VR 变电站事故追忆反演——正泰电力携手图扑

VR(Virtual Reality，虚拟现实)技术作为近年来快速发展的一项新技术，具有广泛的应用前景，支持融合人工智能、机器学习、大数据等技术，实现更加智能化、个性化的应用。在电力能源领域，VR 技术在高性能计算机和专有设备支持下，已被应用于变电站的培训和安全管理。大力提升了变电站的运行效率和安全性，以及作业人员的培训效果与安全意识。

正泰集团作为我国工业电器龙头企业和新能源领军企业，产业覆盖“发、输、变、配、用、储”电力设备全产业链。为高度响应时代数字化进程，正泰电力公司与图扑软件携手共建“ VR 变电站事故追忆反演数字孪生系统”。整体采用现代化的 VR 技术与设备，参考现实业务场景，通过数据实时采集和变电站数据建模等方式，诠释变电站虚拟仿真业务的三维场景。

用户使用 VR 设备即可身临其境般了解变电站的整体布局，借助 VR 手柄，与设备进行交互操作，真实反馈分合闸的声音、旋钮状态变化、控制面板指示灯变化、小车进出等交互体验。图扑 HT 数字孪生变电站场景，能让用户避免真实场景中的安全隐患，达到训练目的。

图扑基于 WebXR 标准，令用户可以通过 VR 设备，在虚拟变电站中实现 360° 漫步，对变电站的各类设备，进行实时交互操作。沉浸式感受变电站各电压室、主控室的位置方向，以及模拟不同电柜的状态信息演示互动。图扑 VR 技术现已适配 HTC Vive、Oculus、Qeust2、Pico 等各种 VR 设备。

变电站全景漫游

基于图扑自研强大的 3D 渲染引擎 HT for Web 搭建的 VR 变电站，是将变电站的三维模型集成到虚拟现实场景中，实现对变电站整体的巡视功能，令作业人员以第一人称视角在场景内走动，实现视角切换等交互模式，同时可以完成变电站各个场景之间的切换功能。使员工对站内高危设施、各类建筑等信息得以掌握，降低人员进入高压区域的风险，以及减少对设备的损耗。

操作交互训练

图扑 HT 支持在三维仿真场景内与实体设备交互操作，工作人员在虚拟环境下对变电站内电柜进行分/合闸等一系列模拟训练操作，规避风险，减少训练成本，确保变电站安全、稳定、可靠运行。

主控室交互训练

主控室是变电站中的一个重要区域，它是变电站的核心控制中心，用于监控、控制和保护变电站的各种设备和系统。主控室承担着操控和监视的功能，可以对不同配电室、开关站的线路连接接线图进行展示，对不同事故状态的进行模拟遥控，便于工作人员进行事故修正训练。

系统图切换：手柄点击主控室五个座位上的电脑屏幕，可切换对应系统图页面投影到墙上大屏；

事故模拟选择：选中事故模拟系统后，在主控室大屏上对不同的事故模拟状态进行转换选择。点击开始模拟，则可以将变电站所有开关柜设置为对应的事故状态，届时进行当前事故模拟的训练。

35kV 室开关柜交互训练

开关柜介绍

35kv 室开关柜作为电力系统的关键部件，具有多种功能。其中一类开关柜可以将电力系统中的不同供电源与主母线进行连接或切换，实现供电的灵活性和可靠性。还能提供对主母线的监测、测量和保护，如过电流保护、短路保护等。

在 35kV 室开关柜中常见的开关包括断路器和刀闸，用于隔离电路、切换供电源和保护主母线及相关设备。通常使用远方/就地旋钮、分闸/合闸旋钮这两类控制装置控制开关柜的操作和状态。

1.在 35kV 室开关柜中常见的开关包括断路器和刀闸，用于隔离电路、切换供电源和保护主母线及相关设备。通常使用远方/就地旋钮、分闸/合闸旋钮这两类控制装置控制开关柜的操作和状态。

2.远方/就地旋钮是用于切换开关柜的远方操作模式和就地操作模式的装置。当旋钮处于远方位置时，表示开关柜处于远程操作状态，可以通过远程控制系统进行操作；而当旋钮处于就地位置时，表示开关柜处于本地操作状态。

模型图示意:

分闸操作

案例这里以分闸操作模拟进行动图演示说明，合闸操作模拟与分闸操作是颠倒的操作逻辑：

1.原始运行状态：操控仪面板上的断路器上触头指示灯、断路器分合闸指示灯、断路器下触头指示灯呈红色连接状态；旋钮朝远方，为锁定状态，其他旋钮均居中，无法操作；下方接地设备为闭锁分开状态。

2.运行转热备操作：旋钮拧到就地位置，为解锁状态，并拧旋钮分闸弹回；操控仪面板中间断路器分合闸指示灯倾斜变绿色，为分闸断开状态。

3.热备转冷备操作：打开小车摇进摇出搭扣，小车左拧分（解锁），摇把逆时针旋转，小车摇出；操控仪面板断路器上触头指示灯和断路器下触头指示灯均变绿色；之后按试验分闸按钮，操控仪面板中间断路器分合闸指示灯变绿色。

4.冷备转检修操作：开门，小车拉出。

110kV 开关站的线路电柜交互训练

开关柜介绍

开关站的线路电柜通常由金属外壳、断路器、降压器、隔离开关、接地开关、保护和控制装置等部分组成，用于控制和分配 110kV 电力系统中的电能，并保护相关设备免受过电流、短路等电气故障的损坏。该电柜有效地管理和控制电力系统中电流的流动和供电，确保系统运行稳定。

在 110kV 开关站的线路电柜中，涉及到的开关主要包括断路器、隔离开关和接地开关，这些开关设备在 110kV 开关站的线路电柜中起着关键的作用，用于控制电路的连接和断开，以保证电力系统的正常运行和设备的安全性。

合闸操作

默认所有开关均为绿色断开状态，打开电柜门，分别点击 1111、1112、11101、111、11102、1113、11103 号开关旋钮进行合闸操作训练，过程伴随合闸储能音效。合闸操作前几个开关对应的显示屏中线路均为绿色未闭合状态，对其进行合闸操作，可发现对应的线路状态变为红色闭合状态，表示回复电路供电，结束操作后关闭电柜门。

GIS 室控制柜交互训练

控制柜介绍

GIS 室的控制柜是指安装在高压气体绝缘开关设备（GIS）室内的用于就地操控气体设备、电源设备、继电保护设备等各类设备线路的控制柜，主要功能是实现对这些设备的就地操作和控制，它包括了各种操作按钮、显示器、仪表和控制信号接口，以方便操作员对设备进行接通、断开等操作。

分闸操作

默认 1022、102、1023 为合闸连接状态，打开电柜门，分别点击 1022、102、1023 号开关旋钮进行分闸操作训练，并伴有分闸音效，分闸操作前对应的显示屏中右方表示线路闭合状态的红色指示灯亮，对其进行分闸操作，可发现对应线路显示屏上的红色指示灯变为表示线路断开状态的右方绿色指示灯，结束操作后关闭电柜门。

10kV 室开关柜交互训练

开关柜介绍

10kV 室开关柜是一种用于配电系统的中压室内开关设备，用于控制和保护 10kV 电网的供电和配电设备，包括了各种开关、保护器件、仪表和控制信号接口等部分，方便操作员对 10kV 配电设备的操作和监测，有五种常见的操作功能，分别为接通和断开 10kV 电网的供电电路功能，控制和调节负荷开关状态功能，实现对电网过载、短路、接地等方面的保护功能，进行故障诊断和故障信息显示功能，检测电网电压、电流、频率等参数的功能，通过对不同类型的开关操作，对功能进行实现和显示。

10kV 室开关柜的开关用于连接和切断电源电路、控制负荷开关状态已经实现保护功能；分断路器（分闸/合闸开关）：用于切断或连接 10kV 电源电路，它具备断开负载电流和提供过载保护的能力；远方/就地开关：通过远程信号控制开关的操作状态，旋钮转向就地时，才可对其他开关进行操作。

模型图示意:

分闸操作

1.正常运行：远方就地旋钮在左侧，分合闸旋钮居中，试验位指示灯灭，工作位指示灯亮，储能指示灯亮，分闸指示灯灭，合闸指示灯亮。

2.分闸操作：远方就地旋钮，左拧远方，右拧就地，右拧后其他操作有效；左拧分合闸旋钮，储能指示灯熄灭，合闸指示灯灭，左拧储能按钮弹回后储能指示灯亮起，分闸指示灯亮，合闸指示灯灭；小车推出后试验位指示灯亮，工作位指示灯灭，按分闸旋钮分闸合闸指示灯灭。

3.冷备状态：远方就地旋钮在左侧，分合闸旋钮居中，试验位指示灯、储能指示灯、分闸指示灯亮，工作位指示灯、合闸指示灯灭。

4.合闸操作：小车推进，试验位指示灯、合闸指示灯灭、工作位指示灯、储能指示灯、分闸指示灯亮，拧分合闸旋钮弹回，储能指示灯熄灭，拧储能按钮弹回后储能指示灯亮起，分闸指示灯灭，合闸指示灯亮。

VR 事故模拟

变电站作为电力系统中尤为关键的组成部分，能有效避免事故发生后，可造成供电中断、设备损坏或人员伤亡等严重后果。使用 VR 技术进行事故模拟，能够提高变电站操作员应对事故的准备能力和应急响应水平，是一种十分有效的低成本培训手段。VR 事故模拟适用于多种类型的变电站事故，如火灾、电弧故障、短路等，覆盖各种电气设备和安全管理方面的情况。

基于图扑自研 HT 进行轻量化建模以及三维场景搭建技术，创建一个包括站内设备、电缆、开关等诸多元素的高度真实虚拟变电站环境，让员工通过虚拟环境熟悉各类事故场景，并学习正确的操作流程和处理方法，提高故事应对技能和自信心。基本流程为：检查各室开关柜及电柜状态-找到故障原因-进行故障排除-恢复供电。

Ⅰ 线线路跳闸事故模拟

模拟来自外部开关站 Ⅰ 线上的电柜发生跳闸事故，工作人员使用 VR 设备对线路上电柜进行事故排查和排除演练。具体操作为：检查 110kV 开关室线路情况，发现外部开关站I线开关柜出现故障，打开柜门进行故障排除模拟：对柜内 1121、112、1123 号开关进行合闸操作，可听到合闸音效，关闭柜门，之后恢复供电，故障排除。

以 Ⅰ 线线路跳闸事故模报为例，其他线路跳闸事故模拟训练流程与其类似。

第一主变跳闸事故模拟

模拟变电站内第一主变压器关联电柜发生跳闸事故，工作人员使用VR设备对变压器关联电柜进行事故排查和排除演练。具体操作为：检查 GIS 室内主变柜状态，发现控制柜 1011、101、1013 开关分闸，操作把手打开柜门，对三个开关进行合闸操作，可听到合闸音效，关闭柜门，之后恢复供电，故障排除。

以第一主变跳闸事故模拟为例，其他主变跳闸事故模拟训练流程与其类似。

图扑 HT 还可轻松搭建更多行业 VR 虚拟场景，实现现实场景虚拟化，支持在场景中进行现实场景中所能做到的一系列操作，无需承担现实情况中的危险行径后果，无需关系鼠标、触屏和 VR 的异构接口。支持根据企业详细需求，提供个性化的 VR 应用解决方案，提升用户体验，以及更加高效、安全的智能化培训平台。

变电站 VR 可视化优势

• 提高工作效率和安全性：通过 VR 技术，电力能源行业的工人可以在虚拟环境中进行培训和模拟操作，提高工作效率和减少事故风险。
• 降低成本和风险：VR 技术可以减少实地勘察和施工的必要性，从而降低成本和风险。
• 改善用户体验：VR 技术可以为用户提供更加直观和真实的体验，从而提高用户的满意度和忠诚度。

图扑软件作为坚持自主创新的高新技术企业，不仅提供 BIM、GIS、XR、MR 、2D 组态、3D 组态等 Web 可视化应用解决方案。还提供 VR/AR 可视化技术，个性化定制不同产业应用场景，帮助各产业公司更好地实现其业务目标，包括设备维护和故障排除、安全培训和演练、产品展示和销售等方面，夯实产业基础培训训练，助力各产业体系走向新的管理模式。