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

1 引言

高等職業(yè)院校在電力類專業(yè)實踐教學(xué)，面臨以下的困境：（1）電力工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)特點使學(xué)生難以進(jìn)行運行實習(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)行運行實習(xí)的過程中，有可能會嚴(yán)重影響電廠的安全生產(chǎn)。一方面是現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)高，運行和操作過程存在很高的危險性，發(fā)電企業(yè)不愿接受學(xué)生去現(xiàn)場進(jìn)行實際操作訓(xùn)練；另一方面學(xué)生不具備實際工作經(jīng)驗和職業(yè)素養(yǎng)。因此，學(xué)生不具備直接開展現(xiàn)場頂崗實習(xí)的能力。（2）學(xué)?，F(xiàn)有的實踐教學(xué)條件無法滿足電力生產(chǎn)過程需求?，F(xiàn)代電力企業(yè)投資巨大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對操作人員的臨場工作經(jīng)驗和職業(yè)素養(yǎng)要求高。而僅依靠理論教學(xué)環(huán)節(jié)，是無法較好地培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和職業(yè)素養(yǎng)。雖然高職院校的發(fā)電廠及相關(guān)專業(yè)均設(shè)置有實訓(xùn)課程，但目前學(xué)校配套的電力技術(shù)相關(guān)實踐教學(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)流程及情境也無法在校內(nèi)實訓(xùn)基地展現(xiàn)，更不用說在實訓(xùn)基地復(fù)現(xiàn)生產(chǎn)運行過程中典型事故的處理操作。

2 水電站仿真實訓(xùn)室的建設(shè)

為了在實訓(xùn)過程中切實提高學(xué)生的實踐能力和職業(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訓(xùn)室。

該仿真教學(xué)系統(tǒng)是基于黃龍灘水電站實際運行情況進(jìn)行開發(fā)，通過采用圖形圖像技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、數(shù)據(jù)庫等技術(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)字化的實訓(xùn)室。實訓(xùn)室投入使用后，已累計培訓(xùn) 5 批發(fā)電廠專業(yè)的學(xué)生，均獲得電氣企業(yè)一致好評，取得了良好的實訓(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)行開發(fā)，模擬發(fā)電廠生產(chǎn)運行的全過程，可滿足發(fā)電廠及電力系統(tǒng)、水電站運行與管理等電類專業(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)運行工況，還能夠進(jìn)行事故反演教學(xué)培訓(xùn)，實現(xiàn)實踐教學(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，實訓(xùn)操作過程與生產(chǎn)過程保持一致，學(xué)習(xí)考核評價標(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行操作、事故預(yù)防以及故障處理技術(shù)。水電站仿真實訓(xùn)室還配置了變電站綜合自動化所需的相關(guān)實訓(xùn)設(shè)備，包括：主控臺、微機(jī)繼電保護(hù)屏、自動裝置屏、設(shè)備技術(shù)文件等部分。

通過變電站仿真系統(tǒng)的應(yīng)用，在訓(xùn)練學(xué)生對變電站設(shè)備的監(jiān)視、檢測能力過程中，學(xué)生需要采用與實際生產(chǎn)過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 開關(guān)站操作界面圖。

3 應(yīng)用效果

（1）創(chuàng)新了實訓(xùn)教學(xué)模式。水電站仿真教學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)了將實踐教學(xué)過程與企業(yè)實際生產(chǎn)過程的信息化對接，特別是可以模擬電站現(xiàn)場運行過程中各階段典型故障處理的實訓(xùn)項目。為了培養(yǎng)學(xué)生具備對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)場無法提供的實訓(xùn)場所。同時仿真系統(tǒng)以真實企業(yè)項目為載體，實踐課程整體教學(xué)設(shè)計完全依據(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)運行規(guī)程的對接，實現(xiàn)了企業(yè)生產(chǎn)過程與課堂教學(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，實踐教學(xué)過程中安全性大大提高，同時降低了實訓(xùn)室的建設(shè)成本。

（2）學(xué)生的實踐能力顯著提高。實訓(xùn)過程推行教學(xué)做一體化、理實一體化教學(xué)模式，引入專業(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)。通過水電站仿真系統(tǒng)的應(yīng)用，學(xué)生的實踐能力、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。通過水電站仿真實訓(xùn)室的建設(shè)及使用，發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊在教學(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 存在的問題

雖然基于虛擬仿真技術(shù)開發(fā)的水電站仿真系統(tǒng)在實訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)中效果良好，學(xué)生實踐能力、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)實踐中的應(yīng)用還有一些不足之處。

目前高職實踐教學(xué)中投入使用的多數(shù)虛擬仿真類數(shù)字化教學(xué)資源沒有統(tǒng)一的資源建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，各類資源的開發(fā)平臺和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一。從而使得資源的重復(fù)開發(fā)現(xiàn)象嚴(yán)重，造成了開發(fā)資源的浪費。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)有資源無法復(fù)用集成在仿真系統(tǒng)中，需要重新開發(fā)，導(dǎo)致水電站仿真系統(tǒng)的開發(fā)周期延長。

5 結(jié)語

虛擬仿真技術(shù)目前已經(jīng)得到各級教育領(lǐng)域越來越多的關(guān)注和重視。水電站仿真實訓(xùn)室目前雖然還不能完全替代真實的實踐操作，但已經(jīng)在一定程度上解決了目前高職發(fā)電廠專業(yè)實踐教學(xué)中實訓(xùn)設(shè)備不足的問題，改革創(chuàng)新了電力技術(shù)實訓(xùn)教學(xué)模式，對培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)與實操能力，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)的軟硬件成本將會逐漸降低，虛擬仿真程度將會逐步提高，這種新的教學(xué)模式必將在高職實踐性教學(xué)領(lǐng)域中發(fā)揮越來越重要的作用。