賦能電力人才培養：智能變電站全場景交互與仿真教學實踐成功落地

近日，一項面向新型電力系統人才培養的重要教學成果—《110kV智能變電站全場景交互調試與智能仿真教學實踐》在寧波職業技術大學機電工程學院（中德智能制造學院）成功落地并投入常態化教學應用。教學團隊黃棋悅老師表示：“該項目通過構建高精度、全場景、可交互的虛擬仿真環境，徹底打破了傳統電力教學中的時空與安全壁壘，為智能變電站運維檢修一線崗位的技能培養提供了創新解決方案?！?/p>

通過構建高精度三維虛擬變電站環境，深度融合數字孿生與人機交互技術，完整還原110kV智能變電站的一次設備布局、二次系統邏輯及典型操作票流程。學生可模擬執行設備調試、倒閘操作、保護定值整定及常見故障排查等任務，實現“零風險、高仿真”的沉浸式實操訓練。該項改革有效解決了傳統實訓中“高風險、高成本、難再現”的痛點。構建了從理論認知到動手實踐的橋梁，通過引導式與開放式相結合的調試任務，重點培養學生的標準化作業能力、事故應急處置思維及團隊協作意識，為電力行業輸送具備扎實技能與安全素養的應用型人才提供了創新的數字化教學工具。

教學突破傳統靜態展陳方式，構建多層級互動體驗模式，學生不僅可以觀看案例介紹，還可通過VR、觸控屏、實體操作臺等方式直接參與操作。

1.場景漫游互動

體驗者佩戴VR頭顯或通過大屏漫游進入1:1還原的110kV智能變電站虛擬場景，自主選擇巡視路線，查看主控室、室外一次設備區、保護屏柜區等不同區域，實現“走進變電站”的沉浸式體驗,如圖1所示。

圖1 場景漫游層展示圖

2.設備點擊交互

在三維模型中，體驗者可點擊斷路器、隔離開關、互感器、保護裝置等關鍵設備，系統即時彈出設備名稱、結構組成、技術參數、工作原理和操作視頻，形成“點一點、看得懂、學得會”的互動學習模式,如圖2和圖3所示。

圖2 設備認知層元器件展示圖

圖3 設備認知層一次設備展示圖

在倒閘操作環節，體驗者可通過實體操作臺完成合閘、分閘、壓板投退、信號確認等操作，系統同步進行動作響應與結果反饋，幫助學習者掌握標準操作票流程和規范作業要求，如圖4所示。

3.操作模擬互動

圖4 倒閘操作層10kV配電設備展示圖

4.故障推演互動

系統可設置典型故障情景，如線路故障、保護動作、遙信異常等，由體驗者根據故障現象進行分析、判斷和處置，增強應急處理能力和現場判斷能力。

此次課程教學改革，以AI賦能為核心抓手，實現了虛擬仿真平臺建設、交互式動畫教學、項目式實踐的全方位突破，顯著提升了教學質量與學生專業素養，精準對接了新型電力系統對繼電保護人才的迫切需求。未來，團隊將持續深化AI與課程融合，優化虛擬仿真環境、豐富交互式動畫資源、拓展專創融合項目案例，為我國電網安全穩定運行培育更多高素質繼電保護專業人才。