培训系统

带电作业是提高供电可靠性的重要手段之一，同时对作业人员的岗位操作技能的要求也高。为了克服传统电力培训中的不足，本文基于虚拟现实技术研究一种带电作业仿真培训系统。该系统包括实操训练、考核评价、资料查询和培训管理四大功能模块，并借助Quest3D、VC++6.0、3DMAX8.0等工具，通过模型建设、仿真操作及数据库建设的手段实现培训功能。多地电网公司的培训情况表明，本研究成果为带电作业相关培训提供了一种有效的培训手段。

随着特高压电网建设的逐步推进和高压直流输电技术的日益成熟，我国特高压输电系统取得了稳步的发展。按照国家电网的发展战略，2020年前后，将建设成以1000kV交流和士800kV直流特高压骨干网架为核心的坚强的国家电网。另外随着中国“一带一路”战略的启动，特高压项目在国外正不断落地，中国首个特高压技术项目是投资18亿元人民币的巴西美丽山士800kV特高压直流项目。拥有一支技术全面经验丰富的特高压系统运行人才队伍是保证特高压电网长期安全运行的必要条件，因此加强相关技术及管理人员的培训显得尤为重要，特别是开发一些英语、葡萄牙语等国际化培训。 一方面，目前大多数学员对特高压设备的认知仅仅停留在课本上，没有见过真实设备，对设备没有直观认识，不能理解内部构造和原理；另一方面，特高压真实设备受空间和经费限制的问题。大多数特高压实体设备体积比较庞大，实训室放置实体设备就受到一定限制。而且该类设备造价较高，如果购买大量特高压设备也需要耗费大量经费。 因此亟待开发出一种集成套实训装置、三维虚拟仿真、与增强现实智能终端于一体的培训系统，打破特高压设备学习的时间和空间的限制以满足培训需+求，提高培训质量和效率。

本成果基于RPG Maker MV游戏制作平台，采用JavaScript编程语言，以实际控制回路、逻辑图为依据建模，采用触屏软件技术，设计一套可动态演示回路动作逻辑、支持模拟操作、支持故障模拟、显示现场图片、关联元件查找等功能的培训系统。首先，通过编程，对继电保护原理图组成元件进行仿真模拟，并赋予属性值，用于控制状态变化;然后，编写相关管理的类，实现动态图纸的绘制、状态监控、回路刷新。本项目成果自开发完成，在昆明供电局得到了良好的应用，成果针对电力行业继电保护原理学习效率研发的提升方案，获得较高的经济效益、社会效益。

本项目成果实集成了基于虚拟现实的仿真实操培训，基于AR的工作辅助系统、无人机作业演练系统以及基于直播的工作辅助系统。本项目成果截止现在，系统已在广东电网公司阳江供电局、湛江供电局、云浮供电局、培评中心、东莞供电局、梅州供电局、清远供电局、中山供电局、惠州供电局、机巡作业中心应用。目前已组织开展30期培训，1000多人次。成果在数字中国建设成果展、改革开放40周年电力成果展、2018年全国输电新技术应用交流会暨EPTC第六届输电年会、中国电力科普日活动等6次大型活动进行展示，获得行业内外领导和专家的广泛认可。已获得国家发明专利10项，软著6项，部分成果具备成果转化和推广的技术保障。

本项目围绕中国特色国际领先的能源互联网企业战略，把握信息技术革命带来的机遇，依托大数据与AI技术构筑电网虚拟仿真安全培训体系，充分发挥科技对安全管理的支撑作用，推进安全培训创新模式，有效服务电网发展。 “一平台”。应用VR/AR、大数据、人工智能技术，构建虚拟仿真的安全作业环境和作业行为平台，以数字孪生理念为基础，让受训者在电网虚拟仿真安全培训系统仿真环境中接受安全管理、安全作业培训。 “多功能”。系统整体包括安全培训、考核、事故警示体验等功能。 “一基准”。系统能够对实训中发现的习惯性违章行为进行大数据分析，增强安全管理针对性，为管理者对于人员水平的了解提供一个基准，也为领导对于系统性培训方案、培训方向提供一个整体把握。 “多场景”。行为分析融合前沿的大数据技术与人工智能技术，具有高度的可扩展性，随着数据规模的不断扩大，分析系统能够充分发挥更加优秀的性能。 本项目能提高作业人员安全培训智能化水平，有效助力员工完成“要我安全”到“我要安全”的意识转变，在切实提升培训质效的同时大幅降低安全培训成本，解除场地、时间对安全培训的限制，避免集中培训带来的疫情风险。本项目转变企业传统安全培训方式，构建国际领先的电网安全培训系统，有效服务电网安全生产，具有显著的安全效益和经济效益。

随着计量采集技术的不断发展，需要不定期的对计量采集人员进行培训。计量采集专业对员工的培训方式，仍为传统的课堂教学及实训模式。培训受人员、场地、时间、教练等各种因素的影响。这种传统的培训模式存在诸多问题，例如培训过程无法实现本质化安全；培训方法过于单一，学员学习兴趣不强；学员的训练次数受耗材成本制约，培训效费比不高等等；在鉴别培训人员的技术水平上，常规的纸质考试存在作聲、误判题目的情况，如何避免人工干预的间题也驱需解决。 虚拟现实（VR）技术作为新型的综合性信息技术，可为使用者营造犹如身临其境般的沉浸感，具体表现为高度仿真的视觉效果和交互操作体验，已被业界证明可在教学培训领域发挥巨大作用。 因此，石家庄公司在计量采集技能培训中引入虚拟现实（VR）技术，建设虚拟仿真培训系统。该系统突破了传统培训手段上的局限，降低了教学成本，提高了教学效益，促进电力技能培训走向现代化，同时为其他电力专业领域引入虚拟技术进行前期实践，积累了经验，进而为全面推进电力专业教育培训的科技实力和技术水平莫定了基础。

实验室搭建了南方电网首个包括RTDS系统、智能配电终端、智能配电网自意控制主站系统的智能配电网自意控制仿真、分析、试验平台，实现了从一次网架至二次系统的全方面配网仿真、实验功能：开展了分布式电源对配电保护配置的研究，从故障的瞬态特性着手，进行了配电终端保护逻辑的验证。搭建了变电站驾驶舱实验平台，梳理了传统变电站业务，开展数据源分析，提出了变电站驾驶舱“系统精简、信息规范、界面统一、业务协同”的技术特征，形成了变电站驾驶舱关键技术的“863”，并在仿真测试培训系统中进行了验证。针对楼顶风速状况及旧楼承重较小的情况，采用轻质材料，设计了垂直轴风力发电机组，便于快速安装，方便维护。该项目一方面可以为智能配网新技术、新产品研究和重大科技项目提供研究平台；另一方面可为多种新型的设备和系统集成提供技术支撑，可以完成相关智能配网设备的入网检测，为制定智能配网设备的入网标准提供技术支持。

电力虚拟仿真培训系统关键技术研究与应用项目属于电网培训与计算机软件开发的交叉学科，主要技术领域包括电网主网、配网硬件及其运维知识的管理与应用以及计算机软件开发中的3D建模、基于虚拟现实的仿真技术。 该成果针对技术密集型产业，传统电力实操培训成本高，培训基地资源有限，部分设备事故处理培训无法在真实设备上进行等现象，引入计算机仿真、人工智能、VR/AR、云计算技术、无人机仿真技术和3D建模技术，围绕知识管理、培训体验、仿真认证、工作辅助四大模块开展研发，解决电网员工在故障发生等紧急情况下的安全意识、应急意识、技能水平和作业流程熟练，并对一线员工的检修试验作业、现场和远程的多维度监护等业务工作进行辅助支撑，推动公司建设本质安全型企业。 成果首先在资源层上开发了包含电网设备和电网场景的3D模型库和课程课件库，结合3D类硬件资源打造了电力仿真培训所需的资源层。其次，开发了基于虚拟现实和增强现实的电力仿真培训四大职能。知识管理中心是公司常规网络培训的主要载体，依托公司远程教育系统，打造网页版、移动APP与微信公众号三位一体、数据互通的学习与知识管理平台。培训体验中心以提高员工技能实操培训体验度为指引，通过VR/AR和移动互联技术以及3D激光扫描仪、3D打印机、VR摄像机等设备精确逼真重构实训场并整合开发对应教育资源，为员工提供跨距离全场景全过程的学习平台。仿真认证中心以实现基于VR/AR的培训与评价认证一体化为目标，以大场景培训与考评系统为载体，集合多种数据源进行分析和建模，建立培训系统实现模拟仿真培训和考评，为无人机、带电作业、高空作业等高危业务提供从理论学习、仿真培训到考评认证全过程的解决方案。工作辅助中心以基于增强现实技术的工作辅助支持系统为载体，通过图像显示技术支持智能化的调取和推送相关的工作辅助资源，并支持用户交互，在时间、空间和内容三个维度上将员工培训和实际工作一体化，实现“学为做，做即学”，革新主营业务线条的现场作业模式，提升现场的工作效率。

项目属于电网检修及维护技术领域。 不停电作业是保证配电网安全运行、提高供电可靠性的重要手段，旁路作业是不停电作业的重要类别，是在用户不停电的情况下，实现负荷转移，技术复杂性高，实施难度大，己成为配电网运维检修亟待解决的核心技术之一。 由于缺乏可靠的安全措施、高效的作业装备、规范的作业规程，旁路作业工作存在项目不全、效率不高、安全保障不够等难题，作业类型及作业频次已无法满足配电网安全可靠运行要求。 针对上述问题，本项目历时7年，攻克了旁路作业负荷转移安全操作方法和人员安全防护等技术难题，研制了旁路作业成套装备，开发了可视化三维仿真培训系统，颁布了有关国家标准、国网企标，为公司配电网旁路作业安全、规范、高效实施提供了重要保障。

国家大力发展职业教育，推行终身职业技能培训，全面支持高等职业院校构建基于工作岗位的人才培养课程体系，培养企业-线真正需要的技术技能型人才。“一带一路”开启“电网特高压”的新机遇，国家电网公司将打造“一带- -路”经济带输电走廊，实现与周边国家的电网互联互通。特高压项目建设需要更多的国际化输电线路设计人才。 架空输电线路设计是一项涉及面广、理论性强、现场实际复杂多样的系统工程，电力员工需要在较短的时间内掌握线路设计的精髓，根据现场实际进行线路设计，提出了输电线路设计培训的需求。原有的线路设计课程主要讲解理论计算，不能实现与真实岗位的零对接、与现场一致的真环境、真任务、真操作。原有的考核系统不够完善，架空线路设计中有大量的力学计算，培训师在课下考核难度大，目前采取比较单一的考试模式，考核的公平性不够精确。培训方式单-，不能充分提高学的积极性、主动性。 本项目紧跟架空输电线路设计的发展与人才培养需求，充分发挥高职院校作为技术技能示范推广基地的作用，研发架空输电线路设计培训教学系统，利用虚拟现实混合仿真等多种技术手段，构建虚拟现实一体化的智能培训系统，研究基于工作岗位的专业技术技能实践培训体系。