变电站是电力系统的重要组成部分，涉及复杂的设备结构。随着科技水平的不断发展，传统教学模式难以满足“新工科”人才的培养要求。利用虚拟仿真技术结合高校专业课程教学，不仅可以有效提高教学效率，激发学生专业学习的钻研热情，还可以有效提升学生的实践能力，促进专业素质和职业环境适应能力的多维提升。
一、变电站虚拟仿真系统介绍
虚拟仿真技术也叫虚拟现实或数字模拟技术，是一种基于计算机仿真技术的系统，通过模拟真实世界的物理环境、设备和过程，使用户可以在计算机等设备上进行实验和操作。这种系统通常由软件和硬件组成，其中软件用于模拟各种环境和过程，而硬件则提供必要的计算和存储能力。变电站虚拟仿真系统通过模拟实际变电站的设备和环境，为学生和教师提供仿真的设备实操实训体验。
二、变电站虚拟仿真系统优势
变电站虚拟仿真系统具有仿真、模拟、交互等显著特点，应用到电气专业开展虚拟仿真教学具备多重优势。
1.强化引导，提升兴趣
变电站系统结构复杂，电子元器件众多，传统教学方法过于粗浅和单一，难以将抽象复杂的电气原理知识具象化处理，这会影响到学生的学习积极性。而虚拟仿真系统能够带来更加直观。生动的展示，从而引导学生关注专业知识，并在头脑中形成深刻的印象，调动其学习热情。
2.拓展教学，增强体验
传统课堂教学时间短，教学进度快，见学和实践内容少，学生无法深入更加实际的变电站运行环境进行学习。变电站虚拟仿真系统通过模拟真实变电站的运行场景并设置大量实践内容培养学生解决实际问题的能力。在虚拟仿真教学中，学生能够进行大量动手作业，从而获得更强的体验感。
3.降低成本，规避风险
变电站系统复杂，实际运行中可能受到各种内外因素的影响而产生各类故障，引发电气安全事故。专业教学要求学生正确认识、检测和处理各类安全事故，但构建故障场景具备相当高的风险。同时，由于学生操作不一定规范，设备也存在损坏的风险。采用变电站虚拟仿真系统进行故障模拟，能够有效规避实际故障环境下的风险因素，同时防止教学设备损坏，降低设备维护成本。
三、变电站虚拟仿真系统构建
变电站虚拟仿真系统主要由3个部分组成：三维仿真模型、实训教学平台、资源管理系统。
1.三维仿真模型
设备和场景建模是变电站虚拟仿真系统开发建设的基础。参照真实变电站的设备类型和尺寸确定构图比例，借助CAD进行二维图形绘制，然后使用3dsMax等三维建模软件进行仿真建模。通过点、线、面各维度的精细化处理构成初始模型，然后使用VR渲染器赋予模型材质，并添加灯光照射以提高模型质感。
针对故障场景的仿真模拟教学，利用Unity引擎的粒子系统，通过调节粒子参数模拟起火、烟雾等事故场景元素，增强学生实训代入感。
2.实训教学平台
实训教学平台负责开展虚拟仿真实训教学，提供教学和教学评价支持。变电站虚拟仿真实训教学内容包括电气设备认知学习、电力安全教育、操作票及倒闸操作、光伏和风力等其他发电设备的能源接入、典型电力系统故障的排查和维护等。
学生在变电站虚拟仿真系统进行学习的过程中，平台会对学生实践操作步骤和实验学习效果进行数据收集和评估，并向学生和教师提供即时反馈，帮助学生进行自我学习的安排，为教师进行课程规划提供数据基础。
3.资源管理系统
变电站虚拟仿真系统内的模型、课件、学习资料等可进行统一管理。系统采取统一数据接口，在管理人员通过后，可建立数据交换中心，消除信息孤岛，实现宏观架构中各系统的互关互联。这意味着学校与行业企业之间的深度合作和交流变得更加方便，使得产教融合更加紧密和深入，有利于提高人才培养质量和科学研究水平，推动产业与教育的共同发展。
变电站虚拟仿真系统教学，可以很好地弥补传统教学模式的不足，同时实现高效课堂、安全教学，有效培养学生解决实际问题的能力，对“新工科”背景下的人才培养奠定坚实基础。
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