1. 系统背景
变电站是电力系统的重要组成部分，变电站的安全可靠运行对维持电力系统的稳定运行具有重要意义。其中除了对设备的稳定性要求较高外，对操作人员的技术水平也提出了更高的要求。但基于电力系统的特殊性，无法在真实的环境中对操作人员进行培训、考核。所以，基于虚拟现实技术的变电站电力仿真系统应运而生。构建接近真实环境的电力仿真系统，模拟设备运行过程，并设置异常、事故点，在电力仿真系统中对各类异常、事故点反复操作联系，可将其作为新员工培训、老员工考核的重要工具。
2. 电力仿真系统建设内容
以现实场景中的真实变电站为蓝本，结合虚拟现实技术，构建电力仿真系统。在电力仿真系统中，可自主进行对应操作练习，提高培训效率。系统中可设置异常点、故障排查，提高运行人员正确判断和处理事故的能力，从而保证电网安全、可靠、经济运行。电力仿真系统主要具有如下功能：
（1）正常操作训练。断路器操作、隔离开关操作、压板操作、保护投停、电压互感器的切换、电容器的投停等。
（2）故障演习训练。断路器故障：拒动、误动、偷跳；隔离开关故障：带负荷拉合隔离开关、带电合接地隔离开关；变压器故障：相间短路、接地短路、匝间短路、变压器过负荷、电压器油温过高；母线故障：母线短路、母线接地；线路故障：近区短路、接地、断线等。
对于变电站管理人员，结合虚拟现实技术的电力仿真系统，可实时了解到现场工作情况，对工作中的盲点能及时提出决策性改进方案。实现虚拟现实中电力仿真系统的交互操作，设定各元件模型可以接受的参数，根据实际需要设计对应数据库，建立实验平台，为电网规划提供可靠的数据支撑。
3. 电力仿真系统的开发设计
结合实际变电站的真实场景，在虚拟现实系统汇总，进行总体电力仿真系统设计。在计算机中虚拟设计各电气元件模型，对模型进行优化、渲染处理。同时导入真实的操作步骤，按照实际操作流程进行电力仿真系统设计。
3.1 电力仿真电气元件及平台的构建
虚拟现实系统的定义：虚拟现实=三维场景+仿真交互。所以三维场景的搭建在虚拟现实系统的构建中具有重要作用。对应三维场景是否合理，对整体电力仿真系统具有重要作用。
建立3D设备模型可以采用通用的建模及动画软件3DsMax，在虚拟现实系统中，通常采用多边形建模。根据实际电气设备的物理形状、大小设计合理断路器、隔离开关、压板、电压互感器等独立的电气元件。精确的模型构建可以尽量真实地模拟现实的工作环境，但虚拟现实场景中的模型面数过多，又会导致运行速度下降或无法运行。所以在建模过程中，应遵循以下原则：尽量采用简单模型、减少模型分段、删除场景中不可见的面、减少细条形面而尽量采用三角形面。为了能使最终的系统正常运行，一般保证模型面数低于500万面。
同时为了使虚拟现实系统具有更逼真的效果，需要对建好的模型元件进行贴图处理。贴图是对物体表面的描述，它可以将表面的纹理真实地显示出来，对电力仿真平台的对应贴图可以采用相机进行拍摄，也可以自行手工设计。但贴图文件的大小同样影响系统的运行效果，为了压缩贴图资源，可采用如下方法：重复利用贴图、较大贴图裁剪成小的贴图、在不影响系统效果的前提下压缩贴图文件。最后对模型进行灯光设置，使其效果更真实。
3.2 虚拟变电站系统的构建
当三维虚拟现实平台搭建成功后，此时需要对所有三维电力仿真模型的每个面进行渲染处理，得到最终的虚拟现实系统贴图，这些贴图将用于最终的电力仿真系统运行。为了在视觉效果与运行效果之间达到平衡，一般选用512像素进行贴图渲染。由于渲染过程一般需要耗费很长时间，一次渲染模型过多有可能导致系统崩溃，建议一次渲染一部分虚拟现实场景，渲染成功存盘之后再进行新的模型渲染。由于系统最终加载贴图时会根据图形文件的名字进行处理，所以在进行渲染之前应检查所有虚拟现实场景的命名，将重命名文件进行更改，防止贴图错误。
渲染结束之后就可以把模型导入虚拟现实软件中了。导入后首先检查系统中是否有不合理的部分，例如露面、破面、电气元件结合不成功等，发现对应问题需返回建模软件中进行更改并重新渲染，当保证所有三维模型均正确后就可以在场景中进行漫游处理了。结合电力仿真的实际需求，可以对整体电力仿真系统进行漫游，也可以是对单独电气元件的具体操作设置，最终实现在虚拟现实软件中对运行人员的操作技术培训。
为了使电力仿真系统对变电站系统规划人员具有指导意义，需要进行对应数据库设定，结合电气元件能够接收的数据参数搭建合理的数据库结构，根据实际需要设定相应的交互数据，从而实现不同的电力仿真系统效果。
