验教学，依托虚拟通信网络实现网络教学共享，满足电气工程类及相关专业本科、研究生实验教学工作，实现国内高校、境外高校及相关行业间资源共享与辐射，最大程度发挥该平台虚拟仿真高危、大电压、高成本、高消耗等智能电网系统虚拟现实对象的功能。发挥了南京邮电大学大信息领域的学科优势，合理开展满足多种应用对象需求的多层次、立体化、虚实结合的多学科交叉融合虚拟仿真实验教学和科学研究。
参考文献：
[1]刘振亚.智能电网技术[M].北京：中国电力出版社，2010.
