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云南电网有限责任公司曲靖沾益供电局邮编：655331
摘要：针对低压带电作业培训中遇到的问题，本文结合三维仿真过程组建技术,设计了低压带电作业仿真培训系统，并对其关键技术进行分析，建立仿真培训系统。应用结果表明，基于元模型的三维仿真过程组建技术的培训系统，能帮助电力作业人员了解实际的带电作业知识，还能还原带电作业虚拟情景和流程，对电力作业人员学习起到了促进作用，为带电作业培训提供了规范化、常态化、高效率、低成本的培训环境，开拓了培训的新模式。
关键词：电缆线路；带电作业；仿真培训；三维仿真过程组建技术。
引言：带电作业是保障供电可靠性和连续性的主要方法。在低压带电作业中主要采用绝缘斗臂车绝缘手套作业法和综合不停电作业法，可以大大提高工作效率，同时弥补了配电线路不宜采用等电位作业法的缺陷，目前针对低压带电作业培训主要以实训为主，这种方式经常受到时间、天气、场地等诸多因素的限制，电力作业人员实际动手操作机会较少，可供电力作业人员学习及识别的典型故障与缺陷类型有限，因此，难以达到良好的培训效果。为了消除带电作业人员对带电设备的恐惧心理，提升带电作业人员的操作技能，增强带电作业人员的实际动手操作能力，针对低压带电作业中遇到的问题，本文提出了基于元模型的三维仿真过程组建技术的低压带电作业仿真系统，通过还原真实的作业情境，覆盖典型的带电作业项目，比如带负荷直线杆改耐张杆并加装柱上开关或隔离开关，不停电更换柱上变压器，旁路作业检修架空线路，旁路作业检修电缆线路，旁路作业检修环网箱，从环网箱（架空线路）等设备临时取电给环网箱、移动箱变供电，并对系统实现过程中的关键技术进行分析，配合相关硬件设备建立仿真培训系统。
三维仿真技术（ Three - dimensionaldynamic simulation technology），又称虚拟仿真技术，是20世纪末兴起的一门综合性信息技术。它的兴起，为人机交互界面的发展开创了新的研究领域。这种技术的特点，计算机产生一种人为的虚拟情境，这种虚拟情境是通过计算机图形构成的三维空间，或是把其他现实情境通过编程的方式加载到计算机中去产生逼真的虚拟情境，从而使得用户在视觉上产生一种沉浸于虚拟情境的感觉。本文运用这项技术设计开发了低压带电作业仿真培训系统，将配网带电作业相关理论知识和实践操作融为一体，使受训者与创造的虚拟情境进行实时交互，并且能够体验到如同真实的带电作业流程，在感官上帮助培训人员学习到带电作业的精髓。因此，该系统能为配网带电作业的培训提供一种有效的方式。
一、低压带电作业培训内容
（一）关键技术仿真的实现
目前，低压带电作业的实操培训是基于实物进行的，由于高压导致一定的危险性存在，为了培训操作者的每一步操作都符合规范，使用虚拟仿真技术与电路仿真技术相结合，可以建立虚拟的作业工具和绝缘工器具机械的使用方法。本文中，每项关键技术都是根据在网运行的线路为依据，按照国家电网公司配电线路带电作业操作手册，使用三维仿真技术再现带电作业情境，以各种关键技术工作作为作业背景，演示操作流程和方法，以达到培训的目的。关键技术项目有很多：进工位、绝缘斗臂车、旁路作业车、旁路作业检修低压带电线路等。
（二）关键技术仿真的具体项目
本文结合低压带电作业带电作业项目案例，仅以关键技术之进入工位为例。本项目以在带电作业施工中在进入工位的时候为作业背景说明利用登高板、脚扣、旁路作业车、绝缘斗臂车、绝缘平台进入工位时的使用方法。利用三维仿真技术，再现各种工具进入工位时的背景，使用前的准备、检测以及操作步骤。利用多媒体技术产生立体环幕使电力作业人员仿佛身临其境，演示完毕，电力作业人员再在台式训练仪上模拟考试，模拟进入工位的步骤，针对进入工位的注意事项，编辑成若干题目，使学员能掌握正确操作方法而杜绝有可能产生的意外。
二、研究基于元模型的三维仿真组件技术
（一）研究低压带电不停电作业元模型库
分析低压带电不停电作业工器具参数资料、使用方法、技术条件和作业场景要素，研究基于元模型的工器具数据库、作业场景构建方法，建立模型分类管理方法和三维仿真标准，采用三维建模技术建立低压带电不停电作业工器具和作业场景的标准元模型库；
（二）研制低压带电不停电作业三维仿真平台
采用模块化设计方法，设计低压带电不停电作业三维仿真平台结构。借助标准元模型库和三维仿真平台，通过自定义脚本分析方法、导入设备文件的方式，简单、快速搭建动态三维作业场景；
（三）开发低压带电不停电作业项目
分析低压带电不停电作业项目的标准化操作要领，研究基于标准动作库的作业项目动态生成方法，将三维作业场景与基准动作库进行动态组合，快速构建各类不停电作业项目，满足不同区域作业方法多样化和作业习惯差异性的需求。
三、仿真培训系统的实现
（一）系统介绍
模拟仿真培训系统主要采用计算机技术、网络技术、虚拟现实技术等现代化技术，给电力工作人员的业务培训提供了非常简易并且高效的网络平台，如图1所示。在仿真培训系统中，它运用3D动画、图形以及声音等不同的多媒体对电力操作流程进行了逼真的演示。并且通过搭建低压带电不停电作业仿真软件平台，如图2所示，实现仿真操作、资料查询、培训管理、在线考试等仿真训练功能。同时，依据作业项目的脚本文件，开发低压带电不停电作业项目，实现4类6项低压带电不停电作业项目的模拟操作训练。系统中也有非常之多的案例让电力工作人员进行参考实践，如图3所示，能极大的满足电力企业技术人员的培训需求。
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（二）系统功能
1.现场漫游功能，现场漫游功能能够从不同的方面对电力作业现场进行了解,比如获知低压带电线路的结构、电力设备的运行状况、电力线路的接线情况等。
2.规范电力作业人员的工具操作流程，对电力技术工作人员而言，必须要对各种安全工器具具有充分的了解和认识，能够完全掌握它们的具体操作方法，这对于在进行电力作业时确保相关人员安全具有非常重要的意义。仿真培训系统结合电力生产的实际特点，根据相关的规范要求，利用各种图形动画演示，为电力操作人员展示了各种安全工器具的使用、存放方法及注意问题。
3.实际操作培训功能，该系统能够对低压带电作业人员进行线路设备、运行规程、操作规范等方面的培训。能够很大程度上还原实际操作现场环境，让培训对象能够获得一种亲临其境的感觉，从而更加牢固的掌握低压带电作业的基本技能。
4.维护检修培训功能，仿真培训系统能够利用其培训平台，极大的增加低压带电作业人员的技术水平，同时也可以让新的技术人员对电力专业设备有一个详细的认识。利用这一系统能够在很多方面处理好过去电力培训中一些不可视、不可进入的危险场所的培训难题。
5.案例模拟功能，通过对一些典型案例的实际模拟来进行培训。模拟的案例通常是配网不停电作业的第四类项目。被培训的对象通过这一系统进行案例模拟学习，能够在较短的时间内对配电线路经常产生的一些故障事故以及其基本的处理方法有充分的了解和掌握，从而大幅提升培训人员在实际工作中遇到这些问题时的应变能力和处理能力。
6.培训教学管理人员和培训学员的互动交流功能。培训教学管理者可以对该系统模拟的培训过程进行实时的监控和管理，可以利用各种方法来对培训流程进行更改或者删除。培训教学管理人员可以使用定时触发模式、随机触发模式或者其他模式，对培训场景进行及时的切换和改变。培训教学管理人员对培训学员的实际操作流程进行及时的记录，以便于培训结束后展开考评。
7.考核评价功能，该系统能够在受训对象经过培训之后科学地对学员的培训情况进行分析考核，受训者也可以利用系统提供的功能开展自我评价。
结论
电网培训中心通过软硬件高度融合，建立了切合实际需求的低压带电作业培训仿真软件系统，并进行系统安装及调试，投入试运行，并用于今后培训班，以提升低压带电不停电作业整体技术水平。
低压带电作业仿真培训系统与传统方式比较具有很大的优势，可覆盖低压带电作业典型项目操作实例、项目资料库等，将配网不停电作业仿真培训及现场培训有机地结合起来；受训人员能根据虚拟情境提供的视觉、听觉和触觉反馈，得到接近真实的虚拟培训感受，并且可以进行多次重复性训练，强化培训效果；在降低现场培训风险的同时，使培训工作不受时间、天气、空间的影响，极大地提高了不停电作业培训的效率及效果，提高了受训人员的不停电作业水平，为电力企业创造了价值。
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