变电站作为电力系统的核心部分,在电力系统安全与稳定运行中起到至关重要的作用。电力系统的特殊性决定了在现场操作培训过程中不允许随意停电,而变电站传统的跟班学习式培训存在着培训周期长、培训效率低、培训人员组织相对困难、可操作性差等诸多问题。因此研发与变电站实际运行状况相接近的仿真实训系统具有重要的现实意义。通过现场调研和查阅资料对变电站虚拟现实仿真系统进行功能需求分析后,以河南省某220k V变电站为原型,设计出系统功能架构和系统开发路线。选择3ds Max进行三维建模,建立变电站设备和站所结构的三维模型以等比例还原变电站总体布局,并对三维模型进行内存优化。利用盒子建模法为人物构建3D模型,并为人物模型添加骨骼对象。接着把骨骼对象与人物模型进行蒙皮绑定并调整封套和顶点权重。通过操作骨骼结合关键帧动画来实现人物动作。选择Unity3D进行虚拟现实变电站仿真系统设计,将3ds Max中制作完成的变电站模型导入Unity3D中进行场景优化,制作变电站所在的地形环境。运用Unity3D中的UGUI开发系统的用户交互界面,制作用户的注册登录界面和主菜单以及下级菜单;利用第一人称角色控制器和脚本来实现漫游巡视功能;制作主变压器、断路器和隔离开关的认知学习功能,对站内主要一次设备的结构和原理进行展示;开发操作演练模块,对倒闸操作的过程进行展示;利用粒子系统结合脚本开发设立事故与故障仿真模块,对变电站中常见的事故、故障和设备缺陷进行模拟;设立人员考核模块,用于监督、评价和促进学员的学习。最后利用HTC Vive虚拟现实头戴式显示器作为虚拟现实仿真的硬件平台,实现沉浸式的虚拟现实体验。本变电站仿真实训系统内含完整的变电站场景,集漫游巡视、认知学习、操作演练、事故与故障仿真、人员考核等功能为一体,具有投资小、还原度高、可扩展性好、趣味性高、操作简便等优点,初步满足了变电站培训教学的一些基础功能性需求,可与传统的变电站跟班学习的培训方式形成互补,为电力系统培训提供了一些新的探索和思路。该系统不仅适用于变电站工作人员的培训,也可用于高校电气工程专业的教学工作,具有较好的应用前景。