电气工程新技术论文提纲

论文题目：500kV变电站虚拟现实仿真系统研究

摘要：随着社会的进步和科技的发展,全社会用电量在不断提高,变电站内设备不断更新,新技术也不断引进。500kV枢纽变作为电力系统中的重要组成部分,其稳定运行对电力系统的稳定可靠运行至关重要。因此,对枢纽变电站相关工作人员的培训也是必不可少的环节。针对当前仿真培训系统针对性不足、缺乏现场感等弊端,本文以虚拟现实技术为基础,开发了500kV变电站虚拟现实仿真培训系统。本系统以河南某500kV枢纽变为原型,对系统开发作了需求分析,确定了虚拟变电站场景开发和变电站仿真功能开发这两大目标。变电站场景开发基于实体变电站结构,使用3dsMax软件,采用简单建模和多变形建模法结合1:1还原变电站场景,并对模型进行效果优化和模型内存优化。再将模型导入Unity软件添加灯光、天空盒、碰撞体、人称控制器和地形等插件,得到逼真的虚拟变电站场景。仿真系统功能同样在Unity引擎中开发完善。本系统通过动画控制、GUI开发和脚本控制实现用户注册登录,并开发出设备学习、漫游巡视、操作演练和故障仿真等四大仿真功能。同时结合HTC Vive头戴显示设备,实现桌面式虚拟现实和沉浸式虚拟现实同步运行。本文所设计开发的500kV变电站虚拟现实仿真培训系统,创建了完整的虚拟变电站场景,实现变电站设备认知学习、场景漫游、故障模拟等培训功能,具有投资小、沉浸感强、操作方便等优点,可以有效提高仿真培训效果。该系统不仅适用于变电站工作人员培训使用,同时也适用于高校电气工程专业相关学生。本系统将虚拟现实技术应用于电力系统仿真培训领域,为电力系统仿真培训提供了新的思路和探索。

关键词：仿真培训;虚拟现实;三维建模;人机交互;故障仿真

学科专业：电气工程

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 背景与意义

1.2 虚拟现实技术

1.2.1 国内外虚拟现实技术研究现状

1.2.2 虚拟现实技术在仿真培训应用中的优势

1.3 虚拟变电站研究现状

1.4 研究方案和主要工作

1.4.1 研究方案

1.4.2 主要工作

2 系统架构设计

2.1 变电站情况介绍

2.2 仿真系统需求分析

2.3 系统开发流程

2.4 本章小结

3 变电站三维模型的创建及优化

3.1 建模工具的选择

3.2 虚拟变电站建模

3.2.1 模型分解

3.2.2 建模方法

3.2.3 建模注意事项

3.3 模型优化

3.3.1 模型效果优化

3.3.2 模型内存优化

3.4 本章小结

4 变电站仿真培训系统虚拟场景及硬件开发

4.1 虚拟现实场景开发及优化

4.1.1 变电站模型导入

4.1.2 场景优化

4.2 脚本开发

4.3 GUI开发

4.4 HTC VIVE硬件系统开发

4.4.1 HTC Vive介绍

4.4.2 HTC Vive设备安装及调试

4.4.3 硬件设备交互开发

4.5 本章小结

5 虚拟现实变电站功能实现

5.1 漫游巡视

5.1.1 自动漫游

5.1.2 自主漫游

5.2 设备学习功能

5.3 操作演练

5.3.1 动画制作方法分析

5.3.2 关键帧插值法原理

5.3.3 动画开发实例

5.3.4 功能实现

5.4 故障仿真

5.4.1 变电站设备常见故障类型

5.4.2 故障仿真分类

5.4.3 故障仿真功能实现

5.5 本章小结

6 系统测试

6.1 测试内容

6.2 测试环境

6.3 测试结果

6.4 测试结论

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢