非生产性技改（大修）可研报告（带电作业）

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非生产性技改（大修）项目可行性研究报告

项目名称：输配电线路带电作业三维仿真培训系统

申报单位：宁夏电力公司教育培训中心

申报时间：2013年4月20日

批 准：

审 核：

编 制：王时哲

一、 目的和意义

输电线路带电作业是提高供电可靠性的重要手段。作业人员必须通过培训考核后持证上岗，而仿真作业培训系统是带电作业培训的一项重要手段。

结合“三集五大”体系建设，适应大检修生产运维模式的变化 把握“三集五大”体系建设对培训的需求，教育培训中心作为省公司生产技能人员的培训基地，应该积极承担新技术应用项目的开发、技能培训工作，必须加快培训基地的建设进程。全力推进输电线路带电作业检修工作，建设750/330/110/35/10kV,±660kV输电线路带电作业评价以及带电作业“大检修”的生产技能培训模式，为此提出要求：

一、开展对超高压输电线路带电作业检修培训。满足安全生产要求，提升作业人员专业素质和技能水平。

二、开展对高压输电线路事故抢修培训。加强技术培训交流，形成规范的标准化业务流程，提升标准化水平。

三、开展对高压输电线路带电作业评价培训。满足检修精益要求，提高设备带电作业可控、在控水平，提升带电作业检修效率。

带电作业智能网络培训系统主要由三维仿真培训软件与专用硬件平台构成，其中三维仿真培训软件覆盖10kV、35 kV、110kV、330kV、750 kV、±660kV电压等级的交直流输配电线路典型带电作业项目，包含典型带电作业项目三维虚拟操作方法、项目及工

器具资料、技术标准、规程规范、作业指导书等内容，通过文字、语音、视频、动画等方式进行展现。具备仿真操作、资料查询、协同作业（多作业人员仿真不同作业角色同时作业）、网络比武等各项训练功能。专用硬件平台由台式仿真训练器、网络监控中心等设备组成，在与软件系统结合后，个体学员可通过台式仿真训练器进行单个项目仿真操作、资料查询学习，管理人员可通过网络监控中心实时把握学员培训情况。

带电作业智能网络培训系统建成后将覆盖10kV、35 kV、110kV、330kV、750 kV、±660kV电压等级的输配电线路典型带电作业项目，具有作业方法规范形象、资料全面权威、硬件设备齐全新颖等特点。利用上述系统可改变目前理论培训在形象化及统一性等方面的缺陷，弥补现场操作培训受场地限制及效率等方面的不足，将大幅提高训练水平，推动带电作业训练向常态化、形象化、规范化、网络化方向发展，推广普及标准化带电作业流程及方法，全面提升带电作业技术水平。

二、 国内外研究水平综述

随着工业化进程的日益加快以及人民生活水平的逐步提高，我国的电力需求日渐旺盛，电能输送量以及供电质量必须得到保证，这对我国电网的安全稳定运行提出了越来越高的要求。

开展带电作业是保证电网安全稳定、保障输配电线路正常运行、提高电网可靠性的重要方法和技术手段，也是现代电网运行维护技术发展重要方向之一。目前，世界上发达国家的电力企业

在电力生产中都已经普遍采用带电作业技术，我国电力企业的带电作业也从无到有，已走过五十多年的历程，带电作业技术已跻身世界先进水平行列。

近年来，输配电线路带电作业工作得到了相关部门的极大重视，专业的带电作业培训中心在各地相继建立，国家电网公司定期或非定期地开展相应的带电作业培训工作，其培训方式主要是通过举办多种形式的带电作业理论学习班、培训班、研讨班等，对带电作业人员进行理论强化。同时，各地建立专业培训基地进行现场操作演练。在这几种培训方式中，理论强化培训存在组织时间长、成本高等问题，培训效果不是十分明显，现场操作演示培训也存在着很多问题和困难。由于输电线路普遍存在着杆塔高、电压等级高、电场强度大、作业工况复杂等系列问题，因此在实际设备上开展带电作业培训存在着诸多安全隐患。而且现场培训容易受到天气、场地等诸多条件的限制，学员实际动手操作机会较少，可操作的带电作业项目也较为有限，不利于大规模开展，进一步提高带电作业技术水平。因此，设计开发一种安全、高效、低成本的带电作业仿真培训系统对于促进我国输电线路带电作业培训的正常进行具有重要作用。

基于虚拟现实技术的仿真培训是利用计算机仿真各种物理工程技术，构造一种以训练和教学为目的，在某种程度上再现一个真实系统行为的系统，具有全面、成本低、效率高、无危险等优势，因此以虚拟现实为基础的仿真培训技术已广泛应用于医疗、

军事等领域的技能培训中。2000年以后，我国已逐渐将虚拟现实技术应用于电力系统的培训中，于2009年成功完成了“1000kV特高压交流线路带电作业仿真培训系统”。虚拟现实技术在电力系统中，特别是在带电作业等技能操作培训中的应用，在规范性、全面性、及时性、安全性等方面提升了培训水平，从而取得很好的培训效果。

为了从根本上解决输电线路带电作业培训过程中遇到的问题，全面提升培训水平和效果，本项目中将根据输配电线路带电作业实际需要及实践经验，采用虚拟现实技术，配合硬件仿真设备，定制带电作业仿真培训成套软硬件产品，从而建立功能完善、覆盖广泛、资料齐全的带电作业智能网络培训系统，覆盖10kV、35 kV、110kV、330kV、750 kV、±660kV等电压等级的带电作业的典型项目，具备带电作业知识考试、带电作业仿真操作考核、协同作业及学员全过程档案管理等功能；设计开发多种硬件单元，通过与软件系统的精密配合，使培训人员可以从视觉、听觉和触觉等方面得到反馈，获得几近真实的培训感受。

相比于传统的培训方式，利用仿真培训系统进行带电作业培训在常态化、形象化、规范化、网络化等方面具有明显的技术优势，能够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，可极大的提高带电作业的培训效率及效果，同时降低培训成本。同时仿真培训软件系统采用了“国家电网公司带电作业操作方法规范化研究”成果，有利于加快推进宁夏省电

力公司带电作业规范化、标准化进程，为带电作业的有序开展提供重要保障，推动带电作业培训工作向常态化、标准化、形象化的方向发展，全面提升带电作业人员的培训效果，对于建设坚强智能电网具有非常重要的作用和意义。

三、 项目的理论和实践依据

本项目将利用智能化带电作业仿真培训成套软硬件设备，建设宁夏省电力公司基于虚拟现实的带电作业智能网络培训系统。通过总结宁夏电力公司近年来在输配电线路带电作业工作中的实践经验，结合其电压等级分布、作业习惯等实际情况，引入虚拟现实技术，针对输配电线路带电作业的需求定制成套软硬件高度融合的仿真培训系统，建立带电作业智能网络培训系统，从而常态化进行输配电线路带电作业仿真培训及网络比武，树立规范化输配电线路带电作业操作方法推广平台，整体提高带电作业技术水平，增强线路运行维护技术实力。

四、 项目研究内容和实施方案

本项目利用虚拟现实技术，配合专用硬件平台，对现有带电作业培训技术进行升级，建立切合宁夏省电力公司实际需求的带电作业智能网络培训系统，该系统主要有软件平台、硬件平台两大部分组成。

本项目的主要内容如下：

1、系统需求分析:收集近年来国内外带电作业领域相关研究成果及实践经验，充分调研上述领域培训工作的相关资料，进行

系统性地整理，明确项目需求、准备素材，确定带电作业智能网络培训系统的实现方式及硬件仿真设备。

2、系统软件开发:在深入收集分析相关标准、研究成果、实践经验的基础上，开发覆盖10kV、35 kV、110kV、330kV、750 kV、±660kV各电压等级的带电作业智能网络培训系统软件。以单个带电作业项目流程为基本单元，开发所需的工器具库、资料库、题库、场景库和仿真操作脚本，实现在线学习、考试、仿真操作等基本功能，并可进行系统扩充，增加带电作业项目，具体实施步骤如下：

(1)建立带电作业工器具、项目资料和场景数据库。收集、整理输配电线路带电作业基本原理、标准、工器具及研究成果等相关资料，建立输配电线路带电作业常用工器具和项目资料的数字化数据库，包括输配电线路带电作业基本原理、标准、技术规程、工器具资料、作业指导书等内容，并采用文字、语音、视频、动画等多种方式对上述资料内容进行表现。建立输配电线路带电作业场景库，对带电作业点中可能涉及的各种电力设备（如：导线、杆塔、横担等）和作业点附近的物体（如线路附近的树木、附近居民住宅等）进行建模，根据不同的带电作业项目将他们组合在不同的场景中，构建虚拟带电作业仿真环境。

(2)完成仿真操作流程控制。收集整理输配电线路带电作业标准化作业方法，利用三维数字化技术，建立输配电线路典型带电作业项目的仿真操作脚本，能够对带电作业全流程进行模拟仿真

操作，对作业工况进行三维展示，并对重点操作环节进行细致演示。

(3)建立考试题库实现在线考试功能。考试内容以《国家电网公司电力安全工作规程（电力线路部分）》、《带电作业管理制度》、《带电作业操作导则》及各电压等级带电作业技术导则等国家标准和行业标准为基础，考查员工安全基础知识，考试题目以客观题为主，按照具体项目、重要程度、难度等进行分类管理，供在线考试使用，并可提供试卷自动生成、自动判分、考试结果自动分析等功能。

(4)建立专家讲座资料库。充分利用国网电力科学研究院带电作业领域的研究成果，录制国内权威专家的专题视频资料，全面了解输配电线路带电作业典型作业项目及注意点，供受训学员学习使用。

(5)实现考核功能。建立完善的考核功能模块，包括理论知识考试和仿真操作考核。其中理论知识考试与在线考试形式相同；仿真操作考核以配套硬件系统为媒介，对典型项目进行实际操作的考核，考核的内容包括：作业项目的流程、作业前的工器具检查、作业过程中的工器具使用选择、重要的作业细节等。

3、系统硬件开发。对于该项目而言，硬件平台主要包括台式仿真训练器、网络监控中心等设备，具体如下：

(1)台式仿真训练器：主要由工作柜、操作台、立体显示屏、触摸屏、操作手柄、指纹识别器、网络连接器、立体眼镜等部分

组成，可进行单人仿真训练操作，该训练器可以在屏幕上实现立体显示效果，具有很强的沉浸感，采用指纹识别系统的登录方式和手柄式的操作方式，提供无键盘输入环境，如图1所示。

图1 台式仿真训练器样机

(2)网络监控中心：可通过互联网与台式仿真训练器以及其他培训机构互联，开展数据交互，还可以对带电作业智能网络培训系统进行统一的管理和升级，通过网络监控中心还可组织带电作业网络比武、协同作业，利用在线视频系统可实时监控培训机构的日常培训工作，客队网络比武状态进行监控和管理，实现培训档案的的自动保存更新，为考核管理提供依据，实现带电作业培训管理网络化、远程化，如下图2所示。

图2 网络监控中心样机

(3)系统服务器：考虑到带电作业智能网络培训系统资料管理、信息同步、协同作业、网络比武、学员信息管理的需求，在系统中设置系统服务器，如图3所示，通过该系统服务器，可建立台式仿真训练器与网络监控中心的网络连接，实现网络比武、协同作业等网路功能。

图3 系统服务器

（4）软硬件结合。将如上所述的软件系统、硬件平台进行最优组合，形成完整的带电作业智能网络培训单元。

宁夏电力公司输配电线路带电作业仿真培训系统的主要技术特点在于：

（1）软硬件平台的兼容。基于虚拟现实技术，实现软件系统和硬件系统的兼容，使受训人员获得高度仿真的操作体验。本系统具有3I特性—沉浸(Immersion)、交互(Interaction)、构想(Imagination)，受训人员能根据虚拟环境提供的视觉、听觉和触觉反馈，得到几近真实的虚拟培训感受，即培养了受训人员的实际操作能力，又解决了传统实地培训中存在的诸如受训人员与设备的安全问题、环境因素对培训的不利影响、居高不下的成本等问题。

（2）海量权威数据库。长期从事带电作业施工及实际操作培训，在带电作业方面积累了较好的研究基础。为该项目提供系统、规范的带电作业资料。海量权威数据库集国内带电作业多年研究精华，邀请带电作业方向国内权威专家，采用最新多媒体手段，全面覆盖带电作业相关作业项目及注意点。主要内容包括工器具三维数据库、场景三维数据库、项目操作资料库、专家讲座培训数据库等，利用文字、语音、视频、动画等手段对资料进行整合、展示与管理。

（3）网络一体化数据平台。网络一体化数据平台是基于局域网的连接服务，它可以让在同一局域网上的受训人员轻松的进行协同作业，就如同在同一个工作环境下进行操作一样。平台通过网络协议转换技术，将不同设备的联系到一起，给用户提供实时

的交流与沟通。

（4）可定制的作业项目。系统采用模块化结构，结构具有高兼容性，高拓展性的特点，在系统设计层面为带电作业的发展预留升级空间，也可根据作业项目、作业习惯差异，灵活修改、定制培训项目。

（5）使用维护成本低廉。系统设计之初己充分考虑到了系统大规模使用时的运行成本问题，在保证培训效果的前提下，对于学员们经常使用的工器具均有相对低廉的解决方案。

五、 预期目标和成果形式

通过开展输电线路带电作业检修培训项目开发及应用培训，提高输电线路检修人员工作带电作业操作技能水平，对输电线路的隐患排查治理，提高供电可靠性及综合经济效益 。

一、开展输电线路带电作业的安全规范实际操作演练培训，同时作为实操培训的辅助手段。

二、利用仿真培训，开展标准化规范化带电作业的操作项目培训。

三、通过带电作业事故抢修模拟演练，开展国网公司带电作业竞赛集训和调考培训。

本项目完成后，将产生如下成果：

(1)台式仿真训练器4台，安装有10kV、35 kV、110kV、330kV、750 kV、±660kV输电、配电线路带电作业智能网络培训软件，可开展仿真操作、在线学习、在线考试、资料查询等个人仿真培训

活动；

(2)网络监控中心设备1套。

六、 合作单位或依托工程单位落实情况

购置国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司开发的仿真培训软件，及配套硬件设施，负责安装调试。

七、 项目承担单位的条件

1 项目负责人 姓 名 姜纪宁 性 别 学 位 男 出生 1962年 年月 4月 专业技术职务 专业技术资格 民族 汉 学 历 本科 工作年限 毕业学校 行政职务

学士 高级培训师 25 所在电力技术部室 培训部 高级讲师 东北电力学院 毕业时间 1987.7. 副主任 联系电话 0951-4911893 2 项目研究人员 姓名 性出生专业技专业技毕业学校及时学历 别 年月 术职务 术资格 间 1957.7 高级培本科 训师 高级 华北电力学院讲师 1988.7 王时哲 男

高级 西北电业职工技师 大学 1988年7月 宁夏大学 中级 姚玉存 男 1960.专科 高级培6 潘龙 男 1972.12 训师 本科 培训师 2011年8月

八、 项目的进度安排

项目预计于2014年12月全部完成，项目进度安排如下： 序号 1 时 间 段 内 容 2014年1月～3完成带电作业智能网络培训系统需求调研月 2014年3月～6月 及模块化设计； 开发相关硬件设备，完成台式训练器、网络监控中心的硬件组装，完成输电线路部分带电作业仿真项目软件系统的开发与调试； 2 3 2014年6月~7完成配电部分线路带电作业仿真项目软件月 2014年8月~ 9月 系统的开发与调试； 完成带电作业智能网络培训系统考点设置、工器具及项目资料的整理，并添加到软件系统； 4 5 6 7

2014年9月~10完成带电作业智能网络培训系统软、硬件调月 试工作； 2014年11月 进行最后调试、检测、系统优化； 2014年12月 整理材料，准备评审。资料归档。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ifva.html