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摘要：高校毕业生或岗位变动后非输电专业人员对输电线路的运行、检修、带电作业等项目未有全面的认识，为了培养输电复合型人才，提高输电专业一线生产技能人员运维检修标准化作业技术水平和综合素质，规范输电线路运维检修人员操作流程，提高工作效率，进一步提升培训效果，提出了一种基于输电线路运行与检修的三维仿真培训系统。该项目可在三维虚拟场景中，对输电线路全状态管理过程进行预演和仿真培训，研制的球幕式演练平台能同步、实时模拟输电运检作业的操作过程。
关键词：输电线路；虚拟现实；仿真培训
前言：输电线路专业实训仿真培训系统根据输电线路岗位培训的特点，注重岗位技能培训和规范化演示，输电线路三维仿真系统，目前还才是刚刚起步，各项功能模块还不健全，应该从模块建设开始，到逐步细化，完善齐全，到和实际结合应用，重在能理论联系实际，尽可能的还原工作施工现场，仿真仿真，就是越贴近现场，培训效果越好，目的就是让受训人员落实岗位职责，规范化线路巡视及停电检修操作、标准化作业，借助虚拟技术,开展输电线路作业仿真实操技术研究,开发一种安全、高效、低成本的沉浸式作业仿真实操系统,对于促进我国输电线路培训工作具有重要的意义。
一、输电线路运检三维仿真系统的背景和意义
传统的输电线路培训，主要以理论为主，实操为辅，理论部分在学校期间已经有相当丰富的知识，这些人员在入司后可边工作边继续提高，实操部分只学习一些简单的典型的作业，这些实操在实际的工作当中实用性并不大。如何通过系统性学习掌握到输电线路从设计、初勘、施工准备及线路复测、分坑、土石方开挖、砼浇筑、砼养护、杆塔组立、架线、放线、紧线、附件安装、接地装置安装等一整套施工作业尤为重要。
利用先进计算机虚拟仿真技术，针对性的研制输电线路专业人员技能培训软件，能更好地适应新形势下的电力企业培训工作的需要，输电线路仿真培训系统如能实现上述目标，将具有良好经济型、安全性。因此，借助虚拟现实技术，开展输电线路作业仿真实操技术研究，开发一种安全、高效、低成本的沉浸式作业仿真实操系统，对于促进我国输电线路培训工作的正常进行具有重要的作用，有着积极的社会效益和良好的经济效益，应用前景十分广阔。
二、输电线路运检三维仿真系统特征及功能
2.1.系统特征
采用虚拟现实技术能为培训人员提供视觉、听觉和触觉的反馈，得到几近真实的感受，实现输电线路运行、检修工作规范化作业，输电线路运检三维仿真培训系统具有仿真性、可操作性、对应性的特征，能够在保证培训人员安全的前提下提升培训效果。
2.2.系统功能
与现实教育培训基地或设施相比，建立了以基于高层体系结构的交互式、分布式仿真支撑平台为基础，搭载输电线路检修模块、输电路巡视模块，最大化的贴近现实，将培训与实际现场施工有效结合，达到身临其境的仿真效果。对受训者进行系统性、全面性深入的了解输电施工各环节正确的作业方法，需要注意的问题，应当采取的有效措施等加深理解有很大的帮助。
三、输电线路运检三维仿真系统开发模块
3.1虚拟输电线路三维场景的布置
该系统利用平面简图、表单、三维空间等三种方式布置输电线路场景，三种方式之间相互联动、自动刷新。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆输电线路各部件之间无需人工进行连接布置，由软件根据逻辑关系判断自动生成三维场景，从而方便教员快速进行各种场景的编辑，提高工作效率。
3.2缺陷添加模块
①各类缺陷铁塔与正常铁塔之间模型替换的布置；②各类缺陷绝缘子与正常绝缘子之间模型替换的布置；③各类与导地线相关的金具缺陷的布置；④各类走廊中出现的外部缺陷；⑤线上塔上等外部缺陷布置； ⑥各类纹理如锈蚀等缺陷所采用的喷涂布置，各类部件电晕放电（紫外）缺陷喷涂布置；⑦各类部件发热（红外）缺陷喷涂布置等。
3.3 全过程仿真控制
①检修作业任务选择；②检修作业全过程控制；③作业项目重复练习控制；④线路及设备故障设置／故障清除；⑤原理接线图显示等。
3.4培训仿真内容
系统通过可视化三维仿真场景，建立三维交互数字仿真系统，如同在现场一样进行可视化的仿真模拟。
四、输电线路运检三维仿真系统仿真培训结论
在电力系统仿真培训领域，电厂仿真培训、变电站仿真培训以及电网调度培仿真训等均已存在大量的研究，而作为电网重要组成部分的输电线路，加强对线路工作人员的培训，提高工作人员巡查能力和检修能力是十分重要的。本文借助虚拟技术，开展输电线路作业仿真实操技术研究，开发了一种安全、高效、低成本的沉浸式作业仿真实操系统，取得主要成果如下：
①交互式、分布式仿真软件支撑系统。开发了输电线路分布式仿真软件支撑系统，在国内外分布式控制与仿真系统软件支撑平台的设计思想基础上，结合了软件仿真/实训仿真的特点，解决分布式仿真培训系统中仿真应用之间互操作性、分布性和时空一致性问题。仿真软件支撑系统采用总线式对称体系结构，具有良好的规模可伸缩性和扩充性。
②采用 Open GL 虚拟现实技术开发输电线路虚拟场景。系统采用基于Open GL 的虚拟现实技术，开发了输电线路三维交互式虚拟场景系统，系统实现了对输电线路及其设备无论从外形到功能，从操作方式到动态都和现场保持一致，可以实现培训人员对工作技能的反复练习，并提高系统的真实感、现场感。
③面向输电线路仿真培训的交互式全过程仿真。基于高性能计算机、无线局域网技术，实时检测学员模拟仿真输电线路的巡视和停电检修的各种行为，以及输电线路正常、异常及故障情况下的各种状态，可完成输电线路的巡视和停电检修，仿真过程与真实过程完全一致。同时实时检测输电线路停电检修的作业流程，判别检修流程的正确性。
五、结束语
随着技术的不断发展以及电力行业对安全的重视程度，虚拟现实技术在该领域的应用会将更加深入，仿真培训方式也将逐步成为输电线路运检三维仿真培训的重要手段，将虚拟现实技术应用到输电线路运检的三维仿真培训方法突破了传统教学方法的局限，具有实用性、互动性、娱乐性等特点，是虚拟现实技术在电力培训上的具体应用。
参考文献：
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[2]输配电线路仿真培训系统开发与应用 王星 重庆大学 2015-04-01
[3]输电线路运检三维仿真培训系统的设计与开发探讨.马骁旭 江全才 魏飞翔 林奇祥.三峡大学电气与新能源学院.中国电力教育.2013-04-10.
论文作者:杜振军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/15
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