輸配電線路施工仿真培訓系統的研究與實現

賀曉萍

摘要：隨著我國經濟在快速發展，社會在不斷進步，人們生活質量在不斷提高，我國對電力需求量與日俱增。輸配電線路施工技術是一項危險性較大，技術含量較高的施工技術。輸、配電線路施工的仿真培訓系統，對于提高電力企業一線生產人員的操作素質、提高施工效率、減少事故的發生都具有十分重要的意義。分析了輸配電線路施工技術仿真系統的概況，對仿真系統的設計與實現過程中的面向對象分析方法做了簡單介紹，并分析了仿真系統設計和實現過程及其對培訓一線工作人員操作水平的作用和意義。

關鍵詞：輸配電線路;施工技術;仿真系統;設計;應用

引言

當今社會發展日新月異，科技、經濟等各方面的迅速發展離不開電力供應。電網的安全穩定也成為了重中之重。帶電作業由于能夠最大限度的保證電力持續供應，因而成為保障電網安全穩定運行，輸配電線路正常運行及提高系統可靠性的重要方法與技術手段;同時，它也成為現代電網運行維護技術發展的方向。目前，世界上發達國家在電力生產中都已經普遍采用帶電作業技術，我國電力企業的帶電作業也從無到有，走過50多年的歷程，帶電作業技術已躋身世界先進水平行列。我國每年都會定期或非定期地開展相應的帶電作業技術培訓工作，包括帶電作業理論學習班、培訓班和研討班等。然而這些培訓方式存在組織時間長、成本高且效果不明顯等問題，這些問題嚴重阻礙了我國帶電作業技術發展。

1輸配電線路施工技術仿真培訓系統的特征

輸配電線路施工技術的仿真培訓系統就是要模擬500kV以下輸、配電線路中的基礎工程、桿塔工程、架線工程三大施工技術的操作環境，以實現基于計算機的仿真培訓，從而達到提高施工人員操作的規范性，并使他們能熟悉和掌握輸配電線路（架空線路）的典型工藝的要求。輸配電線路施工仿真培訓系統為學員提供了一個近似于真實環境的操作環境和操作工況，并可以模擬實際施工過程中不允許產生的各種故障。操作人員在模擬仿真機上訓練幾個星期就可以經歷施工的各種環境和實施各種操作，反復訓練，即可以在短時間內積累豐富的經驗，迅速提高操作技能和對事故的應變能力。本文構建的基于Web的仿真培訓系統，采用了面向對象的軟件開發方法、Browser/Server的網絡架構體系和基于Java語言的J2EE平臺技術，系統具有以下顯著特征[5，8-10]：1）易維護性：系統軟件安裝在服務器上，系統更新升級只需要在服務器端進行;2）可移動性：基于J2EE開發平臺構建的仿真系統應用獨立于平臺，可以擺脫特定的操作系統和硬件平臺的局限，支持利用Web瀏覽器，動態地下載仿真應用和執行操縱訓練;3）高效性：系統運行時通過100M的局域網，加上J2EE的四層結構的應用，使大量的數據在網絡中進行快速的交換;4）操作簡單：由于系統采用了通用的WebHTML界面，對于大多數經常上網的人來說非常熟悉和容易操作，對于沒有上過網的人來說，學習起來也非常的簡單快捷。5）可擴展性：Web仿真培訓系統很容易跟Web中的其他信息服務進行無縫集成，可以進行靈活多變的、功能更加強大的仿真訓練，并且支持仿真應用最大限度的重用性。

2輸配電線路施工仿真培訓系統的設計與實現

2.1系統方法的選用

在輸配電線路施工技術仿真系統設計過程中采用面向對象的系統分析方法，明確問題內容及解決方案。面向對象系統分析的關鍵是確定問題的對象，分析對象之間的相互關系，并依此來建立實際問題的模型。它主要包括兩個部分：分析問題陳述和建立對象模型。系統分析的基礎就是問題域的陳述。由于用戶提出的初始問題往往不夠明確，開發人員需要和用戶不斷的溝通交流，對問題加深認識，通過討論、修改和補充，對問題進行詳細的陳述。建立對象模型，繪制功能模型和動態模型。功能模型主要是由數據流圖組成，數據流圖能夠描繪系統的邏輯結構，有助于開發人員對問題域有更深的理解，改進和完善設計。動態模型描繪了系統的瞬時行為，它規定了對象合法的變化序列。動態模型中每個類的動態行為用一張狀態圖來描繪，而各類狀態圖通過共享事件合并起來。

2.2功能模塊設計

（1）帶電作業仿真培訓系統底層平臺設計基于Quest3D平臺開發包開發的系統底層平臺是整個帶電作業仿真培訓系統的核心，通過駐留程序驅動啟動仿真訓練器客戶端，同時，它也是各個仿真應用交互操作的信息傳遞紐帶。由于其源代碼開放并且成熟，故層次清晰、性能穩定。并通過層與層之間的低耦合高內斂，保證了底層平臺的擴展性。（2）帶電作業仿真培訓系統功能模塊設計以單個帶電作業項目流程為基本單元，開發所需的工器具庫、資料庫、考試題庫、場景庫和仿真操作腳本，實現仿真操作、資料查詢、培訓管理和在線考試等基本功能，可進行系統擴充，增加帶電作業項目，帶電作業仿真培訓系統主要功能模塊介紹如下。1）仿真操作模塊。仿真操作模塊基于標準化作業方法，借助多種仿真硬件平臺，模擬帶電作業典型項目中的真實環境、操作流程和作業方法，可對10～1000kV各電壓等級典型帶電作業項目進行仿真操作，對帶電作業工況進行三維展示，并對重點操作環節進行細致演示，仿真效果真實直觀。培訓學員可以沉浸在虛擬的三維帶電作業場景中，通過各種虛擬外設與虛擬環境發生交互，操作虛擬電工完成整個帶電作業的各個環節，并可利用虛擬環境提供的視覺、聽覺和觸覺反饋，獲得到幾近真實的虛擬培訓感受，從而讓學員獲得最佳培訓效果。

2.3仿真培訓系統支撐平臺組件RTI

本系統中的RTI不同與高層體系結構（HighLevelArchitecture，HLA）中的RTI[14]，本系統的RTI是輸配電施工仿真培訓系統的基礎，它為系統提供了透明、高效運行管理環境。作為整個系統的核心，RTI在每個仿真應用的主機都有駐留程序，是聯系各個仿真應用交互操作的紐帶。在仿真系統運行過程中，各個仿真應用軟件只和其所在計算機中的RTI駐留軟件進行接口，整個仿真系統內的相互交互任務由RTI完成。RTI為各個仿真應用之間的交互提供了通用服務，包括仿真應用管理、聲明管理、所有權管理、時間管理、數據分布管理和應用程序接口。RTI也是輸配電線路施工技術仿真培訓系統協調工作的管理操作系統組件。它主要包括：管理組件、圖形組件、數據通道處理程序、教練站和學員站的支撐系統組件以及各種功能的處理程序。

結語

輸配電線路施工技術的仿真系統能自由安排培訓項目，允許人員在培訓過程中發生各種錯誤，并能演示出由于操作錯誤而造成的后果，不受其他客觀條件的限制，而且操作人員處理操作中故障的能力還可以通過人為制造各種故障來綜合培訓。輸配電線路施工技術仿真系統的投入運行，能極大地提高培訓的質量，且能在短時間內提高施工技術人員的操作水平，大大推動了電力系統的建設。為了更好的提高輸配電線路施工技術仿真系統的應用水平，還需要進一步的完善輸配電線路施工技術仿真系統，爭取能夠創造更高的經濟效益和社會效益。

參考文獻

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