2.教学服务团队情况

2-1 团队主要成员（含负责人，总人数限5人以内）
序号	姓名	出生年月	单位	职务	职称	手机号码	电子邮箱	承担职务
1	孙晓云	1971-01-03	石家庄铁道大学	院长	教授	13832178326	sunxyheb@stdu.edu.cn	-

2-2 团队其他成员
序号	姓名	出生年月	单位	职务	职称	承担职务
1	蔡承才	1979-10-22	石家庄铁道大学	教师	讲师	教学主讲(在线教学服务)
2	王硕禾	1968-08-06	石家庄铁道大学	教师	教授	教学主讲(在线教学服务)
3	马增强	1975-04-06	石家庄铁道大学	副院长	教授	教学方法设计(在线教学服务)
4	薛强	1977-07-02	石家庄铁道大学	教研室主任	讲师	在线教学服务
5	王明明	1977-02-10	石家庄铁道大学	系主任	副教授	在线教学服务
6	王伟明	1979-11-01	石家庄铁道大学	无	讲师	技术支持
7	崔跃华	1977-05-11	石家庄铁道大学	教师	副教授	技术支持
团队总人数：8 人 其中高校人员数量：8 人 企业人员数量：0 人

2-3 团队主要成员教学情况（限500字以内）

（近5年来承担该实验教学任务情况，以及负责人开展教学研究、学术研究、获得教学奖励的情况） 实验项目2016年起列为本校电气信息类《生产实习》的实验项目，本校实验学生人数约350人/年，本项目对外进行了开放，相关院校也利用本项目开展了教学活动。 近5年来，负责人孙晓云教授教学情况如下： 主持教学研究： 1)“虚实”结合的电气信息类校内实习基地建设与实践，河北省教育厅高教处，2017年； 2)基于卓越工程师计划的通信工程人才培养模式探索，河北省教育厅人文社会科学研究项目,2017年。 主持学术研究： 1) 基于电磁超声导波技术的锚杆声学特征与智能检测研究, 国家自然科学基金课题，2017.1-2020.12； 2) 基于导波技术的锚杆声学特征与智能检测研究，河北省科技厅基础研究团队专项资助课题，2018； 3) 铁路专用设备产品数据库建设,国家铁路局装备技术中心,2018。 主持教学奖励： 服务轨道交通电气信息类专业“双场景、三平台” 实践教学体系的探索与实践，河北省高等教育教学成果一等奖(GDJY-20191024)，2019，主持。

3-1实验简介（实验的必要性及实用性，教学设计的合理性，实验系统的先进性）

必要性及实用性：本虚拟仿真实验是基于《生产实习》这门课程开发的实验项目，实验项目利用虚拟现实技术，较完整的展示了生产现场实际牵引变电所和220kV变电站场景，介绍了牵引变电所和变电站的工作原理、设备构成、布局和典型倒闸操作仿真，且该实验项目同时可为《牵引供电系统》、《供变电技术》《电力系统分析基础》等课程提供教学帮助。本仿真实验主要针对对象为即将走向工作岗位的大四学生以及相关企业变电岗技术员工，实验力求与生产实际相结合，在给学生提供身临其境的环境同时，保证了课程知识点的学习和倒闸操作的实训。

我国的铁路电气化率已经到到74.9%(2020年)，无论是高速铁路的动车组，还是普速铁路的电力机车其能源供给全都来自于牵引供电系统，而牵引变电所是牵引供电系统的核心组成部分，其安全稳定运行是电气化铁路安全运行的基本保障。同时牵引变电所和220kV变电站有许多相同设备和工作原理，因此实验项目引入了220kV变电站倒闸过程供学生参照学习使用。深入生产现场是学生学习的最有效手段之一，但牵引变电所具有全天候高压带电运行的特性，这给相关专业的学生以及企业员工的现场实习、学习带来了困难。传统的变电所学习环节， 牵引变电所和变电站均处于全天候运行、高压危险环境中，为了保证生产安全和学生个人安全，学生只能在现场远距离观看设备，更无法进行实际操作学习。而虚拟现实技术的引入，有效避免了上述缺点，给学生提供了不受时间限制的、可重复的、可操作的、安全的实验环境，有效提高了学生的学习效果。

教学设计的合理性：系统仿真了高危生产现场，为促进学生的学习效果，在实验设计之初，就按照两性一度的原则进行，实验项目设置有学习模块和考核模块，利用学习模块，学生可进行自主学习，同时在学习结束后，可以通过考核模块，检验学习效果，以考促学。在教学安排上，实验结束后，学生将进入生产现场，进行实际的现场实习，通过虚实结合的教学安排，让学生进行知识点的反刍，对自己掌握薄弱的环节，可在现场实习结束后，再次进入实现系统进行巩固学习。

系统先进性： 本仿真实验充分发挥虚拟现实的技术优势，利用计算机真实再现了高危高压生产环境，提供了自主漫游功能，保证学生可以近距离观测高压设备，同时针对现场高压设备尺寸大、高度高，现场无法窥看全貌的实际问题，提供了高空飞行模式，突破了实际的约束，等同于给学生插上了一对翅膀，可以让学生从不同角度观测高、大设备，提供了交互功能，可满足学生反复进行倒闸操作的学习训练需求，整个系统具有高沉浸感、强交互性等优点。

(1)掌握铁路牵引变电所构成、布局和工作原理；

(2)掌握牵引变电所各设备分类、构成和用途，掌握主要设备内部构成；

(3)直观认知牵引所各设备外观。

(4)了解牵引变电所主要工作流程。

（1）掌握铁路牵引变电所和典型变电站构成、布局和工作原理；

（2）认知牵引变电所和变电站各设备外观，掌握主要设备所处位置、作用；

（3）掌握典型220kV变电所操作票和倒闸操作的主要工作流程。

（1）实验所属课程课时：160学时

（2）该实验所占课时：4 学时

（1）实验原理

国内外铁路普遍采用电力牵引方式，负责给电力机车供电的铁路变电所称之为牵引变电所，在电力能源传输过程中，牵引变电所起着核心作用，由于接触网采用单相27.5kV的供电方式，且只有当电力机车通过时才会产生大功率能量需求等特点，因此与普通变电所相比，牵引变电所内部所特有的设备及其工作原理也较为特殊。牵引供电系统的电能从牵引变电所经馈线送出，由馈线、接触网、轨道、回流线构成牵引网向电力机车供电。

牵引网核心设备为牵引变压器，通常设为两台，牵引变压器容量选择需要根据线路负荷条件选择，高速铁路一般按照63MVA或75MVA规划。为了进行牵引网的停送电控制和故障切除，在每一条进行和馈线上都设有断路器，同时，为配合断路器工作，还设置有隔离开关。为了给变电所的保护、检测、控制、计量等装置或系统提供信号，牵引变电所还设有电压互感器和电流互感器。同时随着技术的不断发展，变电所综合自动化系统也在铁路牵引变电所中普遍应用，能够实现对全所的主要设备和输配电线路的自动监视、测量、控制、保护以及调度通信等综合性的自动化功能。此外，还设置有避雷器和避雷针进行必要的防雷保护。由于变电所设备繁多、功能复杂，为方便管理，其整体进行了分区布局，包括有一次侧，主要负责从电网向牵引变压器引进110kV或200kV电能；二次侧，主要负责完成牵引所主要设备和各类信号的检测、控制、测量、保护；高压控制室，主要负责完成接收、分配、控制牵引变压器提供的单相27.5kV电能；馈线侧，位于室外，负责完成向上下行接触网传输电能的功能。

电网220kV变电站与牵引变电所有工作原理相似但又有所不同，最典型区别在于主变和馈线侧。本系统同时进行了牵引所和电网变电站的虚拟仿真教学实验。

知识点：共4 个

1. 牵引变电所作用及工作原理

2. 牵引变电所主接线及对应的高低压设备组成、布局及作用。高压进线侧完成了从电网取电的功能；高压室负责牵引网馈线侧电能供给切换控制功能；馈线侧负责向铁路接触网提供电能；控制室实现对整个牵引变电所的监测和控制。

3. 高压开关柜结构。室内高压开关柜是牵引变电所馈线侧切换的主要设备。

4. 220kV变电站典型运转切换操作过程，包括主变运行转检操作流程、主变检修转运行操作、线路检修转运行操作、线路运行转检修操作、母联开关运转检操作。

（2）核心要素仿真设计

本实验完成了铁路牵引变电所和典型220kV变电站的仿真，可进行牵引变电所和220kV电力变电站的工作原理、设备工作原理、牵引变压器工作原理、运检转换操作等学习。 仿真系统借助图纸、现场实际素材采集和现场专家的指导，保证了仿真系统与现场实际完全一致，设备外观、设备布局与现场高度一致。 牵引变电所高压主要设备包括牵引变压器、室外高压断路器、室内高压开关柜、高压隔离开关；完整仿真了控制室包括主变保护测控屏在内的多种控制、监测、保护仪器仪表，其每块控制柜均配置有多块控制仪表和操作按钮、旋钮；仿真了室内高压室，提供了比现场更好光照环境，有利于仿真学习；进行了高压开关柜内部结构的拆解仿真。 220kV变电站,通过指定变电站典型操作案例，学员根据操作票步骤列表，在220kV变电站三维场景中进行三维操作，完成操作票的学习和考核。各开关、闸刀外观、布局与现场完全一致，仿真操作过程与结果与现场实际操作过程与结果完全一致。

牵引所仿真功能侧重于认知学习，220kV变电站仿真则侧重于典型操作的实训实验，两者均提供了学习和考核功能，系统根据学习者操作过程自动记录实验结果并评分。

3-5实验教学过程与实验方法

生产实习是本科生学习的重要环节，是学生从理论认知到生产实践转变的重要一环。铁路牵引变电所和电网高压变电站是电气化铁路的能量供给来源，无论是铁路牵引变电所还是电网高压变电站，均处于全天候运行的特殊性，为保证生产运行安全以及学生安全，学生在进入牵引变电所及电网变电站实际学习时，只能采用远距离参观的方式，无法抵近观察设备，更无法触摸设备进行操作实训，同时，参观具体时间受到生产实际的限制，只能在企业指定的时间进行有限时长的参观，因此现场生产实习效果差强人意。

本虚拟仿真实验项目，采用虚拟仿真技术，使用教师大屏幕统一讲解学习和个人计算机VR系统自主学习相结合的方式，很好地解决上述问题，构建了学生为中心的实验教学模式，形成以自主式、合作式、研究式学习为主的方式，目的是让学生借助真实场景，进行理论学习，提高学生的学习主动性，达到与现场相结合的教学效果，整个教学流程如图1所示。 实验项目2016年开始正式运行，早期为单机版，后期增加网络版和头盔版。

图1 实验教学流程

（1）集中教学

学生自主学习前，借助仿真系统的虚拟头盔版和多通道大屏幕投影，由教师统一讲解、组织学习，讲解内容包括仿真实验项目使用方法、牵引变电所和电网变电站工作原理作用和地位、牵引变电所特点、牵引变电所构成、主要设备作用、关键任务工作流程等内容。通过集中讲解，学生对仿真系统和牵引变电所将会有初步认识，有助于提升学生自主学习效果，如图2所示为实验室硬件设备、教师集中讲解和学生在集中讲解环节进行体验。

图2 理论集中讲解

（2）学生VR自主学习

学生在实验室，借助于计算机，进入仿真系统，即可完成与现场一致的实景体验，可以在任意时间、从任意角度去观察、学习牵引变电所相关知识。

比如，牵引变压器是牵引变电所的核心设备之一，在现场参观时，学生只能在指定安全通道内，较远距离观看变压器外观，受制于视野限制，学生无法观察细节，更无法观察较高部位、顶部的设备构成，实际上变压器在顶部有许多重要的附属部件。但借助于虚拟现实仿真，学生可在仿真系统中通过飞行模式，从顶部任意角度去观察学习变压器顶部附属件的构成，如图3所示，学生可以俯视观察变压器顶部设施。

图3 飞行模式观察设备顶部

图4 倒闸操作

在现场，学生看到的所有设备都处于运行状态，学生所能看到的只是外壳，但设备实际内部构造才是实现设备作用的关键。如室内高压室的高压开关柜，学生实习时看到的只是外壳，但虚拟仿真系统则提供了更丰富的学习选项。通过前期设备图纸和现场设备拆解，借助于虚拟技术，系统完成了高压开关柜的建模和交互操作，学生可通过仿真平台，任意旋转、拆解、组装高压开关柜，实现内部结构、部件的细节查看。变电站仿真还提供了倒闸交互操作，用户可在三维VR中体验实际的倒闸操作过程，如图4所示。

借助于虚拟仿真技术，学生可随时随地运行仿真系统，系统、完整地进行牵引变电所和电网变电站相关知识的学习，既避免了安全问题，也克服了现场实习的种种不足。当然，虚拟仿真系统并不能完整地取代现场实习，但在现场实习前、实习后，均可使用仿真系统进行学习，作为现场实习的有利补充，极大提高了学生现场实习的效率。

为确保学生认真学习，系统将在虚拟环境中对学生进行实验考核，考核分为两类，一类是对牵引变电所的认知考核，一类是电网变电所的操作考核。牵引I变电所的认知考核如图5所示。实验考核方式是从系统题库中随机抽取20个考核点，需要用户根据考核任务要求，逐条完成考核，主要包括考核学生牵引变电所整体布局的认知、学生对牵引变电所及设备工作原理、作用、构造等的认知。学生需通过系统漫游至指定位置、选择正确设备、完成对应答题后方可获得对应的考核分。由于每次考核均是随机抽取题目，保证了考核的公平性，也规避了学生通过背题完成考核的弊端，题库题目将随着系统的使用逐年更新、增加，确保了学生的学习效果。220kV变电站考核时，学习者需要按照操作票和系统的提示进行操作，系统对每一步骤进行正确性判断并显示，操作完毕后软件自动显示操作者结果和评分。

(a)认知考核 

 (b)操作考核

图5 虚拟考核系统

学生在完成考核，达到一定分数之后，经由实验老师签字同意，可申请参加现场环节的实践认知，由于有了VR系统的帮助，学生可在现场印证VR系统所学理论知识和设备知识，从而提高了实习效率。网络学习这可直接通过实验报告查漏补缺。

（5）VR平台反刍

学生在经历VR学习、VR考核、现场实习环节后，对牵引变电所工作原理将会有深层次的掌握，而此时，学生必将会对理论-实践所获取的知识进行沉淀、消化，因此，学生实习结束后，实验室仍将对学生开放虚拟仿真系统，学生可再次借助虚拟仿真系统对知识进行最后的消化吸收，从而夯实学习效果。

（1）学生交互性操作步骤，共 34 步

牵引变电所虚拟仿真系统，采用虚拟仿真技术，使用教师大屏幕统一讲解学习和个人计算机VR系统自主学习相结合的方式，很好地解决上述问题，构建了学生为中心的实验教学模式，形成以自主式、合作式、研究式学习为主的方式，目的是让学生借助真实场景，进行理论学习，提高学生的学习主动性，达到与现场相结合的教学效果，整个教学流程如图19所示。

步骤序号	步骤目标要求	步骤合理用时	目标达成度赋分模型	步骤满分	成绩类型
1	通过指引学习牵引变点所工作原理、结构、布局和设备作用	20	通过语音学习牵引所整体介绍学习，借助漫游行走及各设备的VR模型交互完成设备作用认知学习。	0	教师评价报告
2	学习牵引所高压开关柜的构造。	10	通过单击各部件模型，完成部件认知学习，通过拖曳各部件模型和自动拆、装按键，认知各部分相互位置。	0	教师评价报告
3	系统随机选择20个设备进行任务考核，用户逐一选择任务启动考核。	1	单击UI任务列表，完成即将进行的考核任务。	0	教师评价报告
4	在实验场景中漫游，通过观测设备外观，单击选择当前任务考核的设备模型	5	单击选择当前任务考核的设备模型，选择正确则进入下一步，否则本步任务不得分。	0	教师评价报告
5	完成设备作用的考核答题。	30	在题目UI弹窗中完成设备认知答题，答对本步任务考核得5分，否则本步任务不得分。共20个任务，总分100分。每步合理用时1-2分钟。	100	操作成绩
6	依照操作票要求，依次完成1#和2#主变220kV中性点接地刀闸、110kV中性点接地刀闸的断开操作，并对操作后的接地刀闸状态进行检查。	15	1#主变110kV：开关端子箱、中性点接地刀闸、220kV中性点接地刀闸。 2#主变：220kV开关端子箱、闸刀控制电源总熔丝、220kV中性点接地闸刀、110kV闸刀控制熔断器、110kV闸刀控制电源总熔丝、110kV中性点接地闸刀。	15	操作成绩
7	对1#主变和2#主变35kV侧母线分开关进行状态检查，并断开1#主变35kV开关。	5	1#主变35kV侧母分开关、2#主变35kV侧母分开关、1#主变35kV开关。	3	操作成绩
8	检查1#主变和2#主变110kV侧和220kV侧母联开关负荷分配状态，并切断1#主变110kV开关和1#主变220kV开关，完成断电。	5	1#主变和2#主变110kV母联开关、220kV母联开关，110kV开关和220kV开关。	6	操作成绩
9	确保35kV主变开关切断的情况下，切断35kV变压器闸刀，并进行状态检查。	10	#主变35kV变压器开关、35kV开关小车、35kV变压器闸刀控制电源小开关、35kV侧变压器闸刀电动机电源小开关、35kV变压器闸刀。	12	操作成绩
10	确保110kV主变开关切断的情况下，切断110kV变压器闸刀和正(副)母闸刀，并进行状态检查	10	1#主变110kV：开关、闸刀控制电源总熔丝、闸刀电动机电源小开关、闸刀、正(副)母闸刀、正(副)母闸刀电动机电源、母差保护屏。	18	操作成绩
11	确保220kV主变开关切断的情况下，切断220kV变压器闸刀和正(副)母闸刀，并进行状态检查	10	1#主变220kV：开关、闸刀控制电源总熔丝、闸刀电动机电源小开关、变压器闸刀、正(副)母闸刀、正(副)母闸刀电动机电源小开关。	18	操作成绩
12	取下各类压板，包括母差保护、母联开关跳闸保护第一时限解除失灵复压闭锁保护、母差跳闸保护、失灵启动保护等，防止检修过程中出现误动作。	10	1#主变：35kV开关跳闸压板、110kV开关跳闸压板、第一套保护110kV母联开关跳闸压板、第二套保护110kV母联开关跳闸压板、220kV第一时限解除失灵复压闭锁压板、母差220kV开关第一组跳闸压板、220kV母差220kV开关第二组跳闸压板、220kV开关失灵启动总压板。	12	操作成绩
13	在确保1#主变无电冷备用的情况下，闭合1#主变220kV侧、110kV侧、35kV侧接地闸刀，并进行状体检查。	10	1#主变220kV侧接地闸刀、110kV侧接地闸刀、35kV侧接地闸刀。	12	操作成绩
14	切断变压器风扇电源。	5	1#主变：有载调压电源小开关、风扇控制I路交流电源小开关、风扇控制II路交流电源小开关。	3	操作成绩
15	接通变压器风扇控制电源。	5	1#主变：有载调压电源小开关、风扇控制I路交流电源小开关、风扇控制II路交流电源小开关。	3	操作成绩
16	撤除35kV侧、110kV侧和220kV侧接地刀闸，并进行状态检查。	5	1#主变：35kV侧接地闸刀、110kV侧接地闸刀、220kV侧接地闸刀。	6	操作成绩
17	确保无电情况下恢复各类压板。	10	1#主变：35kV开关跳闸压板、110kV开关跳闸压板、第一套保护110kV母联开关跳闸压板、第二套保护110kV母联开关跳闸压板、220kV第一时限解除失灵复压闭锁压板、母差220kV开关第一组跳闸压板、220kV母差220kV开关第二组跳闸压板、220kV开关失灵启动总压板。	12	操作成绩
18	在确保无电情况下，按操作票闭合220kV、110kV、35kV变压器闸刀，为上电运行恢复通路。	20	1#主变110kV和220kV等级侧：闸刀控制总熔断丝、闸刀电动机电源小开关、正(副)母闸刀、正(副)母闸刀电动机电源小开关、母差保护屏、中性点接地闸刀。 1#主变35kV：开关小车、变压器闸刀、闸刀电动机电源小开关、闸刀控制电源小开关。	51	操作成绩
19	在确保负荷并列运行条件的前提下，完成1#主变的个开关、母联开关、母分开关等的闭合操作，并进行状态检查。	10	1#主变：220kV开关、220kV母联开关、110kV开关、110kV母联开关、35kV开关、35kV母联开关；2#主变220kV母联开关、110kV母联开关、35kV母分开关等。	18	操作成绩
20	撤除变压器中性点接地刀闸，恢复运行状态。	10	2#主变110kV、220kV：闸刀控制电源总熔丝、中性点接地刀闸。	12	操作成绩
21	切断进线线路供电，断开开关、闸刀，确保线路无电，为检修做准备。	5	220kV进线开关、闸刀控制电源总熔丝、闸刀电动机电源小开关、线路闸刀。	35	操作成绩
22	进线线路无电后，按照操作票完成母线上的闸刀的切断操作，并对状态进行检查。	5	正(副)母闸刀电动机电源小开关、正(副)母闸刀、线路压变二次电压小开关、母差保护屏。	35	操作成绩
23	取下线路相应压板，防止检修时误动作。	2	开关第一组跳闸压板、开关第二组跳闸、启动远跳压板、开关失灵启动总压板。	15	操作成绩
24	进行断电状态检查并闭合接地闸刀，确保安全。	3	220kV进线、进线闸刀、线路接地闸刀。	15	操作成绩
24	进行断电状态检查并闭合接地闸刀，确保安全。	3	220kV进线、进线闸刀、线路接地闸刀。	15	操作成绩
25	断开接地闸刀，为恢复带电运行做准备。	2	线路接地闸刀。	10	操作成绩
26	恢复线路相关压板，并检查状态。	3	开关第一组跳闸压板、开关第二组跳闸、启动远跳压板、开关失灵启动总压板。	15	操作成绩
27	恢复线路母闸刀	5	正(副)母闸刀电动机电源小开关、正(副)母闸刀、线路压变二次电压小开关、闸刀控制电源总熔丝。	35	操作成绩
28	恢复线路闸刀和开关，线路转为带电运行状态。	5	线路闸刀电动机电源小开关、线路闸刀、线路闸刀控制电源总熔丝、母差保护屏、线路开关。	40	操作成绩
29	将母联开关断电，退出运行，并检查状态。	2	220kV母联开关。	9	操作成绩
30	安装母差保护母联开关分列运行压板。	1	母联开关运行压板	3	操作成绩
31	断开母联开关闸刀，并进行状态检查。	5	母联开关、母联闸刀控制电源总熔丝、正(副)母联开关闸刀电动机电源小开关、正(副)母闸刀、母差保护屏。	15	操作成绩
32	取下跳闸压板，防止检修时误动作。	2	母联开关第一组跳闸压板、母联开关第二组跳闸压板。	36	操作成绩
33	切换母差保护运行方式，防止检修时出现误动作。	3	母联开关、母差保护运行方式切换小开关、母差查保护屏。	15	操作成绩
34	完成闸刀闭合操作，提供线路无电检修环境。	7	母联开关、正(副)母闸刀、母联闸刀控制电源总熔丝、正(副)母联接地闸刀、母联开关第一组和第二组操作电源小开关。	31	操作成绩

（2）交互性步骤详细说明

学生在进行具体的实验操作之前，应登录实验仿真平台，注册账号并登录。

本实验当前为学生提供了2个学习模块、6个考核模块。学习模块不参与记分，6个考核模块各自记分。模块一和模块二为学习模块；模块三牵引变电所认知考核模块随机进行20个设备的认知考核，每个设备考核均需进行3步操作完成；模块四主变由运行转检修操作考核模块，共9个大步骤、66个子步骤的操作；模块五主变由检修转运行操作考核模块，共需完成7个大步骤、68子步骤的操作；模块六线路由运行转检修操作考核模块共需完成4个大步骤、20子步的操作；模块七线路由检修转运行操作考核模块，共需完成4个大步骤、20子步骤的操作；模块八母联开关由运行转检修操作考核模块，共需完成6个大步骤、31个子步骤的操作。考核模块合计34个大步骤、208个基本预设考核子步骤。

模块一：牵引变电所认知学习。

步骤1：牵引变电所工作原理和构成学习。学生进入认知模块后，选择左侧功能交互区选择“牵引所介绍”按钮，系统将自动讲解牵引变电所构成和工作原理，同时学生可通过键鼠控制实现自主漫游，观察各设备外观、位置、牵引所整体布局(高压进线侧、控制室、高压室、馈线侧)，或者通过使用键盘的H或左侧功能选择区的飞行相机切换按钮切换高空飞行模式。在飞行模式打开情况下，使用Q和E按键实现从任意高度观察变电所结构布局，如图6所示，进而完成牵引变电所构成和工作原理的学习，实验过程中，学生可通过右上角的帮助按钮，查看各种操作说明。 

图6 牵引变电所工作原理和构成学习-高空模式

步骤1还提供了高压进线设备认知及控制方式学习。学生进入认知平台后，可通过键鼠控制实现自主漫游，通过鼠标单击设备可完成设备选择功能，同时将给出该设备名称、型号参数、工作原理、作用和操作控制方式等内容的信息窗，如图7所示。通过学习可掌握该设备的外观、工作原理、作用等内容。

图7 户外设备认知学习-外观及信息窗

图8 一次主接线学习

步骤1还提供了高压室设备认知学习。学生依次打开值班室入口门和高压室门，进入高压室，通过观察α(黄色母排)、β(绿色母排)的连接关系，形象的完成馈线侧母线连接关系的学习，如图9。同时，学生与教师授课的理论图纸对照，学习牵引变电所高压室典型的设备布局。

图9 高压室设备布局和母线连接学习

高压室是接触网馈线侧控制的核心区域，其涉及的室内高压设备较多，用户可漫游到高压室后，鼠标单击护栏，打开防护门，随后绕物观察设备构成，并可通过鼠标单击的方式交互，调出具体高压设备的学习信息窗，通过这种直观形象的学习方式，能够更快的掌握关键设备工作原理和作用。对高压室布局、母线关系、设备等的学习，学生对高压室各设备的作用会有基本的掌握，结合教师讲解以及各设备与母线和馈线的连接关系，可促进学生掌握馈线侧各上下行馈线的供、断电控制操作方式，如图10所示。

图10 高压开关柜与上下行接触线控制关系

步骤1还提供了馈线侧设备认知学习。室外馈线侧设备单一，主要操作设备为27.5kV户外隔离开关，因此，户外馈线侧的学习重点是掌握各隔离开关的相互的配合关系，即如何操作控制各隔离开关从而保证各方向上、下行四条接触线的安全稳定供电。此种操作工作方式，教师在讲解环节会针对该变电所重点讲解，在VR认识实验中，用户身临其境的观察各编号隔离开关的位置、与各条馈线的连接关系，去学习给指定馈线供电的操作和各种可能的倒闸操作，如图11所示。

图11 馈线侧各隔离开关与馈线连接控制关系

模块二：高压开关柜内部结构学习。

步骤2：高压开关柜整体认知。通过半透明、透明功能按钮和旋转、缩放功能键，完成高压开关柜整体构造学习，如图12，可掌握高压开关柜整体外观、各外部接口的认知学习。

图12 高压开关柜整体认知学习

学生通过功能区的自动拆解和组装或者直接拖动开关柜各部件，如图13所示，学生鼠标指向某部件时，会显示出该部件的名称，可以完成开关柜内部部件的学习及相互关系的学习。

图13 高压开关柜内部构造学习

模块三：牵引变电所设备认知考核。

步骤3：考核任务选择。学生登录认知考核模块后，系统会自动抽取20个考核任务。任务以不同底色区分不同状态，橘黄色代表正在进行的考核，绿色代表已正确的考核，红色代表已完成但答错的考核，每题5分，总分100分，考核得分与进度会在界面右上角显示，如图14所示。考核任务不区分先后顺序，学生可通过左侧任务栏功能区选择任一未考核的任务进行考核。

图14 考核界面

步骤4：设备位置和设备外观考核。变电所布局及设备选择考核。每个考核任务分为三个考核点，即设备布局位置、设备外观认知、变电所或设备工作原理或作用，其中前两个考核点是一次完成的，当学生行走至可观测到考核指定设备的位置、并且鼠标选中正确设备时，系统会判定学生已经掌握了设备布局和设备外观的知识，此时会允许进行下一步骤的考核，如学生选择错误，则此任务即判定为失败。

步骤5：变电所及设备工作原理、作用考核。学生正确完成步骤4后，系统会给出有关变电所或者所内设备工作原理或作用的知识检测,如图15所示，学生回答后，正确将得到5分的加分，否则将判定本次任务失败并不加分。

图15 知识检测考核

考核结果告知及实验体会。学生考核完成后，系统会给出本次测验的时长、成绩，要求学生填写实验体会，如图16。填写后学生提交报告即可完成考核,同时考核任务及成绩将上传至管理平台。如学生不满意本次测验结果，可选择重新考核按钮，系统将直接重新抽题，并再次重复考核过程。

图16 考核结果告知实验体会

模块四：主变由运行转检修操作考核。

该考核需要学生按照操作票要求完成对应操作，共9个大步骤，每个步骤有包含若干子步骤，共66子个步骤。

每一步骤正确性判断标准叙述如下。

检查设备状态操作时，点击正确的设备并确认检查为正确操作，否则为错误操作。

操作复位按钮时，点击正确的操作复位按钮并确认操作为正确操作，否则为错误操作。

操作切换把手和压板时，点击正确的操作控件并置于正确的状态为正确操作，其他操作类型或错误的操作对象或操作对象正确目标状态错误为错误操作。

变电站中的交互操作主要包括如下，均通过鼠标点击电气控件完成。

①  一次现场中机构箱内的复位按钮操作，如图17所示。

图17 复位按钮操作

②  一次现场中机构箱内的切换把手操作，如图18所示。

图18 切换把手操作

③  一次现场的设备状态检查操作，如图19所示。

图19 设备状态检查操作

④一次现场的就地装置检查操作。

⑤保护室内屏盘的复位按钮操作。

⑥保护室内屏盘的切换把手操作。

⑦保护室内屏盘的压板操作，如图20所示。

图20 保护室压板操作

⑧主接线的遥控操作。

详细操作步骤叙述如下。

步骤6：1#和2#主变中性点接地闸刀操作和状态检查

子步骤6-1：   放上2#主变220kV闸刀控制电源总熔丝（30RD）。

子步骤6-2：   合上2#主变220kV中性点接地闸刀。

子步骤6-3：   检查2#主变220kV中性点接地闸刀确在合上位置。

子步骤6-4：   取下2#主变220kV闸刀控制电源总熔丝（30RD）。

子步骤6-5：   放上2#主变110kV闸刀控制电源总熔丝（30RD）。

子步骤6-6：   合上2#主变110kV中性点接地闸刀。

子步骤6-7：   检查2#主变110kV中性点接地闸刀确在合上位置。

子步骤6-8：   取下2#主变110kV闸刀控制电源总熔丝（30RD）。

子步骤6-9：   检查1#主变110kV中性点接地闸刀确在合上位置。

子步骤6-10：  检查1#主变220kV中性点接地闸刀确在合上位置。

步骤7：35kV侧母线开关操作和状态检查

子步骤7-1：  检查1#主变35kV侧、2#主变35kV侧、35kV母分开关负荷分配正常。

子步骤7-2：  拉开1#主变35kV开关。

步骤8：110kV和220kV侧母联开关状态检查和操作

子步骤8-1：  检查1#主变110kV侧、2#主变110kV侧、110kV母联开关负荷分配正常。

子步骤8-2：  拉开1#主变110kV开关。

子步骤8-3：  检查1#主变220kV侧、2#主变220kV侧、220kV母联开关负荷分配正常。

子步骤16：  拉开1#主变220kV开关。

步骤9：1#主变35kV变压器闸刀操作和状态检查

子步骤9-1：  检查1#主变35kV开关确在断开位置。

子步骤9-2：  1#主变35kV开关小车从“工作位置”拉至“试验位置”并检查。

子步骤9-3：  接通1#主变35kV变压器闸刀控制电源小开关（QF2）。

子步骤9-4：  接通1#主变35kV变压器闸刀电动机电源小开关（QF3）。

子步骤9-5：  拉开1#主变35kV变压器闸刀。

子步骤9-6：  检查1#主变35kV变压器闸刀确在断开位置。

子步骤9-7：  切断1#主变35kV变压器闸刀电动机电源小开关（QF3）。

子步骤9-8：  切断1#主变35kV变压器闸刀控制电源小开关（QF2）。

步骤10：1#主变110kV变压器闸刀操作和状态检查

子步骤10-1：  检查1#主变110kV开关确在断开位置。

子步骤10-2：  放上1#主变110kV闸刀控制电源总熔丝（30RD）。

子步骤10-3：  接通1#主变110kV变压器闸刀电动机电源小开关（QF3）。

子步骤10-4：  拉开1#主变110kV变压器闸刀。

子步骤10-5：  检查1#主变110kV变压器闸刀确在断开位置。

子步骤10-6：  切断1#主变110kV变压器闸刀电动机电源小开关（QF3）。

子步骤10-7：  接通1#主变110kV正（副）母闸刀电动机电源小开关QF3（1M）。

子步骤10-8：  拉开1#主变110kV正（副）母闸刀。

子步骤10-9：  检查1#主变110kV正（副）母闸刀确在断开位置。

子步骤10-10：  切断1#主变110kV正（副）母闸刀电动机电源小开关QF3（1M）。

子步骤10-11：  取下1#主变110kV闸刀控制电源总熔丝（30RD）。

子步骤10-12：  检查110kV母差保护屏上1#主变110kV闸刀切换正常。

步骤11：1#主变220kV变压器侧闸刀操作和状态检查

子步骤11-1：  检查1#主变220kV开关确在断开位置。

子步骤11-2：  放上1#主变220kV闸刀控制电源总熔丝（30RD）。

子步骤11-3：  接通1#主变220kV变压器闸刀电动机电源小开关（QF3）。

子步骤11-4：  拉开1#主变220kV变压器闸刀。

子步骤11-5：  检查1#主变220kV变压器闸刀确在断开位置。

子步骤11-6：  切断1#主变220kV变压器闸刀电动机电源小开关（QF3）。

子步骤11-7：  接通1#主变220kV正（副）母闸刀电动机电源小开关QF3（1M）。

子步骤11-8：  拉开1#主变220kV正（副）母闸刀。

子步骤11-9：  检查1#主变220kV正（副）母闸刀确在断开位置。

子步骤11-10：  切断1#主变220kV正（副）母闸刀电动机电源小开关QF3（1M）。

子步骤11-11：  取下1#主变220kV闸刀控制电源总熔丝（30RD）。

子步骤11-12：  检查220kV母差保护屏上1#主变220kV闸刀切换正常。

步骤12：各类压板撤除操作

子步骤12-1：  取下35kV母差保护1#主变35kV开关跳闸压板（LP14）

子步骤12-2：  取下110kV母差保护1#主变110kV开关跳闸压板（LP12）

子步骤12-3：  取下1#主变第一套保护110kV母联开关跳闸压板（1LP22）。

子步骤12-4：  取下1#主变第二套保护110kV母联开关跳闸压板（2LP22）。

子步骤12-5：  取下1#主变220kV第一时限解除失灵复压闭锁压板（8LP22）。

子步骤12-6：  取下220kV母差1#主变220kV开关第一组跳闸压板（LP12）。

子步骤12-7：  取下220kV母差1#主变220kV开关第二组跳闸压板（LP32）。

子步骤12-8：  取下1#主变220kV开关失灵启动总压板（LP52）。

步骤13：1#主变220kV侧、110kV侧、35kV侧接地闸刀闭合操作和状态检查

子步骤13-1：  检查1#主变确在冷备用状态。

子步骤13-2：  在1#主变220kV变压器闸刀变压器侧验明确无电压。

子步骤13-3：  合上1#主变220kV侧接地闸刀并检查。

子步骤13-4：  在1#主变110kV变压器闸刀变压器侧验明确无电压。

子步骤13-5：  合上1#主变110kV侧接地闸刀并检查。

子步骤13-6：  在1#主变35kV变压器闸刀变压器侧验明确无电压。

子步骤13-7：  合上1#主变35kV侧接地闸刀并检查。

步骤14：1#主变风扇电源切除操作

子步骤14-1：  切断1#主变有载调压电源小开关（Q1）。 

子步骤14-2：  切断1#主变风扇控制Ⅰ路交流电源小开关（QF1）。

子步骤14-3：  切断1#主变风扇控制Ⅱ路交流电源小开关（QF2）。

模块五：主变由检修转运行操作考核。

该考核需要学生按照操作票要求完成对应操作。

每一步骤正确性判断标准叙述如下。

检查设备状态操作时，点击正确的设备并确认检查为正确操作，否则为错误操作。

操作复位按钮时，点击正确的操作复位按钮并确认操作为正确操作，否则为错误操作。

操作切换把手和压板时，点击正确的操作控件并置于正确的状态为正确操作，其他操作类型或错误的操作对象或操作对象正确目标状态错误为错误操作。

该模块共7个步骤，每个步骤又包换不同的子步骤，共计68个小步骤，各步骤详细操作步骤叙述如下。

步骤15：主变由检修转运行-主变风扇电源接入操作

子步骤15-1：   接通1#主变风扇控制Ⅰ路交流电源小开关（QF1）。

子步骤15-2：   接通1#主变风扇控制Ⅱ路交流电源小开关（QF2）。

子步骤15-3：   接通1#主变有载调压电源小开关（Q1）。

步骤16：主变由检修转运行-1#主变接地刀闸撤除操作

子步骤16-1：   拉开1#主变35kV侧接地闸刀并检查。

子步骤16-2：   拉开1#主变110kV侧接地闸刀并检查。

子步骤16-3：   拉开1#主变220kV侧接地闸刀并检查。

子步骤16-4：   检查1#主变确在冷备用状态。

步骤17：主变由检修转运行-1#变运行前压板检查与操作

子步骤17-1：   测量1#主变220kV开关失灵启动总压板两端确无电压并放上（LP52）。

子步骤17-2：   测量220kV母差1#主变220kV开关第二组跳闸压板两端确无电压并放上（LP32）。

子步骤17-3：  测量220kV母差1#主变220kV开关第一组跳闸压板两端确无电压并放上（LP12）。

子步骤17-4：  放上1#主变220kV第一时限解除失灵复压闭锁压板（8LP22）。

子步骤17-5：  测量1#主变第二套保护110kV母联开关跳闸压板两端确无电压并放上（2LP22）。

子步骤17-6：  测量1#主变第一套保护110kV母联开关跳闸压板两端确无电压并放上（1LP22）。

子步骤17-7：  测量110kV母差保护1#主变110kV开关跳闸压板两端确无电压并放上（LP12）。

子步骤17-8：  测量35kV母差保护1#主变35kV开关跳闸压板两端确无电压并放上（LP14）。

步骤18：主变由检修转运行-1#主变220kV、110kV、35kV侧上电前闸刀检查和操作

子步骤18-1：  检查1#主变220kV开关确在断开位置。

子步骤18-2：  放上1#主变220kV闸刀控制电源总熔丝（30RD）。

子步骤18-3：  接通1#主变220kV正（副）母闸刀电动机电源小开关QF3（1M）。

子步骤18-4：  合上1#主变220kV正（副）母闸刀。

子步骤18-5：  检查1#主变220kV正（副）母闸刀确在合上位置。

子步骤18-6：  切断1#主变220kV正（副）母闸刀电动机电源小开关QF3（1M）。

子步骤18-7：  接通1#主变220kV变压器闸刀电动机电源小开关（QF3）。

子步骤18-8：  合上1#主变220kV变压器闸刀。

子步骤18-9：  检查1#主变220kV变压器闸刀确在合上位置。

子步骤18-10：  切断1#主变220kV变压器闸刀电动机电源小开关（QF3）。

子步骤18-11：  取下1#主变220kV闸刀控制电源总熔丝（30RD）。

子步骤18-12：  检查1#主变220kV中性点接地闸刀确在合上位置。

子步骤18-13：  检查220kV母差保护屏上1#主变220kV闸刀切换正常。

子步骤18-14：  检查1#主变110kV开关确在断开位置

子步骤18-15：  放上1#主变110kV闸刀控制电源总熔丝（30RD）。

子步骤18-16：  接通1#主变110kV正（副）母闸刀电动机电源小开关QF3（1M）。

子步骤18-17：  合上1#主变110kV正（副）母闸刀。

子步骤18-18：  检查1#主变110kV正（副）母闸刀确在合上位置。

子步骤18-19：  切断1#主变110kV正（副）母闸刀电动机电源小开关QF3（1M）。

子步骤18-20：  接通1#主变110kV变压器闸刀电动机电源小开关（QF3）。

子步骤18-21：  合上1#主变110kV变压器闸刀。

子步骤18-22：  检查1#主变110kV变压器闸刀确在合上位置。

子步骤18-23：  切断1#主变110kV变压器闸刀电动机电源小开关（QF3）。

子步骤18-24：  取下1#主变110kV闸刀控制电源总熔丝（30RD）。

子步骤18-25：  检查1#主变110kV中性点接地闸刀确在合上位置。

子步骤18-26：  检查110kV母差保护屏上1#主变110kV闸刀切换正常。

子步骤18-27：  检查1#主变35kV开关确在断开位置。

子步骤18-28：  接通1#主变35kV变压器闸刀控制电源小开关（QF2）。

子步骤18-29：  接通1#主变35kV变压器闸刀电动机电源小开关（QF3）。

子步骤18-30：  合上1#主变35kV变压器闸刀。

子步骤18-31：  检查1#主变35kV变压器闸刀确在合上位置。

子步骤18-32：  切断1#主变35kV变压器闸刀电动机电源小开关（QF3）。

子步骤18-33：  切断1#主变35kV变压器闸刀控制电源小开关（QF2）。

子步骤18-34：  1#主变35kV开关小车从“试验位置”推至“工作位置”并检查。

步骤19：主变由检修转运行-各开关闭合检查和操作

子步骤19-1：  检查本站内相关系统符合并列运行条件。

子步骤19-2：  合上1#主变220kV开关。

子步骤19-3：  检查1#主变220kV开关确在合上位置。

子步骤19-4：  检查1#主变220kV侧、2#主变220kV侧、220kV母联开关负荷分配正常。

子步骤19-5：  检查1#、2#主变有载调压档位一致。

子步骤19-6：  合上1#主变110kV开关。

子步骤19-7：  检查1#主变110kV开关确在合上位置。

子步骤19-8：  检查1#主变110kV侧、2#主变110kV侧、110kV母联开关负荷分配正常。

子步骤19-9：  合上1#主变35kV开关。

子步骤19-10：  检查1#主变35kV开关确在合上位置。

子步骤19-11：  检查1#主变35kV侧、2#主变35kV侧、35kV母分开关负荷分配正常。

步骤20：主变由检修转运行-中性点接地闸刀撤除操作

子步骤20-1：  放上2#主变110kV闸刀控制电源总熔丝（30RD）。

子步骤20-2：  拉开2#主变110kV中性点接地闸刀。

子步骤20-3：  检查2#主变110kV中性点接地闸刀确在断开位置。

子步骤20-4：  取下2#主变110kV闸刀控制电源总熔丝（30RD）。

子步骤20-5：  放上2#主变220kV闸刀控制电源总熔丝（30RD）。

子步骤20-6：  拉开2#主变220kV中性点接地闸刀。

模块六：线路由运行转检修操作考核

该考核需要学生按照操作票要求完成对应操作，共4个步骤，每个操作又包换若干子步骤，共计20个子步骤。

每一步骤正确性判断标准叙述如下。

检查设备状态操作时，点击正确的设备并确认检查为正确操作，否则为错误操作。

操作复位按钮时，点击正确的操作复位按钮并确认操作为正确操作，否则为错误操作。

操作切换把手和压板时，点击正确的操作控件并置于正确的状态为正确操作，其他操作类型或错误的操作对象或操作对象正确目标状态错误为错误操作。

详细操作步骤叙述如下。

步骤21：线路由运行转检修-进线断电操作和状态检查

子步骤21-1：   拉开进线I线开关。

子步骤21-2：   检查进线开关确在断开位置。

子步骤21-3：   放上进线闸刀控制电源总熔丝（18RD）。

子步骤21-4：   接通进线线路闸刀电动机电源小开关（QF3）。

子步骤21-5：   拉开进线线路闸刀。

子步骤21-6：   检查进线线路闸刀确在断开位置。

子步骤21-7：   切断线路闸刀电动机电源小开关（QF3）。

步骤22：线路由运行转检修-母线切除操作和状态检查

子步骤22-1：   接通线路正（副）母闸刀电动机电源小开关QF3（1M） 。

子步骤22-2：   拉开线路正（副）母闸刀。

子步骤22-3：  检查线路正（副）母闸刀确在断开位置。

子步骤22-4：  切断线路正（副）母闸刀电动机电源小开关QF3（1M） 。

子步骤22-5：  取下线路闸刀控制电源总熔丝（18RD）。

子步骤22-6：  切断线路压变二次电压小开关（2ZKK）。

子步骤22-7：  检查220kV母差保护屏上闸刀切换正常。

步骤23：线路由运行转检修-压板操作

子步骤23-1：  取下220kV母差开关第一组跳闸压板（LP25）。

子步骤23-2：  取下220kV母差开关第二组跳闸及启动远跳压板（LP45）。

子步骤23-3：  取下开关失灵启动总压板（LP65）。

步骤24：线路由运行转检修-线路断电检查和接地刀闸操作

子步骤24-1：  检查线路的确在冷备用状态。

子步骤24-2：  在线路闸刀线路侧验明确无电压。

子步骤24-3：  合上线路接地闸刀并检查。 

模块七：线路由检修转运行操作考核。

该考核需要学生按照操作票要求完成对应操作，共4个步骤，每个操作又包换若干子步骤，共计20个子步骤。

每一步骤正确性判断标准叙述如下。

检查设备状态操作时，点击正确的设备并确认检查为正确操作，否则为错误操作。

操作复位按钮时，点击正确的操作复位按钮并确认操作为正确操作，否则为错误操作。

操作切换把手和压板时，点击正确的操作控件并置于正确的状态为正确操作，其他操作类型或错误的操作对象或操作对象正确目标状态错误为错误操作。

详细操作步骤叙述如下。

步骤25：线路由检修转运行-接地闸刀操作和线路状态检查

子步骤1：   拉开线路接地闸刀并检查。

子步骤2：   检查线路确保在冷备用状态。

步骤26：线路由检修转运行-线路压板检查和操作

子步骤3：   测量线路开关失灵启动总压板两端确无电压并放上（LP65）。

子步骤4：   测量220kV母差线路开关第一组跳闸压板两端确无电压并放上（LP25）。

子步骤5：   测量220kV母差线路开关第二组跳闸及启动远跳压板两端确无电压并放上（LP45）。

步骤27：线路由检修转运行-线路母闸刀闭合操作和状态检查

子步骤6：   接通线路压变二次电压小开关（2ZKK）。

子步骤7：   检查线路开关确在断开位置。

子步骤8：   放上线路闸刀控制电源总熔丝（18RD）。

子步骤9：   接通正（副）母闸刀电动机电源小开关QF3（1M）。

子步骤10：  合上正（副）母闸刀。

子步骤11：  检查正（副）母闸刀确在合上位置。

子步骤12：  切断正（副）母闸刀电动机电源小开关QF3（1M）。

步骤28：线路由检修转运行-线路上电操作和状态检查

子步骤13：  接通线路闸刀电动机电源小开关（QF3）。

子步骤14：  合上线路闸刀。

子步骤15：  检查线路闸刀确在合上位置。

子步骤16：  切断线路闸刀电动机电源小开关（QF3）。

子步骤17：  取下线路闸刀控制电源总熔丝（18RD）。

子步骤18：  检查220kV母差保护屏上线路闸刀切换正常。

子步骤19：  合上线路开关。

子步骤20：  检查线路开关确在合上位置。 

模块八：22kV母联开关由运行转检修操作考核。

该考核需要学生按照操作票要求完成对应操作，共6个步骤，每个步骤又包换若干子步骤，共计31个小步骤。

每一步骤正确性判断标准叙述如下。

检查设备状态操作时，点击正确的设备并确认检查为正确操作，否则为错误操作。

操作复位按钮时，点击正确的操作复位按钮并确认操作为正确操作，否则为错误操作。

操作切换把手和压板时，点击正确的操作控件并置于正确的状态为正确操作，其他操作类型或错误的操作对象或操作对象正确目标状态错误为错误操作。

详细操作步骤叙述如下。

子步骤1：   检查本站内相关电源的负荷分配正常。

子步骤2：   拉开220kV母联开关。

子步骤3：   检查220kV母联开关确在断开位置。

步骤30：220kV母联开关由运行转检修-母联开关分列压板操作

子步骤4：   放上220kV母差保护220kV母联开关分列运行压板（LP73）。

步骤31：220kV母联开关由运行转检修-母联正副母闸刀操作和状态检查

子步骤5：   检查220kV母联开关确在断开位置。

子步骤6：   放上220kV母联闸刀控制电源总熔丝（31RD）。

子步骤7：   接通220kV母联正母闸刀电动机电源小开关（QF3）。

子步骤8：   拉开220kV母联正母闸刀。

子步骤9：   检查220kV母联正母闸刀确在断开位置。

子步骤10：  切断220kV母联正母闸刀电动机电源小开关（QF3）。

子步骤11：  接通220kV母联副母闸刀电动机电源小开关（1M）。

子步骤12：  拉开220kV母联副母闸刀。

子步骤13：  检查220kV母联副母闸刀确在断开位置。

子步骤14：  切断220kV母联副母闸刀电动机电源小开关（1M）。

子步骤15：  取下220kV母联闸刀控制电源总熔丝（31RD）。

子步骤16：  检查220kV母差保护屏上220kV母联闸刀切换正常。

步骤32：220kV母联开关由运行转检修-跳闸压板操作

子步骤17：  取下220kV母差220kV母联开关第一组跳闸压板（LP11）。

子步骤18：  取下220kV母差220kV母联开关第二组跳闸压板（LP31）。

步骤33：220kV母联开关由运行转检修-母差保护运行方式切换和状态检查

子步骤19：  检查220kV母联开关确在冷备用状态。

子步骤20：  220kV母差保护运行方式切换小开关由“差动投、失灵投”切至“差动退、失灵退”（QB）。

子步骤21：  放上220kV母差保护220kV母联电流端子流变侧短路件并取下连接件（1SD）。

子步骤22：  检查220kV母差差流正常。（< 200mA）

子步骤23： 220kV母差保护运行方式切换小开关由“差动退、失灵退”切至“差动投、失灵投”（QB）。

步骤34：220kV母联开关由运行转检修-正副母侧接地闸刀闭合操作和状态检查

子步骤24： 在220kV母联开关与正母闸刀之间验明确无电压。

子步骤25： 合上220kV母联开关正母侧接地闸刀并检查。

子步骤26： 放上220kV母联闸刀控制电源总熔丝（31RD）。

子步骤27： 在220kV母联开关与副母闸刀之间验明确无电压。

子步骤28： 合上220kV母联开关副母侧接地闸刀并检查。

子步骤29： 取下220kV母联闸刀控制电源总熔丝（31RD）。

子步骤30： 切断220kV母联开关第一组操作电源小开关（4K1）。

子步骤31： 切断220kV母联开关第二组操作电源小开关（4K2）。

本实验项目为认知性和综合实训性实验，学生按照系统生成的考核提示逐步完成操作，系统会自动记录学生每步操作的分情况，如不对指定设备、进行制定操作，系统会判为操作失败。在进行牵引变点所认知考核时，为了保证学生能够全面掌握知识点，系统使用随机抽题的方式进行，这确保了考核目的的达成，由于题目是随机抽取，因此学生考试题目各不相同，其中的随机性也保证了考核的公平性。

（1）专业与年级要求

电气工程类和相近专业，包括电气工程及其自动化、自动化、铁道信号等专业；本科层次大三、大四学生。

（2）基本知识和能力要求

进行本项实验的学生，应掌握电气化铁路的基本知识，对牵引供电、电力机车有基本了解，具有《牵引供电系统》、《电力系统分析基础》、《供电技术》、《高电压技术》等相关课程基础，能较熟练使用计算机，具有较强的学习能力。

（1）本校上线时间：2016年9月10日

（2）已服务过的学生人数：本校 2188人，外校231人

（3）附所属课程教学计划或授课提纲并填写：

纳入教学计划的专业数：5，具体专业：电气工程及其自动化、自动化、轨道交通信号与控制、电子信息工程、通信工程， 教学周期：7，学习人数：1990

（4）是否面向社会提供服务：是

（5）社会开放时间：2018年9月10日

（6）已服务过的社会学习者人数：534人

（1）实验方案设计思路：

电气本科生产实习需要让学生去学习、了解现场实际工作状况，但是无论是电气化铁路还是电力企业，牵引变电所和电网变电站均全天候处于带电工作的高电压状态，无论从运行角度还是安全角度，都不可能提供给学生长时间滞留学习的机会，更不可能提供学生实际操作的机会，因此无论从专业学生培养而言，还是从企业员工培训而言，都需要应用新技术去满足学习和培训的实际需求。

本系统就是利用虚拟现实技术参照真实牵引变电所和电网变电站构建了仿真环境，给学生提供了沉浸感强、交互性强的培训系统。除作为本校学生学习外，还可为社会，尤其是铁路供电专业和电网供电变专业提供培训服务。该系统有效解决了学生理论学习不直观、现场实习受限制的问题，有效提高了学生的学习主动性和教学效果，是传统教学方式的有效补充和扩展。

（2）教学方法创新：

传统的生产实习是学生走进牵引变电所和电网变电站，现场体验，本系统将虚拟现实引入到生产实习环境和相关专业课程教学环节，让学生在现场实习前利用系统学习、体验现场实际，在实习后利用系统反馈、回味现场实习过程，“虚实结合”，将理论知识与学生现场感受通过虚拟场景有机的融合，提高了教学效果，也为相关专业课程培养提供了可行且高效的教学手段和教学方法。

（3）评价体系创新：

系统采用虚拟仿真技术提供了高沉浸感、强交互性的操作环境，激发了学生学习和参与兴趣，为保证学生详细掌握牵引变电所和变电站的原理、布局和相关设备的作用，系统设置了考核环节，学生只有完成认知环节的学习，才有可能在考核中获得较好的分数。考核在虚拟场景中进行，考核要点包括变电所原理作用和布局、设备位置及倒闸操作等过程，需要用户掌握设备主要功用，完成位置认知和设备作用答题后，才可获取对应任务得分，同时系统会根据考核任务和答题情况，自动生成实验报告，并给出本次实验得分。

（1）教学指导资源：

课件（演示文稿）

（2）实验指导资源：

操作视频

（3）在线教学支持方式：

热线电话， 支持与服务群

4）5名提供在线教学服务的团队成员；2名提供在线技术支持的技术人员；教学团队保证工作日期间提供 4 小时/日的在线服务

6-1网络条件要求

（1）说明客户端到服务器的带宽要求 B/S版本需满足10M带宽。

（2）说明能够支持的同时在线人数 100

6-2用户操作系统要求

（1） 计算机操作系统和版本要求 Windows7、Windows1

（2） 其他计算终端操作系统和版本要求 无

支持移动端：

否

6-3用户非操作系统软件配置要求

非操作系统软件要求：

谷歌浏览器， 360浏览器， 火狐浏览器

需要特定插件：

否

其他计算终端非操作系统软件配置要求 可以使用谷歌浏览器、360浏览器或者火狐浏览器进行实验。

6-4用户硬件配置要求（如主频、内存、显存、存储容量等）

（1）计算机硬件配置要求 建议使用带DX10（着色器模型4.0）功能的显卡

（2）其他计算终端硬件配置要求 无特殊要求

6-5用户特殊外置硬件要求（如可穿戴设备等）

（1）计算机特殊外置硬件要求 无需特殊硬件

其他计算终端特殊外置硬件要求：

无

6-6 网络安全（实验系统要求完成国家信息安全等级二级认证）

（1）    证书编号： 13010043029-21008

（2）    请附信息系统安全等级保护备案证明

系统架构图及简要说明		为满足用户环境需求，系统提供B/S版本，牵引所部分额外还提供C/S版本，用户可根据需要选择，为保证数据的完整和一致，两种版本均访问同一数据服务器。              数据服务器存储有三维模型、设备数据、考核点以及用户信息等数据，其应用逻辑包括有用户注册、身份认证、角色权限划分、统计业务、VR业务、考核业务等逻辑功能，在应用层，则给出了用户的UI功能，其技术架构如下图所示。
实验教学	开发技术	VR
	开发工具	Unity3D
	运行环境	服务器 CPU 4核、内存8 GB、磁盘 80 GB、 显存 4 GB、GPU型号 GTX1080 操作系统 Windows Server 具体版本：2019 数据库 SQL Server 是否支持云渲染：是
	实验品质（如：单场景模型总面数、贴图分辨率、每帧渲染次数、动作反馈时间、显示刷新率、分辨率等）	单场景模型面数：900000个； 贴图分辨率：1920px * 1080px； 每帧渲染次数：16calls； 动作反馈时间：1000ms； 显示刷新率：30FPS; 分辨率：1920ppi * 1080ppi 其他：

8.实验教学课程持续建设服务计划

（本实验教学课程今后5年继续向高校和社会开放服务计划及预计服务人数） （1）课程持续建设

日期	描述
第一年	开发隔离开关认知仿真。
第二年	开发牵引所接触网馈线操作训练模块。;
第三年	增加题库考核量。
第四年	模型优化，提高加载速度。
第五年	开发多人协同操作训练模块。

其他描述：

（2）面向高校、社会的教学推广应用计划

日期	推广高校数	应用人数	推广行业数	应用人数
第一年	2	200	2	100
第二年	2	200	1	100
第三年	1	200	1	100
第四年	2	200	1	100
第五年	2	200	1	100

其他描述：

9.知识产权

软件著作权登记情况
软件名称	铁路牵引变电所虚拟仿真系统V1.0
是否与课程名称一致	是
著作权人	著作权人类型
石家庄铁道大学	课程所属学校
蔡承才	学校团队成员
王硕禾	学校团队成员
孙晓云	课程负责人
薛强	学校团队成员
权利范围	全部权利
软件著作登记号	2019SR0982858
受理流水号