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

1 引言

高等職業(yè)院校在電力類專業(yè)實踐教學，面臨以下的困境：（1）電力工業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)特點使學生難以進行運行實習。電力工業(yè)技術(shù)規(guī)格高、電力安全要求嚴格，學生在電廠進行運行實習的過程中，有可能會嚴重影響電廠的安全生產(chǎn)。一方面是現(xiàn)場設備參數(shù)高，運行和操作過程存在很高的危險性，發(fā)電企業(yè)不愿接受學生去現(xiàn)場進行實際操作訓練；另一方面學生不具備實際工作經(jīng)驗和職業(yè)素養(yǎng)。因此，學生不具備直接開展現(xiàn)場頂崗實習的能力。（2）學校現(xiàn)有的實踐教學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。而僅依靠理論教學環(huán)節(jié)，是無法較好地培養(yǎng)學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)均設置有實訓課程，但目前學校配套的電力技術(shù)相關(guān)實踐教學環(huán)境并不能滿足學生能力培養(yǎng)目標。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)實訓基地展現(xiàn)，更不用說在實訓基地復現(xiàn)生產(chǎn)運行過程中典型事故的處理操作。

2 水電站仿真實訓室的建設

為了在實訓過程中切實提高學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，學院與電力企業(yè)共同研發(fā)了水電站仿真教學系統(tǒng)，建成了水電站綜合仿真實訓室。

該仿真教學系統(tǒng)是基于黃龍灘水電站實際運行情況進行開發(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)字化的實訓室。實訓室投入使用后，已累計培訓 5 批發(fā)電廠專業(yè)的學生，均獲得電氣企業(yè)一致好評，取得了良好的實訓效果。

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)電廠為基礎進行開發(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。圖 1 所示黃龍灘水力發(fā)電廠 1 號廠房就地設備操作界面。該系統(tǒng)不僅能夠完全模擬電廠生產(chǎn)運行工況，還能夠進行事故反演教學培訓，實現(xiàn)實踐教學、培訓、技能考核等多種教學模式。發(fā)電廠的仿真系統(tǒng)真正做到了仿真模擬設備與生產(chǎn)設備一致，實訓操作過程與生產(chǎn)過程保持一致，學習考核評價標準與企業(yè)標準一致。

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、事故預防以及故障處理技術(shù)。水電站仿真實訓室還配置了變電站綜合自動化所需的相關(guān)實訓設備，包括：主控臺、微機繼電保護屏、自動裝置屏、設備技術(shù)文件等部分。

通過變電站仿真系統(tǒng)的應用，在訓練學生對變電站設備的監(jiān)視、檢測能力過程中，學生需要采用與實際生產(chǎn)過程完全相同的手段和方法進行操作，大大提高了學生的實訓效果，進一步提高了學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 應用效果

（1）創(chuàng)新了實訓教學模式。水電站仿真教學系統(tǒng)實現(xiàn)了將實踐教學過程與企業(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項目。為了培養(yǎng)學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，實踐課程整體教學設計完全依據(jù)電力企業(yè)具體的工作任務和流程組織，從而促進教學內(nèi)容與電力行業(yè)技術(shù)標準及企業(yè)運行規(guī)程的對接，實現(xiàn)了企業(yè)生產(chǎn)過程與課堂教學內(nèi)容的有機結(jié)合。最后，隨著虛擬化技術(shù)的大量使用，實踐教學過程中安全性大大提高，同時降低了實訓室的建設成本。

（2）學生的實踐能力顯著提高。實訓過程推行教學做一體化、理實一體化教學模式，引入專業(yè)技術(shù)標準和行業(yè)規(guī)范，提升學生的適崗性和職業(yè)素養(yǎng)。通過水電站仿真系統(tǒng)的應用，學生的實踐能力、創(chuàng)新能力均得到較大提升。

（3）教師的教學能力全面提升。通過水電站仿真實訓室的建設及使用，發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)教學團隊在教學能力、信息化能力、服務企業(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)在實訓教學環(huán)節(jié)中效果良好，學生實踐能力、教師教學能力均得到了較大提高，但虛擬仿真技術(shù)在高職教學實踐中的應用還有一些不足之處。

目前高職實踐教學中投入使用的多數(shù)虛擬仿真類數(shù)字化教學資源沒有統(tǒng)一的資源建設標準，各類資源的開發(fā)平臺和技術(shù)標準不統(tǒng)一。從而使得資源的重復開發(fā)現(xiàn)象嚴重，造成了開發(fā)資源的浪費。而建成及應用的仿真系統(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)有資源無法復用集成在仿真系統(tǒng)中，需要重新開發(fā)，導致水電站仿真系統(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)得到各級教育領域越來越多的關(guān)注和重視。水電站仿真實訓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)實踐教學中實訓設備不足的問題，改革創(chuàng)新了電力技術(shù)實訓教學模式，對培養(yǎng)學生的職業(yè)素養(yǎng)與實操能力，提高教師教學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，這種新的教學模式必將在高職實踐性教學領域中發(fā)揮越來越重要的作用。