基于虛擬仿真技術(shù)，闡述電站虛擬仿真技術(shù)在高職實(shí)踐教學(xué)中的典型應(yīng)用，探索高職實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)思路，創(chuàng)新水電站仿真實(shí)訓(xùn)的教學(xué)模式，并且分析了水電站仿真系統(tǒng)應(yīng)用中存在的問(wèn)題。

1 引言

高等職業(yè)院校在電力類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)，面臨以下的困境：（1）電力工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)特點(diǎn)使學(xué)生難以進(jìn)行運(yùn)行實(shí)習(xí)。電力工業(yè)技術(shù)規(guī)格高、電力安全要求嚴(yán)格，學(xué)生在電廠進(jìn)行運(yùn)行實(shí)習(xí)的過(guò)程中，有可能會(huì)嚴(yán)重影響電廠的安全生產(chǎn)。一方面是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備參數(shù)高，運(yùn)行和操作過(guò)程存在很高的危險(xiǎn)性，發(fā)電企業(yè)不愿接受學(xué)生去現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際操作訓(xùn)練；另一方面學(xué)生不具備實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)和職業(yè)素養(yǎng)。因此，學(xué)生不具備直接開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)頂崗實(shí)習(xí)的能力。（2）學(xué)?，F(xiàn)有的實(shí)踐教學(xué)條件無(wú)法滿足電力生產(chǎn)過(guò)程需求?，F(xiàn)代電力企業(yè)投資巨大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)操作人員的臨場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)和職業(yè)素養(yǎng)要求高。而僅依靠理論教學(xué)環(huán)節(jié)，是無(wú)法較好地培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和職業(yè)素養(yǎng)。雖然高職院校的發(fā)電廠及相關(guān)專(zhuān)業(yè)均設(shè)置有實(shí)訓(xùn)課程，但目前學(xué)校配套的電力技術(shù)相關(guān)實(shí)踐教學(xué)環(huán)境并不能滿足學(xué)生能力培養(yǎng)目標(biāo)。并且，現(xiàn)代電力企業(yè)的生產(chǎn)流程及情境也無(wú)法在校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地展現(xiàn)，更不用說(shuō)在實(shí)訓(xùn)基地復(fù)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中典型事故的處理操作。

2 水電站仿真實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)

為了在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中切實(shí)提高學(xué)生的實(shí)踐能力和職業(yè)素養(yǎng)，滿足電力企業(yè)的用人需求，學(xué)院與電力企業(yè)共同研發(fā)了水電站仿真教學(xué)系統(tǒng)，建成了水電站綜合仿真實(shí)訓(xùn)室。

該仿真教學(xué)系統(tǒng)是基于黃龍灘水電站實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行開(kāi)發(fā)，通過(guò)采用圖形圖像技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)等技術(shù)，將仿真設(shè)備與虛擬操作相結(jié)合、將數(shù)字技術(shù)與模擬環(huán)境融為一體，建成為虛擬化、數(shù)字化的實(shí)訓(xùn)室。實(shí)訓(xùn)室投入使用后，已累計(jì)培訓(xùn) 5 批發(fā)電廠專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，均獲得電氣企業(yè)一致好評(píng)，取得了良好的實(shí)訓(xùn)效果。

2.1 水力發(fā)電廠的仿真系統(tǒng)

水力發(fā)電廠仿真系統(tǒng)以黃龍灘水力發(fā)電廠為基礎(chǔ)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，模擬發(fā)電廠生產(chǎn)運(yùn)行的全過(guò)程，可滿足發(fā)電廠及電力系統(tǒng)、水電站運(yùn)行與管理等電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的虛擬仿真教學(xué)。圖 1 所示黃龍灘水力發(fā)電廠 1 號(hào)廠房就地設(shè)備操作界面。該系統(tǒng)不僅能夠完全模擬電廠生產(chǎn)運(yùn)行工況，還能夠進(jìn)行事故反演教學(xué)培訓(xùn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)、培訓(xùn)、技能考核等多種教學(xué)模式。發(fā)電廠的仿真系統(tǒng)真正做到了仿真模擬設(shè)備與生產(chǎn)設(shè)備一致，實(shí)訓(xùn)操作過(guò)程與生產(chǎn)過(guò)程保持一致，學(xué)習(xí)考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一致。

2.2 變電站的仿真系統(tǒng)

變電站仿真系統(tǒng)可以模擬變電站各種運(yùn)行操作、事故預(yù)防以及故障處理技術(shù)。水電站仿真實(shí)訓(xùn)室還配置了變電站綜合自動(dòng)化所需的相關(guān)實(shí)訓(xùn)設(shè)備，包括：主控臺(tái)、微機(jī)繼電保護(hù)屏、自動(dòng)裝置屏、設(shè)備技術(shù)文件等部分。

通過(guò)變電站仿真系統(tǒng)的應(yīng)用，在訓(xùn)練學(xué)生對(duì)變電站設(shè)備的監(jiān)視、檢測(cè)能力過(guò)程中，學(xué)生需要采用與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程完全相同的手段和方法進(jìn)行操作，大大提高了學(xué)生的實(shí)訓(xùn)效果，進(jìn)一步提高了學(xué)生正確處理事故的能力。如圖 2 所示，為水電廠 110 kV 開(kāi)關(guān)站操作界面圖。

3 應(yīng)用效果

（1）創(chuàng)新了實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式。水電站仿真教學(xué)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了將實(shí)踐教學(xué)過(guò)程與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的信息化對(duì)接，特別是可以模擬電站現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過(guò)程中各階段典型故障處理的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。為了培養(yǎng)學(xué)生具備對(duì)電站故障隱患的分析能力和事故處理能力，系統(tǒng)提供了工作現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法提供的實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所。同時(shí)仿真系統(tǒng)以真實(shí)企業(yè)項(xiàng)目為載體，實(shí)踐課程整體教學(xué)設(shè)計(jì)完全依據(jù)電力企業(yè)具體的工作任務(wù)和流程組織，從而促進(jìn)教學(xué)內(nèi)容與電力行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)運(yùn)行規(guī)程的對(duì)接，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程與課堂教學(xué)內(nèi)容的有機(jī)結(jié)合。最后，隨著虛擬化技術(shù)的大量使用，實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中安全性大大提高，同時(shí)降低了實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)成本。

（2）學(xué)生的實(shí)踐能力顯著提高。實(shí)訓(xùn)過(guò)程推行教學(xué)做一體化、理實(shí)一體化教學(xué)模式，引入專(zhuān)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，提升學(xué)生的適崗性和職業(yè)素養(yǎng)。通過(guò)水電站仿真系統(tǒng)的應(yīng)用，學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力均得到較大提升。

（3）教師的教學(xué)能力全面提升。通過(guò)水電站仿真實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)及使用，發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)在教學(xué)能力、信息化能力、服務(wù)企業(yè)能力方面均得到較大提升。

4 存在的問(wèn)題

雖然基于虛擬仿真技術(shù)開(kāi)發(fā)的水電站仿真系統(tǒng)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)中效果良好，學(xué)生實(shí)踐能力、教師教學(xué)能力均得到了較大提高，但虛擬仿真技術(shù)在高職教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用還有一些不足之處。

目前高職實(shí)踐教學(xué)中投入使用的多數(shù)虛擬仿真類(lèi)數(shù)字化教學(xué)資源沒(méi)有統(tǒng)一的資源建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，各類(lèi)資源的開(kāi)發(fā)平臺(tái)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。從而使得資源的重復(fù)開(kāi)發(fā)現(xiàn)象嚴(yán)重，造成了開(kāi)發(fā)資源的浪費(fèi)。而建成及應(yīng)用的仿真系統(tǒng)質(zhì)量參差不齊，仿真系統(tǒng)的可移植性也較差。造成大多現(xiàn)有資源無(wú)法復(fù)用集成在仿真系統(tǒng)中，需要重新開(kāi)發(fā)，導(dǎo)致水電站仿真系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)周期延長(zhǎng)。

5 結(jié)語(yǔ)

虛擬仿真技術(shù)目前已經(jīng)得到各級(jí)教育領(lǐng)域越來(lái)越多的關(guān)注和重視。水電站仿真實(shí)訓(xùn)室目前雖然還不能完全替代真實(shí)的實(shí)踐操作，但已經(jīng)在一定程度上解決了目前高職發(fā)電廠專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)中實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足的問(wèn)題，改革創(chuàng)新了電力技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)與實(shí)操能力，提高教師教學(xué)能力有著顯著的效果。相信伴隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，虛擬仿真系統(tǒng)的軟硬件成本將會(huì)逐漸降低，虛擬仿真程度將會(huì)逐步提高，這種新的教學(xué)模式必將在高職實(shí)踐性教學(xué)領(lǐng)域中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。